Ether Cellulose không ion bằng sắc ký khí

Hàm lượng các nhóm thế trong ete cellulose không ion được xác định bằng sắc ký khí và kết quả được so sánh với chuẩn độ hóa học về mức độ tốn thời gian, vận hành, độ chính xác, độ lặp lại, chi phí, v.v. và nhiệt độ cột đã được thảo luận. Ảnh hưởng của các điều kiện sắc ký như chiều dài cột đến hiệu quả tách. Kết quả cho thấy sắc ký khí là phương pháp phân tích đáng được phổ biến.
Từ khóa: ete cellulose không ion; sắc ký khí; nội dung thay thế

Ete cellulose không ion bao gồm methylcellulose (MC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), hydroxyethylcellulose (HEC), v.v. Những vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong y học, thực phẩm, dầu khí, v.v. Vì hàm lượng các nhóm thế có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của các chất không ion hóa. vật liệu ete cellulose ion cần xác định hàm lượng các nhóm thế một cách chính xác và nhanh chóng. Hiện nay, hầu hết các nhà sản xuất trong nước đều áp dụng phương pháp chuẩn độ hóa học truyền thống để phân tích, phương pháp này tốn nhiều công sức và khó đảm bảo độ chính xác và độ lặp lại. Vì lý do đó, bài báo nghiên cứu phương pháp xác định hàm lượng các nhóm thế ete xenlulo không ion bằng sắc ký khí, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thử và thu được kết quả tốt.

1. Thí nghiệm
1.1 Dụng cụ
Máy sắc ký khí GC-7800, được sản xuất bởi Công ty TNHH Dụng cụ Phân tích Purui Bắc Kinh.
1.2 Thuốc thử
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), hydroxyethylcellulose (HEC), tự chế; methyl iodide, ethyl iodide, isopropane iodide, hydroiodic acid (57%), toluene, adipic acid, o-di Toluene thuộc loại phân tích.
1.3 Xác định sắc ký khí
1.3.1 Điều kiện sắc ký khí
Cột thép không gỉ ((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS); nhiệt độ buồng hóa hơi 200°C; máy dò: TCD, 200°C; nhiệt độ cột 100°C; khí mang: H2, 40 mL/phút.
1.3.2 Chuẩn bị dung dịch chuẩn
(1) Chuẩn bị dung dịch nội chuẩn: Lấy khoảng 6,25g toluen cho vào bình định mức 250mL, pha loãng bằng o-xylene đến vạch, lắc đều và đặt sang một bên.
(2) Chuẩn bị dung dịch chuẩn: các mẫu khác nhau có dung dịch chuẩn tương ứng và mẫu HPMC được lấy làm ví dụ ở đây. Trong lọ thích hợp, thêm một lượng axit adipic nhất định, 2 ml axit hydroiodic và dung dịch chuẩn nội, rồi cân chính xác lọ. Thêm một lượng iodoisopropane thích hợp, cân và tính lượng iodoisopropane đã thêm vào. Thêm metyl iodua lại, cân đều, tính lượng metyl iodua thêm vào. Rung hoàn toàn, để yên để phân tầng và tránh ánh sáng để sử dụng sau.
1.3.3 Chuẩn bị dung dịch mẫu
Cân chính xác 0,065 g mẫu HPMC khô cho vào bình phản ứng có thành dày 5 mL, thêm một lượng tương đương axit adipic, 2 ml dung dịch chuẩn nội và axit hydroiodic, nhanh chóng đậy kín chai phản ứng và cân chính xác. Lắc và đun nóng ở 150°C trong 60 phút, lắc đều trong suốt thời gian này. Làm nguội và cân. Nếu hao hụt khối lượng trước và sau phản ứng lớn hơn 10 mg thì dung dịch mẫu không hợp lệ và cần phải chuẩn bị lại dung dịch. Sau khi để yên dung dịch mẫu để phân tầng, cẩn thận rút 2 µL dung dịch pha hữu cơ phía trên, bơm vào máy sắc ký khí và ghi lại phổ. Các mẫu ete cellulose không ion khác được xử lý tương tự như HPMC.
1.3.4 Nguyên lý đo
Lấy HPMC làm ví dụ, đó là ete hỗn hợp cellulose alkyl hydroxyalkyl, được đun nóng cùng với axit hydroiodic để phá vỡ tất cả các liên kết ete methoxyl và hydroxypropoxyl và tạo ra iodoalkane tương ứng.
Trong điều kiện nhiệt độ cao và kín khí, với axit adipic làm chất xúc tác, HPMC phản ứng với axit hydroiodic, methoxyl và hydroxypropoxyl được chuyển thành methyl iodide và isopropane iodide. Sử dụng o-xylene làm chất hấp thụ và dung môi, vai trò của chất xúc tác và chất hấp thụ là thúc đẩy phản ứng thủy phân hoàn toàn. Toluene được chọn làm dung dịch chuẩn nội, methyl iodide và isopropane iodide được sử dụng làm dung dịch chuẩn. Theo diện tích pic của chất chuẩn nội và dung dịch chuẩn, có thể tính được hàm lượng methoxyl và hydroxypropoxyl trong mẫu.

2. Kết quả và thảo luận
Cột sắc ký được sử dụng trong thí nghiệm này là cột không phân cực. Theo điểm sôi của từng thành phần, thứ tự pic là methyl iodide, isopropane iodide, toluene và o-xylene.
2.1 So sánh giữa sắc ký khí và chuẩn độ hóa học
Việc xác định hàm lượng methoxyl và hydroxypropoxyl của HPMC bằng phương pháp chuẩn độ hóa học tương đối hoàn thiện và hiện có hai phương pháp được sử dụng phổ biến: phương pháp Dược điển và phương pháp cải tiến. Tuy nhiên, cả hai phương pháp hóa học này đều yêu cầu chuẩn bị một lượng dung dịch lớn, thao tác phức tạp, tốn nhiều thời gian và chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các yếu tố bên ngoài. Nói một cách tương đối, sắc ký khí rất đơn giản, dễ học và dễ hiểu.
Kết quả hàm lượng methoxyl (w1) và hàm lượng hydroxypropoxyl (w2) trong HPMC được xác định tương ứng bằng sắc ký khí và chuẩn độ hóa học. Có thể thấy rằng kết quả của hai phương pháp này rất gần nhau, cho thấy cả hai phương pháp đều có thể đảm bảo tính chính xác của kết quả.
So sánh chuẩn độ hóa học và sắc ký khí về thời gian tiêu thụ, dễ vận hành, độ lặp lại và chi phí, kết quả cho thấy ưu điểm lớn nhất của sắc ký pha là sự tiện lợi, nhanh chóng và hiệu quả cao. Không cần chuẩn bị nhiều thuốc thử và dung dịch, chỉ mất hơn mười phút để đo một mẫu và thời gian thực tế tiết kiệm được sẽ lớn hơn số liệu thống kê. Trong phương pháp chuẩn độ hóa học, sai số của con người trong việc đánh giá điểm cuối chuẩn độ là lớn, trong khi kết quả xét nghiệm sắc ký khí ít bị ảnh hưởng bởi yếu tố con người. Hơn nữa, sắc ký khí là một kỹ thuật tách giúp tách các sản phẩm phản ứng và định lượng chúng. Nếu nó có thể hợp tác với các dụng cụ đo lường khác, chẳng hạn như GC/MS, GC/FTIR, v.v., thì nó có thể được sử dụng để xác định một số mẫu phức tạp chưa biết (sợi biến tính) sản phẩm ether trơn) rất thuận lợi, không thể so sánh được với chuẩn độ hóa học . Ngoài ra, độ tái lập của kết quả sắc ký khí tốt hơn so với chuẩn độ hóa học.
Nhược điểm của sắc ký khí là giá thành cao. Chi phí từ việc lắp đặt trạm sắc ký khí đến bảo trì thiết bị và lựa chọn cột sắc ký cao hơn so với phương pháp chuẩn độ hóa học. Cấu hình thiết bị và điều kiện thử nghiệm khác nhau cũng sẽ ảnh hưởng đến kết quả, chẳng hạn như loại máy dò, cột sắc ký và lựa chọn pha tĩnh, v.v.
2.2 Ảnh hưởng của điều kiện sắc ký khí đến kết quả xác định
Đối với các thí nghiệm sắc ký khí, điều quan trọng là xác định các điều kiện sắc ký thích hợp để thu được kết quả chính xác hơn. Trong thí nghiệm này, hydroxyethylcellulose (HEC) và hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) được sử dụng làm nguyên liệu thô và nghiên cứu ảnh hưởng của hai yếu tố, nhiệt độ cột và chiều dài cột.
Khi mức độ phân tách R ≥ 1,5 thì gọi là phân tách hoàn toàn. Theo quy định của “Dược điển Trung Quốc”, R phải lớn hơn 1,5. Kết hợp với nhiệt độ cột ở ba mức nhiệt độ, độ phân giải của từng thành phần đều lớn hơn 1,5, đáp ứng yêu cầu tách cơ bản là R90°C>R100°C>R110°C. Xét hệ số đuôi, hệ số đuôi r>1 là đỉnh đuôi, r<1 là đỉnh phía trước và r càng gần 1 thì hiệu suất của cột sắc ký càng tốt. Đối với toluen và etyl iodua, R90°C>R100°C>R110°C; o-xylene là dung môi có nhiệt độ sôi cao nhất R90°C
Ảnh hưởng của chiều dài cột đến kết quả thí nghiệm cho thấy trong cùng điều kiện chỉ có chiều dài cột sắc ký là thay đổi. So với cột đóng gói 3m và 2m, kết quả phân tích và độ phân giải của cột 3m tốt hơn, cột càng dài thì hiệu quả của cột càng tốt. Giá trị càng cao thì kết quả càng đáng tin cậy.

3. Kết luận
Axit hydroiodic được sử dụng để phá hủy liên kết ether của ete cellulose không ion để tạo ra iodide phân tử nhỏ, được tách bằng sắc ký khí và định lượng bằng phương pháp chuẩn nội để thu được hàm lượng nhóm thế. Ngoài hydroxypropyl methylcellulose, ete xenluloza thích hợp cho phương pháp này còn bao gồm hydroxyethyl xenluloza, hydroxyetyl ​​metyl xenluloza và metyl xenluloza, và phương pháp xử lý mẫu cũng tương tự.
So với phương pháp chuẩn độ hóa học truyền thống, phương pháp sắc ký khí phân tích hàm lượng nhóm thế của ete cellulose không ion có nhiều ưu điểm. Nguyên lý đơn giản, dễ hiểu, thao tác thuận tiện, không cần chuẩn bị nhiều thuốc và thuốc thử, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian phân tích. Các kết quả thu được bằng phương pháp này phù hợp với kết quả thu được bằng phương pháp chuẩn độ hóa học.
Khi phân tích hàm lượng nhóm thế bằng sắc ký khí, việc lựa chọn điều kiện sắc ký thích hợp và tối ưu là rất quan trọng. Nói chung, việc giảm nhiệt độ cột hoặc tăng chiều dài cột có thể cải thiện độ phân giải một cách hiệu quả, nhưng phải cẩn thận để ngăn các thành phần ngưng tụ trong cột do nhiệt độ cột quá thấp.
Hiện nay, hầu hết các nhà sản xuất trong nước vẫn đang sử dụng phương pháp chuẩn độ hóa học để xác định hàm lượng các nhóm thế. Tuy nhiên, xét đến những ưu điểm và nhược điểm khác nhau, sắc ký khí là một phương pháp thử nghiệm đơn giản và nhanh chóng, đáng được phát huy từ góc độ xu hướng phát triển.