Nichtionischer Celluloseether durch Gaschromatographie

Der Gehalt an Substituenten im nichtionischen Celluloseether wurde durch Gaschromatographie bestimmt und die Ergebnisse mit der chemischen Titration hinsichtlich Zeitaufwand, Betrieb, Genauigkeit, Wiederholbarkeit, Kosten usw. verglichen und die Säulentemperatur wurde diskutiert. Der Einfluss chromatographischer Bedingungen wie der Säulenlänge auf den Trenneffekt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Gaschromatographie eine analytische Methode ist, die es wert ist, populär gemacht zu werden.
Schlüsselwörter: nichtionischer Celluloseether; Gaschromatographie; Substituentengehalt

Zu den nichtionischen Celluloseethern gehören Methylcellulose (MC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Hydroxyethylcellulose (HEC) usw. Diese Materialien werden häufig in der Medizin, in Lebensmitteln, Erdöl usw. verwendet. Da der Gehalt an Substituenten einen großen Einfluss auf die Leistung von nichtionischen Celluloseethern hat Bei ionischen Celluloseethermaterialien ist es notwendig, den Gehalt an Substituenten genau und schnell zu bestimmen. Derzeit verwenden die meisten inländischen Hersteller die traditionelle chemische Titrationsmethode für die Analyse, die arbeitsintensiv ist und es schwierig ist, Genauigkeit und Wiederholbarkeit zu gewährleisten. Aus diesem Grund untersucht dieser Artikel die Methode zur Bestimmung des Gehalts an nichtionischen Celluloseether-Substituenten mittels Gaschromatographie, analysiert die Faktoren, die die Testergebnisse beeinflussen, und erzielt gute Ergebnisse.

1. Experimentieren
1.1 Instrument
GC-7800 Gaschromatograph, hergestellt von Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.
1.2 Reagenzien
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Hydroxyethylcellulose (HEC), hausgemacht; Methyljodid, Ethyljodid, Isopropanjodid, Jodwasserstoffsäure (57 %), Toluol, Adipinsäure, o-Di. Toluol war von analytischer Qualität.
1.3 Gaschromatographische Bestimmung
1.3.1 Bedingungen der Gaschromatographie
Edelstahlsäule ((SE-30, 3 % Chmmosorb, WAW DMCS); Verdampfungskammertemperatur 200 °C; Detektor: TCD, 200 °C; Säulentemperatur 100 °C; Trägergas: H2, 40 ml/min.
1.3.2 Vorbereitung der Standardlösung
(1) Herstellung der internen Standardlösung: Nehmen Sie etwa 6,25 g Toluol und geben Sie es in einen 250-ml-Messkolben, verdünnen Sie es mit o-Xylol bis zur Marke, schütteln Sie es gut und stellen Sie es beiseite.
(2) Vorbereitung der Standardlösung: Für verschiedene Proben gibt es entsprechende Standardlösungen. Als Beispiel dienen hier HPMC-Proben. Geben Sie in ein geeignetes Fläschchen eine bestimmte Menge Adipinsäure, 2 ml Jodwasserstoffsäure und eine interne Standardlösung und wiegen Sie das Fläschchen genau. Fügen Sie eine entsprechende Menge Jodisopropan hinzu, wiegen Sie es und berechnen Sie die Menge an hinzugefügtem Jodisopropan. Fügen Sie erneut Methyliodid hinzu, wiegen Sie es gleichmäßig ab und berechnen Sie die Menge, die Methyliodid hinzufügt. Vollständig vibrieren, zur Schichtung stehen lassen und für den späteren Gebrauch vor Licht schützen.
1.3.3 Vorbereitung der Probenlösung
Wiegen Sie 0,065 g trockene HPMC-Probe genau in einen dickwandigen 5-ml-Reaktor, fügen Sie das gleiche Gewicht Adipinsäure, 2 ml interner Standardlösung und Jodwasserstoffsäure hinzu, verschließen Sie die Reaktionsflasche schnell und wiegen Sie sie genau. Schütteln und 60 Minuten lang auf 150 °C erhitzen, dabei gut schütteln. Abkühlen lassen und abwiegen. Wenn der Gewichtsverlust vor und nach der Reaktion mehr als 10 mg beträgt, ist die Probenlösung ungültig und die Lösung muss erneut zubereitet werden. Nachdem die Probenlösung zur Schichtung stehen gelassen wurde, entnehmen Sie vorsichtig 2 μL der oberen organischen Phasenlösung, injizieren Sie sie in den Gaschromatographen und zeichnen Sie das Spektrum auf. Andere nichtionische Celluloseetherproben wurden ähnlich wie HPMC behandelt.
1.3.4 Messprinzip
Am Beispiel von HPMC handelt es sich um einen Cellulose-Alkyl-Hydroxyalkyl-Mischether, der zusammen mit Iodwasserstoffsäure erhitzt wird, um alle Methoxyl- und Hydroxypropoxylether-Bindungen aufzubrechen und das entsprechende Iodalkan zu erzeugen.
Unter hohen Temperaturen und luftdichten Bedingungen reagiert HPMC mit Adipinsäure als Katalysator mit Iodwasserstoffsäure und Methoxyl und Hydroxypropoxyl werden in Methyliodid und Isopropaniodid umgewandelt. Bei der Verwendung von o-Xylol als Absorptionsmittel und Lösungsmittel besteht die Aufgabe des Katalysators und Absorptionsmittels darin, die vollständige Hydrolysereaktion zu fördern. Als interne Standardlösung wird Toluol gewählt, als Standardlösung werden Methyliodid und Isopropaniodid verwendet. Anhand der Peakflächen des internen Standards und der Standardlösung kann der Gehalt an Methoxyl und Hydroxypropoxyl in der Probe berechnet werden.

2. Ergebnisse und Diskussion
Die in diesem Experiment verwendete Chromatographiesäule ist unpolar. Entsprechend dem Siedepunkt jeder Komponente ist die Reihenfolge der Peaks Methyliodid, Isopropaniodid, Toluol und o-Xylol.
2.1 Vergleich zwischen Gaschromatographie und chemischer Titration
Die Bestimmung des Methoxyl- und Hydroxypropoxylgehalts von HPMC durch chemische Titration ist relativ ausgereift, und derzeit gibt es zwei häufig verwendete Methoden: die Pharmakopöe-Methode und die verbesserte Methode. Allerdings erfordern diese beiden chemischen Methoden die Herstellung einer großen Menge an Lösungen, der Vorgang ist kompliziert, zeitaufwändig und wird stark von externen Faktoren beeinflusst. Relativ gesehen ist die Gaschromatographie sehr einfach, leicht zu erlernen und zu verstehen.
Die Ergebnisse des Methoxylgehalts (w1) und des Hydroxypropoxylgehalts (w2) in HPMC wurden durch Gaschromatographie bzw. chemische Titration bestimmt. Es ist ersichtlich, dass die Ergebnisse dieser beiden Methoden sehr nahe beieinander liegen, was darauf hinweist, dass beide Methoden die Genauigkeit der Ergebnisse garantieren können.
Beim Vergleich von chemischer Titration und Gaschromatographie im Hinblick auf Zeitaufwand, einfache Bedienung, Wiederholbarkeit und Kosten zeigen die Ergebnisse, dass der größte Vorteil der Phasenchromatographie in der Bequemlichkeit, Schnelligkeit und hohen Effizienz liegt. Es ist nicht erforderlich, große Mengen an Reagenzien und Lösungen vorzubereiten, und die Messung einer Probe dauert nur mehr als zehn Minuten, und die tatsächliche Zeitersparnis ist größer als die Statistik. Bei der chemischen Titrationsmethode ist der menschliche Fehler bei der Beurteilung des Titrationsendpunkts groß, während die Ergebnisse des Gaschromatographietests weniger von menschlichen Faktoren beeinflusst werden. Darüber hinaus handelt es sich bei der Gaschromatographie um eine Trenntechnik, die die Reaktionsprodukte trennt und quantifiziert. Wenn es mit anderen Messgeräten wie GC/MS, GC/FTIR usw. zusammenarbeiten kann, kann es zur Identifizierung einiger komplexer unbekannter Proben (modifizierte Fasern, einfache Etherprodukte) verwendet werden, was sehr vorteilhaft ist und durch chemische Titration nicht erreicht werden kann . Darüber hinaus ist die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse der Gaschromatographie besser als die der chemischen Titration.
Der Nachteil der Gaschromatographie besteht darin, dass die Kosten hoch sind. Die Kosten von der Einrichtung einer Gaschromatographiestation über die Wartung des Instruments bis hin zur Auswahl der Chromatographiesäule sind höher als bei der chemischen Titrationsmethode. Auch unterschiedliche Gerätekonfigurationen und Testbedingungen wirken sich auf die Ergebnisse aus, z. B. Detektortyp, Chromatographiesäule und Wahl der stationären Phase usw.
2.2 Der Einfluss gaschromatographischer Bedingungen auf die Bestimmungsergebnisse
Bei Gaschromatographie-Experimenten kommt es darauf an, die geeigneten chromatographischen Bedingungen zu bestimmen, um genauere Ergebnisse zu erhalten. In diesem Experiment wurden Hydroxyethylcellulose (HEC) und Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) als Rohstoffe verwendet und der Einfluss zweier Faktoren, Säulentemperatur und Säulenlänge, untersucht.
Wenn der Abscheidegrad R ≥ 1,5 ist, spricht man von vollständiger Abtrennung. Gemäß den Bestimmungen des „Chinesischen Arzneibuchs“ sollte R größer als 1,5 sein. In Kombination mit der Säulentemperatur bei drei Temperaturen beträgt die Auflösung jeder Komponente mehr als 1,5, was den grundlegenden Trennanforderungen entspricht, nämlich R90 °C > R100 °C > R110 °C. Unter Berücksichtigung des Tailing-Faktors ist der Tailing-Faktor r>1 der Tailing-Peak, r<1 der vordere Peak und je näher r an 1 liegt, desto besser ist die Leistung der Chromatographiesäule. Für Toluol und Ethyliodid: R90°C>R100°C>R110°C; o-Xylol ist das Lösungsmittel mit dem höchsten Siedepunkt, R90°C
Der Einfluss der Säulenlänge auf die Versuchsergebnisse zeigt, dass sich unter gleichen Bedingungen nur die Länge der chromatographischen Säule ändert. Im Vergleich zur gepackten Säule mit 3 m und 2 m sind die Analyseergebnisse und die Auflösung der 3 m-Säule besser, und je länger die Säule ist, desto besser ist die Säuleneffizienz. Je höher der Wert, desto zuverlässiger ist das Ergebnis.

3. Fazit
Iodwasserstoffsäure wird verwendet, um die Etherbindung von nichtionischem Celluloseether zu zerstören, um kleine Moleküle Iodid zu erzeugen, das durch Gaschromatographie getrennt und durch interne Standardmethode quantifiziert wird, um den Gehalt des Substituenten zu erhalten. Zu den für diese Methode geeigneten Celluloseethern gehören neben Hydroxypropylmethylcellulose auch Hydroxyethylcellulose, Hydroxyethylmethylcellulose und Methylcellulose, und die Probenbehandlungsmethode ist ähnlich.
Im Vergleich zur herkömmlichen chemischen Titrationsmethode bietet die gaschromatographische Analyse des Substituentengehalts von nichtionischem Celluloseether viele Vorteile. Das Prinzip ist einfach und leicht zu verstehen, die Bedienung ist bequem und es ist nicht erforderlich, große Mengen an Medikamenten und Reagenzien vorzubereiten, was die Analysezeit erheblich spart. Die mit dieser Methode erzielten Ergebnisse stimmen mit denen der chemischen Titration überein.
Bei der Analyse des Substituentengehalts mittels Gaschromatographie ist es sehr wichtig, geeignete und optimale chromatographische Bedingungen zu wählen. Im Allgemeinen kann eine Verringerung der Säulentemperatur oder eine Vergrößerung der Säulenlänge die Auflösung effektiv verbessern, es muss jedoch darauf geachtet werden, dass keine Komponenten aufgrund einer zu niedrigen Säulentemperatur in der Säule kondensieren.
Derzeit verwenden die meisten inländischen Hersteller noch die chemische Titration, um den Gehalt an Substituenten zu bestimmen. Unter Berücksichtigung der Vor- und Nachteile verschiedener Aspekte ist die Gaschromatographie jedoch eine einfache und schnelle Testmethode, die im Hinblick auf Entwicklungstrends gefördert werden sollte.