Nemionos cellulóz-éter gázkromatográfiával

A nemionos cellulóz-éter szubsztituens-tartalmát gázkromatográfiával határoztuk meg, és az eredményeket kémiai titrálással hasonlítottuk össze időigényesség, működés, pontosság, ismételhetőség, költség stb. A kromatográfiás körülmények, például az oszlophossz befolyása az elválasztási hatásra. Az eredmények azt mutatják, hogy a gázkromatográfia népszerűsítésre érdemes analitikai módszer.
Kulcsszavak: nemionos cellulóz-éter; gázkromatográfia; szubsztituens tartalom

A nemionos cellulóz-éterek közé tartozik a metil-cellulóz (MC), a hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC), a hidroxi-etil-cellulóz (HEC) stb. Ezeket az anyagokat széles körben használják a gyógyászatban, élelmiszerekben, kőolajban stb. Mivel a szubsztituensek tartalma nagyban befolyásolja a nem- ionos cellulóz-éter anyagok esetében szükséges a szubsztituens-tartalom pontos és gyors meghatározása. Jelenleg a legtöbb hazai gyártó a hagyományos kémiai titrálási módszert alkalmazza az elemzéshez, amely munkaigényes és nehezen garantálható a pontosság és az ismételhetőség. Ebből kifolyólag jelen cikk a nemionos cellulóz-éter-szubsztituens-tartalom gázkromatográfiás meghatározásának módszerét vizsgálja, elemzi a vizsgálati eredményeket befolyásoló tényezőket, és jó eredményeket kap.

1. Kísérlet
1.1 Eszköz
GC-7800 gázkromatográf, gyártó: Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.
1.2 Reagensek
Hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC), hidroxi-etil-cellulóz (HEC), házilag; metil-jodid, etil-jodid, izopropán-jodid, hidrogén-jodid (57%), toluol, adipinsav, o-di A toluol analitikai minőségű volt.
1.3. Gázkromatográfiás meghatározás
1.3.1. Gázkromatográfiás körülmények
Rozsdamentes acél oszlop ((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS); párologtató kamra hőmérséklete 200 °C; detektor: TCD, 200 °C; oszlop hőmérséklete 100 °C; vivőgáz: H2, 40 ml/perc.
1.3.2. Standard oldat elkészítése
(1) Belső standard oldat készítése: Vegyünk körülbelül 6,25 g toluolt, és helyezzünk egy 250 ml-es mérőlombikba, hígítsuk a jelig o-xilollal, rázzuk fel alaposan és tegyük félre.
(2) Standard oldat készítése: a különböző mintákhoz megfelelő standard oldatok tartoznak, és itt példaként a HPMC mintákat vesszük. Adjon hozzá egy megfelelő injekciós üvegbe bizonyos mennyiségű adipinsavat, 2 ml hidrogén-jodidot és belső standard oldatot, és pontosan mérje le az injekciós üveget. Adjunk hozzá megfelelő mennyiségű jód-izopropánt, mérjük le, és számítsuk ki a hozzáadott jód-izopropán mennyiségét. Adjunk hozzá ismét metil-jodidot, mérjük le egyenlő mértékben, számítsuk ki a metil-jodid hozzáadásának mennyiségét. Vibráljon teljesen, hagyja állni a rétegződéshez, és tartsa távol a fénytől a későbbi felhasználáshoz.
1.3.3. A mintaoldat elkészítése
Mérjünk be pontosan 0,065 g száraz HPMC-mintát egy 5 ml-es vastagfalú reaktorba, adjunk hozzá egyenlő tömegű adipinsavat, 2 ml belső standard oldatot és hidrogén-jodidot, gyorsan zárjuk le a reakcióedényt, és pontosan mérjük le. Rázzuk fel, és melegítsük 150 °C-on 60 percig, közben megfelelően rázzuk. Hűtsük le és mérjük le. Ha a reakció előtti és utáni súlyvesztés nagyobb, mint 10 mg, a mintaoldat érvénytelen, és az oldatot újra kell készíteni. Miután a mintaoldatot állni hagytuk rétegződéshez, óvatosan szívjunk fel 2 μl-t a felső szerves fázis oldatából, fecskendezzük be a gázkromatográfba, és rögzítsük a spektrumot. A többi nemionos cellulóz-éter mintát a HPMC-hez hasonlóan kezeltük.
1.3.4 A mérés elve
A HPMC-t példának vesszük, ez egy cellulóz-alkil-hidroxi-alkil-éter, amelyet hidrogén-jodiddal együtt hevítenek, hogy megszakítsák az összes metoxil- és hidroxi-propoxi-éter-kötést, és a megfelelő jód-alkán keletkezzen.
Magas hőmérsékleten és légmentesen, katalizátorként adipinsav mellett a HPMC reakcióba lép a hidrogén-jodiddal, és a metoxil és a hidroxipropoxil metil-jodiddá és izopropán-jodiddá alakul. Az o-xilolt abszorbensként és oldószerként használva a katalizátor és az abszorbens szerepe a teljes hidrolízis reakció elősegítése. Belső standard oldatként toluolt, standard oldatként metil-jodidot és izopropán-jodidot használunk. A belső standard és a standard oldat csúcsterületei alapján kiszámítható a minta metoxil és hidroxipropoxil tartalma.

2. Eredmények és megbeszélés
A kísérletben használt kromatográfiás oszlop nem poláris. Az egyes komponensek forráspontja szerint a csúcssorrend a metil-jodid, az izopropán-jodid, a toluol és az o-xilol.
2.1 A gázkromatográfia és a kémiai titrálás összehasonlítása
A HPMC metoxi- és hidroxipropoxil-tartalmának meghatározása kémiai titrálással viszonylag kiforrott, jelenleg két általánosan használt módszer létezik: a Gyógyszerkönyvi módszer és a javított módszer. Mindkét kémiai módszer azonban nagy mennyiségű oldat elkészítését igényli, a művelet bonyolult, időigényes, és külső tényezők is nagymértékben befolyásolják. Viszonylagosan a gázkromatográfia nagyon egyszerű, könnyen megtanulható és érthető.
A HPMC metoxi-tartalom (w1) és hidroxipropoxil-tartalom (w2) eredményeit gázkromatográfiával, illetve kémiai titrálással határoztuk meg. Látható, hogy e két módszer eredményei nagyon közel állnak egymáshoz, ami azt jelzi, hogy mindkét módszer garantálhatja az eredmények pontosságát.
A kémiai titrálást és a gázkromatográfiát az időfelhasználás, a könnyű kezelhetőség, az ismételhetőség és a költség szempontjából összehasonlítva az eredmények azt mutatják, hogy a fáziskromatográfia legnagyobb előnye a kényelem, a gyorsaság és a nagy hatékonyság. Nincs szükség nagy mennyiségű reagens és oldat elkészítésére, és a minta mérése mindössze tíz percet vesz igénybe, és a ténylegesen megtakarított idő meghaladja a statisztikákat. A kémiai titrálási módszerben nagy az emberi hiba a titrálás végpontjának megítélésében, míg a gázkromatográfiás vizsgálati eredményeket kevésbé befolyásolják az emberi tényezők. Ezenkívül a gázkromatográfia olyan elválasztási technika, amely elválasztja a reakciótermékeket és mennyiségileg meghatározza azokat. Ha más mérőműszerekkel, mint például GC/MS, GC/FTIR stb. képes együttműködni, akkor néhány összetett, ismeretlen minta (módosított szálak) azonosítására is alkalmas. A sima étertermékek) nagyon előnyösek, amihez a kémiai titrálás sem hasonlít. . Ezenkívül a gázkromatográfiás eredmények reprodukálhatósága jobb, mint a kémiai titrálásé.
A gázkromatográfia hátránya a magas költség. A gázkromatográfiás állomás létesítésétől a műszer karbantartásáig és a kromatográfiás oszlop kiválasztásáig a költség magasabb, mint a kémiai titrálásé. A különböző műszerkonfigurációk és vizsgálati körülmények is befolyásolják az eredményeket, például a detektor típusa, a kromatográfiás oszlop és az állófázis kiválasztása stb.
2.2 A gázkromatográfiás körülmények hatása a meghatározási eredményekre
A gázkromatográfiás kísérleteknél a kulcs a megfelelő kromatográfiás körülmények meghatározása a pontosabb eredmények elérése érdekében. Ebben a kísérletben nyersanyagként hidroxi-etil-cellulózt (HEC) és hidroxi-propil-metil-cellulózt (HPMC) használtunk, és két tényező, az oszlophőmérséklet és az oszlophossz hatását vizsgáltuk.
Ha az elválasztás mértéke R ≥ 1,5, azt teljes elválasztásnak nevezzük. A „Kínai Gyógyszerkönyv” rendelkezései szerint R-nek 1,5-nél nagyobbnak kell lennie. Három hőmérsékletű oszlophőmérséklet mellett az egyes komponensek felbontása 1,5-nél nagyobb, ami megfelel az alapvető elválasztási követelményeknek, amelyek R90°C>R100°C>R110°C. A faroktényezőt figyelembe véve az r>1 a farokcsúcs, az r<1 az elülső csúcs, és minél közelebb van r az 1-hez, annál jobb a kromatográfiás oszlop teljesítménye. Toluol és etil-jodid esetén R90°C>R100°C>R110°C; Az o-xilol a legmagasabb forráspontú oldószer, R90°C
Az oszlophosszúság hatása a kísérleti eredményekre azt mutatja, hogy azonos körülmények között csak a kromatográfiás oszlop hossza változik. A 3 m-es és 2 m-es töltött oszlophoz képest a 3 m-es oszlop elemzési eredményei és felbontása jobbak, és minél hosszabb az oszlop, annál jobb az oszlop hatékonysága. Minél magasabb az érték, annál megbízhatóbb az eredmény.

3. Következtetés
A jód-hidrogénsavat a nemionos cellulóz-éter éterkötésének lebontására használják kis molekulájú jodid előállítására, amelyet gázkromatográfiával választanak el, és belső standard módszerrel mennyiségileg meghatározzák a szubsztituens tartalmát. A hidroxi-propil-metil-cellulóz mellett az ehhez az eljáráshoz megfelelő cellulóz-éterek közé tartozik a hidroxi-etil-cellulóz, a hidroxi-etil-metil-cellulóz és a metil-cellulóz, és a mintakezelési módszer is hasonló.
A hagyományos kémiai titrálási módszerhez képest a nemionos cellulóz-éter szubsztituens tartalmának gázkromatográfiás elemzése számos előnnyel jár. Az elv egyszerű és könnyen érthető, a művelet kényelmes, és nincs szükség nagy mennyiségű gyógyszer és reagens előkészítésére, ami jelentősen megtakarítja az elemzési időt. Az ezzel a módszerrel kapott eredmények összhangban vannak a kémiai titrálással kapott eredményekkel.
A szubsztituenstartalom gázkromatográfiás elemzésekor nagyon fontos a megfelelő és optimális kromatográfiás körülmények kiválasztása. Általában az oszlop hőmérsékletének csökkentése vagy az oszlop hosszának növelése hatékonyan javíthatja a felbontást, de ügyelni kell arra, hogy a komponensek ne kondenzálódjanak az oszlopban a túl alacsony oszlophőmérséklet miatt.
Jelenleg a legtöbb hazai gyártó még mindig kémiai titrálást alkalmaz a szubsztituens-tartalom meghatározására. A gázkromatográfia azonban, figyelembe véve a különböző szempontok előnyeit és hátrányait, egy egyszerű és gyors tesztelési módszer, amelyet a fejlesztési irányok szempontjából érdemes népszerűsíteni.