Неіонний ефір целюлози методом газової хроматографії

Вміст замісників у неіонному ефірі целюлози визначали за допомогою газової хроматографії, а результати порівнювали з хімічним титруванням з точки зору витрат часу, роботи, точності, повторюваності, вартості тощо, а також обговорювали температуру колонки. Вплив хроматографічних умов, таких як довжина колонки, на ефект розділення. Результати показують, що газова хроматографія є аналітичним методом, який варто популяризувати.
Ключові слова: неіонний ефір целюлози; газова хроматографія; вміст замінника

Неіонні ефіри целюлози включають метилцелюлозу (MC), гідроксипропілметилцелюлозу (HPMC), гідроксиетилцелюлозу (HEC) тощо. Ці матеріали широко використовуються в медицині, харчових продуктах, нафтопереробній промисловості тощо. Оскільки вміст замісників має великий вплив на продуктивність не- іонних целюлозних ефірних матеріалів необхідно точно і швидко визначати вміст замісників. Зараз більшість вітчизняних виробників використовують для аналізу традиційний метод хімічного титрування, який є трудомістким і важко гарантувати точність і повторюваність. З цієї причини в цій статті вивчається метод визначення вмісту неіонних замісників ефіру целюлози за допомогою газової хроматографії, аналізуються фактори, що впливають на результати тестування, і отримані хороші результати.

1. Експеримент
1.1 Інструмент
Газовий хроматограф GC-7800 виробництва Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.
1.2 Реактиви
Гідроксипропілметилцелюлоза (ГПМЦ), гідроксиетилцелюлоза (ГЕЦ), домашня; йодистий метил, йодистий етил, йодистий ізопропан, йодистоводородна кислота (57%), толуол, адипінова кислота, о-ді. Толуол ч.д.а.
1.3 Газохроматографічне визначення
1.3.1 Умови газової хроматографії
Колонка з нержавіючої сталі ((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS); температура камери випаровування 200°C; детектор: TCD, 200°C; температура колонки 100°C; газ-носій: H2, 40 мл/хв.
1.3.2 Приготування стандартного розчину
(1) Приготування розчину внутрішнього стандарту: Візьміть приблизно 6,25 г толуолу та помістіть у мірну колбу на 250 мл, розведіть до мітки о-ксилолом, добре струсіть і відставте.
(2) Приготування стандартного розчину: різні зразки мають відповідні стандартні розчини, і тут як приклад взято зразки HPMC. У відповідний флакон додайте певну кількість адипінової кислоти, 2 мл йодоводневої кислоти та розчин внутрішнього стандарту та точно зважте флакон. Додайте відповідну кількість йодізопропану, зважте його та обчисліть кількість доданого йодізопропану. Знову додати метилйодид, зважити порівну, обчислити кількість, яка додає метилйодид. Повністю вібруйте, дайте йому постояти для розшарування та тримайте його подалі від світла для подальшого використання.
1.3.3 Приготування розчину проби
Точно зважте 0,065 г сухого зразка HPMC у 5 мл товстостінний реактор, додайте однакову вагу адипінової кислоти, 2 мл розчину внутрішнього стандарту та йодоводневої кислоти, швидко закрийте реакційну пляшку та точно зважте її. Струсіть і нагрівайте при 150 °C протягом 60 хвилин, ретельно струшуючи протягом цього періоду. Остудіть і зважте. Якщо втрата ваги до і після реакції перевищує 10 мг, розчин зразка є недійсним і його потрібно приготувати повторно. Після того як розчин зразка відстоявся для стратифікації, обережно відберіть 2 мкл розчину верхньої органічної фази, введіть його в газовий хроматограф і запишіть спектр. Інші зразки неіонного ефіру целюлози обробляли так само, як і HPMC.
1.3.4 Принцип вимірювання
Беручи як приклад ГПМЦ, це змішаний ефір алкілгідроксіалкілцелюлози, який спільно нагрівають з йодистоводневою кислотою, щоб розірвати всі зв’язки метоксильного та гідроксипропоксилового ефіру та утворити відповідний йодалкан.
При високій температурі та герметичності з адипіновою кислотою як каталізатором HPMC реагує з йодистоводневою кислотою, і метоксил і гідроксипропоксил перетворюються на метилйодид та ізопропанйодид. Використовуючи о-ксилол як абсорбент і розчинник, роль каталізатора та абсорбенту полягає в сприянні повній реакції гідролізу. В якості розчину внутрішнього стандарту вибирають толуол, а в якості стандартного розчину використовують йодистий метил і йодистий ізопропан. За площею піків внутрішнього стандарту та стандартного розчину можна розрахувати вміст метоксилу та гідроксипропоксилу у зразку.

2. Результати та їх обговорення
Хроматографічна колонка, яка використовується в цьому експерименті, є неполярною. Відповідно до температури кипіння кожного компонента, порядок піків - метилйодид, ізопропан-йодид, толуол і о-ксилол.
2.1 Порівняння між газовою хроматографією та хімічним титруванням
Визначення вмісту метоксилу та гідроксипропоксилу в ГПМЦ шляхом хімічного титрування є відносно зрілим, і в даний час існує два широко використовувані методи: метод Фармакопеї та вдосконалений метод. Однак обидва ці два хімічних способи вимагають приготування великої кількості розчинів, операція складна, трудомістка і сильно залежить від зовнішніх факторів. Відносно кажучи, газова хроматографія дуже проста, її легко освоїти та зрозуміти.
Результати вмісту метоксилу (w1) і вмісту гідроксипропоксилу (w2) у HPMC визначали за допомогою газової хроматографії та хімічного титрування відповідно. Можна побачити, що результати цих двох методів дуже близькі, що вказує на те, що обидва методи можуть гарантувати точність результатів.
Порівнюючи хімічне титрування та газову хроматографію з точки зору витрати часу, простоти роботи, повторюваності та вартості, результати показують, що найбільшою перевагою фазової хроматографії є ​​зручність, швидкість і висока ефективність. Немає необхідності готувати велику кількість реагентів і розчинів, а вимірювання зразка займає більше десяти хвилин, а фактична економія часу буде більшою, ніж статистика. У методі хімічного титрування людська помилка у визначенні кінцевої точки титрування є великою, тоді як на результати газової хроматографії менше впливають людські фактори. Крім того, газова хроматографія - це метод розділення, який відокремлює продукти реакції та визначає їх кількість. Якщо він може співпрацювати з іншими вимірювальними інструментами, такими як ГХ/МС, ГХ/Фур’є-спектрометрія тощо, його можна використовувати для ідентифікації деяких складних невідомих зразків (модифікованих волокон). . Крім того, відтворюваність результатів газової хроматографії краща, ніж результатів хімічного титрування.
Недоліком газової хроматографії є ​​висока вартість. Вартість від встановлення газової хроматографічної станції до обслуговування приладу та вибору хроматографічної колонки є вищою, ніж у методі хімічного титрування. Різні конфігурації приладу та умови тестування також впливатимуть на результати, наприклад тип детектора, хроматографічна колонка та вибір нерухомої фази тощо.
2.2 Вплив умов газової хроматографії на результати визначення
Для експериментів з газовою хроматографією ключовим є визначення відповідних хроматографічних умов для отримання більш точних результатів. У цьому експерименті в якості сировини використовували гідроксиетилцелюлозу (HEC) і гідроксипропілметилцелюлозу (HPMC), а також вивчали вплив двох факторів, температури колонки та довжини колонки.
Коли ступінь поділу R ≥ 1,5, це називається повним поділом. Відповідно до положень «Китайської фармакопеї» R має бути більше 1,5. У поєднанні з температурою колонки при трьох температурах роздільна здатність кожного компонента перевищує 1,5, що відповідає основним вимогам до розділення, які складають R90°C>R100°C>R110°C. Враховуючи коефіцієнт хвоста, коефіцієнт хвоста r>1 є піком хвоста, r<1 є переднім піком, і чим ближче r до 1, тим краща продуктивність хроматографічної колонки. Для толуолу та етилйодиду, R90°C>R100°C>R110°C; о-ксилол є розчинником з найвищою температурою кипіння, R90°C
Вплив довжини колонки на результати експерименту показує, що за однакових умов змінюється лише довжина хроматографічної колонки. Порівняно з наповненою колоною 3 м і 2 м, результати аналізу та роздільна здатність 3 м колони кращі, і чим довша колонка, тим краща ефективність колонки. Чим вище значення, тим надійніший результат.

3. Висновок
Йодистоводородна кислота використовується для руйнування ефірного зв’язку неіонного ефіру целюлози для отримання низькомолекулярного йодиду, який відокремлюють газовою хроматографією та кількісно визначають методом внутрішнього стандарту для отримання вмісту замісника. На додаток до гідроксипропілметилцелюлози, ефіри целюлози, придатні для цього методу, включають гідроксиетилцелюлозу, гідроксиетилметилцелюлозу та метилцелюлозу, і метод обробки зразка подібний.
У порівнянні з традиційним методом хімічного титрування аналіз вмісту замісників у неіонному ефірі целюлози за допомогою газової хроматографії має багато переваг. Принцип простий і зрозумілий, робота зручна, не потрібно готувати велику кількість ліків і реактивів, що значно економить час аналізу. Результати, отримані цим методом, узгоджуються з результатами, отриманими хімічним титруванням.
При аналізі вмісту замісників за допомогою газової хроматографії дуже важливо вибрати відповідні та оптимальні хроматографічні умови. Як правило, зниження температури колонки або збільшення довжини колонки може ефективно підвищити роздільну здатність, але слід бути обережним, щоб запобігти конденсації компонентів у колонці через занадто низьку температуру колонки.
В даний час більшість вітчизняних виробників все ще використовують хімічне титрування для визначення вмісту замісників. Однак, враховуючи переваги та недоліки різних аспектів, газова хроматографія є простим і швидким методом тестування, який варто просувати з точки зору тенденцій розвитку.