[대한약전/KP] 적외부스펙트럼측정법

적외부스펙트럼측정법

Infrared Spectrophotometry

 

적외부스펙트럼측정법은 적외선이 검체를 통과할 때 흡수 또는 투과되는 정도를 각 파수에 대하여 측정하는 방법이다. 적외부스펙트럼은 보통 가로축에 파수를, 세로축에는 투과율이나 흡광도를 표시한 그래프로 나타낸다. 흡수피크의 파수 및 투과율(또는 흡광도)은 그래프상에서 읽거나 데이터처리장치에 의한 산출값을 쓸 수 있다. 적외부스펙트럼의 흡수파수와 그 강도는 대상으로 하는 물질의 화학구조에 따라 정해지므로 물질을 확인 또는 정량에 쓸 수 있다.

The Infrared Spectrophotometry is a method of measurement of the extent, at various wavenumbers, of absorption
of infrared radiation when it passes through a layer of a substance. In the graphic representation of infrared spectra, the plot usually shows units of wavenumbers as the abscissa and units of transmittance or absorbance as the ordinate. Wave number and transmittance or absorbance at each absorption maximum may be read graphically on an absorption spectrum and/or obtained by a data-processor. Since the wave number and the respective intensity of an absorption maximum depend on the chemical structure of a substance, this measurement can be used be identify or determine a substance.

장치 및 조정법 

분산형적외분광광도계 또는 푸리에변환형 적외분광광도계 (Fourier transform infrared spectrophotometer)를 쓴다. 미리 분광광도계를 조정한 다음 분해능, 투과율의 재현성 및 파수의 재현성이 다음 조건에 적합한가를 확인한다. 두께 약 0.04 mm의 폴리스티렌막의 흡수스펙트럼을 측정하여 얻어진 흡수스펙트럼의 2870 cm-1 부근의 극소투과율 (%)과 2850 cm-1 부근의 극대투과율 (%)의 차이가 18 % 이상이다. 또한 1589 cm-1 부근의 극소투과율 (%)과 1583 cm-1 부근 의 극대투과율 (%)의 차이는 12 % 이상이다. 파수의 눈금은 보통 폴리스티렌막의 아래의 특성 흡수 파수(cm-1) 중에서 몇 개를 써서 보정한다. 또한 괄호안의 값은 이 값의 허용범위를 나타낸다.

3060.0 (±1.5) 2849.5 (±1.5) 1942.9 (±1.5)
1601.2 (±1.0) 1583.0 (±1.0) 1154.5 (±1.0)
1028.3 (±1.0)
다만, 분산형장치를 쓰는 경우의 허용범위는 1601.2 cm-1에서의 흡수파수가 1601.2 ± 2.0 cm-1, 1028.3 cm-1에서의 흡수파수가 1028.3 ± 2.0 cm-1이다. 투과율 및 파수의 재현성은 폴리스티렌막의 3000 ~ 1000 cm-1 에서의 몇 점의 투과율을 2 회 반복 측정할 때 투과율의 차이는 0.5 % 이내, 파수의 차이는 3000 cm-1 부근에서 5 cm-1, 1000 cm-1 부근에서 1 cm-1 이내로 한다.

lnstrument and adjustment
The instruments, adjusted according to the instruction manual of each individual instrument, should comply with the following test for the resolving power, transmittance reproducibility, and wavenumber reproducibility. When the spectrum of a polystyrene film about approximately 0.04 mm thick is recorded, the depth of the trough from maximum absorption at about 2851 cm-1 to the minimum at about 2870 cm-1 is not less than 18 % transmittance and that from the maximum at about 1583 cm-1 to the minimum at about 1589 cm-1 is not less than 12 % transmittance.
The wave number scale is usually calibrated by the use of specified wave numbers (cm-1) of a polystyrene film, shown below. Also, the numbers in parentheses indicate the approved range with which these values have been established.
3060.0 (±1.5) 2849.5 (±1.5) 1942.9 (±1.5)
1601.2 (±1.0) 1583.0 (±1.0) 1154.5 (±1.0)
1028.3 (±1.0)

The approval range in the case of used dispersion apparatus should be within 1601.2 ±2.0 cm-1 at 1601.2 cm-1 and within 1028.3 ±2.0 cm-1 at 1028.3 cm-1.

The difference of transmittance is within 0.5 % when the spectrum of a polystyrene film is measured twice at several wave numbers from 3000 to 1000 cm-1 and the difference of wavenumber should be within 5 cm-1 at about 3000 cm-1 and within 1 cm-1 at about 1000 cm-1.

 

검체의 조제 및 측정

검체는 따로 규정이 없는 한 의약품 각조에서 건조하도록 되어 있을 때는 건조감량항의 조건으로 건조한 것을 쓴다. 검체는 주된 흡수대의 투과율이 5 ~ 80 %가 되도록 다음 어느 하나의 방법을 써서 만든다. 창판은 염화나트륨, 브롬화칼륨 등을 쓴다. 대조는 보통 복광속형 (double beam type) 장치에서는 보상광로 측에 놓고 검체와 동시에 측정하고, 단광속형 (single beam type) 장치에서는 검체와 같은 광로에 놓고 따로 측정한다. 대조를 정하는 방법은 검체조제법에 따라 다르며 측정할 때의 바탕선흡수를 쓸 수도 있다. 의약품각조에서 따로 규정하는 것 외에는 보통 검체의 흡수스펙트럼은 파수 4000 ~ 400 cm-1에서 측정한다. 흡수스펙트럼의 측정은 장치의 분해능, 파수눈금 및 파수의 정밀도를 확인했을 때와 같은 조작조건으로 한다. 이 경우 1) 브롬화칼륨정제법 또는 염화칼륨정제법, 2) 용액법, 3) 페이스트법으로 얻은 표준품의 적외부스펙트럼이 7) ATR 법의 적외부스펙트럼과 비교하여 유사한 결과를 얻은 경우 확인시험은 7) ATR법을 적용할 수 있다.

Preparation of samples and measurement
Unless otherwise specified, when it is directed to perform the test "after drying the sample", use a sample dried under the conditions specified in the monograph. Prepare the specimen for the measurement according to one of the following procedures so that the transmittance of most absorption bands is to be in the range of 5 % to 80 %. Single crystals of sodium chloride, potassium bromide, etc. are available for the optical plate. Generally, the reference cell or materials placed in the reference beam for double-beam instruments, while for single-beam instruments, it is placed in the same optical path in place of the specimen and measured separately under the same operating conditions. The composition and preparation of the reference depend on the sample preparation methods, and sometimes the background absorption of the atmosphere can be utilized.
Unless otherwise specified in the monograph, the spectrum is usually recorded between 4000 cm-1 and 400 cm-1. The spectrum is scanned using the same instrumental conditions as were used to ensure compliance with the requirements for the resolving power and for the precision of wave number scale, and of wave numbers.

1) 브롬화칼륨정제법 또는 염화칼륨정제법 고체검체 1 ~ 2 mg을 마노약절구에 넣고 가루로 하고 여기에 적외부스펙트럼용 브롬화칼륨 또는 적외부스펙트럼용 염화칼륨 0.10 ~ 0.20 g을 넣어 습기를 흡수하지 않도록 조심하면서 빨리 잘 갈아 섞은 다음 정제성형기로 압축하여 정제로 만든다. 보통 같은 방법으로 대조 브롬화칼륨정제 또는 염화칼륨정제를 만든다. 다만 필요하면 0.67 kPa 이하로 감압하고 정제의 단위면적 (cm2)당 50 ~ 100 kN (5000 ~ 10000 kg)의 압력을 5 ~ 8 분간 가하여 투명한 정제로 만든다.
2) 용액법 의약품각조에서 규정하는 방법으로 만든 검액을 액체용 고정셀에 넣고 보통 검체의 조제에 쓴 용매를 대조로 하여 측정한다. 또한 이 방법에 쓰는 용매는 검체와의 상호작용 또는 화학반응을 하지 않고 창판을 침식하지 않는 것을 쓴다. 고정셀의 두께는 보통 0.1 mm 또는 0.5 mm로 한다.
3) 페이스트법 고체검체 5 ~ 10 mg을 마노약절구에 넣고 가루로 하여 따로 규정이 없는 한 유동파라핀 1 ~ 2 방울을 넣어 잘 섞어 검체 페이스트를 만든다. 검체페이스트를 1장의 창판의 중심부에 얇게 편 다음 공기가 들어가지 않게 조심하면서 다른 한 장의 창판으로 사이에 끼워 측정한다.
4) 액막법(液膜法) 액체검체 1 ~ 2 방울을 2 장의 창판 사이에 끼워 측정한다. 액층을 두껍게 할 필요가 있을 때에는 알루미늄박 등의 사이띄우개를 2 장의 창판 사이에 끼우고 그 중에 액체검체가 고이도록 한다.
5) 박막법(薄膜法) 검체를 박막 그대로 또는 의약품각조에서 규정하는 방법에 따라 박막으로 만든 다음 측정한다.
6) 기체검체측정법 검체를 배기시킨 5 또는 10 cm 길이의 광로를 갖는 기체셀에 의약품각조에서 규정하는 압력으로 도입하여 측정한다. 필요하면 1 m 이상의 광로를 갖는 셀을 쓰는 경우도 있다.
7) ATR법 검체를 ATR (Attenuated Total Reflectance) 프리즘면에 밀착시키고 그 반사스펙트럼을 측정한다.

8) 확산반사법 고체검체 1 ~ 3 mg을 마노약절구로 수 십 μm 이하의 미세말로 하고 여기에 적외부스펙트럼용 브롬화칼륨 또는 적외부스펙트럼용 염화칼륨 0.05 ~ 0.10 g을 넣어 습기를 빨아들이지 않도록 조심하여 빨리 잘 섞어 검체접시에 담아 그 반사스펙트럼을 측정한다.

(1) Potassium bromide disk or potassium chloride disk method Powder 1 to 2 mg of a solid sample in an agate mortar, triturate rapidly with 0.10 to 0.20 g of potassium bromide or potassium chloride used to infrared spectrophotometry with precautions against moisture absorption, and compress the mixture with a press in a suitable die (disk-forming container) to make the sample disk. If necessary to obtain a transparent disk, press the mixture under vacuum within 0.67 kPa in a die with pressure applied to the die of 50 to 100 kN per cm2 for 5 to 8 minutes. Prepare a potassium bromide reference disk or a potassium chloride reference disk in the same manner as the sample disk.

(2) Solution method Place the test solution prepared by the method directed in each monograph in a fixed cell for liquid, and usually measure the spectrum against the reference solvent used for preparing the test solution. The solvent used in this method does not show any interaction or chemical reaction with the specimen to be examined and does not damage the optical plate. The thickness of the fixed cell is usually 0.1 mm or 0.5 mm.
(3) Paste method Powder 5 to 10 mg of a solid specimen in an agate mortar, and, unless otherwise specified, triturate the specimen with 1 or 2 drops of liquid paraffin to give a homogeneous paste. After spreading the paste to make a thin film in the center of an optical plate, place the plate upon another optical plate with precautions against intrusion of air, bubbles in the film, and examine its absorption spectrum.
(4) Liquid film method Examine 1 to 2 drops of a liquid specimen as a thin film held between two optical plates. When the absorption intensity is not sufficient, place spacers of aluminum foil, etc., between the two optical plates to make a thicker liquid film.
(5) Film method: Examine a thin film just as it is or a prepared thin film as directed in each monograph.
(6) Gas sampling method Put a sample gas in a gas cell previously evacuated under the pressure directed in the monograph, and examine its absorption spectrum. The path length of the gas cell is usually 5 cm or 10 cm, but, if necessary, may exceed 1 m.
(7) ATR method: Place a specimen in close contact with an attenuated total reflectance (ATR) prism, and examine its reflectance spectrum.
(8) Diffuse reflectance method Powder l to 3 mg of a solid specimen into a fine powder of not more than about 50 μm particle size in an agate mortar, and triturate rapidly with 0.05 to 0.10 g of potassium bromide or potassium chloride used to infrared spectrophotometry with precautions against moisture absorption. Place the mixture in a sample cup, and examine its reflectance spectrum.

확인시험 

1) 표준품에 의한 확인 검체의 스펙트럼과 표준품의 스펙트럼을 비교하여 양자의 스펙트럼이 동일한 파수에서 같은 강도의 흡수를 나타낼 때 검체가 표준품과 같은 물질임을 확인한다. 또한 고체검체의 스펙트럼이 표준품의 스펙트럼과 다를 때의 처리방법이 의약품각조에 규정되어있을 때에는 검체 및 표준품을 동일 조건으로 처리한 다음 다시 측정한다.
2) 흡수파수에 의한 확인 확인하고자 하는 물질의 특성 흡수파수가 의약품각조에서 규정하는 흡수파수와 일치하는가를 확인하여 검체가 의약품각조 의약품과 같은 물질임을 확인한다.

Identification
(1) Identification by the use of reference standard
When the spectra of a specimen and the reference standard exhibit similar intensities of absorption at the same wavenumber, the specimen can be identified as being the same substance as the reference standard. When several specific absorption wavenumbers of the substance being examined are specified in the monograph, the specimen and reference standard are same substance if wavenumbers of two substances are coincide. When the spectra of a specimen and the reference standard exhibit similar intensities of absorption at the same wavenumber, the specimen can be identified as being the same substance as the reference standard. When a sample treatment method for a solid specimen is indicated in the monograph in the case of nonconformity of the spectrum with that of the reference standard, treat the specimen being examined and the reference standard in the same manner as directed in the monograph, then repeat the measurement.
(2) Identification by the use of absorption wave number When several specific absorption wave numbers of the substance being examined are specified in the monograph, a specimen can be identified as being the same substance as the expected substance by confirmation of clear appearance of the absorption bands at all the specified wave numbers.