Способ количественного определения метанофуллеренов в реакционной смеси методом уф- спектроскопии

Изобретение относится к способу количественного определения метанофуллеренов различных степеней замещения в реакционной смеси методом УФ-спектроскопии, заключающемуся в снятии УФ-спектров, построении калибровочных графиков на основе значений второй производной спектра, нахождении по ним уравнений линейной регрессии. При этом для приготовления образцов исследуемых соединений различных степеней замещения используются органические растворители, запись УФ-спектров производится в широком интервале концентраций, уравнения линейной регрессии для определения содержания монозамещенных метанофуллеренов h=1.23×10-4c+0.01×10-5, дизамещенных h=1.54×l0-4c+0.20×l0-5, тризамещенных h=2.31×l0-4c+0.30×l0-5, тетразамещенных h=4.00×l0-4c+0.32×l0-5, затем при определении метанофуллеренов различных степеней замещения в реакционной смеси производится отбор анализируемых проб из реакционной смеси, снятие УФ-спектров, построение графиков на основе значений второй производной спектра, подстановка соответствующего значения h в соответствующее уравнение линейной регрессии и вычисление концентрации метанофулеренов в анализируемой смеси. Использование настоящего изобретения позволяет количественно определять состав сложных реакционных смесей изомерных соединений, состоящих из двух и более 2 компонентов, в широком диапазоне концентраций без выделения их из реакционной смеси с возможностью последующего проведения процесса до заранее запланированного соотношения ингредиентов. 1 з.п. ф-лы, 5 табл., 8 пр., 2 ил.

 

Изобретение относится к способам количественного определения сложных реакционных смесей, в частности метанофуллеренов различных степеней замещения методом УФ-спектроскопии. Изобретение может найти применение и при изучении строения фуллеренсодержащих высокомолекулярные соединений, где на основе УФ-спектров наиболее корректно устанавливаются все возможные типы вхождения C60 в полимерную цепь (звездообразный, фуллерен в основной цепи, фуллерен на концах макромолекулы и т.д.).

Известен способ количественного нахождения промышленной смеси производства м-крезола, содержащий o-, n-изомеры крезолов, 2,4-, 2,5-, 2,6-ксиленолы и o-этилфенол (патент GB 760729 от 16.12.1953 г.). Снятие ИК- и УФ-спектров осуществляли в газовой фазе при 200°C, причем определяли в смеси только м-крезол с точностью 0,3-3,0%, а процент ошибки прибора в этом способе составляет 2%. Данная методика с достаточной точностью позволяет определять содержание лишь одного компонента в смеси, а для анализа нескольких соединений она непригодна. Кроме того, запись УФ-спектров в газовой фазе весьма затруднительна в силу того, что далеко не все органические вещества можно перевести в газовую фазу без разложения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения в смеси количества цефоперазона и сульбактама, заключающийся в снятии УФ-спектров, графическом нахождении первой и второй производной спектров (Journal of Pharmaceuticul & Biomedicul Analysis, 1994, V.12, №5. p.653-657). Однако в обозначенном способе запись спектров осуществляется только в воде, а это в значительной мере сужает круг анализируемых соединений, растворяющихся исключительно в полярных и неполярных органических растворителях. По указанному методу возможно измерение концентрации всего двух соединений, которые закупаются на производстве, и авторами только готовятся растворы различных концентраций.

Целью изобретения является разработка способа количественного определения состава сложных реакционных смесей изомерных соединений, состоящих из двух и более компонентов, в широком диапазоне концентраций без выделения их из реакционной смеси с возможностью последующего проведения процесса до заранее запланированного соотношения ингредиентов.

Поставленная цель достигается тем, что определение состава сложных реакционных смесей производится в два этапа. На первом этапе снимают и обрабатывают УФ-спектры выделенных метанофуллеренов, отличающихся типом и количеством заместителей. На основании второй производной УФ-спектров строятся калибровочные графики, по которым определяются уравнения линейной регрессии. На втором этапе синтезируются метанофуллерены различных степеней замещения, снимаются их спектры и по найденным на первом этапе уравнениям линейной регрессии, соответствующим типу замещений, определяются количества замещенных метанофуллеренов.

Первый этап реализуется следующим образом. Первоначально синтезировали пять сложных смесей метанофуллеренов, различающихся количеством заместителей в ядре C60. Смеси на хроматографической колонке разделяли на составляющие в зависимости от количества заместителей в фуллерене, т.е. выделяли индивидуальные соединения. Затем готовили растворы в органических растворителях (хлорированные бензолы, хлорированные углеводороды, толуол, ацетонитрил): произвольно выбранные 5 или 6 значений концентраций в диапазоне - 10-4-10-6 моль/л (целесообразен именно обозначенный интервал, поскольку при больших чем 10-4 моль/л концентрациях высота характеристических пиков выше шкалы оптического поглощения, а при концентрациях менее 10-6 моль/л высота характеристических пиков находится на уровне ошибки измерения спектрофотометра), причем каждого из метанофуллеренов. Регистрировали УФ-спектры всех проб. Запись спектров проводили при комнатной температуре в диапазоне волн от 190 до 1100 нм, однако наиболее характеристичным является интервал 250-400 нм, ширина щели 2,0 нм, используя кварцевую кювету толщиной 1 см. Ввиду того, что спектры поглощения смеси метанофуллеренов различных степеней замещения состоят из ряда перекрывающихся полос, определение количества производных метанофуллеренов представляет трудноразрешимую задачу. Наибольшая селективность спектрофотометрического анализа достигается при переходе ко вторым производным УФ-спектров, т.е. при исследовании концентрационных зависимостей d2A/dλ2=f(λ). Тестирование различных значений Δλ выявило, что пошаговый коэффициент Δλ=40 показывает лучшую избирательность, высокую чувствительность и адекватное отношение сигнал/шум для экспериментальной работы.

По зависимостям d2A/dλ2-f(λ) (рис.1) измеряли соответствующие h1 (монозамещенные метанофуллерены), h2 (дизамещенные) и т.д. амплитуды между минимумом и максимумом d2A/dλ2 при всех концентрациях, которые далее использовали для построения калибровочного графика (рис.2). На основании калибровочного графика зависимости концентрации моно-, ди- и т.д. замещенного метанофуллерена от второй производной находили коэффициенты линейной регрессии, необходимые для расчета молярных концентраций метанофуллеренов. Параметры линейной регрессии для концентрационных зависимостей оптической плотности и d2A/dλ2 представлены в таблице 1.

Таблица 1
Параметры линейной регрессии для концентрационных зависимостей d2A/dλ2
Аддукт λ, нм Уравнение линейной R Sr×103
регрессии
моно- 359/329 h=1.23×10-4c+0.01×10-5 0.9993 1.7
ди- 347/320 h=1.54×10-4c+0.20×10-5 0.9993 3.3
три- 334/308 h=2.31×10-4c+0.30×10-5 0.9997 0.6
тетра- 317/279 h=4.00×10-4c+0.32×10-5 0.9976 1.5

Второй этап реализуется на конкретных примерах осуществления способа количественного определения метанофуллеренов в реакционной смеси в различных растворителях.

Пример 1. К раствору 0.1 г (0.14 ммоль) фуллерена C60 в 30 мл толуола добавляли 0.069 г (0.2 ммоль) CBr4, 0.033 мл (0.18 ммоль) диаллилового эфира малоновой кислоты и 0.32 мл (0.21 ммоль) диазабицикло[4.2.0]ундец-7-ена (DBU). Реакционную массу перемешивали в инертной атмосфере при комнатной температуре 1,5 ч, затем фильтровали, фильтрат промывали 5%-ным раствором HCl, сушили над MgSO4, упаривали. Остаток разделяли колоночной хроматографией на SiO2, элюент - толуол. Получили 0.040 г (~32 мас.%) монозамещенного, 0.02 г (~14%) дизамещенного, 0.015 г (~8%) тризамещенного и 0.01 г (~5%) тетразамещенного продуктов. Спектроскопический анализ реакционной смеси показал (35,2 мас.%) монозамещенного, (15,9%) дизамещенного, (8,8%) тризамещенного и (6,3%) тетразамещенного продуктов.

Пример 2. Аналогично примеру 1, только время процесса - 4 часа. После разделения колоночной хроматографией на SiO2 (толуол) получили: (12 мас.%) монозамещенного, (36%) дизамещенного, 0.015 г (24%) тризамещенного и (15%) тетразамещенного продуктов. Спектроскопический анализ реакционной смеси показал (14,3 мас.%) монозамещенного, (37,0%) дизамещенного, (25,8%) тризамещенного и (18,2%) тетразамещенного продуктов (табл.2). Для оценки полученных результатов количественного анализа смесей метанофуллеренов их сопоставили с данными ВЭЖХ (условия хроматографического анализа: хроматографическая система "Shimadzu LC-20" со спектрофотометрическим диодноматричным детектором (Япония); детектирование проводили при длине волны 280 нм, использовали колонку Exsil Silica 250×4,6 мм, 5 мкм, в качестве подвижной фазы применяли элюент состава гексан:толуол:изопропиловый спирт=97:2:1, скорость подачи подвижной фазы составляла 1 мл/мин.

Таблица 2
Сравнение методов количественного определения смеси метанофуллеренов в толуоле
Количество заместителей Пример 1 (1,5 часа) Пример 2 (4 часа)
Колоночная хроматография на SiO2, мас.% ВЭЖХ, мас.% УФ-спектроскопия, мас.% Колоночная хроматография на SiO2, мас.% ВЭЖХ, мас.% УФ-спектроскопия, мас.%
моно- 32,0 35,2 35,2 12,0 14,4 14,3
ди- 14,0 15,8 15,9 36,0 37,1 37,0
три- 8,0 8,8 8,8 24,0 25,8 25,8
тетра- 5,0 6,4 6,3 15,0 18,4 18,2

Пример 3. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали хлороформ (хлорированный углеводород), время процесса - 1,5 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.3.

Пример 4. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали хлороформ (хлорированный углеводород), время процесса - 4 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.3.

Таблица 3
Сравнение методов количественного определения смеси метанофуллеренов в хлороформе
Количество Пример 3 (1,5 часа) Пример 4 (4 часа)
заместителей Колоночная хроматография на SiO2, мас.% ВЭЖХ, мас.% УФ-спектроскопия, мас.% Колоночная хроматография на SiO2, мас.% ВЭЖХ, мас.% УФ-спектроскопия, мас.%
моно- 34,0 35,8 35,9 16,0 16,5 16,7
ди- 10,0 13,2 13,2 40,1 40,8 40,8
три- 8,5 9,0 9,0 26,0 27,5 27,4

Пример 5. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали ацетонитрил, время процесса - 1,5 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.4.

Пример 6. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали ацетонитрил, время процесса - 4 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.4.

Таблица 4
Сравнение методов количественного определения смеси метанофуллеренов в ацетонитриле
Количество заместителей Пример 5 (1,5 часа) Пример 6 (4 часа)
Колоночная хроматография на SiO2, мас.% ВЭЖХ, мас.% УФ-спектроскопия, мас.% Колоночная хроматография на SiO2, мас.% ВЭЖХ, мас.% УФ-спектроскопия, мас.%
моно- 32,9 35,0 34,9 15,7 17,8 17,9
ди- 13,4 14,9 14,9 39,9 41,2 41,2

Пример 7. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали o-дихлорбензол (хлорированный бензол) (хлорированный бензол), время процесса - 1,5 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.5.

Пример 8. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали o-дихлорбензол (хлорированный бензол), время процесса - 4 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.5.

Таблица 5
Сравнение методов количественного определения смеси метанофуллеренов в o-дихлорбензоле
Количество заместителей Пример 7 (1,5 часа) Пример 8 (4 часа)
Колоночная хроматография на SiO2, мас.% ВЭЖХ, мас.% УФ-спектроскопия, мас.% Колоночная хроматография на SiO2, мас.% ВЭЖХ, мас.% УФ-спектроскопия, мас.%
моно- 34,3 36,5 36,7 15,9 17,0 17,1
ди- 14,1 15,1 15,2 38,6 39,2 39,1

Точность количественного определения содержания различных метанофуллеренов в смеси методом УФ-спектроскопии и ВЭЖХ хорошо коррелируют и сопоставимы между собой. Однако в случае ВЭЖХ подбор смеси элюентов для разделения метанофуллеренов весьма трудоемок и для реализации способа требуется наличие весьма дорогого оборудования.

Таким образом, количественное определение различных метанофуллеренов в сложных смесях методом УФ-спектроскопии позволяет с высокой точностью и за короткий срок устанавливать концентрацию двух и более компонентов, не прерывая течение процесса. С применением УФ-спектроскопии можно: а) изучать кинетику реакции образования метанофуллеренов на основе С60; б) доводить реакцию до запланированной концентрации нужного изомера в реакционной смеси, т.е. в целом контролировать процесс.

1. Способ количественного определения метанофуллеренов различных степеней замещения в реакционной смеси методом УФ-спектроскопии, заключающийся в снятии УФ-спектров, построении калибровочных графиков на основе значений второй производной спектра, нахождении по ним уравнений линейной регрессии, отличающийся тем, что для приготовления образцов исследуемых соединений различных степеней замещения используются органические растворители, запись УФ-спектров производится в широком интервале концентраций, уравнения линейной регрессии для определения содержания монозамещенных метанофуллеренов h=1,23×10-4c+0,01×10-5, дизамещенных h=1,54×10-4c+0,20×10-5, тризамещенных h=2,31×10-4c+0,30×10-5, тетразамещенных h=4,00×10-4c+0,32×10-5, затем при определении метанофуллеренов различных степеней замещения в реакционной смеси производится отбор анализируемых проб из реакционной смеси, снятие УФ-спектров, построение графиков на основе значений второй производной спектра, подстановка соответствующего значения h в соответствующее уравнение линейной регрессии и вычисление концентрации метанофулеренов в анализируемой смеси.

2. Способ количественного определения метанофуллеренов различных степеней замещения в реакционной смеси методом УФ-спектроскопии по п.1, отличающийся тем, что в качестве органических растворителей используют хлорированные бензолы, хлорированные углеводороды, толуол, ацетонитрил, запись УФ-спектров производится в интервале концентраций 10-4-10-6 моль/л, при этом определяемое количество компонентов в смеси два и более.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды и биологических объектов на предмет определения содержания ионов металлов в жидких средах с использованием фотохромных соединений.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в контрольно-аналитических лабораториях для стандартизации и контроля качества лекарственных средств.

Изобретение относится к области биотехнологии и касается способа получения непрерывных клеточных линий живых клеток и их применений. Представленный способ включает облучение указанных живых клеток дозой УФ-света от около 20 мДж/см2 до около 300 мДж/см2 при длине волны между около 100 нм и около 400 нм в течение от около 30 сек до 5 мин и отбор клеток, способных к пролиферации после по меньшей мере 20 пассажей.

Настоящее изобретение относится к медицине и описывает Способ измерения in situ нанесения орального агента из средства для ухода за зубами на субстрат, содержащий: (а) контакт субстрата с оральным агентом для нанесения некоторого количества орального агента на субстрат, причем субстрат покрыт слюной, и (b) анализ субстрата с использованием содержащегося в зубной щетке зонда, применяющегося для спектроскопии в ближней инфракрасной (БИК) области или спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) области, причем длина волны, используемая на этапе b), является характерной для упомянутого орального агента, при этом опорный сигнал средства для ухода за зубами без орального агента вычитается из результата анализа для определения количества орального агента.

Изобретение относится к аналитической химии и фармацевтике и может быть использовано для извлечения пуриновых алкалоидов из водных сред с целью их последующего определения.

Изобретение относится к технической экспертизе документов. .

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в контрольно-аналитических лабораториях для стандартизации и контроля качества лекарственных средств.

Изобретение относится к области анализа органических веществ и аналитическому приборостроению, в частности к анализаторам двойных связей (АДС) - устройствам, позволяющим определять общую ненасыщенность органических соединений, и может быть использовано в самых разных отраслях промышленности и в лабораторных исследованиях.

Изобретение относится к способу анализа олигосахаридов, составляющих гепарины с низкой молекулярной массой и гепарины с очень низкой молекулярной массой, в плазме крови.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в контрольно-аналитических лабораториях для стандартизации и контроля качества лекарственных средств.

Изобретение относится к устройству и способу детектирования качества жидкости, используемых в устройствах очистки воды. Устройство детектирования «визуализирует» качество воды в виде видимого излучения вместо преобразования интенсивности ультрафиолетового излучения в цифровую форму и содержит первое окно детектирования, покрытое первым материалом для преобразования принятого первого ультрафиолетового излучения, которое испускается источником ультрафиолетового излучения и проходит через жидкость, в первое видимое излучение. Устройство дополнительно смешивает первое видимое излучение со вторым видимым излучением для генерации третьего видимого излучения. Различный цвет третьего видимого излучения отражает разное качество воды. Изобретение позволяет упростить устройство и способ за счет отсутствия в воде датчиков ультрафиолетового излучения, детектирующих интенсивность ультрафиолетового излучения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к УФ-спектрометрическому анализу газообразных соединений. Устройство (20) содержит измерительный канал (5) для того, чтобы вмещать поток пробного газа, окно (16), прозрачное для ультрафиолетового излучения и расположенное на первом конце (5a) измерительного канала (5), источник (11) излучения, генерирующий ультрафиолетовое излучение, который скомпонован для того, чтобы испускать излучение через окно (16) внутрь измерительного канала (5), и спектрограф (3) для измерения ультрафиолетового излучения на втором, противоположном конце (5b) измерительного канала (5). Спектрограф (3) снабжен отверстием (12), причем второй конец (5b) измерительного канала (5) открыт в направлении спектрографа (3) так, что внутренняя часть спектрографа (3) и измерительный канал (5) соединяются через указанное отверстие (12). Спектрограф (3) заполняют защитным газом, который может течь через указанное отверстие (12) и внутрь измерительного канала (5). Изобретение обеспечивает упрощение компоновки выходного окна. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх