Применение капроновой и циклогексанкарбоновой кислот для анализа бензойной и сорбиновой кислот

ПРИМЕНЕНИЕ КАПРОНОВОЙ И ЦИКАОГЕКСАНКАРБОНОВОЙ КИСЛОТ ДЛЯ АНАЛИЗА БЕНЗОЙНОЙ И СОРБИНОВОЙ КИСЛОТ

А.С. Осипов, Е.Б. Нечаева, О.А. Победин, Л.А. Трухачёва

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Минздравсоцразвития России, Москва Первый Московский медицинский университет им. И.М. Сеченова, Москва

Резюме: Наличие двойных связей в молекулах сорбиновой и бензойной кислот значительно уменьшает времена удерживания соединений по сравнению с их насыщенными аналогами (капроновой и циклогексанкарбоновой кислотами) на хроматографических колонках с алкильными заместителями. На колонках с фенильными заместителями присутствие двойных связей оказывает меньшее влияние на удерживание соединений. На колонках с нитрильными заместителями различие в гидрофобности сказывается ещё в меньшей степени. На колонках с сорбентами с нитрильными и фенильными группировками эти кислоты могут разделяться. Наилучшее разделение кислот было достигнуто на колонке Диасфер QWQN.

Ключевые слова: бензойная кислота, сорбиновая кислота, методы анализа, ВЭЖХ.

USE OF CAPROIC AND CYCLOHEXANECARBOXYLIC ACIDS FOR THE ANALYSIS OF BENZOIC AND SORBIC ACIDS

A.S. Osipov, E.B. Nechaeva, O.A. Pobedin, L.A. Truhacheva Abstract: The presence of double bonds in the molecules of sorbic and benzoic acids significantly reduces the retention times of compounds in comparison to their saturated analogues (caproic and cyclohexanecarboxylic acids) on the chromatographic columns with alkyl substituents. On columns with phenyl substituents presence of double bonds shows less impact on the retention of compounds. On columns with nitrile substituents the difference in hydrophobicity effect is even less. Оп columns with the sorbent with nitrile and phenyl groups these acids could be separated. The best separation of acids was achieved on a column Dyaspher QWQN.

Key words: benzoic acid, sorbic acid, analytical methods, HPLC.

Бензойная и сорбиновая кислоты, а также их калийные и натриевые соли [1-3], применяются в фармацевтической и пищевой промышленности как антимикробные консерванты. Консерванты описаны в Британской и Американской фармакопеях, однако методики их анализа с помощью ВЭЖХ в этих фармакопеях не приведены. Для хроматографирования сорбиновой кислоты наиболее рационально использовать подвижные фазы с кислым значением рН или с ион-парными реагентами [4, 5].

Цель работы: исследовать возможность применения капроновой и циклогексанкарбоновой кислот для проверки пригодности хроматографической системы при анализе бензойной и сорбиновой кислот. Необходимо отметить, что в продуктах питания в качестве консервантов могут одновременно применяться сорбиновая и бензойная кислоты [6]. При определении сорбиновой и бензойной кислот в продуктах питания применяют метод тонкослойной хроматографии (ТСХ) или нормально-фазовую ВЭЖХ. При проведении ТСХ для анализа кислот в качестве подвижной фазы используют смесь растворителей: петролейный эфир — хлороформ — диэтиловый эфир — муравьиная кислота (20,0:8,0:2,8:1,2). Хроматографирование проводят на пластине типа «Силуфол УФ 254»; бензойная кислота — Rf 0,56, сорбиновая кисло-

та — Rf 0,48. При анализе кислот методом ВЭЖХ применяют хроматографическую колонку, заполненную немодифицированным силикагелем типа «Силасобр 600», 5 мкм. В качестве элюента применяют смесь растворителей: изооктан — диэтиловый эфир — уксусная кислота (100:12:0,1). Детектирование при 254 нм. Относительное время удерживания бензойной кислоты — 1,0, сорбиновой кислоты — 1,29. Подготовка проб основана на извлечении бензойной и сорбиновой кислот из пищевых продуктов перегонкой с паром и/или экстракцией органическими растворителями [6].

Следует отметить, что подавляющее большинство лекарственных препаратов анализируется в условиях обращено-фазовой ВЭЖХ. Кроме того, подготовка проб лекарственных препаратов для нормально-фазовой хроматографии в большинстве случаев более трудоёмка. По этой причине экспериментальная часть работы была посвящена разработке хроматографических условий определения сорбиновой и бензойной кислот в условиях обращено-фазовой хроматографии.

материалы и методы

Работа проводилась с использованием хроматографа “Agilent” серия 1100 (Agilent Technologies,

ЭКСПЕРТИЗА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

экспертиза лекарственных средств

США). При хроматографировании применяли колонки производства фирм БиоХимМак (Россия) и Agilent Technologies (США). Для хроматографирования использовали стандартные образцы бензойной и сорбиновой кислот (Sigma, США). Капроновая и циклогексанкарбоновая кислоты производства Fluka (США, Швейцария).

результаты и их обсуждение

Для более детального исследования условий анализа кислот проведена серия опытов по хроматографированию сорбиновой кислоты и её полностью насыщенного аналога — капроновой кислоты и, соответственно, бензойной кислоты и циклогексанкар-боновой кислоты с использованием основных типов сорбентов, которые применяются в обращено-фазо-вой хроматографии. Некоторые результаты разделения модельных смесей приведены в табл. 1 и 2.

Было определено, что пары сорбиновая — бензойная кислота и капроновая — циклогексанкарбо-новая кислота обладают весьма близкими хроматографическими свойствами. Наличие двойных связей в молекулах сорбиновой и бензойной кислот заметно уменьшают времена удерживания соединений

по сравнению с их насыщенными аналогами на хроматографических колонках с алкильными заместителями (С12, С16 и С18).

На колонках с фенильными группировками (Диасфер фенил, Synergi Polar) присутствие двойных связей оказывает меньшее влияние на удерживание соединений. На колонках с нитрильными заместителями (Диасфер-110 нитрил, Диасфер C10CN) различие в гидрофобности сказывается в ещё меньшей степени, либо, в случае хроматографирования на колонке Диасфер-110 нитрил, бензойная и циклогексанкарбоно-вая кислота не разделятся совсем (табл. 1). Специфическая сорбция бензойной и сорбиновой кислот на колонках с фенильными и нитрильными сорбентами обусловлена п-п взаимодействиями между п-связями функциональных групп сорбентов и системами сопряжённых двойных связей молекул кислот. Аналогичная селективность колонок с данными сорбентами к бензольным кольцам соединений наблюдалась при хроматографировании антиоксидантов бутилги-дроксианизола и бутилгидрокситолуола [7, 8].

Необходимо отметить, что на хроматографических колонках с алкильными заместителями с использованием исследованных подвижных фаз невоз-

Таблица 1

хроматографирование модельной смеси сорбиновой и капрононой кислоты

Условия хроматографии: колонка, подвижная фаза, скорость потока Коэффициент ёмкости сорбиновой кислоты Коэффициент ёмкости капроновой кислоты Селективность сорбента к паре капроновая/ сорбиновая кислоты

Диасфер -110-С16 150 х 4,0 мм; ацетонитрил - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70 0,8 мл/мин 4,б1 8,91 1,93

Диасфер -110-фенил 250 х 4,0 мм; ацетонитрил - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 0,8 мл/мин 3,37 5,02 1,49

Диасфер -110-нитрил 250 х 4,0 мм; ацетонитрил - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 0,8 мл/мин 1,б9 2,07 1,22

Диасфер -110-фенил 150 х 4,6 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 1,0 мл/мин б,50 10,19 1,57

Диасфер -110-нитрил 250 х 4,0 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 0,8 мл/мин 1,б58 1,75 1,05б

Диасфер -110-С18 100 х 4,0 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 50:50; 0,8 мл/мин 3,51 8,15 2,32

Диасфер -110-С10СМ 100 х 4,0 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 50:50; 0,8 мл/мин 3,09 4,б8б 1,52

Synergi Polar 100 х 4,6 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 50:50; 1,0 мл/мин 2,92 4,0б 1,39

Synergi Max RP 260 х 4,6 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 40:60; 1,0 мл/мин 2,545 4,27 1,б77

Рис. 1. Хроматограмма разделения модельной смеси бензойной и циклогексанкарбоновой кислот. Условия анализа: колонка — Диасфер-110- С18100х 4,0мм, 5мкм; скорость потока — 0,8мл/мин; подвижная фаза — буферный раствор (рН 3) — метанол 7:3; детектирование при 210 нм. 1 — бензойная кислота, 2 — циклогексанкарбоновая кислота

Таблица 2

ХРОМАТОГРАФИРОВАНИЕ МОДЕЛЬНОЙ СМЕСИ БЕНЗОЙНОЙ И ЦИКЛОГЕКСАНКАРБОНОВОЙ КИСЛОТ

Условия хроматографии: колонка, подвижная фаза, скорость потока Коэффициент ёмкости бензойной кислоты Коэффициент ёмкости циклогексанкарбоновой кислоты Селективность сорбента к паре циклогексанкарбоновая/ бензойная кислоты

Диасфер -110-С16 150 х 4,0 мм; ацетонитрил - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70 0,8 мл/мин 4,б8 8,43 1,80

Диасфер -110-фенил 250 х 4,0 мм; ацетонитрил - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 0,8 мл/мин 3,б3 4,98 1,39

Диасфер -110-нитрил 250 х 4,0 мм; ацетонитрил - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 0,8 мл/мин 1,85 2,06 1,116

Диасфер -110-фенил 150 х 4,6 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 1,0 мл/мин б,85 11,24 1,64

Диасфер -110-нитрил 250 х 4,0 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 0,8 мл/мин 1,90 соединения не разделяются 1,90 соединения не разделяются 1,00

Диасфер -110-С18 100 х 4,0 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 50:50; 0,8 мл/мин 3,80 8,334 2,19

Диасфер -110-С10СМ 100 х 4,0 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 50:50; 0,8 мл/мин 3,955 5,16 1,305

Synergi Polar 100 х 4,6 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 50:50; 1,0 мл/мин 3,13 4,53 1,45

Synergi Max RP 260 х 4,6 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 40:60; 1,0 мл/мин 2,б1 4,13 1,584

ЭКСПЕРТИЗА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

экспертиза лекарственных средств

можно разделить сорбиновую и бензойную кислоты. Однако на сорбентах с нитрильными и фенильными группировками данные кислоты должны уверенно разделяться (табл. 3), элюирование соединений осуществляется в соответствии с числом двойных связей в молекуле.

Наилучшее разделение было достигнуто на колонке Диасфер С10СN (рис. 2). Капроновая и цикло-гексанкарбоновая кислоты обладают большей гидро-фобностью и на данной колонке не разделяются.

выводы

При применении исследованных подвижных фаз сорбиновая и бензойная кислоты не разделяются на хроматографических колонках с алкильными заместителями. Разделение данных кислот возможно на колонках с фенильными и нитрильными заместителями. Капроновая и циклогексанкарбоновая кислоты могут быть использованы для проверки пригодности хроматографической системы при анализе сорбино-вой и бензойной кислот на колонках с нитрильными заместителями.

Таблица 3

селективность сорбента к паре бензойная / сорбиновая кислоты

Условия хроматографии: колонка, подвижная фаза, скорость потока Селективность сорбента к паре бензойная/сорбиновая кислоты

Диасфер -110-фенил 250 х 4,0 мм; ацетонитрил - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 0,8 мл/мин 1,077

Диасфер -110-нитрил 250 х 4,0 мм; ацетонитрил - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 0,8 мл/мин 1,094

Диасфер -110-нитрил 250 х 4,0 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 30:70; 0,8 мл/мин 1,14

Диасфер -110-С10СМ 100 х 4,0 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 50:50; 0,8 мл/мин 1,28

Synergi Polar 250 х 4,6 мм; метанол - 20 мМ КН2РО4 (рН 3,0) 50:50; 0,8 мл/мин 1,07

Рис. 2. Хроматограмма разделения модельной смеси сорбиновой, бензойной, капроновой и циклогексанкарбоновой кислот. Условия анализа: колонка — Диасфер-110- С10СN250х 4,0мм,

5мкм; скорость потока — 0,8мл/мин; подвижная фаза — буферный раствор метанол (рН 3) 7:3; детектирование при 210 нм. 1 — сорбиновая кислота,

2 — бензойная кислота, 3 — капроновая и циклогексанкарбоновая кислоты

ЛИТЕРАТУРА

1. British Pharmacopoeia 2009. Monograph: Potassium Sorbate .

2 . The United States Pharmacopoeia 31 -National Formulary 29 . Monograph: Sodium Benzoate .

3 . The United States Pharmacopoeia 31 -National Formulary 29 . Monograph: Potassium Benzoate

4 . Музычка Е . А . , Осипов А . С . Применение высокоэффективной жидкостной хроматогафии для анализа сорбиновой кислоты . // Тез . Докл . XVII Российского

национального конгресса «Человек и лекарство» . М . , 2010 . С . 685.

5 . Музычка Е . А . , Осипов А . С . Применение ион-парной хроматогафии для анализа сорбиновой кислоты . // Тез . Докл . XVII Российского национального конгресса «Человек и лекарство» . М . , 2010 . С . 685,

6 . Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов /под ред . И . М . Скурихина, В . А , Тутельяна . М . Медицина, 1998. С . 330-337 ,

7 . Ноздрин К. В . , Осипов А . С ,

Анализ бутилгидроксианизола и бутилгидрокситолуола в условиях изократической хроматографии . // Ретиноиды, выпуск 25 . Москва: ЗАО «Ретиноиды», 2007 . С . 56-62.

8 . Ноздрин К . В . , Великородный А . А . , Осипов А . С . , Родионова Г М . Оптимизация условий хроматографирования бутилгидроксианизола и бутилгидрокситолуола при совместном присутствии . // Фармация . 2007, № 5 . С , 7-10