化学法与气相法测定羟丙纤维素含量.docx
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化学法与气相法测定羟丙纤维素含量
中文摘要
目的：
比较化学法与气相法测定羟丙纤维素含量的差异。
方法：
分别采用化学法与气相法测定羟丙纤维素中羟丙氧基的含量，比较两种方法的测定结果及优缺点。
结果：
分析了三批样品，化学法测定羟丙纤维素含量分别为8.32%、8.22%、8.45%,相对偏差分别为1.08%、0.18%、0.71%；气相法测定结果分别为9.20%、8.90%、9.25%。
相对偏差分别为0.27%、0.45%、0.22%。
结论：
化学法测定结果偏低，准确度、重现性较差；气相法专属性强、操作简便、结果准确，为更好地控制羟丙纤维素的质量提供了切实可行的方法。
关键词：
羟丙纤维素；化学法；气相法；比较
ABSTRACT
0bjective:
TocomparethedifferencesbetweenchemicalmethodandGCindeterminationofHyprolose.Methods:
MeasuringthehydroxypropoxyinHyprolosebyusingchemicalmethodandGCseparately,comparethemeritsanddemeritsofthetwomethods.Results:
Byanalyzingthreesamples,thecontentofHyproloseusingchemicalmethodare8.32%、8.22%、8.45%,relativedivergenceare1.08%、0.18%、0.71%;theresultofusingGCare9.20%、8.90%、9.25%,relativedivergenceare0.27%、0.45%、0.22%.Conclusions:
Theresultofchemicalmethodislow,theaccuracyratingandthereproducibilityareworse;GChavegoodspecificity、easyandsimpletohandleandtheresultisaccuracy,providingagoodmethodfordeterminingthequalityofHyprolose.
Keywords：
Hyprolose；Chemicalmethod；GC；Comparison
化学法与气相法测定羟丙纤维素含量的比较
1前言
1.1简介
羟丙纤维素（Hyprolose）系低取代2-羟丙基醚纤维素，是具有优良性能的离子型纤维素醚,为白色或类白色晶性粉末,在水中不易溶解,但有很好的吸湿性和吸水量,主要用作固体药物制剂的崩解剂、粘合剂和增稠剂。
由于它的粉末有很大的表面积和孔隙率，故加快了吸湿速度，增加了溶涨性。
用于片剂时，使片剂更易于崩解，同时，它的孔隙结构与药物颗粒之间有较大的镶嵌作用，从而提高了片剂的硬度和光泽度。
对不易成型的药物可促进其成型并能提高硬度，对崩解差的片剂可加速其崩解，从而加快药物的溶出速度，提高生物利用度。
羟丙纤维素作为崩解剂和粘合剂具有下特点:
①容易压制成型,适应性较强。
对塑性、脆性、疏散性等较强的不易成型的片剂加入后都能得到善,并有较好的硬度,外观也较好。
②能使片剂崩解迅速,释放药物,作用于人体,既提高片剂的内在质量,提高了疗效。
经对比实验发现,加入淀粉、糖粉等一辅料的片剂贮存后崩解普遍延长,而加入羟丙纤维素的崩解度几乎不受贮存时间的影响。
③与加淀粉、糖粉相比,片剂不易发霉变质。
④它能减小片重,节约辅料[1]。
羟丙纤维素可在湿法制粒中加入,一般用量应为片重的4%～6%才能产生较好的崩解及成型作用。
用水或酒精作湿润剂制软材,可用内加法也可用外加法。
应用羟丙纤维素解决了不少生产中遇到的问题,效果非常理想.
目前国内对羟丙纤维素含量测定主要依据2005年版《中国药典》附录ⅦF将羟丙纤维素和三氧化铬反应生成醋酸，用氢氧化钠滴定，计算其中羟丙氧基含量[2]。
USP30版[3]和JP15版[4]中均采用填充柱气相色谱法测定羟丙纤维素和氢碘酸反应生成的2-碘丙烷来计算其中羟丙氧基的含量。
2010年版《中国药典》也新增了用填充柱（毛细管柱）气相色谱法测定羟丙氧基含量。
BP2007版[5]和EP5.0版[6]均未进行羟丙纤维素中羟丙氧基的含量测定。
为此，本实验以羟丙纤维素中羟丙氧基为检测指标，利用化学法与气相法对羟丙纤维素含量进行测定，通过实验得出两种方法测定结果是否一致，并比较出两种方法的优缺点。
1.2合成方法
1.2.1反应原理：
精制棉中的a-纤维素与工业用液体氢氧化钠进行碱化反应生成碱纤维，碱纤维在加温的条件下与工业用环氧丙烷进行醚化反应，经工业盐酸溶液中和水解即得。
1.2.2化学反应式：
碱化：
[C6H7（OH）3]n＋nNaOH[C6H7（OH）3]n.nNaOH
醚化：
[C6H7（OH）3]n.nNaOH＋nCH2－CH－CH3△
O
[C6H7（OH）2OCH2－CH－OH]n＋nNaOH
CH3
2仪器与试药
2.1仪器
PHS-3B型精密酸度计（上海精科）；FA1004电子天平（上海天平仪器厂）；
双颈蒸馏瓶（25mL）；油浴锅；直型冷凝管（外管长100mm）；分馏柱（95mm）；接流管（末端内径为0.5mm）;蒸汽发生器（25mm×150mm）;带玻塞锥形瓶（125mL）;碱式滴定管;
GC1650型气相色谱仪（杭州科晓）；N2000色谱工作站（浙江大学智达信息工程有限公司）；顶空进样瓶；容量瓶（100mL）；移液管（2mL、5mL）；
2.2试药
羟丙纤维素样品：
由安徽山河药用辅料股份有限公司提供，批号分别为140428-2、140505-1、140505-2。
氢氧化钠、硫代硫酸钠、铬酸、己二酸、甲苯、邻二甲苯均为分析纯；氢碘酸（570g/L,AlfaAesar,批号：
5002E19W）、碘代异丙烷对照品（GC纯度98.8%，Chemservice,批号:
431-4A）；淀粉指示液；酚酞指示液；纯化水；
3方法与结果
3.1化学法
3.1.1原理
羟丙氧基测定法系利用供试品中的羟丙氧基（-OCH2CHOHCH3）在下述装置的蒸馏瓶D中与三氧化铬反应生成醋酸，蒸汽发生器B产生的水蒸气馏入锥形瓶G中，用氢氧化钠滴定液滴定含量，由于在反应过程中会带出少量铬酸进入馏出液，也要消耗氢氧化钠滴定液，因此再采用碘量法测定铬酸的含量，并从计算中扣除后，得出羟丙氧基的含量。
图1羟丙氧基测定仪器装置
3.1.2操作步骤
a.精密称定0.1g供试品，置蒸馏瓶D中，加入30%（g/g）三氧化铬溶液10mL。
b.于蒸汽发生管B中装水近接头处，连接蒸馏装置。
c.将B与D均浸入油浴中，油浴面应与D瓶中液面相一致，开启冷却水，通入氮气流，并控制流速为每秒钟约一个气泡，与30分钟内将油浴升温至155℃，并维持反应温度至收集馏液约为50mL，将冷凝管自分馏柱上取下，并用水冲洗，洗液并入收集液中。
d.在上述收集液中，用氢氧化钠滴定液（0.02moL/L）滴至PH为6.9～7.1（用酸度计）记录消耗的体积V1（mL），然后加碳酸氢钠0.5g与稀硫酸10mL，静置至不再产生二氧化碳为止，加碘化钾1.0g，密塞，摇匀，暗处放置5分钟，加淀粉指示液1mL，用硫代硫酸钠滴定液（0.02moL/L）滴定至终点，记录消耗的体积V2（mL）。
e.另做空白试验，分别记录消耗氢氧化钠滴定液（0.02moL/L）的体积Va（mL）与消耗硫代硫酸钠滴定液（0.02moL/L）的体积Vb（mL）。
f.计算
OCH2CHOHCH3%=（V1M1-KV2M2）×（0.0751/W）×100%
K为空白校正系数，K=M1Va/M2Vb
V1,Va分别为供试品与空白试验消耗氢氧化钠滴定液（0.02moL/L）的体积（mL）；
V2，Vb分别为供试品与空白试验消耗硫代硫酸钠滴定液（0.02moL/L）的体积（mL）；
W为供试品的重量（g）；
M1为氢氧化钠滴定液的浓度（moL/L）;
M2为硫代硫酸钠滴定液的浓度（moL/L）;
0.0751羟丙氧基（-OCH2CHOHCH3）的毫摩尔质量。
3.1.3样品含量测定
按3.1.2方法做空白试验，结果K=1.03。
按3.1.2方法分别测定三批样品，结果见表1
表1化学法测定羟丙氧基含量结果
样品批号
编号
称重
（g）
羟丙氧基含量（%）
平均含量
（%）
相对偏差
（%）
100428-2
样1
0.0992
8.23
8.32
1.08
样2
0.1012
8.41
100505-1
样1
0.0995
8.24
8.22
0.18
样2
0.1008
8.21
100505-2
样1
0.1013
8.51
8.45
0.71
样2
0.1004
8.39
试验结果表明:
本品含量按干燥品计算符合中国药典2010年版羟丙氧基含量在7.0～16.0%之间的规定。
100428-2、100501-2相对偏差分别为1.08%、0.71%，不符合《中国药品检验标准操作规范》中相对偏差不得过0.5%的规定[7]。
3.2气相法
3.2.1色谱条件
色谱柱：
StainlessSteelColumns（300×2mm，5μm）；
柱箱温度：
100℃;
汽化室温度：
150℃;
检测室温度：
150℃;
检测器：
TCD;
载气流速：
50mL/min；
进样量：
1μL;
在此条件下标准溶液、供试品溶液的色谱图如图2、3所示。
图2标准溶液气相色谱图
图3供试品溶液气相色谱图
3.2.2内标溶液的配制
称取2.5g甲苯（精确至0.0001g），实际称取2.5003g,置于100mL的容量瓶中，用邻二甲苯定容稀释至刻度，混匀。
计算甲苯的准确浓度。
3.2.3标准溶液的制备
在已称重的反应瓶（10mL的顶空进样瓶）中加入80mg己二酸，实际加入80.6mg；用移液管准确加入2.0mL内标溶液，2.0mL57%氢碘酸溶液，密封后精密称量反应瓶的重量，称重为17.4259g。
然后用微量注射器向瓶中注入15μL的碘代异丙烷标准品，准确称量反应瓶的重量，称重为17.4512g。
两次称量结果相减即为对照品的加入量，加入量为0.0253g。
振摇约30s，暗处静置30～45min后备用。
3.2.4供试品溶液的制备
称取65mg供试品（经105℃干燥2h）于干燥至恒重的反应瓶（10mL的顶空进样瓶）中，加入80mg己二酸，用移液管准确加入2.0mL内标溶液，2.0mL57%氢碘酸溶液，密封后准确称量反应瓶的重量。
上述物质称量均精确至0.0001g。
振荡反应瓶30s，在150℃下反应30min，取出反应瓶剧烈振荡5min，再继续反应30min。
置于干燥器中冷却至室温，称重，要求减失重量不大于反应瓶内容物的0.50%，否则需重新制备供试品溶液。
3.2.5专属性试验
反应瓶中加入己二酸80mg，分别精密加入邻二甲苯和氢碘酸各2mL，密封，振荡反应瓶30s，在150℃下反应30min，取出反应瓶剧烈振荡5min，再继续反应30min。
冷却，取混合液的上层液体作为空白溶液，注入气色谱仪测定，在1.490min、4.265min处未有峰出现，说明空白溶液无干扰。
空白溶液气相色谱图见图4。
图4空白溶液气相色谱图
3.2.6线性关系考察与标准曲线的制备
反应瓶中加入己二酸80mg，分别精密加入内标溶液和氢碘酸各2mL，密封，精密称定；注射器依次加入2-碘丙烷1，2，4，8，10，15，20μL七个点，分别精密称定；摇匀，取上层液体，按3.2.1色谱条件测定峰面积。
以2-碘丙烷与甲苯的峰面积比值A对2-碘丙烷折算成羟丙氧基（转换系数为0.4417）的质量m（mg）进行线性回归,得回归方程及相关系数：
A=0.0244m+0.0021。
结果表明羟丙氧基的质量在0.751mg～14.885mg范围内线性关系良好。
表2羟丙氧基线性范围考察表
2-碘丙烷
加入量
（μL）
1
2
4
8
10
15
20
质量（mg）
0.751
1.458
2.959
5.963
7.465
11.175
14.885
峰面积比
0.0172
0.0373
0.0754
0.1522
0.1843
0.2721
0.3645
回归分析
结果
A=0.0244m+0.0021,r=0.9996
图5羟丙氧基标准曲线
3.2.7精密度试验
按3.2.4方法制备一份样品,重复进样6次,每次1μL,按3.2.1色谱条件测定峰面积,结果2-碘丙烷峰面积积分值的RSD为1.50%。
结果表明本品精密度良好。
表3羟丙氧基精密度试验结果
编号
1
2
3
4
5
6
峰面积值
2320.7
2289.6
2345.2
2362.1
2298.7
2376.4
统计学处理
=2332.1
RSD=1.50%
3.2.8稳定性试验
按3.2.4方法制备一份样品,分别于0、2、4、8、16、24h精密吸取1μL,按3.2.1色谱条件测定,记录2-碘丙烷峰面积积分值,结果2-碘丙烷峰面积积分值的RSD为1.68%,表明供试品溶液在24h内稳定。
表4羟丙氧基稳定性试验结果
放置时间（h）
0
2
4
8
16
24
峰面积积分值
2403.9
2479.2
2398.5
2468.8
2377.4
2431.0
统计学处理
=2426.5RSD=1.68%
3.2.9重复性试验
取同批样品6份,按3.2.4方法制备供试品，按3.2.1色谱条件测定,结果羟丙氧基含量的RSD为0.77%。
结果表明本品重复性良好。
表5羟丙氧基重复性试验结果
编号
1
2
3
4
5
6
含量（%）
9.25
9.17
9.10
9.21
9.14
9.06
统计学处理
=9.16RSD=0.77%
3.2.10回收率试验
精密称取批号为100505-1的样品32.5mg，共9份（高、中、低浓度各3份），分别加入己二酸80mg，分别精密加入内标溶液和氢碘酸各2mL，称重，依次加入2-碘丙烷2，4和6μL（每个浓度3份，n=3），密封，精密称定，振荡反应瓶30s，在150℃下反应30min，取出反应瓶剧烈振荡5min，再继续反应30min，冷却，精密称定，取混合液的上层液体分别注入气相色谱仪测定羟丙氧基回收率，平均回收率为99.63%，RSD为0.63%。
实验结果表明回收率良好,结果见表6。
加样回收率（%）＝（测得值-样品中含量）/加入量×100%
表6羟丙氧基加样回收率试验结果
编号
取样量
（g）
羟丙氧基量
（mg）
加入2-碘丙烷量（mg）
测得总量
（mg）
回收率
（%）
1
0.0329
2.9281
3.3734
6.2923
99.73
2
0.0321
2.8569
3.3733
6.2319
100.05
3
0.0336
2.9904
3.3734
6.3147
98.54
4
0.0327
2.9103
6.7467
9.7071
100.74
5
0.0338
3.0082
6.7465
9.7157
99.42
6
0.0316
2.8124
6.7468
9.5411
99.73
7
0.0340
3.0260
10.1199
13.1036
99.58
8
0.0324
2.8836
10.1121
12.8923
98.98
9
0.0331
2.9459
10.1198
13.0567
99.91
统计学处理
=99.63RSD=0.63%
3.2.11样品含量测定
称取65mg供试品（经105℃干燥2h）于干燥至恒重的反应瓶（10mL的顶空进样瓶）中，加入80mg己二酸，用移液管准确加入2.0mL内标溶液，2.0mL57%氢碘酸溶液，密封后准确称量反应瓶的重量。
上述物质称量均精确至0.0001g。
振荡反应瓶30s，在150℃下反应30min，取出反应瓶剧烈振荡5min，再继续反应30min。
置于干燥器中冷却至室温，称重，要求减失重量不大于反应瓶内容物的0.50%，否则需重新制备供试品溶液。
然后按3.2.1的色谱条件试验，精密量取上述溶液的上层液体1μl注入气相色谱仪，记录色谱图，记录2-碘丙烷和甲苯的峰面积。
按内标法以峰面积计算羟丙氧基含量。
检测结果见表7，2-碘丙烷和甲苯的气相色谱图见图6。
表7气相法测定羟丙氧基含量结果
样品批号
编号
称重
（g）
羟丙氧基含量（%）
平均含量
（%）
相对偏差
（%）
100428-2
样1
0.0658
9.22
9.20
0.27
样2
0.0663
9.17
100505-1
样1
0.0651
8.86
8.90
0.45
样2
0.0642
8.94
100505-2
样1
0.0667
9.27
9.25
0.22
样2
0.0653
9.23
试验结果表明:
本品含量按干燥品计算符合中国药典2010年版羟丙氧基含量在7.0～16.0%之间的规定。
图62-碘丙烷和甲苯的气相色谱图
a.2-碘丙烷（1.490min）b.甲苯（2.465min）
4讨论
4.1供试品制备时温度选择
JP15版中羟丙纤维素与氢碘酸的反应温度为130℃，USP30版中的反应温度为150℃。
实验时温度选择参考相关文献[8],并取供试品分别在130℃、150℃条件下进行试验，结果反应温度在130℃时，测得羟丙氧基含量明显偏低，故实验时反应温度选择150℃.
4.2化学法与气相法的比较
表8化学法与气相法测定羟丙纤维素含量结果
样品批号
化学法
测定结果相对偏差
（%）（%）
气相法
测定结果相对偏差
（%）（%）
100428-2
8.32
1.08
9.20
0.27
100505-1
8.22
0.18
8.90
0.45
100505-2
8.45
0.71
9.25
0.22
由表8可知：
化学法测定结果较气相法偏低。
化学法测定羟丙氧基的含量所用玻璃仪器具多个磨口接口，常因接口密封不严，气体泄露，导致结果偏低；测定过程中均需长时间油浴加热，羟丙氧基测定温度高达150℃以上，且升温速率和加热时间均有严格要求，有一定的危险性和操作难度；测定过程中均需通入氮气和收集馏出液，氮气的流速需要进行严格控制，过快或过慢均影响测得的含量结果。
因而，化学法测定羟丙氧基的含量影响因素众多，准确度和重现性均较差。
气相法的测定原理基于羟丙纤维素属于一种大分子羟丙基醚类化合物，它与氢碘酸作用，使醚键断裂，生成挥发性的2-碘丙烷。
试样中加入己二酸的作用是将羟丙纤维素中的羟基保护起来，使反应向生成2-碘丙烷的方向定量进行。
羟丙氧基在（0.751～14.885）mg内与峰面积比呈良好的线性关系A=0.0244m+0.0021（r=0.9996，n=7），回收率为99.63%（RSD=0.63%,n=9）。
因而，气相法的专属性强，准确性和灵敏度高。
5结论
通过比较化学法与气相法测定羟丙纤维素含量的差异，结果显示气相法的专属性强，准确性和灵敏度高，操作简便，结果准确，为更好地控制羟丙纤维素的质量提供了切实可行的方法。
参考文献
[1]董玉，胡建新.羟丙纤维素在片剂中的应用[J].中国药学杂志，1998，33（8）：
500.
[2]国家药典委员会.中华人民共和国药典（二部）[S].北京：
化学工业出版社.2005:
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[3]USP（30）[S].2007:
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[4]JP（15）[S].2006:
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[5]BP（2007）[S].2007:
1067-1068.
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[8]郑金琪，郑国钢，李会林,等.毛细管柱气相色谱法测定羟丙甲纤维素中甲氧基和羟丙氧基的含量[J].中国药学杂志，2009，44（20）：
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