Niejonowy eter celulozy metodą chromatografii gazowej

Zawartość podstawników w niejonowym eterze celulozy oznaczono metodą chromatografii gazowej, a wyniki porównano z miareczkowaniem chemicznym pod kątem czasochłonności, działania, dokładności, powtarzalności, kosztu itp. oraz omówiono temperaturę kolumny. Wpływ warunków chromatograficznych, takich jak długość kolumny, na efekt rozdziału. Wyniki pokazują, że chromatografia gazowa jest metodą analityczną wartą popularyzacji.
Słowa kluczowe: niejonowy eter celulozy; chromatografia gazowa; zawartość zastępcza

Do niejonowych eterów celulozy zalicza się metylocelulozę (MC), hydroksypropylometylocelulozę (HPMC), hydroksyetylocelulozę (HEC) itp. Materiały te są szeroko stosowane w medycynie, żywności, przemyśle naftowym itp. Ponieważ zawartość podstawników ma ogromny wpływ na działanie nie- jonowych materiałów eterowych celulozy, konieczne jest dokładne i szybkie określenie zawartości podstawników. Obecnie większość krajowych producentów przyjmuje do analiz tradycyjną metodę miareczkowania chemicznego, która jest pracochłonna i trudna do zagwarantowania dokładności i powtarzalności. Z tego powodu w niniejszej pracy zbadano metodę oznaczania zawartości niejonowych podstawników eteru celulozy metodą chromatografii gazowej, dokonano analizy czynników mających wpływ na wyniki badań i uzyskano dobre wyniki.

1. Eksperymentuj
1.1 Instrument
Chromatograf gazowy GC-7800, wyprodukowany przez Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.
1.2 Odczynniki
Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC), hydroksyetyloceluloza (HEC), domowej roboty; jodek metylu, jodek etylu, jodek izopropanu, kwas jodowodorowy (57%), toluen, kwas adypinowy, o-di Toluen miał czystość analityczną.
1.3 Oznaczanie metodą chromatografii gazowej
1.3.1 Warunki chromatografii gazowej
Kolumna ze stali nierdzewnej ((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS); temperatura komory odparowywania 200°C; detektor: TCD, 200°C; temperatura kolumny 100°C; gaz nośny: H2, 40 mL/min.
1.3.2 Przygotowanie roztworu wzorcowego
(1) Przygotowanie roztworu wzorca wewnętrznego: Pobrać około 6,25 g toluenu i umieścić w kolbie miarowej o pojemności 250 ml, rozcieńczyć do kreski o-ksylenem, dobrze wstrząsnąć i odstawić.
(2) Przygotowanie roztworu wzorcowego: różnym próbkom odpowiadają roztwory wzorcowe, a próbki HPMC podano tutaj jako przykład. Do odpowiedniej fiolki dodać pewną ilość kwasu adypinowego, 2 ml kwasu jodowodorowego i roztworu wzorca wewnętrznego i dokładnie zważyć fiolkę. Dodać odpowiednią ilość jodoizopropanu, zważyć i obliczyć ilość dodanego jodoizopropanu. Dodaj ponownie jodek metylu, zważ tyle samo, oblicz ilość dodanego jodku metylu. W pełni wibruj, pozostaw do rozwarstwienia i trzymaj z dala od światła do późniejszego użycia.
1.3.3 Przygotowanie roztworu próbki
Dokładnie odważ 0,065 g suchej próbki HPMC do 5 ml grubościennego reaktora, dodaj równą wagę kwasu adypinowego, 2 ml roztworu wzorca wewnętrznego i kwasu jodowodorowego, szybko zamknij butelkę reakcyjną i dokładnie zważ. Wstrząsać i podgrzewać w temperaturze 150°C przez 60 minut, w tym czasie dokładnie wstrząsając. Ostudzić i zważyć. Jeżeli ubytek masy przed i po reakcji jest większy niż 10 mg, roztwór próbki jest nieważny i należy go ponownie przygotować. Po pozostawieniu roztworu próbki do rozwarstwienia, ostrożnie pobrać 2 µl roztworu górnej fazy organicznej, wstrzyknąć go do chromatografu gazowego i zarejestrować widmo. Inne próbki niejonowego eteru celulozy traktowano podobnie jak HPMC.
1.3.4 Zasada pomiaru
Biorąc na przykład HPMC, jest to mieszany eter celulozowo-alkilowo-hydroksyalkilowy, który jest współogrzewany z kwasem jodowodorowym w celu rozerwania wszystkich eterowych wiązań metoksylowych i hydroksypropoksylowych i wytworzenia odpowiedniego jodoalkanu.
W wysokiej temperaturze i szczelnych warunkach, z kwasem adypinowym jako katalizatorem, HPMC reaguje z kwasem jodowodorowym, a metoksyl i hydroksypropoksyl przekształcają się w jodek metylu i jodek izopropanu. Stosując o-ksylen jako absorbent i rozpuszczalnik, rolą katalizatora i absorbenta jest promowanie całkowitej reakcji hydrolizy. Jako wewnętrzny roztwór wzorcowy wybiera się toluen, a jako roztwór wzorcowy stosuje się jodek metylu i jodek izopropanu. Na podstawie powierzchni pików wzorca wewnętrznego i roztworu wzorcowego można obliczyć zawartość metoksylu i hydroksypropoksylu w próbce.

2. Wyniki i dyskusja
Kolumna chromatograficzna zastosowana w tym doświadczeniu jest niepolarna. W zależności od temperatury wrzenia każdego składnika, kolejność pików to jodek metylu, jodek izopropanu, toluen i o-ksylen.
2.1 Porównanie chromatografii gazowej i miareczkowania chemicznego
Oznaczanie zawartości metoksylu i hydroksypropoksylu w HPMC metodą miareczkowania chemicznego jest stosunkowo dojrzałe i obecnie powszechnie stosowane są dwie metody: metoda Farmakopei i metoda udoskonalona. Obie te metody chemiczne wymagają jednak przygotowania dużej ilości roztworów, operacja jest skomplikowana, czasochłonna i duży wpływ mają na nią czynniki zewnętrzne. Relatywnie rzecz biorąc, chromatografia gazowa jest bardzo prosta, łatwa do nauczenia się i zrozumienia.
Wyniki zawartości metoksylu (w1) i hydroksypropoksylu (w2) w HPMC oznaczono odpowiednio metodą chromatografii gazowej i miareczkowania chemicznego. Można zauważyć, że wyniki tych dwóch metod są bardzo zbliżone, co wskazuje, że obie metody mogą zagwarantować dokładność wyników.
Porównując miareczkowanie chemiczne i chromatografię gazową pod względem czasochłonności, łatwości obsługi, powtarzalności i kosztu, wyniki pokazują, że największą zaletą chromatografii fazowej jest wygoda, szybkość i wysoka wydajność. Nie ma potrzeby przygotowywania dużej ilości odczynników i roztworów, a pomiar próbki zajmuje tylko kilkanaście minut, a rzeczywista oszczędność czasu będzie większa niż statystyczna. W metodzie miareczkowania chemicznego błąd ludzki w ocenie punktu końcowego miareczkowania jest duży, natomiast na wyniki testu chromatografii gazowej mniejszy wpływ ma czynnik ludzki. Ponadto chromatografia gazowa jest techniką rozdzielania, która oddziela produkty reakcji i określa je ilościowo. Jeśli może współpracować z innymi przyrządami pomiarowymi, takimi jak GC/MS, GC/FTIR itp., może być stosowany do identyfikacji niektórych złożonych nieznanych próbek (modyfikowane włókna) Zwykłe produkty eterowe) są bardzo korzystne, czego nie ma sobie równych miareczkowanie chemiczne . Ponadto powtarzalność wyników chromatografii gazowej jest lepsza niż w przypadku miareczkowania chemicznego.
Wadą chromatografii gazowej jest wysoki koszt. Koszt od założenia stacji chromatografii gazowej do konserwacji urządzenia i doboru kolumny chromatograficznej jest wyższy niż w przypadku metody miareczkowania chemicznego. Różne konfiguracje przyrządów i warunki testu również będą miały wpływ na wyniki, takie jak typ detektora, kolumna chromatograficzna i wybór fazy stacjonarnej itp.
2.2 Wpływ warunków chromatografii gazowej na wyniki oznaczeń
W przypadku eksperymentów z chromatografią gazową kluczem jest określenie odpowiednich warunków chromatograficznych w celu uzyskania dokładniejszych wyników. W tym eksperymencie jako surowce wykorzystano hydroksyetylocelulozę (HEC) i hydroksypropylometylocelulozę (HPMC) i zbadano wpływ dwóch czynników: temperatury kolumny i długości kolumny.
Gdy stopień separacji R ≥ 1,5 nazywa się separacją całkowitą. Zgodnie z przepisami „Farmakopei Chińskiej” R powinno być większe niż 1,5. W połączeniu z temperaturą kolumny w trzech temperaturach, rozdzielczość każdego składnika jest większa niż 1,5, co spełnia podstawowe wymagania separacji, którymi są R90°C>R100°C>R110°C. Biorąc pod uwagę współczynnik ogonowania, współczynnik ogonowania r>1 to pik ogonowy, r<1 to pik przedni, a im r jest bliższe 1, tym lepsza wydajność kolumny chromatograficznej. Dla toluenu i jodku etylu: R90°C>R100°C>R110°C; o-ksylen jest rozpuszczalnikiem o najwyższej temperaturze wrzenia, R90°C
Wpływ długości kolumny na wyniki eksperymentów pokazuje, że w tych samych warunkach zmienia się jedynie długość kolumny chromatograficznej. W porównaniu z kolumną wypełnioną 3 m i 2 m, wyniki analizy i rozdzielczość kolumny 3 m są lepsze, a im dłuższa kolumna, tym lepsza wydajność kolumny. Im wyższa wartość, tym bardziej wiarygodny wynik.

3. Wniosek
Kwas jodowodorowy służy do niszczenia wiązania eterowego niejonowego eteru celulozy w celu wytworzenia jodku drobnocząsteczkowego, który oddziela się za pomocą chromatografii gazowej i oznacza ilościowo metodą wzorca wewnętrznego w celu uzyskania zawartości podstawnika. Oprócz hydroksypropylometylocelulozy, etery celulozy odpowiednie dla tej metody obejmują hydroksyetylocelulozę, hydroksyetylocelulozę i metylocelulozę, a metoda obróbki próbki jest podobna.
W porównaniu z tradycyjną metodą miareczkowania chemicznego, analiza chromatografii gazowej zawartości podstawników w niejonowym eterze celulozy ma wiele zalet. Zasada jest prosta i łatwa do zrozumienia, obsługa jest wygodna i nie ma potrzeby przygotowywania dużej ilości leków i odczynników, co znacznie oszczędza czas analizy. Wyniki uzyskane tą metodą są zgodne z wynikami uzyskanymi przy miareczkowaniu chemicznym.
Analizując zawartość podstawników metodą chromatografii gazowej bardzo istotny jest dobór odpowiednich i optymalnych warunków chromatograficznych. Ogólnie rzecz biorąc, obniżenie temperatury kolumny lub zwiększenie jej długości może skutecznie poprawić rozdzielczość, należy jednak zachować ostrożność, aby zapobiec kondensacji składników w kolumnie z powodu zbyt niskiej temperatury kolumny.
Obecnie większość krajowych producentów nadal stosuje miareczkowanie chemiczne do oznaczania zawartości podstawników. Biorąc jednak pod uwagę zalety i wady różnych aspektów, chromatografia gazowa jest prostą i szybką metodą badawczą wartą promowania z punktu widzenia trendów rozwojowych.