顶空富集方法在检测药物挥发性组分中的理论研究及应用

摘要

在药物中挥发性成分的顶空分析过程中,水作为最常用的顶空溶剂,却其难以溶解待测组分或制剂中脂溶性的基质,不利于顶空分析,如果选择高沸点有机溶剂作为顶空基质,则在高温平衡时,由于溶剂的蒸汽压,溶剂峰响应值较大、峰宽,有机溶剂中也常含有较多挥发性杂质,在分析过程中增加了分离的难度,此外,待测组分往往在上述溶剂中的顶空富集效率远低于在水溶液中。为了解决水对药物基质的溶解度问题,保持挥发成分在水中的较高顶空富集效率,本文采用了表面活性剂增溶的方法建立了新型的顶空分析方法,分析测定了皮炎平软膏中的挥发性成分,样品的分离、纯化与富集均在密闭的空间完成,方法简单快速,可用于该类油溶性软膏中的半挥发及挥发性组分的快速分析检测。对于基质更复杂的贴膏类制剂,我们采用了较易溶解贴膏中橡胶基质的三氯甲烷来溶解样品,再将含有待测组分的三氯甲烷注入水中,以水为顶空溶剂分析样品中的挥发性成分,所建方法分析了麝香跌打风湿膏中薄荷脑、樟脑和水杨酸甲酯3种挥发性成分的含量。三氯甲烷的加入解决了贴膏基质的溶解问题,以水为顶空溶剂保证了高顶空富集效率,是对贴膏类制剂中挥发性成分的一种理想的分析方法。
　　 药物中的挥发性成分,不仅含有低沸点的易挥发性成分,往往也含有高沸点的半挥发性成分,其在水中的顶空富集效率较低,尤其是在分析高沸点微量组分时,会造成分析灵敏度较低,因此,寻找理想的高沸点组分的顶空富集基质是顶空分析的研究热点。离子液体是一种由阴阳离子组成的室温下呈液态的有机盐,它溶解能力强、几乎没有蒸汽压、热稳定性好等优势使其被视为一种理想的顶空溶剂,尤其是用于高沸点的挥发性成分的顶空分析。本文建立离子液体为顶空富集介质,研究建立了新型的离子液体-顶空富集方法,同时结合灵敏的MS检测器,对百草油中的挥发性成分以及细辛挥发油中的组分进行了定性分析。该方法简化了操作步骤,提高了中药中挥发成分的检测能力,通过离子液体顶空富集,更多微量的高沸点挥发性成分的检出,使其质量表征更加科学、全面。
　　 然而,上述实验过程中,在选择合适的离子液体过程中进行了大量繁琐又重复的筛选工作,耗时耗力。因此,本文对离子液体对待测溶剂的顶空分配规律进行了研究。由本课题组前期的研究结论可知,有机溶剂在不同离子液体中的分配系数不同,说明离子液体本身的一些特性也对顶空分配行为有一定的影响,因此,本文进一步探索了两种特定种类的有机溶剂(卤代烷烃类及非质子类溶剂)在不同类型的离子液体中顶空分配行为,寻找了离子液体对分配行为的影响因素,揭示了特定有机溶剂在不同类型的离子液体中的顶空分配规律,完善了以离子液体为顶空溶剂的顶空分配规律的研究,避免繁琐的离子液体筛选过程,从而为离子液体的选择提供理论指导。
　　 综上研究,本文分别建立了药物脂溶性基质中挥发性组分的顶空富集研究方法以及新型溶剂离子液体为顶空富集介质的中药中挥发性组分的顶空富集方法,快速、灵敏、准确,为药物中挥发性组分的分析检测提供了有效的前处理方法。同时,通过研究离子液体对残留溶剂的顶空分配规律,避免在使用离子液体作为顶空溶剂过程中重复繁琐的离子液体筛选工作。
　　 第一部分，药物脂溶性基质中挥发性组分的顶空富集方法的研究
　　 一、采用表面活性剂增溶法,建立了脂溶性软膏基质中挥发性成分的顶空富集方法,分析测定了皮炎平软膏中薄荷脑和樟脑的含量。
　　 方法：采用0.1％吐温80水溶液为顶空溶剂,在85℃的顶空温度下平衡20min,抽取顶空气体1mL进样测定。采用DM-WAX(30m×0.32mm×0.25μm)的毛细管柱,柱温:125℃,进样口温度:150℃,FID检测器温度:180℃。实验结果表明,脂溶性基质中樟脑、薄荷脑均在1.25～40.0μg·mL-1的范围内线性关系良好,相关系数r大于0.9996,樟脑回收率为101.4％～101.9％,RSD小于2.4％,薄荷脑回收率为97.1％～102.5％,RSD小于2.6％。本方法解决了脂溶性软膏基质的溶解问题,既保持了在水溶液中樟脑和薄荷脑较高的顶空富集效率,又减少了软膏基质的干扰,同时样品前处理在密闭的空间完成,定量准确,灵敏度高,适用于油溶性软膏中的半挥发及挥发性组分的分析检测。
　　 二、建立以三氯甲烷为贴膏中橡胶基质溶剂、水为顶空溶剂的贴膏中挥发性成分的顶空分析方法,分析测定麝香跌打风湿膏中三种挥发性组分的含量。
　　 方法：首先采用加入三氯甲烷,解决了贴膏中橡胶基质的溶解,将溶解基质后溶液10μl加入1ml的水中,在80℃下平衡40min,采用TM-WAX(50m×0.53mm,0.5μm)毛细管柱,FID检测器进行气相检测,程序升温,初始温度100℃,以4℃·min-1升至150℃,保持2min,进样口温度200℃,检测器温度210℃。结果表明,贴膏中的樟脑、薄荷脑、水杨酸甲酯分别在10.0～160、5.17～82.7、7.42～119μg·mL-1的范围内线性关系良好,相关系数r大于0.9992,三者的平均回收率均在93.3％～101％范围内,RSD值均小于3.6％。
　　 本方法通过加入三氯甲烷,不仅解决了贴膏分析中橡胶基质的难溶的难题,同时易挥发性的氯仿在水中不影响其他挥发性成分的顶空富集,整个过程均在密闭容器中完成,避免了样品处理过程中挥发性组分在的损失,为贴膏类药物中挥发性成分的分析检测提供了一个简单快速准确的分析方法。
　　 第二部分，以离子液体为顶空富集介质对中药中挥发性成分的分析研究
　　 一、以离子液体为顶空富集基质结合质谱检测器快速分析鉴定了百草油中的挥发性成分。
　　 方法：采用[Bmim][BF4]为顶空溶剂,精密量取百草油2μL于20mL顶空瓶中,加入到2mL[Bmim][BF4]中,加盖密封,平衡温度130℃,平衡时间为30min,采用HP-5毛细管柱,程序升温方式,载气为高纯氦气,进样口温度为150℃,载气流量1mL·min-1,起始温度为100℃,4℃·min-1升至112℃,再以10℃·min-1升至182℃,保持10min。进样方式为分流进样,分流比50∶1;质谱采用EI电离方式,离子源温度230℃,四级杆温度150℃,全扫描模式,质量范围m/z45～350。
　　 结果表明,在顶空平衡时间为30min,平衡温度150℃的条件下,以离子液体为顶空溶剂共鉴定出11种挥发性化合物。以水为顶空溶剂时,在相同顶空时间,平衡温度为80℃的条件下,仅检测到6种组分,因此最终选择离子液体[Bmim][BF4]为顶空溶剂。
　　 由此可见,室温离子液体作为顶空溶剂与水相比能鉴定出更多百草油中的挥发性成分,且实验方法简单、快速,可用于百草油中挥发物成分的快速分析鉴定,并为更全面表征其质量提供更有效的依据。
　　 二、以离子液体为萃取溶剂的顶空微萃取-气相色谱质谱法鉴定了细辛挥发油中的化学成分。
　　 实验以离子液体为萃取溶剂,中空纤维为溶剂载体,水浴85。℃顶空回流提取2小时,之后将中空纤维置于甲醇中超声解吸附,利用溶剂间的熔点差异,在0℃环境下离子液体凝固成固态后,取液态的甲醇溶液进样分析。载气为高纯氦气,进样口温度为230℃,载气流量1mL·min-1,升温程序起始温度为90℃,5℃min-1升至230℃,保持10min。进样方式为分流进样,分流比50∶1;质谱条件为EI电离方式,离子源温度230℃,四级杆温度150℃,全扫描模式,质量范围m/z45～350。
　　 结果表明,在本文所提供的条件下,共鉴定出细辛挥发油中31种挥发性化合物。且实验方法简单、准确,提取效率高,可用于细辛挥发油中的成分的快速鉴定,并且为进一步表征细辛药材的质量提供有效的科学依据。
　　 第三部分，以离子液体为顶空溶剂的顶空气相色谱法对有机残留溶剂在离子液体及顶部空间的分配规律的研究
　　 实验系统研究了离子液体对不同种类的有机溶剂的顶空理想性行为以及有机溶剂与离子液体之间相互作用情况,建立离子液体与待测溶剂的分配关系模型。
　　 实验通过分别考察2种不同类型有机溶剂(卤代烷类及具有亲质子能力的非质子性溶剂)在13种不同的甲基咪唑类离子液体中的顶空分配行为,以分配系数(即顶空溶剂中的待测溶剂浓度与顶空空间的待测溶剂浓度的比值)的对数logK作为表征顶空效率的参数,作出不同类型的有机溶剂在离子液体中的logK的柱形图从而进行比较的方法,并以logK为应变量,对表征离子液体的阴阳离子各部分极性的参数进行多元线性回归的方法对其规律进行考察。
　　 结果表明,对于卤代烃类溶剂,离子液体的烷基链越长,母核极性越小,阴离子极性越大,顶空效率越高;对于具有亲质子能力的非质子性溶剂,阴离子对顶空效率影响相对较小,离子液体的烷基链越短,母核极性越小,顶空效率越高。离子液体阳离子对顶空效率的影响明显高于阴离子的影响。
　　 本课题通过研究在顶空分析过程中有机溶剂与离子液体的相互作用关系,揭示了有机溶剂在离子液体中的顶空分配行为,为选择合适的离子液体作为顶空溶剂进行顶空测定提供依据。

目录

声明

摘要

引言

第一部分 药物脂溶性基质中挥发性组分的顶空富集方法的研究

第一节 胶束-顶空气相色谱法测定皮炎平软膏中的薄荷脑及樟脑的含量

前言

材料与方法

结果

附图

附录

讨论

小结

参考文献

第二节 加入有机溶剂增溶剂的水为顶空溶剂的顶空-气相色谱法测定麝香跌打风湿膏中三种挥发性组分的含量

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

第二部分 以离子液体为顶空富集介质对中药中挥发性成分的分析研究

第一节 离子液体为顶空溶剂的顶空气相色谱-质谱法快速分析百草油中的挥发性成分

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

第二节 离子液体为萃取溶剂的顶空微萃取-气相色谱质谱法研究细辛挥发油中的化学成分

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

第三部分 以ILs为顶空溶剂的顶空气相色谱法对有机残留溶剂在ILs及顶部空间的分配规律的研究

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

结论

综述 顶空富集方式在样品前处理中的应用进展

致谢

个人简历