Neiónový éter celulózy pomocou plynovej chromatografie

Obsah substituentov v neiónovom éteri celulózy bol stanovený plynovou chromatografiou a výsledky boli porovnané s chemickou titráciou z hľadiska časovej náročnosti, prevádzky, presnosti, opakovateľnosti, ceny atď. a bola diskutovaná teplota kolóny. Vplyv chromatografických podmienok, ako je dĺžka kolóny, na separačný efekt. Výsledky ukazujú, že plynová chromatografia je analytická metóda hodná popularizácie.
Kľúčové slová: neiónový éter celulózy; plynová chromatografia; obsah substituentov

Neiónové étery celulózy zahŕňajú metylcelulózu (MC), hydroxypropylmetylcelulózu (HPMC), hydroxyetylcelulózu (HEC) atď. Tieto materiály sú široko používané v medicíne, potravinárstve, rope atď. iónových éterových materiálov celulózy je potrebné presne a rýchlo určiť obsah substituentov. V súčasnosti väčšina domácich výrobcov používa na analýzu tradičnú metódu chemickej titrácie, ktorá je náročná na prácu a je ťažké zaručiť presnosť a opakovateľnosť. Z tohto dôvodu táto práca študuje metódu stanovenia obsahu neiónových éterových substituentov celulózy plynovou chromatografiou, analyzuje faktory ovplyvňujúce výsledky testu a prináša dobré výsledky.

1. Experimentujte
1.1 Nástroj
Plynový chromatograf GC-7800, vyrobený spoločnosťou Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.
1.2 Činidlá
Hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC), hydroxyetylcelulóza (HEC), domáca; metyljodid, etyljodid, izopropánjodid, kyselina jodovodíková (57 %), toluén, kyselina adipová, o-diToluén mal analytickú kvalitu.
1.3 Stanovenie plynovou chromatografiou
1.3.1 Podmienky plynovej chromatografie
Kolóna z nehrdzavejúcej ocele ((SE-30, 3 % Chmmosorb, WAW DMCS); teplota odparovacej komory 200 °C; detektor: TCD, 200 °C; teplota kolóny 100 °C; nosný plyn: H2, 40 ml/min.
1.3.2 Príprava štandardného roztoku
(1) Príprava roztoku vnútorného štandardu: Vezmite asi 6,25 g toluénu a vložte do 250 ml odmernej banky, zrieďte po značku o-xylénom, dobre pretrepte a odložte.
(2) Príprava štandardného roztoku: rôzne vzorky majú zodpovedajúce štandardné roztoky a vzorky HPMC sú tu uvedené ako príklad. Do vhodnej liekovky pridajte určité množstvo kyseliny adipovej, 2 ml kyseliny jodovodíkovej a roztoku vnútorného štandardu a liekovku presne odvážte. Pridajte primerané množstvo jódizopropánu, odvážte ho a vypočítajte množstvo pridaného jódizopropánu. Znova pridajte metyljodid, odvážte rovnako, vypočítajte množstvo, ktoré pridá metyljodid. Plne zavibrujte, nechajte postáť na stratifikáciu a chráňte pred svetlom na neskoršie použitie.
1.3.3 Príprava roztoku vzorky
Presne navážte 0,065 g suchej HPMC vzorky do 5 ml hrubostenného reaktora, pridajte rovnakú hmotnosť kyseliny adipovej, 2 ml vnútorného štandardného roztoku a kyseliny jodovodíkovej, rýchlo uzavrite reakčnú fľašu a presne ju odvážte. Pretrepte a zahrievajte na 150 °C počas 60 minút, pričom počas tejto doby riadne pretrepávajte. Ochlaďte a zvážte. Ak je strata hmotnosti pred reakciou a po nej väčšia ako 10 mg, roztok vzorky je neplatný a roztok je potrebné znova pripraviť. Potom, čo sa roztok vzorky nechal stáť na stratifikáciu, opatrne odoberte 2 μl roztoku hornej organickej fázy, vstreknite ho do plynového chromatografu a zaznamenajte spektrum. Ostatné neiónové vzorky éterov celulózy sa spracovali podobne ako HPMC.
1.3.4 Princíp merania
Ak vezmeme HPMC ako príklad, je to celulózový alkylhydroxyalkyl zmiešaný éter, ktorý sa spolu zahrieva s kyselinou jodovodíkovou, aby sa prerušili všetky metoxyl a hydroxypropoxyléterové väzby a vytvoril sa zodpovedajúci jódalkán.
Pri vysokej teplote a vzduchotesných podmienkach, s kyselinou adipovou ako katalyzátorom, HPMC reaguje s kyselinou jodovodíkovou a metoxyl a hydroxypropoxyl sa premenia na metyljodid a izopropánjodid. Pri použití o-xylénu ako absorbentu a rozpúšťadla je úlohou katalyzátora a absorbentu podporiť úplnú hydrolytickú reakciu. Ako roztok vnútorného štandardu sa vyberie toluén a ako štandardný roztok sa použije metyljodid a izopropánjodid. Podľa plôch píkov vnútorného štandardu a štandardného roztoku možno vypočítať obsah metoxylu a hydroxypropoxylu vo vzorke.

2. Výsledky a diskusia
Chromatografická kolóna použitá v tomto experimente je nepolárna. Podľa teploty varu každej zložky je poradie píkov metyljodid, izopropánjodid, toluén a o-xylén.
2.1 Porovnanie medzi plynovou chromatografiou a chemickou titráciou
Stanovenie obsahu metoxylových a hydroxypropoxylových skupín v HPMC chemickou titráciou je pomerne vyspelé av súčasnosti sa bežne používajú dve metódy: metóda liekopisu a vylepšená metóda. Obidva tieto dva chemické spôsoby si však vyžadujú prípravu veľkého množstva roztokov, operácia je komplikovaná, časovo náročná a vo veľkej miere ju ovplyvňujú vonkajšie faktory. Relatívne povedané, plynová chromatografia je veľmi jednoduchá, dá sa ľahko naučiť a pochopiť.
Výsledky obsahu metoxylu (w1) a obsahu hydroxypropoxylu (w2) v HPMC boli stanovené plynovou chromatografiou a chemickou titráciou. Je vidieť, že výsledky týchto dvoch metód sú si veľmi blízke, čo naznačuje, že obe metódy môžu zaručiť presnosť výsledkov.
Pri porovnaní chemickej titrácie a plynovej chromatografie z hľadiska spotreby času, jednoduchosti prevádzky, opakovateľnosti a nákladov výsledky ukazujú, že najväčšou výhodou fázovej chromatografie je pohodlie, rýchlosť a vysoká účinnosť. Nie je potrebné pripravovať veľké množstvo činidiel a roztokov a meranie vzorky trvá len viac ako desať minút a skutočne ušetrený čas bude väčší ako štatistika. Pri metóde chemickej titrácie je ľudská chyba pri posudzovaní koncového bodu titrácie veľká, zatiaľ čo výsledky testu plynovej chromatografie sú menej ovplyvnené ľudskými faktormi. Plynová chromatografia je navyše separačná technika, ktorá oddeľuje reakčné produkty a kvantifikuje ich. Ak dokáže spolupracovať s inými meracími prístrojmi, ako sú GC/MS, GC/FTIR a pod., dá sa použiť na identifikáciu niektorých zložitých neznámych vzoriek (modifikované vlákna) Veľmi výhodné sú produkty obyčajného éteru, ktorým sa chemická titrácia nevyrovná . Okrem toho je reprodukovateľnosť výsledkov plynovej chromatografie lepšia ako pri chemickej titrácii.
Nevýhodou plynovej chromatografie je vysoká cena. Náklady od zriadenia stanice pre plynovú chromatografiu až po údržbu prístroja a výber chromatografickej kolóny sú vyššie ako náklady na metódu chemickej titrácie. Rôzne konfigurácie prístroja a testovacie podmienky tiež ovplyvnia výsledky, ako je typ detektora, chromatografická kolóna a výber stacionárnej fázy atď.
2.2 Vplyv podmienok plynovej chromatografie na výsledky stanovenia
Pre experimenty s plynovou chromatografiou je kľúčové určiť vhodné chromatografické podmienky na získanie presnejších výsledkov. V tomto experimente sa ako suroviny použili hydroxyetylcelulóza (HEC) a hydroxypropylmetylcelulóza (HPMC) a študoval sa vplyv dvoch faktorov, teploty kolóny a dĺžky kolóny.
Keď je stupeň separácie R ≥ 1,5, nazýva sa to úplná separácia. Podľa ustanovení „Čínskeho liekopisu“ by R malo byť väčšie ako 1,5. V kombinácii s teplotou kolóny pri troch teplotách je rozlíšenie každej zložky väčšie ako 1,5, čo spĺňa základné požiadavky na separáciu, ktoré sú R90°C>R100°C>R110°C. Vzhľadom na faktor chvostovania je faktor chvostovania r>1 koncový vrchol, r<1 je predný vrchol a čím bližšie je r k 1, tým lepší je výkon chromatografickej kolóny. pre toluén a etyljodid, R90°C>R100°C>R110°C; o-xylén je rozpúšťadlo s najvyššou teplotou varu, R90°C
Vplyv dĺžky kolóny na experimentálne výsledky ukazuje, že za rovnakých podmienok sa mení len dĺžka chromatografickej kolóny. V porovnaní s náplňovou kolónou 3m a 2m sú výsledky analýzy a rozlíšenie 3m kolóny lepšie a čím dlhšia kolóna, tým lepšia je účinnosť kolóny. Čím je hodnota vyššia, tým je výsledok spoľahlivejší.

3. Záver
Kyselina jodovodíková sa používa na zničenie éterovej väzby neiónového éteru celulózy, aby sa vytvoril jodid s malou molekulou, ktorý sa oddelí plynovou chromatografiou a kvantifikuje sa metódou vnútorného štandardu, aby sa získal obsah substituenta. Okrem hydroxypropylmetylcelulózy, étery celulózy vhodné pre túto metódu zahŕňajú hydroxyetylcelulózu, hydroxyetylmetylcelulózu a metylcelulózu a metóda spracovania vzorky je podobná.
V porovnaní s tradičnou chemickou titračnou metódou má analýza obsahu substituentov neiónového éteru celulózy plynovou chromatografiou mnoho výhod. Princíp je jednoduchý a ľahko pochopiteľný, obsluha pohodlná a nie je potrebné pripravovať veľké množstvo liekov a činidiel, čo výrazne šetrí čas analýzy. Výsledky získané touto metódou sú v súlade s výsledkami získanými chemickou titráciou.
Pri analýze obsahu substituentov plynovou chromatografiou je veľmi dôležité zvoliť vhodné a optimálne chromatografické podmienky. Vo všeobecnosti zníženie teploty kolóny alebo zvýšenie dĺžky kolóny môže účinne zlepšiť rozlíšenie, ale je potrebné dbať na to, aby sa zabránilo kondenzácii komponentov v kolóne v dôsledku príliš nízkej teploty kolóny.
V súčasnosti väčšina domácich výrobcov stále používa na stanovenie obsahu substituentov chemickú titráciu. Vzhľadom na výhody a nevýhody rôznych aspektov je však plynová chromatografia z hľadiska vývojových trendov jednoduchou a rýchlou testovacou metódou hodnou podpory.