Неионный эфир целлюлозы, полученный методом газовой хроматографии.

Содержание заместителей в неионном эфире целлюлозы определяли методом газовой хроматографии, результаты сравнивали с химическим титрованием с точки зрения затрат времени, оперативности, точности, повторяемости, стоимости и т. д., а также обсуждали температуру колонки. Влияние хроматографических условий, таких как длина колонки, на эффект разделения. Результаты показывают, что газовая хроматография является аналитическим методом, заслуживающим популяризации.
Ключевые слова: неионный эфир целлюлозы; газовая хроматография; замещающее содержание

К неионным эфирам целлюлозы относятся метилцеллюлоза (МЦ), гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ), гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) и др. Эти материалы широко используются в медицине, пищевой промышленности, нефтяной промышленности и т. д. Поскольку содержание заместителей оказывает большое влияние на работоспособность неионогенных эфиров целлюлозы. ионные эфиры целлюлозы, необходимо точно и быстро определять содержание заместителей. В настоящее время большинство отечественных производителей применяют для анализа традиционный метод химического титрования, который является трудоемким и трудно гарантировать точность и повторяемость. По этой причине в данной статье изучен метод определения содержания неионных заместителей эфира целлюлозы с помощью газовой хроматографии, проанализированы факторы, влияющие на результаты испытаний, и получены хорошие результаты.

1. Экспериментируйте
1.1 Инструмент
Газовый хроматограф GC-7800 производства Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.
1.2 Реагенты
Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ), гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) домашнего приготовления; йодистый метил, йодистый этилид, йодистый изопропан, иодистоводородная кислота (57%), толуол, адипиновая кислота, о-ди Толуол имел ч.д.а.
1.3 Газохроматографическое определение
1.3.1 Условия газовой хроматографии
Колонка из нержавеющей стали ((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS); температура испарительной камеры 200°С; детектор: ТЦД, 200°С; температура колонки 100°С; газ-носитель: H2, 40 мл/мин.
1.3.2 Приготовление стандартного раствора
(1) Приготовление раствора внутреннего стандарта: возьмите около 6,25 г толуола и поместите в мерную колбу емкостью 250 мл, разбавьте до метки о-ксилолом, хорошо встряхните и отставьте в сторону.
(2) Приготовление стандартного раствора: разные образцы имеют соответствующие стандартные растворы, в качестве примера здесь взяты образцы ГПМЦ. В подходящий флакон добавьте определенное количество адипиновой кислоты, 2 мл иодистоводородной кислоты и раствор внутреннего стандарта и точно взвесьте флакон. Добавьте необходимое количество йодоизопропана, взвесьте и рассчитайте количество добавленного йодоизопропана. Снова добавьте йодистый метил, взвесьте поровну, рассчитайте количество прибавленного йодистого метила. Полностью вибрируйте, дайте постоять для расслоения и храните вдали от света для дальнейшего использования.
1.3.3 Приготовление раствора образца
Точно взвесьте 0,065 г сухого образца ГПМЦ в толстостенный реактор емкостью 5 мл, добавьте равное количество адипиновой кислоты, 2 мл раствора внутреннего стандарта и иодистоводородной кислоты, быстро запечатайте реакционную бутыль и точно взвесьте ее. Встряхните и нагревайте при температуре 150°C в течение 60 минут, тщательно встряхивая в течение этого периода. Остудить и взвесить. Если потеря массы до и после реакции превышает 10 мг, раствор пробы непригоден и раствор необходимо приготовить заново. После того, как раствор пробы оставлен на расслоение, осторожно отбирают 2 мкл раствора верхней органической фазы, вводят его в газовый хроматограф и записывают спектр. Другие образцы неионного эфира целлюлозы обрабатывали аналогично ГПМЦ.
1.3.4 Принцип измерения
Если взять в качестве примера ГПМЦ, то это смешанный эфир алкилгидроксиалкилцеллюлозы, который нагревается совместно с иодистоводородной кислотой для разрыва всех метоксильных и гидроксипропоксильных эфирных связей и образования соответствующего йодоалкана.
В условиях высокой температуры и герметичности, с адипиновой кислотой в качестве катализатора, ГПМЦ реагирует с иодистоводородной кислотой, а метоксил и гидроксипропоксил превращаются в йодистый метил и иодид изопропана. При использовании о-ксилола в качестве абсорбента и растворителя роль катализатора и абсорбента заключается в содействии полной реакции гидролиза. В качестве раствора внутреннего стандарта выбран толуол, а в качестве стандартного раствора — йодистый метил и иодид изопропана. По площадям пиков внутреннего стандарта и стандартного раствора можно рассчитать содержание метоксила и гидроксипропоксила в образце.

2. Результаты и обсуждение.
Хроматографическая колонка, используемая в этом эксперименте, является неполярной. В зависимости от температуры кипения каждого компонента порядок пиков следующий: йодистый метил, йодистый изопропан, толуол и о-ксилол.
2.1 Сравнение газовой хроматографии и химического титрования
Определение содержания метоксилов и гидроксипропоксилов в ГПМЦ методом химического титрования является относительно зрелым, и в настоящее время существует два широко используемых метода: метод Фармакопеи и улучшенный метод. Однако оба этих двух химических метода требуют приготовления большого количества растворов, операция сложна, трудоемка и сильно зависит от внешних факторов. Условно говоря, газовая хроматография очень проста, ее легко освоить и понять.
Результаты содержания метоксила (w1) и содержания гидроксипропоксила (w2) в ГПМЦ определяли с помощью газовой хроматографии и химического титрования соответственно. Видно, что результаты этих двух методов очень близки, что указывает на то, что оба метода могут гарантировать точность результатов.
Сравнивая химическое титрование и газовую хроматографию с точки зрения затрат времени, простоты эксплуатации, повторяемости и стоимости, результаты показывают, что самым большим преимуществом фазовой хроматографии является удобство, быстрота и высокая эффективность. Нет необходимости готовить большое количество реагентов и растворов, а измерение образца займет всего более десяти минут, а фактическая экономия времени будет больше, чем статистика. В методе химического титрования человеческая ошибка при определении конечной точки титрования велика, в то время как результаты газовой хроматографии меньше зависят от человеческого фактора. Более того, газовая хроматография — это метод разделения, который разделяет продукты реакции и определяет их количество. Если он может взаимодействовать с другими измерительными приборами, такими как ГХ/МС, ГХ/Фурье-фурье и т. д., его можно использовать для идентификации некоторых сложных неизвестных образцов (модифицированные волокна). Очень выгодны продукты простого эфира, которые не имеют себе равных при химическом титровании. . Кроме того, воспроизводимость результатов газовой хроматографии лучше, чем у химического титрования.
Недостатком газовой хроматографии является высокая стоимость. Затраты от создания газохроматографической станции до обслуживания прибора и подбора хроматографической колонки выше, чем у метода химического титрования. На результаты также влияют различные конфигурации приборов и условия испытаний, такие как тип детектора, хроматографическая колонка, выбор неподвижной фазы и т. д.
2.2 Влияние условий газовой хроматографии на результаты определения
Для экспериментов по газовой хроматографии ключевым моментом является определение подходящих хроматографических условий для получения более точных результатов. В этом эксперименте в качестве сырья использовали гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ) и гидроксипропилметилцеллюлозу (ГПМЦ) и изучали влияние двух факторов: температуры колонки и длины колонки.
Когда степень разделения R ≥ 1,5, его называют полным разделением. Согласно положениям «Китайской Фармакопеи», R должно быть больше 1,5. В сочетании с температурой колонки при трех температурах разрешение каждого компонента превышает 1,5, что соответствует основным требованиям разделения: R90°C>R100°C>R110°C. Учитывая фактор хвоста, фактор хвоста r>1 — это хвостовой пик, r<1 — передний пик, и чем ближе r к 1, тем лучше производительность хроматографической колонки. Для толуола и этилиодида R90°C>R100°C>R110°C; о-ксилол — растворитель с самой высокой температурой кипения R90°C.
Влияние длины колонки на результаты эксперимента показывает, что в тех же условиях изменяется только длина хроматографической колонки. По сравнению с насадочной колонкой 3 м и 2 м результаты анализа и разрешение 3-метровой колонки лучше, и чем длиннее колонка, тем выше эффективность колонки. Чем выше значение, тем надежнее результат.

3. Заключение
Иодистоводородная кислота используется для разрушения эфирной связи неионного эфира целлюлозы с образованием низкомолекулярного йодида, который отделяется газовой хроматографией и количественно определяется методом внутреннего стандарта для определения содержания заместителя. Помимо гидроксипропилметилцеллюлозы, эфиры целлюлозы, подходящие для этого метода, включают гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксиэтилметилцеллюлозу и метилцеллюлозу, и метод обработки проб аналогичен.
По сравнению с традиционным методом химического титрования газохроматографический анализ содержания заместителей в неионном эфире целлюлозы имеет много преимуществ. Принцип прост и понятен, эксплуатация удобна, нет необходимости готовить большое количество лекарств и реагентов, что значительно экономит время анализа. Результаты, полученные этим методом, согласуются с результатами, полученными химическим титрованием.
При анализе содержания заместителей методом газовой хроматографии очень важно выбрать подходящие и оптимальные хроматографические условия. Как правило, снижение температуры колонки или увеличение ее длины может эффективно улучшить разрешение, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить конденсацию компонентов в колонке из-за слишком низкой температуры колонки.
В настоящее время большинство отечественных производителей по-прежнему используют химическое титрование для определения содержания заместителей. Однако, учитывая преимущества и недостатки различных аспектов, газовая хроматография является простым и быстрым методом тестирования, который стоит продвигать с точки зрения тенденций развития.