Fluorimetrie

Titelblatt

Expertengruppe 02
Ayat Al Allam
Lina Alaatki
Samah Mousa
Noura Ibrahim

Anwendungsbeispiel der Fluorimetrie aus dem Europäischen Arzneibuch.

Gehaltsbestimmung von Chinin in Tonic Water mit der Fluorimetrie

Inhaltsverzeichnis

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Stoffcharakterisierung

Strukturformel Chinin ¹.

Chinin ist eine natürliche chemische Verbindung, die in der pflanzlichen Droge Chinarinde vorkommt, Welche vor allem aus dem roten Chinarindenbaum (Cinchona pubescens) gewonnen wird. ²
Chinin ist ein sehr schwer wasserlösliches, weiß-kristallines Pulver. Es schmeckt bitter und fluoresziert in saurer Lösung bei ca.350nm intensiv hellblau. Allerding kann es nicht in Salzsäure funktionieren, da die enthaltenen Chloridionen in Salzsäure eine Hemmungswirkung auf die Fluoreszenz besitzen und somit es zur Fluoreszenz-Löschung kommt. Dies beruht auf einem Quenching-Effekt.³

Durch seine vielfältigen Anwendungsbereich kommt Chinin bei unterschiedlichsten Indikationen als Arzneistoff zum Einsatz. Es hat antiparasitäre, fiebersenkende und muskelentspannende Eigenschaften und ist als ältestes Malariamittel der Welt bekannt. Es wirkt abtötend auf die im Blut vorkommenden vielkernige Zellen (Schizonten). Außerdem wird es aufgrund seines Bittergeschmacks zur Herstellung von Bittergetränken verwendet.⁴

Versuchsdurchführung

Die Fluoreszenzspektroskopie ist eine wichtige Methode zur quantitativen Analyse von Substanzen. Hier gehen die Elektronen durch die Absorption von Licht in einen energiereicheren Zustand. Die Energie wird nach der Anregung in unterschiedlichen Formen wieder abgegeben. Allgemein können Stoffe, die starre und planare Strukturen aufweisen (z.B. Aromaten, Carbonylverbindungen) mit dieser Methode bestimmt werden. Hierbei ist die Abgabe von Energie durch Schwingung oder Rotation gehemmt und deshalb kommt es zu einer Fluoreszenz.⁵

Bei der fluorometrische Gehaltsbestimmung von Chinin kommt es zur Absorption von Licht aus dem UV-Vis Bereich. Hier ist es sehr wichtig darauf zu achten, dass die Anregungs- sowie die Emissionsspektren aufgenommen werden. Die Energie wird hier in Form von energereichem Licht aufgenommen. Durch die Absorption des Lichtes werden die Elektronen der Moleküle angeregt; sie gelangen vom Grundzustand in einen energiereicheren Zustand. Dieser ist jedoch weniger stabil, d.h. die Energie wird wieder abgegeben (Teil durch Schwingungsrelaxation und Teil durch Emission des sichtbaren Lichtes). Hier ist die Energiemenge, die zurückgegeben wurde, kleiner als die vorher aufgenommen wurde. ⁶

Durchführung:

Methode: Standardadditionsverfahren

Diese Methode ermöglicht die Erstellung einer Kalibrierung bei quantitativen Bestimmungen. Hier können systematischen und instrumentelle Fehler minimiert werden.

Reagenzien: Schwefelsäure (H2SO4, 0,5mol/l), Standardlösung (Chinin 0,1ppm), Tonic water (verdünnt um Faktor 400)

Messgerät : Varian Cary Eclipse

Herstellung der Standard-Stammlösung :

Aufgrund der schlechten Löslichkeit von Chinin in basichen Milieu kann die Probe hier nicht fluoreszieren, deshalb erfolgt die Messung in einem sauren Bereich. Für den Versuch wird Chinin-Stammlösung mit Diethylether als Extraktionsmittel extrahiert. Danach wird Chinin aus der gesammelten Etherphase in einer saure wässrige Phase zurück extrahiert. Es wird insgesamt 4 mal mit 10 ml (0,5 mol/l) Schwefelsäure extrahiert. Die wässrige saure Phase wird nach jedem Vorgang in einem 100ml Messkolben gesammelt. Am Ende wird mit 0,5mol/l Schwefelsäure bis zur Marke aufgefüllt. Aus der Chinin-Stammlösung wird durch Verdünnung mit (0,5mol/l) Schwefelsäure fünf Chinin-Standardlösungen hergestellt. Als sechste Standardlösung fungiert die unverdünnte Stammlösung selbst. Es handelt sich hier um eine Doppelbestimmung. Es werden in 6 x 2 Reagenzgläsern die Lösung für die Kalibriergerade aus Tabelle 1 hergestellt. Die Lösungen sollen jeweils mit dem Reagenzglasmischer (Vortexen) gemischt werden. Zum pipettieren der kleinen Volumina wird eine Kolbenhubpipette verwendet. ⁷

Probe	Beschreibung	Tonic water	Chinin-Standardlösung 0,1ppm	0,5mol/l H2SO4
1	Lösungsmittel Blindprobe	0	0	3,36ml
2	ohne Standardzusatz	0,14 ml	0	3,36ml
3	einfacher Standardzusatz	0,14 ml	0,25 ml	3,11 ml
4	zweifacher Standardzusatz	0,14 ml	0,50 ml	2,86 ml
5	deifacher Standardzusatz	0,14 ml	0,75 ml	2,61 ml
6	vierfacher Standardzusatz	0,14 ml	1ml	0 ml

Tabelle 1: Zusammensetzung für die Standardadditionsreihe. ⁸

Für die Blindwertbestimmung gibt man Natriumdithionit in die bereits vermessenen Proben. Das Natriumdithionit reduziert Chinin, wodurch es nicht mehr fluoreszieren kann, da die Doppelbindung dadurch unterbrochen wird. Das Fluoreszenz wird nur aus dem Lösemittel detektiert. Die Vermessung des Blindwertes soll dazu dienen, dass die Messwerte durch die eigene Absorption der Lösemitte oder andere verwendete Reagenzien nicht verfälscht werden. ⁹

Auswertung/ Interpretation/ Bedeutung/ Eignung

Die Intensität der Fluoreszenzemission wird aus den Spektren bei 448 nm abgeleitet und die gemessenen Intensitäten der Blindwerte abgezogen. Für die Berechnung des Gehaltes wird folgende Formel verwendet: ¹⁰ Cp= Cs/((IF,Add- IF,B, Add)/(IF,P-IF,B,P)-1)

Cp: Unbekannte Probenkonzentration

Cs: Bekannte Menge an Standard

IF: Intensität der Fluoreszenz

IF,B: Intensität der Blindwert

IF,P : Intensität der Probe

Für die grafische Bestimmung werden die korrigierten Intensitäten auf der y-Achse aufgetragen und die zugegebene Konzentration der Probelösung auf der x-Achse. Die lineare Kalibriergerade wird berechnet. Hier muss darauf geachtet werden, dass die Gerade nicht durch den Nullpunkt geht und die x-Achse im negativen Bereich schneidet. Die Chinin-Konzentration kann am Schnittpunkt der Geraden und der X-Achse abgelesen werden. ¹¹

Eignung:

Die Fluoreszenzspektroskopie eignet sich sehr gut für quantitative Bestimmungen, da sie eine hohe Empfndlichkeit aufweist. Dadurch können Messungen in sehr kleinen Bereichen möglich sein. Die Methode besitzt zudem eine hohe Spezifität. Ein Nachteil ist jedoch, dass sie nicht auf Substanzen anwendbar ist, die keine Fluoreszenz zeigen. Zudem können viele nicht bestimmbare Faktoren die Quantenausbeute beeinflussen und somit die Messwerte verfälchen.

Übungsaufgaben

Multiple Choice (MC) Frage:

Ein Molekül muss bestimmte Grundvoraussetzungen erfüllen, damit es fluoreszieren kann. Welche der folgenden Grundvoraussetzungen gehört nicht dazu?

1. konjugierte Doppelbindung
2. Aromatische Systeme
3. Carbonylverbindungen
4. Kondensierte Heterocyclen
5. Elektronenziehende Substituenten

Textaufgabe:

Mithilfe eines Fluorimeters kann die Fluoreszenz eines Moleküls gemessen werden. Die Fluoreszenz beschreibt die spontane Abgabe von Licht (Emission), als eine Reaktion auf die Anregung durch Licht

1. Benennen Sie die Bestandteile eines Einstrahlfluorimeters.

2. Erklären Sie die Unterschiede zwischen Fluoreszenz und Phosphoreszenz.

3. Mit welcher Gleichung lässt sich die Fluoreszenzsintensität berechnen?

4. Warum darf Chinin nicht mit Salzsäure angesäuert werden?

Einzelnachweise

Welche Quellen wurden verwendet.

This page was last edited on 11.01.2023, um 16:22 Uhr

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