Mitteioonne tsellulooseeter gaasikromatograafia abil

Mitteioonses tselluloosi eetris määrati asendajate sisaldus gaaskromatograafiaga ning tulemusi võrreldi keemilise tiitrimisega ajakulukuse, toimimise, täpsuse, korratavuse, maksumuse jms osas ning arutati kolonni temperatuuri. Kromatograafiliste tingimuste, näiteks kolonni pikkuse mõju eraldusefektile. Tulemused näitavad, et gaaskromatograafia on analüütiline meetod, mida tasub populariseerida.
Märksõnad: mitteioonne tsellulooseeter; gaasikromatograafia; asendaja sisaldus

Mitteioonsete tselluloosi eetrite hulka kuuluvad metüültselluloos (MC), hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC), hüdroksüetüültselluloos (HEC) jne. Neid materjale kasutatakse laialdaselt meditsiinis, toidus, naftatööstuses jne. Kuna asendajate sisaldusel on suur mõju mitteseotud tselluloosi toimimisele. ioonse tsellulooseetri materjalide puhul on vaja täpselt ja kiiresti määrata asendajate sisaldus. Praegu kasutavad enamik kodumaiseid tootjaid analüüsiks traditsioonilist keemilise tiitrimise meetodit, mis on töömahukas ning mille täpsust ja korratavust on raske tagada. Sel põhjusel uuritakse käesolevas töös mitteioonsete tsellulooseetri asendajate sisalduse määramise meetodit gaasikromatograafia abil, analüüsitakse katsetulemusi mõjutavaid tegureid ja saadakse häid tulemusi.

1. Eksperiment
1.1 Instrument
GC-7800 gaasikromatograaf, tootja Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.
1.2 Reaktiivid
Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC), hüdroksüetüültselluloos (HEC), omatehtud; metüüljodiid, etüüljodiid, isopropaanjodiid, vesinikjodiidhape (57%), tolueen, adipiinhape, o-di Tolueen oli analüütilise puhtusega.
1.3. Gaaskromatograafia määramine
1.3.1 Gaasikromatograafia tingimused
Roostevabast terasest kolonn ((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS); aurustuskambri temperatuur 200 °C; detektor: TCD, 200 °C; kolonni temperatuur 100 °C; kandegaas: H2, 40 ml/min.
1.3.2 Standardlahuse valmistamine
(1) Sisestandardi lahuse valmistamine: võtke umbes 6,25 g tolueeni ja asetage see 250 ml mõõtekolbi, lahjendage o-ksüleeniga märgini, loksutage korralikult ja asetage kõrvale.
(2) Standardlahuse valmistamine: erinevatel proovidel on vastavad standardlahused ja siin on näiteks võetud HPMC proovid. Lisage sobivasse viaali teatud kogus adipiinhapet, 2 ml vesinikjodiidhapet ja sisestandardi lahust ning kaaluge viaal täpselt. Lisage sobiv kogus jodoisopropaani, kaaluge see ja arvutage lisatud jodoisopropaani kogus. Lisage uuesti metüüljodiid, kaaluge võrdselt, arvutage metüüljodiidi lisav kogus. Vibreerige täielikult, laske sellel kihistumisel seista ja hoidke seda hilisemaks kasutamiseks valguse eest eemal.
1.3.3 Proovilahuse valmistamine
Kaaluge täpselt 0,065 g kuiva HPMC proovi 5 ml paksuseinaga reaktorisse, lisage võrdne kaal adipiinhapet, 2 ml sisestandardi lahust ja vesinikjodiidhapet, sulgege reaktsioonipudel kiiresti ja kaaluge see täpselt. Loksutage ja kuumutage 150 °C juures 60 minutit, samal ajal korralikult loksutades. Jahuta ja kaalu. Kui kaalukaotus enne ja pärast reaktsiooni on suurem kui 10 mg, on proovilahus kehtetu ja lahus tuleb uuesti valmistada. Pärast seda, kui proovilahusel lasti stratifitseerimiseks seista, tõmmake ettevaatlikult 2 μL ülemise orgaanilise faasi lahust, süstige see gaasikromatograafi ja registreerige spekter. Teisi mitteioonseid tsellulooseetri proove töödeldi sarnaselt HPMC-ga.
1.3.4 Mõõtmispõhimõte
Võttes näiteks HPMC, on see tselluloosi alküülhüdroksüalküül segaeeter, mida kuumutatakse koos vesinikjodiidhappega, et lõhkuda kõik metoksü- ja hüdroksüpropoksüüleetri sidemed ning tekitada vastav jodoalkaan.
Kõrgel temperatuuril ja õhukindlates tingimustes, kasutades katalüsaatorina adipiinhapet, reageerib HPMC vesinikjodiidhappega ning metoksüül ja hüdroksüpropoksüül muundatakse metüüljodiidiks ja isopropaanjodiidiks. Kasutades o-ksüleeni absorbendina ja lahustina, on katalüsaatori ja absorbendi roll täieliku hüdrolüüsireaktsiooni soodustamiseks. Sisestandardlahuseks valitakse tolueen ning standardlahusena metüüljodiidi ja isopropaanjodiidi. Sisestandardi ja standardlahuse piikide pindalade järgi saab arvutada metoksüüli ja hüdroksüpropoksüüli sisalduse proovis.

2. Tulemused ja arutelu
Selles katses kasutatud kromatograafiline kolonn on mittepolaarne. Vastavalt iga komponendi keemistemperatuurile on piikide järjekord metüüljodiidil, isopropaanjodiidil, tolueenil ja o-ksüleenil.
2.1 Gaasikromatograafia ja keemilise tiitrimise võrdlus
HPMC metoksü- ja hüdroksüpropoksüülide sisalduse määramine keemilise tiitrimise teel on suhteliselt küps ja praegu on laialt levinud kaks meetodit: farmakopöa meetod ja täiustatud meetod. Mõlemad need kaks keemilist meetodit nõuavad aga suure hulga lahuste valmistamist, operatsioon on keeruline, aeganõudev ja seda mõjutavad suuresti välistegurid. Suhteliselt on gaasikromatograafia väga lihtne, kergesti õpitav ja arusaadav.
Metoksüülisisalduse (w1) ja hüdroksüpropoksüülisisalduse (w2) tulemused HPMC-s määrati vastavalt gaasikromatograafia ja keemilise tiitrimisega. On näha, et nende kahe meetodi tulemused on väga lähedased, mis näitab, et mõlemad meetodid võivad tagada tulemuste täpsuse.
Võrreldes keemilist tiitrimist ja gaaskromatograafiat ajakulu, töö lihtsuse, korratavuse ja maksumuse osas näitavad tulemused, et faasikromatograafia suurim eelis on mugavus, kiirus ja kõrge efektiivsus. Pole vaja valmistada suurt hulka reaktiive ja lahuseid ning proovi mõõtmiseks kulub vaid üle kümne minuti ning tegelik aja kokkuhoid on suurem kui statistika. Keemilise tiitrimise meetodi puhul on inimlik viga tiitrimise lõpp-punkti otsustamisel suur, samas kui gaasikromatograafia testi tulemusi mõjutavad inimfaktorid vähem. Veelgi enam, gaasikromatograafia on eraldusmeetod, mis eraldab reaktsiooniproduktid ja määrab nende koguse. Kui see saab koostööd teha teiste mõõtevahenditega, nagu GC/MS, GC/FTIR jne, saab seda kasutada mõne keeruka tundmatu proovi (modifitseeritud kiud) tuvastamiseks. Tavalised eetritooted) on väga kasulikud, millele ei saa võrrelda keemilise tiitrimisega. . Lisaks on gaasikromatograafia tulemuste reprodutseeritavus parem kui keemilise tiitrimise oma.
Gaaskromatograafia puuduseks on kõrge hind. Kulud alates gaasikromatograafiajaama rajamisest kuni instrumendi hooldamiseni ja kromatograafiakolonni valikuni on kõrgemad kui keemilise tiitrimise meetodil. Tulemusi mõjutavad ka erinevad instrumendi konfiguratsioonid ja katsetingimused, näiteks detektori tüüp, kromatograafiline kolonn ja statsionaarse faasi valik jne.
2.2 Gaaskromatograafia tingimuste mõju määramistulemustele
Gaaskromatograafiliste katsete puhul on võtmetähtsusega sobivate kromatograafiliste tingimuste määramine täpsemate tulemuste saamiseks. Selles katses kasutati toorainena hüdroksüetüültselluloosi (HEC) ja hüdroksüpropüülmetüültselluloosi (HPMC) ning uuriti kahe teguri – kolonni temperatuuri ja kolonni pikkuse – mõju.
Kui eraldusaste R ≥ 1,5, nimetatakse seda täielikuks eraldumiseks. Hiina farmakopöa sätete kohaselt peaks R olema suurem kui 1,5. Koos kolonni temperatuuriga kolmel temperatuuril on iga komponendi eraldusvõime suurem kui 1,5, mis vastab põhilistele eraldamisnõuetele, milleks on R90°C>R100°C>R110°C. Arvestades sabategurit, on sabategur r>1 sabapiik, r<1 on esipiik ja mida lähemal r on 1, seda parem on kromatograafilise kolonni jõudlus. Tolueeni ja etüüljodiidi puhul R90°C>R100°C>R110°C; o-ksüleen on kõrgeima keemistemperatuuriga lahusti, R90°C
Kolonni pikkuse mõju katsetulemustele näitab, et samadel tingimustel muudetakse ainult kromatograafilise kolonni pikkust. Võrreldes 3 m ja 2 m paksuse kolonniga on 3 m kolonni analüüsitulemused ja eraldusvõime paremad ning mida pikem kolonn, seda parem on kolonni efektiivsus. Mida suurem väärtus, seda usaldusväärsem on tulemus.

3. Järeldus
Vesinikjodiidhapet kasutatakse mitteioonse tsellulooseetri eetersideme hävitamiseks, et tekitada väikese molekuliga jodiidi, mis eraldatakse gaasikromatograafiaga ja kvantifitseeritakse sisestandardi meetodil, et saada asendaja sisaldust. Selle meetodi jaoks sobivad tsellulooseetrid on lisaks hüdroksüpropüülmetüültselluloosile hüdroksüetüültselluloos, hüdroksüetüülmetüültselluloos ja metüültselluloos ning proovi töötlemise meetod on sarnane.
Võrreldes traditsioonilise keemilise tiitrimismeetodiga on mitteioonse tsellulooseetri asendajate sisalduse gaasikromatograafilisel analüüsil palju eeliseid. Põhimõte on lihtne ja arusaadav, toiming on mugav ning puudub vajadus suures koguses ravimeid ja reaktiive ette valmistada, mis säästab oluliselt analüüsiaega. Selle meetodi abil saadud tulemused on kooskõlas keemilise tiitrimisega saadud tulemustega.
Asendusainete sisalduse analüüsimisel gaasikromatograafia abil on väga oluline valida sobivad ja optimaalsed kromatograafilised tingimused. Üldiselt võib kolonni temperatuuri vähendamine või kolonni pikkuse suurendamine eraldusvõimet tõhusalt parandada, kuid tuleb olla ettevaatlik, et vältida komponentide kondenseerumist kolonnis liiga madala temperatuuri tõttu.
Praegu kasutab enamik kodumaiseid tootjaid asendajate sisalduse määramiseks endiselt keemilist tiitrimist. Arvestades aga erinevate aspektide eeliseid ja puudusi, on gaaskromatograafia lihtne ja kiire testimismeetod, mida tasub arengusuundade vaatenurgast propageerida.