Niet-ionische cellulose-ether door gaschromatografie

Het gehalte aan substituenten in niet-ionische cellulose-ether werd bepaald door middel van gaschromatografie, en de resultaten werden vergeleken met chemische titratie in termen van tijdrovend, werking, nauwkeurigheid, herhaalbaarheid, kosten, enz., en de kolomtemperatuur werd besproken. De invloed van chromatografische omstandigheden zoals kolomlengte op het scheidingseffect. De resultaten laten zien dat gaschromatografie een analytische methode is die de moeite waard is om te populariseren.
Trefwoorden: niet-ionische cellulose-ether; gaschromatografie; vervangende inhoud

Niet-ionische cellulose-ethers omvatten methylcellulose (MC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), hydroxyethylcellulose (HEC), enz. Deze materialen worden veel gebruikt in de geneeskunde, voeding, aardolie, enz. Omdat het gehalte aan substituenten een grote invloed heeft op de prestaties van niet-ionische cellulose-ethers ionische cellulose-ethermaterialen is het noodzakelijk om het gehalte aan substituenten nauwkeurig en snel te bepalen. Momenteel gebruiken de meeste binnenlandse fabrikanten de traditionele chemische titratiemethode voor analyse, die arbeidsintensief is en moeilijk te garanderen nauwkeurigheid en herhaalbaarheid. Om deze reden bestudeert dit artikel de methode voor het bepalen van het gehalte aan niet-ionische cellulose-ethersubstituenten door middel van gaschromatografie, analyseert het de factoren die de testresultaten beïnvloeden en verkrijgt goede resultaten.

1. Experimenteer
1.1 Instrument
GC-7800 gaschromatograaf, geproduceerd door Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.
1.2 Reagentia
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), hydroxyethylcellulose (HEC), zelfgemaakt; methyljodide, ethyljodide, isopropaanjodide, waterstofjodide (57%), tolueen, adipinezuur, o-di Tolueen was van analytische kwaliteit.
1.3 Gaschromatografische bepaling
1.3.1 Gaschromatografieomstandigheden
Roestvrijstalen kolom ((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS); verdampingskamertemperatuur 200°C; detector: TCD, 200°C; kolomtemperatuur 100°C; draaggas: H2, 40 ml/min.
1.3.2 Bereiding van standaardoplossing
(1) Bereiding van de interne standaardoplossing: Neem ongeveer 6,25 g tolueen en doe dit in een maatkolf van 250 ml, verdun tot de maatstreep met o-xyleen, schud goed en zet opzij.
(2) Bereiding van standaardoplossing: verschillende monsters hebben overeenkomstige standaardoplossingen, en hier worden HPMC-monsters als voorbeeld genomen. Voeg in een geschikt flesje een bepaalde hoeveelheid adipinezuur, 2 ml waterstofjodide en een interne standaardoplossing toe en weeg het flesje nauwkeurig. Voeg een geschikte hoeveelheid joodisopropaan toe, weeg het en bereken de toegevoegde hoeveelheid joodisopropaan. Voeg opnieuw methyljodide toe, weeg gelijkmatig, bereken de hoeveelheid die methyljodide toevoegt. Laat het volledig trillen, laat het staan ​​voor gelaagdheid en houd het uit het licht voor later gebruik.
1.3.3 Bereiding van monsteroplossing
Weeg nauwkeurig 0,065 g droog HPMC-monster af in een dikwandige reactor van 5 ml, voeg een gelijk gewicht adipinezuur, 2 ml interne standaardoplossing en waterstofjodide toe, sluit de reactiefles snel af en weeg deze nauwkeurig. Schud en verwarm gedurende 60 minuten op 150°C, terwijl u gedurende deze periode goed schudt. Koel en weeg. Als het gewichtsverlies vóór en na de reactie groter is dan 10 mg, is de monsteroplossing ongeldig en moet de oplossing opnieuw worden bereid. Nadat de monsteroplossing de kans kreeg om te stratificeren, trekt u voorzichtig 2 μl van de oplossing van de bovenste organische fase, injecteert u deze in de gaschromatograaf en registreert u het spectrum. Andere niet-ionische cellulose-ethermonsters werden op soortgelijke wijze behandeld als HPMC.
1.3.4 Meetprincipe
Als we HPMC als voorbeeld nemen, is het een gemengde ether van cellulose-alkylhydroxyalkyl, die samen met joodwaterstofzuur wordt verwarmd om alle methoxyl- en hydroxypropoxyletherbindingen te verbreken en het overeenkomstige joodalkaan te genereren.
Onder hoge temperatuur en luchtdichte omstandigheden, met adipinezuur als katalysator, reageert HPMC met waterstofjodide en worden methoxyl en hydroxypropoxyl omgezet in methyljodide en isopropaanjodide. Door o-xyleen als absorbeermiddel en oplosmiddel te gebruiken, is de rol van katalysator en absorbeermiddel het bevorderen van de volledige hydrolysereactie. Tolueen wordt gekozen als de interne standaardoplossing en methyljodide en isopropaanjodide worden gebruikt als de standaardoplossing. Afhankelijk van de piekoppervlakken van de interne standaard en de standaardoplossing kan het gehalte aan methoxyl en hydroxypropoxyl in het monster worden berekend.

2. Resultaten en discussie
De in dit experiment gebruikte chromatografische kolom is niet-polair. Afhankelijk van het kookpunt van elke component is de piekvolgorde methyljodide, isopropaanjodide, tolueen en o-xyleen.
2.1 Vergelijking tussen gaschromatografie en chemische titratie
De bepaling van het methoxyl- en hydroxypropoxylgehalte van HPMC door chemische titratie is relatief volwassen en momenteel zijn er twee veelgebruikte methoden: de Farmacopee-methode en de verbeterde methode. Beide chemische methoden vereisen echter de bereiding van een grote hoeveelheid oplossingen, de bewerking is ingewikkeld, tijdrovend en wordt sterk beïnvloed door externe factoren. Relatief gesproken is gaschromatografie heel eenvoudig, gemakkelijk te leren en te begrijpen.
De resultaten van het methoxylgehalte (w1) en het hydroxypropoxylgehalte (w2) in HPMC werden respectievelijk bepaald door gaschromatografie en chemische titratie. Het is duidelijk dat de resultaten van deze twee methoden zeer dicht bij elkaar liggen, wat aangeeft dat beide methoden de nauwkeurigheid van de resultaten kunnen garanderen.
Door chemische titratie en gaschromatografie te vergelijken in termen van tijdverbruik, bedieningsgemak, herhaalbaarheid en kosten, laten de resultaten zien dat het grootste voordeel van fasechromatografie gemak, snelheid en hoge efficiëntie is. Het is niet nodig om een ​​grote hoeveelheid reagentia en oplossingen te bereiden, en het duurt slechts meer dan tien minuten om een ​​monster te meten, en de werkelijke bespaarde tijd zal groter zijn dan de statistieken. Bij de chemische titratiemethode is de menselijke fout bij het beoordelen van het titratie-eindpunt groot, terwijl de testresultaten van gaschromatografie minder worden beïnvloed door menselijke factoren. Bovendien is gaschromatografie een scheidingstechniek die de reactieproducten scheidt en kwantificeert. Als het kan samenwerken met andere meetinstrumenten, zoals GC/MS, GC/FTIR, enz., kan het worden gebruikt om enkele complexe onbekende monsters (gemodificeerde vezels) te identificeren (gewone etherproducten) zijn zeer voordelig, wat ongeëvenaard is door chemische titratie . Bovendien is de reproduceerbaarheid van gaschromatografieresultaten beter dan die van chemische titratie.
Het nadeel van gaschromatografie is dat de kosten hoog zijn. De kosten vanaf de oprichting van een gaschromatografiestation tot het onderhoud van het instrument en de selectie van de chromatografische kolom zijn hoger dan die van de chemische titratiemethode. Verschillende instrumentconfiguraties en testomstandigheden hebben ook invloed op de resultaten, zoals het detectortype, de chromatografische kolom en de keuze van de stationaire fase, enz.
2.2 De invloed van gaschromatografieomstandigheden op de bepalingsresultaten
Voor gaschromatografie-experimenten is de sleutel het bepalen van de juiste chromatografische omstandigheden om nauwkeurigere resultaten te verkrijgen. In dit experiment werden hydroxyethylcellulose (HEC) en hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) als grondstoffen gebruikt en werd de invloed van twee factoren, kolomtemperatuur en kolomlengte, bestudeerd.
Wanneer de mate van scheiding R ≥ 1,5, wordt er sprake van volledige scheiding. Volgens de bepalingen van de “Chinese Farmacopee” moet R groter zijn dan 1,5. Gecombineerd met de kolomtemperatuur bij drie temperaturen is de resolutie van elke component groter dan 1,5, wat voldoet aan de fundamentele scheidingsvereisten, namelijk R90°C>R100°C>R110°C. Rekening houdend met de staartfactor is de staartfactor r>1 de staartpiek, r<1 de voorste piek, en hoe dichter r bij 1 ligt, hoe beter de prestaties van de chromatografische kolom. Voor tolueen en ethyljodide, R90°C>R100°C>R110°C; o-xyleen is het oplosmiddel met het hoogste kookpunt, R90°C
De invloed van de kolomlengte op de experimentele resultaten laat zien dat onder dezelfde omstandigheden alleen de lengte van de chromatografische kolom wordt veranderd. Vergeleken met de gepakte kolom van 3 m en 2 m zijn de analyseresultaten en resolutie van de 3 m-kolom beter, en hoe langer de kolom, hoe beter de kolomefficiëntie. Hoe hoger de waarde, hoe betrouwbaarder het resultaat.

3. Conclusie
Jodiumwaterstofzuur wordt gebruikt om de etherbinding van niet-ionische cellulose-ether te vernietigen om jodide met een klein molecuul te genereren, dat wordt gescheiden door gaschromatografie en gekwantificeerd door middel van een interne standaardmethode om het gehalte aan de substituent te verkrijgen. Naast hydroxypropylmethylcellulose omvatten cellulose-ethers die geschikt zijn voor deze methode hydroxyethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose en methylcellulose, en de monsterbehandelingsmethode is vergelijkbaar.
Vergeleken met de traditionele chemische titratiemethode heeft gaschromatografische analyse van het substituentgehalte van niet-ionische cellulose-ether veel voordelen. Het principe is eenvoudig en gemakkelijk te begrijpen, de bediening is handig en het is niet nodig om een ​​grote hoeveelheid medicijnen en reagentia te bereiden, wat de analysetijd enorm bespaart. De met deze methode verkregen resultaten komen overeen met die verkregen door chemische titratie.
Bij het analyseren van het substituentgehalte door middel van gaschromatografie is het erg belangrijk om geschikte en optimale chromatografische omstandigheden te kiezen. Over het algemeen kan het verlagen van de kolomtemperatuur of het vergroten van de kolomlengte de resolutie effectief verbeteren, maar er moet voor worden gezorgd dat componenten niet condenseren in de kolom als gevolg van een te lage kolomtemperatuur.
Momenteel gebruiken de meeste binnenlandse fabrikanten nog steeds chemische titratie om het gehalte aan substituenten te bepalen. Gezien de voor- en nadelen van verschillende aspecten is gaschromatografie echter een eenvoudige en snelle testmethode die de moeite waard is om te promoten vanuit het perspectief van ontwikkelingstrends.