Определение содержания заместителей в неионогенном эфире целлюлозы методом газовой хроматографии

Реферат: Методом газовой хроматографии определяли содержание заместителей в неионном эфире целлюлозы, результаты сравнивали с химическим титрованием с точки зрения трудоемкости, операции, точности, воспроизводимости, 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: неионогенный эфир целлюлозы; газовая хроматография; содержание заместителей

К неионогенным 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 характеристики не- ионных эфиров 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 работе исследуется метод определения содержания неионогенных заместителей эфира целлюлозы с помощью газовой хроматографии, анализируются факторы, влияющие на результаты испытаний, и получаются хорошие результаты.

1. Эксперимент

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 этил, йодистый изопропан, йодистоводородная кислота (57%), толуол, адипиновая кислота, о-ди Толуол был квалификации ч.д.а.

1.3 Определение методом газовой хроматографии

1.3.1 Условия газовой хроматографии

Колонка из нержавеющей стали ((SE-30, 3% Chmmosorb, WAW DMCS); температура испарительной камеры 200°C; детектор: ТХД, 200°C; температура колонки 100°C; 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 вместимостью 250 мл, разбавьте о-ксилолом до метки, хорошо встряхните и отставьте в сторону.

(2) Приготовление стандартного раствора: разные образцы имеют соответствующие стандартные растворы, и здесь в качестве примера взяты образцы ГПМЦ. В подходящую пробирку добавьте определенное количество адипиновой кислоты, 2 мл йодистоводородной кислоты и раствор внутреннего стандарта и точно взвесьте пробирку. Добавьте соответствующее количество йодоизопропана, взвесьте его и рассчитайте количество добавленного йодоизопропана. Снова добавьте йодистый метил, взвесьте поровну, рассчитайте количество добавляемого йодистого метила. Полностью провибрируйте, дайте постоять для расслоения и держите вдали от света для последующего использования.

1.3.3 Приготовление раствора пробы

Точно взвесьте 0,065 г сухого образца ГПМЦ в толстостенный реактор объемом 5 мл, добавьте равный вес адипиновой кислоты, 2 мл раствора внутреннего стандарта и йодистоводородной кислоты, быстро закройте реакционную бутыль и точно взвесьте ее. Встряхнуть и нагревать при 150°C в течение 60 минут, тщательно встряхивая в течение этого времени. Охладить и взвесить. Если потеря веса до и после реакции превышает 10 мг, раствор пробы недействителен и его необходимо приготовить повторно. После выдерживания раствора пробы для расслоения осторожно отбирают 2 мкл раствора верхней органической фазы, вводят в газовый хроматограф и регистрируют спектр. Другие образцы неионного эфира целлюлозы обрабатывали аналогично ГПМЦ.

1.3.4 Принцип измерения

Взяв в качестве примера ГПМЦ, это смешанный эфир алкилгидроксиалкилцеллюлозы, который нагревают совместно с йодистоводородной кислотой для разрыва всех связей метоксильных и гидроксипропоксиловых эфиров и образования соответствующего йодоалкана.

При высокой температуре и в герметичных условиях, с адипиновой кислотой в качестве катализатора, ГПМЦ реагирует с йодистоводородной кислотой, а метоксил и гидроксипропоксил превращаются в йодистый метил и йодистый изопропан. При использовании о-ксилола в качестве абсорбента и растворителя роль катализатора и абсорбента заключается в продвижении полной реакции гидролиза. В качестве внутреннего стандартного раствора выбирают толуол, а в качестве стандартного раствора используют йодистый метил и йодистый изопропан. 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, неполярна. В соответствии с температурой кипения каждого компонента порядок пиков соответствует йодистому метилу, иодидному изопропану, толуолу и о-ксилолу.

2.1 Сравнение газовой хроматографии и химического титрования

Определение содержания метоксилов и гидроксипропоксилов в ГПМЦ с помощью 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, длительна и сильно зависит от внешних факторов. Условно говоря, газовая хроматография очень проста, легка в освоении и понимании.

Результаты содержания метоксилов (w1) и содержания гидроксипропоксилов (w2) в ГПМЦ определяли газовой хроматографией и химическим титрованием 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 работы, 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 занимает всего более десяти минут, а фактическая экономия времени будет больше, чем статистика. В методе химического титрования человеческая ошибка при оценке конечной точки титрования велика, в то время как результаты газовой хроматографии менее подвержены влиянию человеческого фактора. Кроме того, газовая хроматография представляет собой метод разделения, который разделяет продукты реакции и определяет их количество. Если он может взаимодействовать с другими измерительными приборами, такими как ГХ/МС, ГХ/ИК-Фурье и т. д., его можно использовать для идентификации некоторых сложных неизвестных образцов (модифицированных волокон) Простые эфирные продукты) очень выгодны, что не имеет себе равных при химическом титровании . Кроме того, воспроизводимость результатов газовой хроматографии лучше, чем у химического титрования.

Недостатком газовой хроматографии является высокая стоимость. Стоимость от создания станции газовой хроматографии до обслуживания прибора и выбора хроматографической колонки выше, чем у метода химического титрования. Различные конфигурации прибора и условия тестирования также будут влиять на результаты, такие как тип детектора, хроматографическая колонка, выбор стационарной фазы и т. д.

2.2 Влияние условий газовой хроматографии на результаты определения

Для экспериментов по газовой хроматографии ключом 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, это называется полным разделением. Согласно положениям «Китайской фармакопеи» R должен быть больше 1,5. В сочетании с температурой колонки при трех температурах разрешение каждого компонента превышает 1,5, что соответствует основным требованиям разделения, а именно R90°C>R100°C>R110°C. С учетом коэффициента хвоста коэффициент хвоста r>1 соответствует хвостовому пику, r<1 — переднему пику, 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 наиболее высокой температурой кипения, R90°C<R100°C<R110°C; поэтому для толуола и этилиодида с относительно низкими температурами кипения более низкая температура колонки может эффективно улучшить разрешение, хвост и симметрию пика, но чем ниже температура колонки, тем серьезнее наклон пика о-ксилола вперед. Понижение температуры колонки — самый простой способ улучшить разрешение.

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 ее эффективность. Чем выше значение, тем надежнее результат.

3. Заключение

Йодоводородную кислоту используют для разрушения эфирной связи неионного эфира целлюлозы с образованием низкомолекулярных йодидов, которые отделяют с помощью газовой хроматографии и количественно определяют методом внутреннего стандарта для определения содержания заместителя. В дополнение к гидроксипропилметилцеллюлозе простые эфиры целлюлозы, подходящие для этого метода, включают гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксиэтилметилцеллюлозу и метилцеллюлозу, и метод обработки образцов аналогичен.

По сравнению с традиционным методом химического титрования газохроматографический анализ содержания заместителей неионогенного эфира целлюлозы имеет много преимуществ. Принцип прост и понятен, работа удобна, нет необходимости готовить большое количество препаратов и реактивов, что значительно экономит время анализа. Результаты, полученные этим методом, согласуются с результатами, полученными при химическом титровании.

При анализе содержания заместителей с помощью газовой хроматографии очень важно выбрать подходящие и оптимальные условия хроматографии. 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, заслуживающим продвижения с точки зрения тенденций развития.