Determinación del contenido de sustituyentes en éter de celulosa no iónico mediante cromatografía de gases

Resumen: El contenido de sustituyentes en el éter de celulosa no iónico se determinó mediante cromatografía de gases y los resultados se compararon con la titulación química en términos de consumo de tiempo, operación, precisión, repetibilidad, costo, etc. y se discutió la temperatura de la columna. . La influencia de las condiciones cromatográficas como la longitud de la columna en el efecto de separación. Los resultados muestran que la cromatografía de gases es un método analítico que vale la pena popularizar.

Palabras clave: éter de celulosa no iónico; cromatografía de gases; contenido sustituyente

Los éteres de celulosa no iónicos incluyen metilcelulosa (MC), hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), hidroxietilcelulosa (HEC), etc. Estos materiales son ampliamente utilizados en medicina, alimentos, petróleo, etc. Dado que el contenido de sustituyentes tiene una gran influencia en el desempeño de los no- materiales de éter de celulosa iónico, es necesario determinar el contenido de sustituyentes con precisión y rapidez. En la actualidad, la mayoría de los fabricantes nacionales adoptan el método tradicional de valoración química para el análisis, que requiere mucha mano de obra y es difícil garantizar la precisión y la repetibilidad. Por esta razón, este artículo estudia el método de determinación del contenido de sustituyentes de éter de celulosa no iónico por cromatografía de gases, analiza los factores que afectan los resultados de la prueba y obtiene buenos resultados.

1. Experimento

1.1 Instrumento

Cromatógrafo de gases GC-7800, producido por Beijing Purui Analytical Instrument Co., Ltd.

1.2 Reactivos

Hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), hidroxietilcelulosa (HEC), casera; yoduro de metilo, yoduro de etilo, yoduro de isopropano, ácido yodhídrico (57%), tolueno, ácido adípico, o-di El tolueno era de grado analítico.

1.3 Determinación por cromatografía de gases

1.3.1 Condiciones de cromatografía de gases

Columna de acero inoxidable ((SE-30, Chmmosorb al 3 %, WAW DMCS); temperatura de la cámara de vaporización 200 °C; detector: TCD, 200 °C; temperatura de la columna 100 °C; gas portador: H2, 40 ml/min.

1.3.2 Preparación de la solución estándar

(1) Preparación de la solución estándar interna: Tome aproximadamente 6,25 g de tolueno y colóquelos en un matraz volumétrico de 250 ml, diluya hasta la marca con o-xileno, agite bien y reserve.

(2) Preparación de la solución estándar: diferentes muestras tienen soluciones estándar correspondientes, y las muestras de HPMC se toman como ejemplo aquí. En un vial adecuado, agregue una cierta cantidad de ácido adípico, 2 ml de ácido yodhídrico y solución estándar interna, y pese con precisión el vial. Agregue una cantidad apropiada de yodoisopropano, péselo y calcule la cantidad de yodoisopropano agregada. Agregue yoduro de metilo nuevamente, pese por igual, calcule la cantidad que agrega yoduro de metilo. Vibre completamente, déjelo reposar para la estratificación y manténgalo alejado de la luz para su uso posterior.

1.3.3 Preparación de la solución de muestra

Pese con precisión 0,065 g de muestra seca de HPMC en un reactor de paredes gruesas de 5 ml, agregue el mismo peso de ácido adípico, 2 ml de solución estándar interna y ácido yodhídrico, selle rápidamente la botella de reacción y pésela con precisión. Agitar y calentar a 150°C durante 60 minutos, agitando adecuadamente durante el período. Enfriar y pesar. Si la pérdida de peso antes y después de la reacción es superior a 10 mg, la solución de muestra no es válida y debe volver a prepararse. Después de dejar reposar la solución de muestra para la estratificación, extraiga con cuidado 2 μL de la solución de la fase orgánica superior, inyéctelos en el cromatógrafo de gases y registre el espectro. Otras muestras de éter de celulosa no iónica se trataron de manera similar a HPMC.

1.3.4 Principio de medición

Tomando HPMC como ejemplo, es un éter mixto de alquilhidroxialquilo de celulosa, que se cocalienta con ácido yodhídrico para romper todos los enlaces de metoxilo e hidroxipropoxiléter y generar el yodoalcano correspondiente.

En condiciones herméticas y de alta temperatura, con ácido adípico como catalizador, la HPMC reacciona con el ácido yodhídrico y el metoxilo y el hidroxipropoxilo se convierten en yoduro de metilo y yoduro de isopropano. Usando o-xileno como absorbente y solvente, el papel del catalizador y absorbente es promover la reacción de hidrólisis completa. El tolueno se selecciona como solución estándar interna y el yoduro de metilo y el yoduro de isopropano se utilizan como solución estándar. De acuerdo con las áreas de los picos del estándar interno y la solución estándar, se puede calcular el contenido de metoxilo e hidroxipropoxilo en la muestra.

2.1 Comparación entre cromatografía de gases y valoración química

La determinación del contenido de metoxilo e hidroxipropoxilo de la HPMC mediante titulación química está relativamente madura y actualmente existen dos métodos comúnmente utilizados: el método de la Farmacopea y el método mejorado. Sin embargo, estos dos métodos químicos requieren la preparación de una gran cantidad de soluciones, la operación es complicada, lleva mucho tiempo y se ve muy afectada por factores externos. En términos relativos, la cromatografía de gases es muy simple, fácil de aprender y comprender.

Los resultados del contenido de metoxilo (w1) y el contenido de hidroxipropoxilo (w2) en HPMC se determinaron mediante cromatografía de gases y valoración química, respectivamente. Se puede observar que los resultados de estos dos métodos son muy parecidos, lo que indica que ambos métodos pueden garantizar la precisión de los resultados.

Al comparar la titulación química y la cromatografía de gases en términos de consumo de tiempo, facilidad de operación, repetibilidad y costo, los resultados muestran que la mayor ventaja de la cromatografía de fase es la conveniencia, la rapidez y la alta eficiencia. No es necesario preparar una gran cantidad de reactivos y soluciones, y solo toma más de diez minutos medir una muestra, y el tiempo real ahorrado será mayor que las estadísticas. En el método de titulación química, el error humano al juzgar el punto final de la titulación es grande, mientras que los resultados de la prueba de cromatografía de gases se ven menos afectados por factores humanos. Además, la cromatografía de gases es una técnica de separación que separa los productos de reacción y los cuantifica. Si puede cooperar con otros instrumentos de medición, como GC/MS, GC/FTIR, etc., puede usarse para identificar algunas muestras desconocidas complejas (fibras modificadas) Los productos de éter simple son muy ventajosos, lo que no tiene comparación con la titulación química. . Además, la reproducibilidad de los resultados de la cromatografía de gases es mejor que la de la titulación química.

La desventaja de la cromatografía de gases es que el costo es alto. El costo desde el establecimiento de la estación de cromatografía de gases hasta el mantenimiento del instrumento y la selección de la columna cromatográfica es mayor que el del método de titulación química. Las diferentes configuraciones de instrumentos y condiciones de prueba también afectarán los resultados, como el tipo de detector, la columna cromatográfica y la elección de la fase estacionaria, etc.

2.2 Influencia de las condiciones de la cromatografía de gases en los resultados de la determinación

Para los experimentos de cromatografía de gases, la clave es determinar las condiciones cromatográficas apropiadas para obtener resultados más precisos. En este experimento, se usaron hidroxietilcelulosa (HEC) e hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) como materias primas y se estudió la influencia de dos factores, la temperatura de la columna y la longitud de la columna.

Cuando el grado de separación R ≥ 1,5, se denomina separación completa. De acuerdo con las disposiciones de la "Farmacopea China", R debe ser superior a 1,5. Combinado con la temperatura de la columna a tres temperaturas, la resolución de cada componente es superior a 1,5, lo que cumple con los requisitos básicos de separación, que son R90°C>R100°C>R110°C. Teniendo en cuenta el factor de cola, el factor de cola r>1 es el pico de cola, r<1 es el pico frontal y cuanto más cerca esté r de 1, mejor será el rendimiento de la columna cromatográfica. Para tolueno y yoduro de etilo, R90°C>R100°C>R110°C; o-xileno es el solvente con el punto de ebullición más alto, R90°C<R100°C<R110°C; por lo tanto, para tolueno y yoduro de etilo con puntos de ebullición relativamente bajos, baje la temperatura de la columna. Puede mejorar efectivamente la resolución, la cola y la simetría del pico, pero cuanto más baja sea la temperatura de la columna, más grave será el pico de o-xileno con pendiente hacia adelante. Bajar la temperatura de la columna es la forma más fácil de mejorar la resolución.

La influencia de la longitud de la columna en los resultados experimentales muestra que, en las mismas condiciones, solo cambia la longitud de la columna cromatográfica. En comparación con la columna empacada de 3 m y 2 m, los resultados del análisis y la resolución de la columna de 3 m son mejores, y cuanto más larga sea la columna, mejor será la eficiencia de la columna. Cuanto mayor sea el valor, más fiable será el resultado.

3. Conclusión

El ácido yodhídrico se utiliza para destruir el enlace éter del éter de celulosa no iónico para generar yoduro de molécula pequeña, que se separa mediante cromatografía de gases y se cuantifica mediante un método estándar interno para obtener el contenido del sustituyente. Además de la hidroxipropilmetilcelulosa, los éteres de celulosa adecuados para este método incluyen la hidroxietilcelulosa, la hidroxietilmetilcelulosa y la metilcelulosa, y el método de tratamiento de la muestra es similar.

En comparación con el método de valoración química tradicional, el análisis por cromatografía de gases del contenido de sustituyentes del éter de celulosa no iónico tiene muchas ventajas. El principio es simple y fácil de entender, la operación es conveniente y no es necesario preparar una gran cantidad de medicamentos y reactivos, lo que ahorra mucho tiempo de análisis. Los resultados obtenidos por este método son consistentes con los obtenidos por titulación química.

Al analizar el contenido de sustituyentes por cromatografía de gases, es muy importante elegir las condiciones cromatográficas adecuadas y óptimas. Generalmente, reducir la temperatura de la columna o aumentar la longitud de la columna puede mejorar efectivamente la resolución, pero se debe tener cuidado para evitar que los componentes se condensen en la columna debido a una temperatura de la columna demasiado baja.

En la actualidad, la mayoría de los fabricantes nacionales siguen utilizando la titulación química para determinar el contenido de sustituyentes. Sin embargo, considerando las ventajas y desventajas de varios aspectos, la cromatografía de gases es un método de prueba simple y rápido que vale la pena promover desde la perspectiva de las tendencias de desarrollo.