Éter de celulosa no iónico mediante cromatografía de gases

El contenido de sustituyentes en el éter de celulosa no iónico se determinó mediante cromatografía de gases y los resultados se compararon con la valoración química en términos de tiempo, operación, precisión, repetibilidad, costo, etc., y se discutió la temperatura de la columna. La influencia de las condiciones cromatográficas, como la longitud de la columna, en el efecto de separación. Los resultados muestran que la cromatografía de gases es un método analítico que vale la pena popularizar.
Palabras clave: éter de celulosa no iónico; cromatografía de gases; contenido sustituyente

Los éteres de celulosa no iónicos incluyen metilcelulosa (MC), hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), hidroxietilcelulosa (HEC), etc. Estos materiales se utilizan ampliamente en medicina, alimentos, petróleo, etc. Dado que el contenido de sustituyentes tiene una gran influencia en el rendimiento de los no iónicos. materiales de éter de celulosa iónico, es necesario determinar el contenido de sustituyentes de forma precisa y rápida. En la actualidad, la mayoría de los fabricantes nacionales adoptan el método tradicional de titulación química para el análisis, que requiere mucha mano de obra y es difícil garantizar la precisión y repetibilidad. Por esta razón, este artículo estudia el método para determinar el contenido de sustituyentes de éter de celulosa no iónicos mediante cromatografía de gases, analiza los factores que afectan los resultados de la prueba y obtiene buenos resultados.

1. Experimentar
1.1 Instrumento
Cromatógrafo de gases GC-7800, producido por Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.
1.2 Reactivos
Hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), hidroxietilcelulosa (HEC), casera; yoduro de metilo, yoduro de etilo, yoduro de isopropano, ácido yodhídrico (57%), tolueno, ácido adípico y o-ditolueno era de calidad analítica.
1.3 Determinación por cromatografía de gases
1.3.1 Condiciones de cromatografía de gases
Columna de acero inoxidable ((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS); temperatura de la cámara de vaporización 200°C; detector: TCD, 200°C; temperatura de la columna 100°C; gas portador: H2, 40 ml/min.
1.3.2 Preparación de solución estándar
(1) Preparación de la solución de estándar interno: tomar aproximadamente 6,25 g de tolueno y colocarlos en un matraz aforado de 250 ml, diluir hasta la marca con o-xileno, agitar bien y reservar.
(2) Preparación de la solución estándar: diferentes muestras tienen sus correspondientes soluciones estándar, y aquí se toman muestras de HPMC como ejemplo. En un vial adecuado, agregue una cierta cantidad de ácido adípico, 2 ml de ácido yodhídrico y una solución de estándar interno y pese con precisión el vial. Agregue una cantidad adecuada de yodoisopropano, péselo y calcule la cantidad de yodoisopropano agregado. Agregar nuevamente yoduro de metilo, pesar en partes iguales, calcular la cantidad que agrega yoduro de metilo. Vibre completamente, déjelo reposar para que se estratifique y manténgalo alejado de la luz para su uso posterior.
1.3.3 Preparación de la solución de muestra
Pese con precisión 0,065 g de muestra de HPMC seca en un reactor de paredes gruesas de 5 ml, agregue el mismo peso de ácido adípico, 2 ml de solución estándar interna y ácido yodhídrico, selle rápidamente la botella de reacción y pésela con precisión. Agitar y calentar a 150°C durante 60 minutos, agitando adecuadamente durante ese período. Enfriar y pesar. Si la pérdida de peso antes y después de la reacción es superior a 10 mg, la solución de muestra no es válida y es necesario volver a prepararla. Después de dejar reposar la solución de muestra para la estratificación, extraiga con cuidado 2 µL de la solución de la fase orgánica superior, inyéctela en el cromatógrafo de gases y registre el espectro. Otras muestras de éter de celulosa no iónico se trataron de manera similar a HPMC.
1.3.4 Principio de medición
Tomando HPMC como ejemplo, es un éter mixto de alquilhidroxialquilo de celulosa, que se cocalienta con ácido yodhídrico para romper todos los enlaces de metoxilo e hidroxipropoxiléter y generar el yodoalcano correspondiente.
En condiciones herméticas y de alta temperatura, con ácido adípico como catalizador, la HPMC reacciona con el ácido yodhídrico y el metoxilo y el hidroxipropoxilo se convierten en yoduro de metilo y yoduro de isopropano. Utilizando o-xileno como absorbente y disolvente, la función del catalizador y el absorbente es promover la reacción de hidrólisis completa. Se selecciona tolueno como solución estándar interna y yoduro de metilo y yoduro de isopropano como solución estándar. Según las áreas de los picos del estándar interno y de la solución estándar, se puede calcular el contenido de metoxilo e hidroxipropoxilo en la muestra.

2. Resultados y discusión
La columna cromatográfica utilizada en este experimento no es polar. Según el punto de ebullición de cada componente, el orden de los picos es yoduro de metilo, yoduro de isopropano, tolueno y o-xileno.
2.1 Comparación entre cromatografía de gases y valoración química
La determinación del contenido de metoxilo e hidroxipropoxilo de HPMC mediante titulación química está relativamente madura y actualmente existen dos métodos comúnmente utilizados: el método de la Farmacopea y el método mejorado. Sin embargo, ambos métodos químicos requieren la preparación de una gran cantidad de soluciones, la operación es complicada, requiere mucho tiempo y se ve muy afectada por factores externos. Relativamente hablando, la cromatografía de gases es muy sencilla, fácil de aprender y comprender.
Los resultados del contenido de metoxilo (w1) y el contenido de hidroxipropoxilo (w2) en HPMC se determinaron mediante cromatografía de gases y valoración química, respectivamente. Se puede ver que los resultados de estos dos métodos son muy similares, lo que indica que ambos métodos pueden garantizar la precisión de los resultados.
Al comparar la valoración química y la cromatografía de gases en términos de consumo de tiempo, facilidad de operación, repetibilidad y costo, los resultados muestran que la mayor ventaja de la cromatografía de fases es la conveniencia, la rapidez y la alta eficiencia. No es necesario preparar una gran cantidad de reactivos y soluciones, solo se necesitan más de diez minutos para medir una muestra y el tiempo real ahorrado será mayor que las estadísticas. En el método de titulación química, el error humano al juzgar el punto final de la titulación es grande, mientras que los resultados de las pruebas de cromatografía de gases se ven menos afectados por factores humanos. Además, la cromatografía de gases es una técnica de separación que separa los productos de la reacción y los cuantifica. Si puede cooperar con otros instrumentos de medición, como GC/MS, GC/FTIR, etc., se puede utilizar para identificar algunas muestras complejas desconocidas (fibras modificadas) productos de éter simple) que son muy ventajosos, lo cual no tiene comparación con la titulación química. . Además, la reproducibilidad de los resultados de la cromatografía de gases es mejor que la de la valoración química.
La desventaja de la cromatografía de gases es que el coste es elevado. El costo desde el establecimiento de la estación de cromatografía de gases hasta el mantenimiento del instrumento y la selección de la columna cromatográfica es mayor que el del método de titulación química. Las diferentes configuraciones del instrumento y las condiciones de prueba también afectarán los resultados, como el tipo de detector, la columna cromatográfica y la elección de la fase estacionaria, etc.
2.2 La influencia de las condiciones de la cromatografía de gases en los resultados de la determinación.
Para los experimentos de cromatografía de gases, la clave es determinar las condiciones cromatográficas adecuadas para obtener resultados más precisos. En este experimento, se utilizaron como materias primas hidroxietilcelulosa (HEC) e hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), y se estudió la influencia de dos factores, la temperatura y la longitud de la columna.
Cuando el grado de separación R ≥ 1,5, se denomina separación completa. Según las disposiciones de la "Farmacopea China", R debe ser superior a 1,5. Combinado con la temperatura de la columna a tres temperaturas, la resolución de cada componente es superior a 1,5, lo que cumple con los requisitos básicos de separación, que son R90°C>R100°C>R110°C. Teniendo en cuenta el factor de cola, el factor de cola r>1 es el pico de cola, r<1 es el pico frontal y cuanto más cerca esté r de 1, mejor será el rendimiento de la columna cromatográfica. Para tolueno y yoduro de etilo, R90°C>R100°C>R110°C; El o-xileno es el disolvente con el punto de ebullición más alto, R90°C.
La influencia de la longitud de la columna en los resultados experimentales muestra que, en las mismas condiciones, sólo cambia la longitud de la columna cromatográfica. En comparación con la columna empaquetada de 3 my 2 m, los resultados del análisis y la resolución de la columna de 3 m son mejores y cuanto más larga sea la columna, mejor será su eficiencia. Cuanto mayor sea el valor, más fiable será el resultado.

3. Conclusión
El ácido yodhídrico se utiliza para destruir el enlace éter del éter de celulosa no iónico para generar yoduro de molécula pequeña, que se separa mediante cromatografía de gases y se cuantifica mediante el método de estándar interno para obtener el contenido del sustituyente. Además de la hidroxipropilmetilcelulosa, los éteres de celulosa adecuados para este método incluyen hidroxietilcelulosa, hidroxietilmetilcelulosa y metilcelulosa, y el método de tratamiento de la muestra es similar.
En comparación con el método tradicional de valoración química, el análisis por cromatografía de gases del contenido de sustituyentes del éter de celulosa no iónico tiene muchas ventajas. El principio es simple y fácil de entender, la operación es conveniente y no es necesario preparar una gran cantidad de medicamentos y reactivos, lo que ahorra mucho tiempo de análisis. Los resultados obtenidos por este método son consistentes con los obtenidos por titulación química.
Al analizar el contenido de sustituyentes mediante cromatografía de gases, es muy importante elegir las condiciones cromatográficas apropiadas y óptimas. Generalmente, reducir la temperatura de la columna o aumentar la longitud de la columna puede mejorar efectivamente la resolución, pero se debe tener cuidado para evitar que los componentes se condensen en la columna debido a una temperatura demasiado baja de la columna.
En la actualidad, la mayoría de los fabricantes nacionales todavía utilizan la valoración química para determinar el contenido de sustituyentes. Sin embargo, considerando las ventajas y desventajas de varios aspectos, la cromatografía de gases es un método de prueba simple y rápido que vale la pena promover desde la perspectiva de las tendencias de desarrollo.