Способ получения селективного сорбента для твердофазной экстракции Российский патент 2022 года по МПК B01J20/30 B01J20/24 B01J20/26 B01D15/26 

Изобретение относится к способам получения селективных сорбентов для твердофазной экстракции аналитов из многокомпонентных смесей. Изобретение может быть использовано для разработки приборов и/или методов контроля качества лекарственных средств и других объектов аналитического контроля, где используются хроматографические, оптические и другие методы анализа.

Одним из основных методов выделения, очистки и концентрирования определяемых веществ является твердофазная экстракция. Для данного метода характерны более широкие возможности варьирования природы и силы взаимодействий образца с сорбентом и элюентом, чем для жидкость-жидкостной экстракции и, вследствие чего осуществляется более селективное и количественное выделение или более тонкая очистка компонентов смеси. За счет специфических взаимодействий можно селективно концентрировать и извлекать каждое из определяемых соединений или отделять их от мешающих компонентов.

Известен способ получения низкомолекулярного полиметилметакрилата путем радикальной полимеризации метилметакрилата в массе в присутствии инициирующей системы и гидрохинона, в качестве инициирующей системы используют систему, содержащую трибутилбор и дициклогексилпероксидикарбонат при их мольном соотношении от 2:1 до 10:1, используемую в количестве 1,4÷3,6% от массы мономера, гидрохинон используют в количестве 0,5÷3,0% от массы мономера и в полимеризующуюся смесь вводят регулирующую систему, в качестве которой используют смесь трибутилбора с 0,27÷0,94% от массы мономера ненасыщенного карбонильного соединения при молярном соотношении ненасыщенного карбонильного соединения и трибутилбора от 0,6:1 до 1,2:1 [2]. Недостатком этого полимера является химическая нестойкость при контакте с жидкими средами за счет вымывания в раствор ненасыщенных карбонильных соединений.

Описан способ получения полиметилметакрилата методом радикальной полимеризации метилметакрилата в массе в присутствии инициатора - пероксида бензоила или азодиизобутиронитрила и модифицирующей добавки, в качестве второго компонента инициирующей системы используют макробициклические трис-1,2-диоксиматы железа(II) [5]. Оптимальная температура полимеризации равна 60°С, мольное соотношение компонентов системы инициатор: металлокомплексная добавка составляет 1:1. Недостатком этого способа является невозможность получения однородной структуры полимера, его рыхлость.

Наиболее близким решением является способ получения полиметилметакрилата для твердофазной экстракции [1]. Способ включает в себя получение полиметилметакрилата методом радикальной полимеризации в массе метилметакрилата в присутствии инициирующей системы, состоящей из пероксида бензоила, и метакрилата кальция, в качестве пластификатора используют полиэтиленгликоль (ПЭГ-400), полимеризацию проводят при 60-90°С. Основным недостатком предложенного способа получения является низкая селективность полученного сорбента.

Целью настоящего изобретения является получение селективного сорбента для твердофазной экстракции. Цель достигается тем, что для получения сорбента используют комбинацию мономера - этилцианакрилата 1,8 г, гипромеллозы 0,1 г и темплата 0,1 г; перед полимеризацией гипромеллозу коагулируют в присутствии темплата при температуре 100°С в воде; анионную полимеризацию мономера - этилцианакрилата проводят в присутствии полученного коагулята в 0,001 М растворе хлористоводородной кислоты; полученный сорбент измельчают, промывают 96,6% этанолом и сушат при комнатной температуре до постоянной массы.

Преимуществом настоящего предложения является повышенная селективность полученного сорбента в связи с использованием комбинации этилцианакрилата, гипромеллозы, темплата и подобранных условий полимеризации. Это преимущество достигается тем, что в ходе коагуляции гипромеллозы за счет наличия как гидрофильного (свободные гидроксильные группы), так и гидрофобного (метоксильные и гидроксипропильные группы) компонентов формируются селективные микропоры к темплату, а в процессе полимеризации этилцианакрилат формирует матрицу, обеспечивая удержание гипромеллозы в макропорах полученного сорбента.

Способ реализуется следующим образом. Для получения сорбента используют комбинацию мономера - этилцианакрилата 1,8 г, гипромеллозы 0,1 г и темплата 0,1 г; перед полимеризацией гипромеллозу коагулируют в присутствии темплата при температуре 100°С в воде; анионную полимеризацию мономера - этилцианакрилата проводят в присутствии полученного коагулята в 0,001 М растворе хлористоводородной кислоты при перемешивании; полученный сорбент измельчают, промывают 96,6% этанолом и сушат при комнатной температуре до постоянной массы.

Заявляемый способ иллюстрируется следующим примером. В данном примере в качестве темплата используют салициловую кислоту. 0,5 г салициловой кислоты (квалификация х.ч.) и 0,5 г гипромеллозы (ФС.2.1.0085.18 «Гипромеллоза», тип замещения - 2208), растворяют в 50 мл этанола при нагревании, переносят в мерную колбу вместимостью 50 мл и доводят 96,6% этанолом до метки. Таким образом получают раствор, содержащий в 10 мл 0,1 г салициловой кислоты и 0,1 г гипромеллозы. К 10 мл полученного раствора прибавляют 40 мл воды очищенной и нагревают на водяной бане при температуре 100°С до завершения коагуляции. Свежеосажденный коагулят переносят в колбу вместимостью 50 мл, прибавляют 20 мл воды очищенной, 0,1 мл 0,001 М раствор хлористоводородной кислоты и перемешивают в течение 15 мин. К полученной смеси прибавляют 1,8 г этилцианакрилата (99%, Haihang Industry Co., Китай) и перемешивают в течение 10 минут. Полученный сорбент измельчают, промывают этанолом и сушат при комнатной температуре до постоянной массы.

Далее проводили структурные исследования полученного сорбента методом ИК-спектрометрии с Фурье-преобразованием на спектрометре Agilent Technologies Cary 630 FTIR в соответствии с методикой ОФС.1.2.1.1.0002.15 «Спектрометрия в инфракрасной области» для твердых веществ. Идентификацию компонентов проводили с использованием эталонных спектров [4]. Спектр поглощения представлен на рисунке 1. Наличие выраженных пиков при 624, 768, 1044, 1054 см^-1 свидетельствует о наличии полиэтилцианакрилатной матрицы в образце полученного сорбента. Кроме того, ИК - спектры образцов, полученных по методике, представленной выше, позволяют выявить вклад гипромеллозы в спектр поглощения, в частности, наличие выраженного пика при 946 см^-1. Наличие гипромеллозы в полученном сорбенте также подтверждается качественной реакцией с раствором нингидрина в присутствии концентрированной серной кислоты [3].

Далее проводили серию экспериментов по оценке емкости и селективности полученного сорбента. Метод анализа - спектрофотомерия в УФ области спектра. Расчет содержания салициловой кислоты в элюенте проводился по удельному показателю светопоглощения при λmax=287 нм.

Оценку емкости сорбента проводили в динамическом режиме.

0,01 г салициловой кислоты помещают в мерную колбу вместимостью 500 мл растворяют в 200 мл воды очищенной и доводят объем раствора водой до метки. 1,0 г полученного сорбента (точная навеска) помещают в колонку диаметром 7 мм и высотой 200 мм. К 1 мл полученного раствора прибавляют 9 мл воды очищенной, перемешивают и элюируют 50 мл воды очищенной. Далее колонку промывают 10 мл 0,1 М раствором гидроксида натрия, полученный раствор собирают и регистрируют оптическую плотность при длине волны 287 нм.

По результатам пяти исследований средняя емкость сорбента составила 22,2 мкг салициловой кислоты на 1 г сорбента. Результаты статистической обработки полученных данных представлены в таблице 1.

Оценка селективности сорбента. Оценку селективности сорбента проводили при помощи модельных смесей, состоящих из близких по химической структуре веществ к аналиту. Составы модельных смесей представлены в таблице 2.

1 мл исследуемого раствора пропускают через колонку с предварительно подготовленным сорбентом и элюируют 50 мл воды. Элюент отбрасывают. Далее колонку промывают 10 мл ОД М раствора гидроксида натрия, полученный раствор собирают и спектрофотометрируют при λmax=287 нм в кювете с толщиной оптического слоя 1 см.. Результаты эксперимента представлены в таблице 2. С целью идентификации салициловой кислоты дополнительно регистрировали спектр поглощения полученного раствора в диапазоне длин волн 200 - 400 нм. Было выявлено наличие двух максимумов поглощения при 230 и 287 нм и минимума при 260 нм, что соответствует стандартному спектру поглощения салициловой кислоты в 0,1 М растворе гидроксида натрия.

Полученные данные свидетельствуют о высоком уровне селективности и степени извлечения полученного сорбента к целевому аналиту в водной среде в присутствии родственных соединений.

Результатом является получения селективного сорбента для твердофазной экстракции.

Способ может быть использован для подготовки проб многокомпонентных смесей к идентификации и/или количественному определению анализируемых веществ различными физико-химическими методами анализа.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

1. Гавриленко Михаил Алексеевич, Гавриленко Наталия Айратовна, Способ получения полиметилметакрилата для твердофазной экстракции. Патент РФ №2638929 С, 19.12.2017 г, Бюл. 2017. №35.

2. Гавриленко Михаил Алексеевич, Гавриленко Наталия Айратовна. Способ получения полиметилметакрилата для твердофазной экстракции. Патент РФ №2140931, 10.11.1999 г.

3. Государственная Фармакопея Российской Федерации. XIV издание / МЗ РФ. - М., 2018. - Т. 1, 2, 3, 4. URL: http://www.femb.ru (дата обращения 27.03.2020 г.).

4. Купцов А.Х., Жижин Г.Н. Фурье-КР и Фурье-ИК спектры полимеров - Москва: ООО «Техносфера», 2013. - 696 с.

5. Монаков Юрий Борисович, Исламова Регина Маратовна, Садыкова Гузель Рифатовна, Волошин Ян Зигфридович, Макаров Илья Станиславович, Бубнов Юрий Николаевич. Способ получения полиметилметакрилата. Патент РФ №2394045, опубл. 10.07.2010 г., Бюл. 2010. №19.

Изобретение относится к способам получения селективных сорбентов для твердофазной экстракции и может быть использовано для разработки приборов и/или методов контроля качества лекарственных средств и других объектов аналитического контроля, где используются хроматографические, оптические и другие методы анализа. Способ получения селективного сорбента для твердофазной экстракции включает стадии получения реакционной смеси с дальнейшей полимеризацией при перемешивании, где для получения сорбента используют комбинацию мономера - этилцианакрилата 1,8 г, гипромеллозы 0,1 г и темплата 0,1 г. Перед полимеризацией гипромеллозу коагулируют в присутствии темплата при температуре 100°С в воде, анионную полимеризацию мономера - этилцианакрилата - проводят в присутствии полученного коагулята в 0,001 М растворе хлористоводородной кислоты при перемешивании. Полученный сорбент измельчают, промывают 96,6% этанолом и сушат при комнатной температуре до постоянной массы. Технический результат - повышенная селективность полученного сорбента в связи с использованием комбинации этилцианакрилата, гипромеллозы, темплата в условиях полимеризации. 1 ил., 2 табл., 3 пр.

Способ получения селективного сорбента для твердофазной экстракции, включающий получение реакционной смеси с дальнейшей полимеризацией при перемешивании, отличающийся тем, что для получения сорбента используют комбинацию мономера - этилцианакрилата 1,8 г, гипромеллозы 0,1 г и темплата 0,1 г, перед полимеризацией гипромеллозу коагулируют в присутствии темплата при температуре 100°С в воде, анионную полимеризацию мономера - этилцианакрилата - проводят в присутствии полученного коагулята в 0,001 М растворе хлористоводородной кислоты при перемешивании, полученный сорбент измельчают, промывают 96,6% этанолом и сушат при комнатной температуре до постоянной массы.