Nahinfrarot-Spektroskopie

Antwort D ist korrekt

Eine Unterscheidung von Enantiomeren ist nicht möglich. Die stereochemische Anordnung der Atome zueinander wird nicht gezeigt, sondern nur die Schwingungen von Atombindungen. Zur Strukturaufklärung ist die NIR-Spektroskopie allein weniger geeignet, aber in Kombination mit der Raman-Spektroskopie kann dieses Verfahren durchaus eingesetzt werden, auch wenn NMR dafür die üblichste Variante ist.¹

Antwort C ist korrekt

NIR-Strahlung regt Molekülschwingungen an, das heißt Bindungen zwischen Atomen, jedoch nicht die Atome isoliert. NIR- Strahlung ist nicht energiereich genug, um Valenzelektronen anzuregen. Durch höhere Energie im NIR-Bereich kommt es zu Oberschwingungen. Die Oberschwingungen entstehen durch höhere Schwingungsübergänge z.B. von v=0 nach v=2. Valenzschwingungen sind spezielle Molekülschwingungen, bei denen sich der Abstand einzelner Atome im Molekül ändert, die Schwingung erfolgt entlang der Kernverbindungslinie.²

Antwort E ist korrekt

Lösungsmittelrückstände können als Verunreinigung auftreten, besonders hygroskopische Stoffe sind anfällig. Ebenso verändert sich die Luftfeuchtigkeit mit der Außentemperatur, welche eine Rolle bei flüssigen Proben spielt. Durch eine höhere Schichtdicke wird mehr Strahlung absorbiert. Diese muss insbesondere bei der Analyse von Tabletten und Kapseln im Transmissionsmodus kontrolliert werden. Lange Lagerbedingungen können ebenso Einfluss auf die Probe nehmen, Wasser kann absorbiert und desorbiert werden und es können zudem auch Anteile der Probe kristalline Zustände aufzeigen. ^{3 4}

Antwort D ist korrekt

Die Einheit der Wellenzahl ist: cm^-1. Der Wellenlängenbereich von NIR (0,8 µm bis 2,5 µm) ist langwelliger als sichtbares Licht. Die Wellenzahl ist der Reziprokwert von λ (ṽ= 1/λ). An die NIR-Strahlung schließt sich im längerwelligen Bereich die IR-Strahlung und im kürzerwelligen Bereich die VIS-Strahlung an. ⁵

Antwort B ist korrekt

NIR-Spektren bestehen hauptsächlich aus Oberschwingungen. Man erhält keine Signale, die sich speziellen funktionellen Gruppen zuordnen lassen, daher ist eine visuelle Auswertung nicht möglich. Eine multivariate Datenanalyse wird benötigt. Diese beinhaltet eine Spektrendatenbank zum Vergleich. Das Gesamtspektrum wird in Cluster zerlegt und mathematisch ausgewertet. Der Fingerprint Bereich befindet sich nur bei MIR-Spektren. ^{6 7}

1. = Lichtquelle: Meist eine Wolframhalogenlampe, welche einen kontinuierlichen Lichtstrahl produziert. Sie sind im Wellenlängenbereich von 320 nm bis ca. 800 nm einsetzbar. (Alternativ Leuchtdioden)

2. = Interferometer: Nutzt die Interferenz von Wellen aus.

3. = Detektor: Die Funktion ist die Umwandlung von optischen Lichtsignalen in elektronische Signale.

⁹

A. Transmission

B. Diffuse Transmission

C. Diffuse Reflexion

D. Transflexion

^{11 12}

Bei der Fiberoptiksondentechnik kommen diffuse Reflexion und die Transflexion zum Einsatz. Bei der Messung durch diffuse Reflexion werden Proben fester Substanzen verwendet. Durchstrahlt das NIR-Licht die Probe, so wird es unter Anregung von Molekülschwingungen absorbiert und es kommt zu einer Streuung des nicht absorbierten Teils. Die Transflexion ist eine Mischung aus Transmission und Reflexion, die Probe wird zweimal durchdrungen und es kommt zu einer Verdopplung der Schichtdicke. Diese ist anwendbar für verdünnte und unverdünnte Flüssigkeiten, Lösungen von Feststoffen, Suspensionen und transparente Kunststoffmaterialien.

¹³

Die Schichtdicke ist ein relevanter Parameter bei Messungen im Transmissionsmodus (Transmission, Diffuse Transmission). Bei der Transmission wird die Strahlungsintensität gemessen, welche die Probe durchdringt. Hierbei werden nur dünne Proben (Flüssigkeiten/Folien) verwendet. Bei der diffusen Transmission werden auch Suspensionen und Feststoffe vermessen, wobei es zur Streuung des transmittierenden Lichts kommt. Eine vergrößerte Schichtdicke der Probe führt hier zu einer mehrfachen Absorption und ist somit für quantitative Messungen ungeeignet. ¹⁴

Die sechs Fiberoptiksonden detektieren aus verschiedenen Winkeln. Durch die erhöhte Anzahl von 100 Spektren pro Sekunde entsteht eine repräsentative Probenentnahme. Das Pulver wird in seiner Gesamtheit durch Mittlung der verschiedenen Spektren vermessen. ¹⁶

Es können Parameter wie Homogenität, Restfeuchte, Partikelgröße und physikalische Stabilität (Härte der Partikel) überwacht werden. ¹⁷

In Kombination zur NIR-Spektroskopie wird häufig die Raman-Spektroskopie verwendet. Dabei erhält man über Emissionsspektren zusätzlich Informationen über die Parameter Wirkstoffkonzentration und Kristallinität. ^{18 19}

Es wird die In-Line-Technik verwendet, dabei misst die Sonde direkt im Produktstrom.

^{20 21}

Sie reduziert das Risiko für Qualitätsmängel und sorgt für eine Erhöhung der Produktionseffizienz (Echtzeit-Freigabeprüfung). Der Arbeitsaufwand ist wesentlich geringer und Probleme können vor der Fertigstellung durch optimierte Handhabung und Prozessvariabilität erkannt werden. Zudem erfolgt eine kontinuierliche Produktion von Produkten gewünschter Qualität. ²²