Etere di cellulosa non ionico mediante gascromatografia

Il contenuto di sostituenti nell'etere di cellulosa non ionico è stato determinato mediante gascromatografia e i risultati sono stati confrontati con la titolazione chimica in termini di tempo, funzionamento, accuratezza, ripetibilità, costo, ecc. ed è stata discussa la temperatura della colonna. L'influenza delle condizioni cromatografiche come la lunghezza della colonna sull'effetto di separazione. I risultati mostrano che la gascromatografia è un metodo analitico che merita di essere divulgato.
Parole chiave: etere di cellulosa non ionico; gascromatografia; contenuto sostituente

Gli eteri di cellulosa non ionici includono metilcellulosa (MC), idrossipropilmetilcellulosa (HPMC), idrossietilcellulosa (HEC), ecc. Questi materiali sono ampiamente utilizzati in medicina, cibo, petrolio, ecc. Poiché il contenuto di sostituenti ha una grande influenza sulle prestazioni degli eteri non ionici materiali di etere di cellulosa ionica, è necessario determinare il contenuto dei sostituenti in modo accurato e rapido. Attualmente, la maggior parte dei produttori nazionali adotta per l’analisi il tradizionale metodo di titolazione chimica, che richiede molto lavoro ed è difficile da garantire accuratezza e ripetibilità. Per questo motivo, questo articolo studia il metodo per determinare il contenuto dei sostituenti dell'etere di cellulosa non ionici mediante gascromatografia, analizza i fattori che influenzano i risultati del test e ottiene buoni risultati.

1. Esperimento
1.1 Strumento
Gascromatografo GC-7800, prodotto da Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.
1.2 Reagenti
Idrossipropilmetilcellulosa (HPMC), idrossietilcellulosa (HEC), fatta in casa; ioduro di metile, ioduro di etile, ioduro di isopropano, acido idroiodico (57%), toluene, acido adipico, o-di Il toluene era di grado analitico.
1.3 Determinazione mediante gascromatografia
1.3.1 Condizioni della gascromatografia
Colonna in acciaio inossidabile ((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS); temperatura della camera di vaporizzazione 200°C; rilevatore: TCD, 200°C; temperatura della colonna 100°C; gas di trasporto: H2, 40 mL/min.
1.3.2 Preparazione della soluzione standard
(1) Preparazione della soluzione standard interna: prelevare circa 6,25 g di toluene e collocarli in un matraccio tarato da 250 ml, diluire fino alla tacca con o-xilene, agitare bene e mettere da parte.
(2) Preparazione della soluzione standard: campioni diversi hanno soluzioni standard corrispondenti e qui vengono presi come esempio i campioni HPMC. In una fiala adatta, aggiungere una certa quantità di acido adipico, 2 mL di acido iodidrico e una soluzione standard interna e pesare accuratamente la fiala. Aggiungere una quantità adeguata di iodoisopropano, pesarla e calcolare la quantità di iodoisopropano aggiunta. Aggiungere nuovamente ioduro di metile, pesare equamente, calcolare la quantità aggiunta di ioduro di metile. Vibrare completamente, lasciare riposare per stratificazione e tenerlo lontano dalla luce per un uso successivo.
1.3.3 Preparazione della soluzione campione
Pesare accuratamente 0,065 g di campione HPMC secco in un reattore a pareti spesse da 5 mL, aggiungere uguale peso di acido adipico, 2 mL di soluzione standard interna e acido iodidrico, sigillare rapidamente la bottiglia di reazione e pesarla accuratamente. Agitare e scaldare a 150°C per 60 minuti, agitando adeguatamente durante il periodo. Raffreddare e pesare. Se la perdita di peso prima e dopo la reazione è superiore a 10 mg, la soluzione campione non è valida e deve essere preparata nuovamente. Dopo che la soluzione del campione è stata lasciata riposare per la stratificazione, aspirare con attenzione 2 μL della soluzione della fase organica superiore, iniettarla nel gascromatografo e registrare lo spettro. Altri campioni di etere di cellulosa non ionico sono stati trattati in modo simile all'HPMC.
1.3.4 Principio di misurazione
Prendendo come esempio l'HPMC, si tratta di un etere misto di cellulosa alchilidrossialchilica, che viene coriscaldato con acido idroiodico per rompere tutti i legami metossilici e idrossipropossilici etere e generare il corrispondente iodoalcano.
Ad alta temperatura e in condizioni ermetiche, con l'acido adipico come catalizzatore, l'HPMC reagisce con l'acido idroiodico e il metossile e l'idrossipropossile vengono convertiti in ioduro di metile e ioduro di isopropano. Utilizzando l'o-xilene come assorbente e solvente, il ruolo del catalizzatore e dell'assorbente è quello di promuovere la completa reazione di idrolisi. Come soluzione standard interna viene selezionato il toluene e come soluzione standard vengono utilizzati lo ioduro di metile e lo ioduro di isopropano. In base alle aree dei picchi dello standard interno e della soluzione standard, è possibile calcolare il contenuto di metossile e idrossipropossile nel campione.

2. Risultati e discussione
La colonna cromatografica utilizzata in questo esperimento non è polare. Secondo il punto di ebollizione di ciascun componente, l'ordine dei picchi è ioduro di metile, ioduro di isopropano, toluene e o-xilene.
2.1 Confronto tra gascromatografia e titolazione chimica
La determinazione del contenuto di metossile e idrossipropossile dell'HPMC mediante titolazione chimica è relativamente matura e attualmente esistono due metodi comunemente utilizzati: il metodo della Farmacopea e il metodo migliorato. Tuttavia, entrambi questi due metodi chimici richiedono la preparazione di una grande quantità di soluzioni, l’operazione è complicata, richiede molto tempo ed è fortemente influenzata da fattori esterni. Relativamente parlando, la gascromatografia è molto semplice, facile da imparare e da capire.
I risultati del contenuto di metossile (w1) e del contenuto di idrossipropossile (w2) nell'HPMC sono stati determinati rispettivamente mediante gascromatografia e titolazione chimica. Si può vedere che i risultati di questi due metodi sono molto vicini, indicando che entrambi i metodi possono garantire l'accuratezza dei risultati.
Confrontando la titolazione chimica e la gascromatografia in termini di tempo, facilità di funzionamento, ripetibilità e costi, i risultati mostrano che il più grande vantaggio della cromatografia di fase è la praticità, la rapidità e l'elevata efficienza. Non è necessario preparare una grande quantità di reagenti e soluzioni e sono necessari solo più di dieci minuti per misurare un campione e il tempo effettivamente risparmiato sarà maggiore rispetto alle statistiche. Nel metodo della titolazione chimica, l'errore umano nel giudicare il punto finale della titolazione è elevato, mentre i risultati del test gascromatografico sono meno influenzati dai fattori umani. Inoltre, la gascromatografia è una tecnica di separazione che separa i prodotti della reazione e li quantifica. Se può cooperare con altri strumenti di misura, come GC/MS, GC/FTIR, ecc., può essere utilizzato per identificare alcuni campioni sconosciuti complessi (fibre modificate, prodotti di etere semplice) che sono molto vantaggiosi, il che non ha eguali nella titolazione chimica . Inoltre, la riproducibilità dei risultati della gascromatografia è migliore di quella della titolazione chimica.
Lo svantaggio della gascromatografia è che il costo è elevato. Il costo dalla realizzazione della stazione gascromatografica alla manutenzione dello strumento e alla scelta della colonna cromatografica è superiore a quello del metodo di titolazione chimica. Anche diverse configurazioni dello strumento e condizioni di test influenzeranno i risultati, come il tipo di rivelatore, la colonna cromatografica e la scelta della fase stazionaria, ecc.
2.2 Influenza delle condizioni della gascromatografia sui risultati della determinazione
Per gli esperimenti di gascromatografia, la chiave è determinare le condizioni cromatografiche appropriate per ottenere risultati più accurati. In questo esperimento sono state utilizzate come materie prime l'idrossietilcellulosa (HEC) e l'idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) ed è stata studiata l'influenza di due fattori, la temperatura e la lunghezza della colonna.
Quando il grado di separazione R ≥ 1,5 si parla di separazione completa. Secondo le disposizioni della “Farmacopea Cinese”, R dovrebbe essere maggiore di 1,5. Combinato con la temperatura della colonna a tre temperature, la risoluzione di ciascun componente è maggiore di 1,5, il che soddisfa i requisiti di separazione di base, che sono R90°C>R100°C>R110°C. Considerando il fattore di scodamento, il fattore di scodamento r>1 è il picco di scodamento, r<1 è il picco anteriore e quanto più r è vicino a 1, migliore è la prestazione della colonna cromatografica. Per toluene e ioduro di etile, R90°C>R100°C>R110°C; l'o-xilene è il solvente con il punto di ebollizione più alto, R90°C
L'influenza della lunghezza della colonna sui risultati sperimentali mostra che nelle stesse condizioni cambia solo la lunghezza della colonna cromatografica. Rispetto alla colonna impaccata da 3 m e 2 m, i risultati dell'analisi e la risoluzione della colonna da 3 m sono migliori e più lunga è la colonna, migliore è l'efficienza della colonna. Più alto è il valore, più affidabile sarà il risultato.

3. Conclusione
L'acido idroiodico viene utilizzato per distruggere il legame etereo dell'etere di cellulosa non ionico per generare una piccola molecola di ioduro, che viene separato mediante gascromatografia e quantificato mediante il metodo dello standard interno per ottenere il contenuto del sostituente. Oltre all'idrossipropilmetilcellulosa, gli eteri di cellulosa adatti per questo metodo includono idrossietilcellulosa, idrossietilmetilcellulosa e metilcellulosa e il metodo di trattamento del campione è simile.
Rispetto al metodo di titolazione chimica tradizionale, l'analisi gascromatografica del contenuto dei sostituenti dell'etere di cellulosa non ionico presenta molti vantaggi. Il principio è semplice e facile da capire, il funzionamento è conveniente e non è necessario preparare una grande quantità di medicinali e reagenti, il che consente di risparmiare notevolmente il tempo di analisi. I risultati ottenuti con questo metodo sono coerenti con quelli ottenuti mediante titolazione chimica.
Quando si analizza il contenuto dei sostituenti mediante gascromatografia, è molto importante scegliere condizioni cromatografiche appropriate e ottimali. In generale, riducendo la temperatura della colonna o aumentandone la lunghezza è possibile migliorare efficacemente la risoluzione, ma è necessario prestare attenzione per evitare che i componenti si condensino nella colonna a causa della temperatura della colonna troppo bassa.
Attualmente, la maggior parte dei produttori nazionali utilizza ancora la titolazione chimica per determinare il contenuto dei sostituenti. Tuttavia, considerando i vantaggi e gli svantaggi dei vari aspetti, la gascromatografia è un metodo di analisi semplice e veloce che vale la pena promuovere dal punto di vista delle tendenze di sviluppo.