RU2690186C1 - Одновременное количественное определение глицерина и ацетата калия в водном растворе методом 1н ямр спектроскопии - Google Patents

Одновременное количественное определение глицерина и ацетата калия в водном растворе методом 1н ямр спектроскопии Download PDF

Info

Publication number
RU2690186C1
RU2690186C1 RU2018140048A RU2018140048A RU2690186C1 RU 2690186 C1 RU2690186 C1 RU 2690186C1 RU 2018140048 A RU2018140048 A RU 2018140048A RU 2018140048 A RU2018140048 A RU 2018140048A RU 2690186 C1 RU2690186 C1 RU 2690186C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
potassium acetate
aqueous solution
glycerol
nmr
quantitative determination
Prior art date
Application number
RU2018140048A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Валентинович Абрамов
Владимир Иванович Шейченко
Галина Игоревна Блинова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ФГБНУ ВИЛАР)
Priority to RU2018140048A priority Critical patent/RU2690186C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2690186C1 publication Critical patent/RU2690186C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N24/00Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
    • G01N24/08Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using nuclear magnetic resonance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Использование: для одновременного количественного определения глицерина и ацетата калия в водном растворе методомН ЯМР. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют 12-кратное разбавление исследуемого раствора, получают спектр при следующих параметрах: время отклика - 5 сек; длина радиочастотного импульса - 3,3 μсек (10 град); релаксационная задержка - 10 сек; количество накоплений - 16, затем в спектреН ЯМР определяют интегральную интенсивность сигналов, после чего по полученным значениям интегралов в диапазонах химических сдвигов 1,8-2,0; 3,4-3,8 и 4,6-4,9 м.д. рассчитывают молярное и масс-процентное содержание каждого компонента. Технический результат: обеспечение возможности высокой точности количественного определения глицерина и ацетата калия в водном растворе, а также уменьшение количества анализируемых проб и уменьшение времени на проведение анализа. 4 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области физической химии, а именно к применению метода ядерного магнитного резонанса на ядрах 1Н (1Н ЯМР спектроскопия) для одновременного количественного определения основных компонентов в водных растворах, содержащих ацетат калия и глицерин. Изобретение может быть использовано при приготовлении и анализе химического состава консервирующих растворов, использующихся при сохранении биологических субстанций в исследовательских учреждениях и музеях биологической направленности.
Актуальным направлением для биомедицинских исследований является проблема консервации и сохранения биологических структур в неизменном состоянии.
При сохранении биологических субстанций в исследовательских учреждениях и музеях биологической направленности при сохранении биологических объектов и структур часто используются концентрированные растворы с различными химическими компонентами, в том числе, с ацетатом калия и глицерином (Патент РФ №2185060). Мониторинг количественного содержания компонентов данных растворов, позволяет не только контролировать необходимые концентрации реагентов в растворах, но и осуществлять опосредованную оценку состояния сохраняемых биосубстанций.
В настоящее время количественное содержание ацетата калия и глицерина в консервирующих растворах осуществляется с помощью аналитических методик на основе метода потенциометрического титрования. Аналитические методики определения концентрации данных веществ в высококонцентрированных водных растворах показывают довольно хорошую точность определения, однако отличаются трудоемкостью, требуют больших временных и материальных затрат и относительно большого количества анализируемой пробы.
Известен метод количественного определения содержания в консервирующих растворах глицерина и ацетата калия методом спектроскопии комбинационного рассеяния (рамановской спектроскопии). Данный метод может служить средством неразрушающего количественного экспресс-анализа химического состава водных растворов для консервации и сохранения биологических структур, в том числе с использованием портативных приборов [1]. Несмотря на свои преимущества (быстрый анализ, возможность снятия спектров растворов через пластмассовую или стеклянную тару) метод рамановской спектроскопии не обладает достаточной точностью количественного определения компонентов растворов.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка количественного определения содержания глицерина, ацетата калия и воды в консервирующих растворах методом 1Н ЯМР.
Техническим результатом является высокая точность количественного определения, уменьшение количества анализируемых проб (работа с микрограммовыми навесками), уменьшение времени на проведение анализа, снижение трудоемкости и материальных затрат относительно других известных методов.
Технический результат достигается за счет использования способа одновременного количественного определения ацетата калия и глицерина в водном растворе методом 1Н ЯМР, включающим 12-ти кратное разбавление исследуемого раствора, получение спектра при следующих параметрах: время отклика - 5 сек; длина радиочастотного импульса - 3,3 μсек (10 град.); релаксационная задержка - 10 сек; количество накоплений - 16. Затем в спектре 1Н ЯМР определяют интегральную интенсивность сигналов, после чего по полученным значениям интегралов в диапазонах химических сдвигов 1,8-2,0; 3,4-3,8 и 4,6-4,9 м.д. рассчитывают молярное и масс-процентное содержание каждого компонента.
Принципиально новые возможности метода 1H ЯМР позволяют применить его в новых областях, в том числе, в исследовании консервирующих растворов. Метод основан на регистрации спектров резонансных частот протонов химических молекул с последующим вычислением интегральных площадей пиков, которые строго пропорциональны количеству резонирующих атомов. Положение сигналов в спектрах ЯМР индивидуально для каждого вещества и характеризуется химическим сдвигом относительно сигнала эталонного образца.
Предлагаемое техническое решение поясняется следующей методикой проведения анализа.
Предлагается способ одновременного количественного определения глицерина и ацетата калия в водном растворе методом 1Н ЯМР-спектроскопии, в котором положение сигналов в спектрах для каждого химического вещества характеризуется химическим сдвигом, измеряемым в миллионных долях (м.д.). Сущность методики заключается в определении интегральной интенсивности сигналов компонентов консервирующего раствора, в котором отношение приведенных интегралов сигналов различных молекул равно отношению количества молекул (молей) веществ в анализируемом образце. На первом этапе анализа регистрируется 1Н ЯМР спектр. Далее производится интегрирование сигналов. Сигналы компонентов хорошо разделены, обеспечивая высокую точность определения значения интегралов.
Определение содержания воды, глицерина и ацетата калия в экспериментальных водных растворах проводили методом 1Н ЯМР. Результатом анализа методом 1H ЯМР являлось определение молярного и масс-процентного состава компонентов в консервирующем растворе. Спектры получали на спектрометре GEMINI 200 (Varian,CIIIA).
При проведении анализа предварительно определяли положение сигналов в спектрах ЯМР для каждого определяемого вещества, характеризующееся их химическим сдвигом. Для этого методом 1Н ЯМР-спектроскопии проводили анализ каждого компонента отдельно и в смеси. Образец 1Н ЯМР спектра консервирующего раствора с характерными для ацетата калия, глицерина и воды областями химического сдвига пиков представлен на рисунке 1.
Полученные данные показали, что сигналы компонентов раствора хорошо разделены и не пересекаются между собой, что позволяет определять эти компоненты в одном растворе. Относительная ошибка методики обусловлена только ошибкой измерения интегралов. При выбранных параметрах получения и математической обработки спектра коэффициент сигнал-шум превосходит значение 100 и ошибка измерения интегралов не превосходит 1%. Данный показатель свидетельствует о высокой точности этого метода.
Далее определяли точность метода 1Н ЯМР-спектроскопии для количественного определения ацетата калия и глицерина в водном растворе. Для этого проводили анализ одной серии из трех водных растворов ацетата калия с известной концентрацией (25,0; 30,0 и 35,0% масс) и другой серии из трех растворов глицерина с известной концентрацией (25,0; 30,0 и 35,0% масс). Затем вычисляли значения для построения калибровочных кривых для каждого вещества. Для сопоставительного анализа аналитические исследования растворов проводили по методикам на основе потенциометрического титрования. Для выполнения методик определения ацетата калия и глицерина применяли многофункциональный автоматический титратор DL70 (фирма MettlerToledo, Швейцария), укомплектованный автоматическими бюретками и управляемый с помощью программного обеспечения Lab X. В работе использовался рН/мВ/°С-метр HI1230B HANNA (Германия). (Рис. 2-4).
Проводили сравнение результатов анализа опытных водных растворов с разным содержанием ацетата калия и глицерина двумя методами - методом титрования, применяющимся в настоящее время, и исследуемым методом 1Н ЯМР-спектроскопии (см. таблицу). Спектроскопический метод использовали следующим образом: получали спектры проб с различным содержанием ацетата калия, глицерина и воды методом 1Н ЯМР-спектроскопии и вычисляли масс-процентное содержание каждого вещества посредством расчета значений интегралов. Исследования выполнены на пробах экспериментальных водных растворов как с одновременным содержанием глицерина и ацетата калия в диапазоне концентраций 24-36%, так и по отдельности в том же диапазоне концентраций.
Исследованные пробы растворов в диапазоне концентраций определяемых веществ 24-36% указаны в таблице: 1). проба водного раствора глицерина и ацетата (ацетат калия - 29,50% масс и глицерин - 30,00% масс); 2). проба водного раствора глицерина и ацетата (ацетат калия - 34,50% масс и глицерина - 35,50% масс); 3). проба водного раствора глицерина и ацетата (ацетат калия - 24,50% масс и глицерина - 25,50% масс; 4). проба водного раствора глицерина и ацетата (ацетат калия - 34,50% масс и глицерин - 25,50% масс); 5). проба водного раствора глицерина и ацетата (ацетат калия - 25,00% масс и глицерина - 35,00% масс); 6). проба водного раствора глицерина и ацетата (ацетат калия - 30,50% масс и глицерина - 32,00% масс. Ацетат калия предварительно просушивали при t=105°C до достижения постоянного веса и охлаждали в закрытом бюксе. Реактивы дозировали по массе с помощью весов Kern ABJ 120-4М (Германия) с точностью до 0,0001 г.
В исследованиях использовали следующие реактивы: глицерин (ч.д.а., соответствует ГОСТ 6259-75, Германия); калий уксуснокислый (extrapure, «Merk», Германия); свежеприготовленная деионизованная вода (ГОСТ 6709-72); вода дейтерированная; химические реактивы фирмы «ДиАМ», Россия: соляная кислота 0,1н раствор (фиксанал); калий хлористый, х.ч.; перйодат калия, ч.д.а.; этиленгликоль, ч.д.а.; калий гидроксид, 0,05н. раствор (фиксанал).
Результаты анализа растворов с разным содержанием основных компонентов двумя методами, методом титрования, применяющимся в настоящее время, и методом 1Н ЯМР-спектроскопии, приведены в таблице. Результаты измерения компонентов раствора методом 1Н ЯМР-спектроскопии соответствуют их истинному количественному содержанию, а также сопоставимы с результатами, полученными методом титрования.
Пример 1. В микрокювету объемом 2 мл переносят 0,05 мл исследуемого раствора. Добавляют 0,6 мл воды дейтерированной. Раствор перемешивают и переливают в ампулу для съемки спектров ЯМР. Спектр получают при следующих параметрах, позволяющих к следующему импульсу системе ядер прийти в термическое равновесие: время отклика - 5 сек; длина радиочастотного импульса - 3,3 μсек (10 град.); релаксационная задержка - 10 сек; количество накоплений - 16.
Интегрирование сигналов производят в следующих областях:
1. 1,8-2,0 м.д. - сигнал протонов метальной группы ацетата калия;
2. 3,4 - 3,8 м.д. - сигналы протонов метиленовых и метановой групп глицерина;
3. 4,6 - 4,9 м.д. - сигнал протонов воды.
Масс процентное содержание компонентов в смеси определяют по формуле, приведенной в ОФС.1.2.1.1.0007.15 [2]:
I'1=I1/3; I'2=I2/5; I'3=(I3-0,6×I2)/2,
где I1, I2,13 и I'1, I'2, I'3 - значения измеренных и приведенных интегралов сигнала протонов метальной группы ацетата калия, сигнала протонов метиленовых и метановой групп глицерина и сигнала протонов воды соответственно.
В формулах расчета значений интегралов из измеренных значений учтено, что в сигнал измеряемого интеграла метильной группы ацетата калия вносят вклад три протона, в сигнал измеряемого интеграла сигнала глицерина вносят вклад пять протонов, в сигнал протонов в области 4,60 - 4,90 м.д. вносят вклад протоны гидроксильных групп глицерина. В сигнал воды вносят вклад два протона.
Определение масс процентов ацетата калия (1), глицерина (2) и воды (3) проводят по следующим формулам:
Figure 00000001
где M1=98,142; M2=92,094; M3=18,015 - молярные веса ацетата калия, глицерина и воды соответственно.
При выбранных параметрах получения и математической обработки спектра коэффициент сигнал-шум превосходит значение 100 и ошибка измерения интегралов не превосходит 1%.
В отличие от метода потенциометрического титрования метод 1Н ЯМР является недеструктивным методом, обладает значительно меньшей трудоемкостью, не требует наличия большого количества лабораторной посуды и реагентов, суммарное время пробоподготовки и измерения не превышает 15 мин., что намного меньше времени измерения содержания компонентов раствора другими методами. Вес пробы для анализа значительно меньше (около 50 мг), в то время как для метода титрования требуется не менее 25 г. Кроме того, метод позволяет анализировать одновременно несколько основных компонентов раствора в одной пробе.
Таким образом, метод 1Н ЯМР имеет ряд преимуществ по сравнению с применяющимся в настоящее время методом титрования, и может применяться для определения количественного содержания ацетата калия, глицерина и воды в консервирующих высококонцентрированных водных растворах, использующихся при сохранении биологических субстанций.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аграфенин А.В., Абрамов Ю.В., Денисов-Никольский Ю.И., Блинова Г.И. Одновременное количественное определение глицерина и ацетата калия в водном растворе методом спектроскопии комбинационного рассеяния (рамановская спектроскопия). Микроэлементы в медицине. 2014. Т. 15. Вып. 3. С. 48-51.
2. ГФ XIII, ОФС.1.2.1.1.0007.15 Спектроскопия ядерного магнитного резонанса.
Figure 00000002

Claims (1)

  1. Способ одновременного количественного определения глицерина и ацетата калия в водном растворе методом 1Н ЯМР, включающий 12-кратное разбавление исследуемого раствора, получение спектра при следующих параметрах: время отклика - 5 сек; длина радиочастотного импульса - 3,3 μсек (10 град); релаксационная задержка - 10 сек; количество накоплений - 16, затем в спектре 1Н ЯМР определяют интегральную интенсивность сигналов, после чего по полученным значениям интегралов в диапазонах химических сдвигов 1,8-2,0; 3,4-3,8 и 4,6-4,9 м.д. рассчитывают молярное и масс-процентное содержание каждого компонента.
RU2018140048A 2018-11-14 2018-11-14 Одновременное количественное определение глицерина и ацетата калия в водном растворе методом 1н ямр спектроскопии RU2690186C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140048A RU2690186C1 (ru) 2018-11-14 2018-11-14 Одновременное количественное определение глицерина и ацетата калия в водном растворе методом 1н ямр спектроскопии

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140048A RU2690186C1 (ru) 2018-11-14 2018-11-14 Одновременное количественное определение глицерина и ацетата калия в водном растворе методом 1н ямр спектроскопии

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690186C1 true RU2690186C1 (ru) 2019-05-31

Family

ID=67037324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018140048A RU2690186C1 (ru) 2018-11-14 2018-11-14 Одновременное количественное определение глицерина и ацетата калия в водном растворе методом 1н ямр спектроскопии

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690186C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740171C1 (ru) * 2020-07-06 2021-01-12 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Способ определения количественного содержания компонент в исследуемых смесях с помощью обработки данных, полученных методом ядерного магнитного резонанса при экспресс-контроле их состояния

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1562813A1 (ru) * 1988-05-17 1990-05-07 Киевский Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко Способ исследовани органических соединений
CN101793847B (zh) * 2009-11-13 2012-06-20 中国蓝星(集团)股份有限公司 一种基于核磁共振氢谱法测量聚苯醚中酚羟基含量的方法
US8470603B2 (en) * 2006-04-28 2013-06-25 Momenta Pharmaceuticals, Inc. Methods of evaluating diethylamide in glatiramer acetate
RU2506571C1 (ru) * 2012-08-10 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Способ измерения показателей качества нефтепродуктов
RU2535904C2 (ru) * 2012-12-07 2014-12-20 Людмила Федоровна Пестерева Способ количественной оценки содержания жировой ткани в теле биологического объекта

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1562813A1 (ru) * 1988-05-17 1990-05-07 Киевский Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко Способ исследовани органических соединений
US8470603B2 (en) * 2006-04-28 2013-06-25 Momenta Pharmaceuticals, Inc. Methods of evaluating diethylamide in glatiramer acetate
CN101793847B (zh) * 2009-11-13 2012-06-20 中国蓝星(集团)股份有限公司 一种基于核磁共振氢谱法测量聚苯醚中酚羟基含量的方法
RU2506571C1 (ru) * 2012-08-10 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Способ измерения показателей качества нефтепродуктов
RU2535904C2 (ru) * 2012-12-07 2014-12-20 Людмила Федоровна Пестерева Способ количественной оценки содержания жировой ткани в теле биологического объекта

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Аграфенин А.В., Абрамов Ю.В., Денисов-Никольский Ю.И., Блинова Г.И. Одновременное количественное определение глицерина и ацетата калия в водном растворе методом спектроскопии комбинационного рассеяния (рамановская спектроскопия), Микроэлементы в медицине, 2014, т. 15, вып. 3, с. 48-51. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740171C1 (ru) * 2020-07-06 2021-01-12 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Способ определения количественного содержания компонент в исследуемых смесях с помощью обработки данных, полученных методом ядерного магнитного резонанса при экспресс-контроле их состояния

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2308709C1 (ru) Способ определения содержания жира в маргарине
CN103900990B (zh) 同时快速测定有机相中钚和硝酸含量的方法
CN105372195B (zh) 一种微量紫外分光光度计质量检测方法和检测试剂盒
CN106226425B (zh) 血清糖化白蛋白检测方法及其专用候选标准物质
RU2013110616A (ru) Способ анализа пробы
CN116429812A (zh) 用核磁共振波谱法定量测定异核的方法、其参考物质和测定氘化化合物氘化度的方法
RU2690186C1 (ru) Одновременное количественное определение глицерина и ацетата калия в водном растворе методом 1н ямр спектроскопии
CN105301031A (zh) 一维核磁共振氢谱法测定三硅氧烷表面活性剂中含氢硅油残留量的方法
Gracie et al. Detection of cortisol in serum using quantitative resonance Raman spectroscopy
Fales Reproducible Periodate Oxidation Method for Determination of Glycogen End-Groups
US20240085358A1 (en) Method for detecting adsorption performance of microplastics for heavy metals using low-field nmr relaxation method
US11692954B1 (en) Trace detection method of heavy metals and application thereof
Gupta et al. Refractometric total protein concentrations in icteric serum from dogs
Sovova et al. Quantification of phenol in urine headspace using SIFT-MS and investigation of variability with respect to urinary concentration
RU2535515C2 (ru) Способ определения расхода влажного газа
RU2282185C1 (ru) Способ определения глицина в водных растворах
CN108152177B (zh) 一种快速检测血细胞压积的方法
RU2797335C1 (ru) Способ определения массовой концентрации газового конденсата в водометанольных растворах флуориметрическим методом
Delatour et al. Standardization of serum total bilirubin measurement for improved diagnosis and management of neonatal jaundice
RU2187796C2 (ru) Способ определения кислотного числа растительных масел
CN105823733A (zh) 一种快速定量测定氯含量的方法
RU2810686C1 (ru) Определение метанола и диэтиленгликоля в технологических жидкостях процесса осушки газа горючего природного методом газовой хроматографии в условиях мешающего фактора конденсата газового
JPH06249856A (ja) 生化学自動分析装置における測定方法
RU2715480C1 (ru) Способ определения кислотного числа рапсового лецитина
Rele et al. A validated non-aqueous potentiometric titration method for the quantitative determination of azelnidipine from pharmaceutical preparation