Методология анализа объектов различного происхождения методами газовой хроматографии-масс-спектрометрии и элементного анализа на содержание следов среднелетучих органических соединений (16.01.2012)

Автор: Ревельский Александр Игоревич

C16H34 84.97 85.17 0.0007 0.2 9.40(10-8 9.04(10-8 0.005 -4

Расчёт процентного содержания углерода в молекуле, Wc, % проводили по формуле:

Wc, % = 12/ 12+( nc/nh)*100%,

где nc/nh – отношение чисел атомов углерода и водорода в молекуле углеводорода, рассчитанное на основании экспериментальных данных, полученных для этих элементов с АЭД,

12 – атомная масса углерода.

Из формулы видно, что погрешность определения Wc, %, практически мало зависит от погрешности определения nc/nh;

Расчёт отношений nc/nh проводили по формуле:

nc/nh = Scx/Shx*Shст/Scст*nc,ст/nh,ст,

где nc,ст/nh,ст – отношение чисел атомов углерода и водорода в молекуле вещества стандарта,

Sc,x/Sh,x, Sh,cт/Sc,ст – отношение площадей пиков, зарегистрированных по каналам углерода и водорода для анализа и вещества-стандарта, соответственно.

Содержание углеводорода в смеси без градуировки (Cx) может быть рассчитано, как было нами показано, по формуле:

Cx = (Scx / Scст)*Wcx,%/ Wcст,%*Сcт,

где Сx и Сст – концентрации определяемого количества (х) и вещества-стандарта (ст), соответственно;

Wcx,%/ Wcст,% - процентное содержание углерода в молекуле аналита и вещества – стандарта, соответственно;

Scx и Scст – площади пиков аналитов и вещества-стандарта, соответственно, зарегистрированные по каналу углерода.

Погрешность определения процентного содержания углерода в молекулах компонентов смеси углеводородов составила около 0.3 % абс., т.е. соответствовала погрешности определения этого элемента в молекулах индивидуальных органических соединений, специфицируемой для элементных анализаторов.

В случае определения количественного состава компонентов смеси углеводородов без градуировки (соответственно, без стандартных образцов аналитов), погрешность составляла около 4 % отн., т.е. была не выше погрешности определения при проведении анализа с градуировкой. Применение предложенного способа особенно перспективно при анализе многокомпонентных смесей углеводородов, состав которых полностью неизвестен, когда градуировка практически неосуществима в связи, как со сложностью смеси, и отсутствием большого числа стандартных образцов, так и неизвестностью качественного состава. Способ может быть использован и для анализа смесей без градуировки других соединений известного качественного состава, когда отсутствуют стандартные образцы аналитов.

Пределы детектирования по углероду и водороду в разработанных условиях АЭ детектирования составляют около 10-10 г и 10-11 г, соответственно.

3.2. Снижение пределов обнаружения метода ГХ/АЭД

Актуальным являлось снижение пределов обнаружения ГХ/АЭД по концентрации как для самостоятельного использования ГХ/АЭД, так и при идентификации компонентов смесей на уровне следов. Эта идентификация основана на совместном использовании данных, полученных с ГХ/АЭД по составу элементов и ГХ/МС (молекулярная масса, масс-спектр электронной ионизации), предел детектирования которого в режиме регистрации суммарного ионного тока при электронной ионизации несколько ниже, чем в случае АЭД по углероду, а в случае химической ионизации – примерно такой же.

В качестве модельных соединений были выбраны триэтилфосфат, дибутилбутилфосфонат и трибутилфосфат, которые являлись имитаторами таких ФОВ, как зарин, зоман и Vx, обнаружение и идентификация которых в различных средах является актуальной задачей.

Была исследована возможность концентрирования органических растворов этих соединений (сорбент – сверхтонкое кварцевое волокно, объём пробы – 500 мкл) с использованием метода концентрирования органических растворов в процессе НМХД и анализа всего концентрата после его перевода термодесорбцией в ГХ/АЭД.

Аналогичное исследование для смеси таких же модельных соединений было проведено для снижения концентрационного предела обнаружения методом ГХ/МС.

Данные по степени переноса модельных среднелетучих соединений (имитаторов ФОВ (Ткип от 215 до 289?С)) в ГХ/АЭД, полученные в результате концентрирования из проб органических растворов объёмом 1 мкл и 500 мкл (концентрации n*10-8 г/мкл - n*10-10 г/мкл, соответственно) приведены в Таблице 11.

Таблица 11. Степени переноса n*10-8 г ряда среднелетучих

органических соединений из разных по объему проб органических растворов

в ГХ-АЭД (n=3, sr ? 0.15)

Соединение Степень переноса, %

1 мкл 500 мкл

триэтилфосфат 70 40

дибутилбутилфосфонат 95 100

трибутилфосфат 105 110

Таким образом, нами был предложен способ определения среднелетучих органических соединений (имитаторов ФОВ), основанный на сорбционном концентрировании с удалением растворителя вне аналитического прибора и анализе всего концентрата методом ГХ/АЭД. Способ позволяет снизить пределы обнаружения ГХ/АЭД более, чем на 2 порядка. Он позволяет существенно расширить возможности ГХ/АЭД при идентификации и определении следов компонентов СЛОС.

Возможность снижения концентрационного предела обнаружения методов ГХ/МС и ГХ/АЭД показана также при анализе растворов ряда малолетучих фармацевтических субстанций. Данное исследование проводилось с целью расширения возможностей применения этих методов для регистрации и идентификации следов термостабильных примесей в фармацевтических препаратах. Использование преимуществ данных методов для определения термостабильных и малолетучих веществ вместе с чаще используемыми методами (ВЭЖХ/УФ и, реже, ВЭЖХ/МС) необходимо для более полного сравнения качества фампрепаратов, содержащих одно и то же активное вещество, выявления фальсификатов, фактов заимствования технологий получения субстанций, обнаружения примесей, которые даже в следовых количествах отвечают за побочное действие лекарств.

В качестве модельных соединений использовали термостабильные и малолетучие фармсубстанции ряда фармпрепаратов, содержащие гетероэлементы. Анализировали растворы метронидазола, каптоприла, ифосфамида, пентоксифилина, метаклопромида, феназепама, рофекоксиба и холоксана.

Разработанный метод концентрирования органических растворов СЛОС в процессе НМХД позволил и для этих полярных малолетучих веществ понизить концентрационный предел обнаружения более чем на 2 порядка (при объёме пробы – 500 мкл). При этом количественный перенос концентрата аналитов удалось обеспечить только при присоединении термодесорбера, (в котором находилась камера концентрирования - кварцевая трубка) непосредственно к аналитической колонке, минуя инжектор.

При вводе пробы раствора смеси модельных фармацевтических препаратов посредством термодесорбера непосредственно в колонку, наблюдались минимальные потери определяемых веществ. По-видимому, в инжекторе хроматографа происходила сорбция следов определяемых веществ, и в следствии этого, дискриминация состава пробы.

В результате исследования был предложен подход к обнаружению следов термостабильных фармацевтических веществ различной полярности и летучести, основанный на концентрировании содержащих их органических растворов в процессе НМХД и анализе всего концентрата методами ГХ/МС и ГХ/АЭД. Подход к регистрации следов модельных веществ этими двумя методами был распространён на сравнение оригинальных препаратов и дженериков по составу термостабильных примесей. Он вошёл в состав методологии контроля качества фармпрепаратов, являющейся основой соглашения о сотрудничестве химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и Росздравнадзора.

3.3. Новый подход к идентификации компонентов смесей среднелетучих органических соединений на уровне следов, основанный на концентрировании больших проб органических растворов (экстрактов) в процессе НМХД и анализе всего концентрата методами ГХ-АЭД и ГХ/МС (ХИ, ЭИ)

В настоящее время идентификация компонентов смесей проводится в подавляющем большинстве случаев по экспериментальным масс-спектрам ЭИ с использованием электронной базы данных масс-спектров NIST; проба составляет 0.001-0.01 части органического экстракта.


загрузка...