СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА СУЛЬФИРОВАННОГО ФТАЛОЦИАНИНА АЛЮМИНИЯ
METHOD OF DETERMINING FRACTIONAL COMPOSITION OF SULPHONATED ALUMINUM PHTHALOCYANINE

Изобретение относится к аналитической химии, в частности, к способу определения фракционного состава сульфированных фталоцианинов оксиалюминия, который может быть использован в исследовательской и производственной практике.
Сульфозамещенные фталоцианины, в частности алюминиевые комплексы, находят в последнее время применение в медицине в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии злокачественных опухолей и других патологических новообразований.
На основе сульфозамещенного фталоцианина алюминия (PcSAl) создан препарат Фотосенс, который используется как фотосенсибилизатор для фотодинамической терапии в ведущих медицинских учреждениях Москвы и других городов России. Он представляет собой смесь натриевых солей ди-, три- и тетрасульфозамещенных фталоцианина оксиалюминия: дисульфозамещенные изомеры 20±5%, трисульфоизомеры 60±10% и тетрасульфоизомеры - до 100%, имеющую интенсивное поглощение в красном диапазоне спектра с максимумом при 675 им (ВФС 42-0047044806).
Для анализа фракционного состава PcSAl, а именно: определения степени сульфирования и положения сульфогрупп, использовали метод ион-парной хроматографии, основанный на анализе продуктов окислительной деструкции соответствующих фталевых кислот: самой фталевой и изомерных 3-й 4-сульфофталевых кислот (патент РФ 2220722, БИ №1, 2004). Однако данный метод определения фракционного состава PcSAl является длительным по времени и не может использоваться в производственных условиях.
Фракционный состав PcSAl, в частности Фотосенса, определяется методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), являющимся трудоемким и дорогим, так как для его использования требуется сложное приборное оборудование и специальное обслуживание. Кроме того, для анализа требуется длительная подготовка пробы PcSAl, а получаемые результаты неоднозначны и вызывают нередко сомнение из-за отсутствия селективного разделения фракций Фотосенса (фиг. 1) и отдельных его фракций, которые можно было бы использовать в качестве свидетелей.
3
Известно, что для разделения изомеров различных соединений часто используют тонкослойную хроматографию (ТСХ). Так, ее применяют для качественного анализа изомерного состава продуктов нитрования 1,5- и 1,6- дисульфокислот нафталина (Horyna J., Jehlicka V. Coll.. - 1959. - Bd. 24, N 10. - S. 3353-3360). При этом в качестве элюента рекомендуют систему : н-бутанол - этанол - NH - вода в соотношении 15:5:1:4. Однако, как показано нами, в этом элюенте не достигается эффективного фракционного разделения Фотосенса. В литературе нами не найдено сведений по использованию ТСХ для фракционного разделения сульфозамещенных фталоцианинов алюминия.
f
Наиболее близкий к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ качественного определения изомерного состава смеси 1-амино-6-сульфокислоты, 1-амино-7-сульфокислоты и 1-амино-8-сульфокислоты нафталина методом ТСХ с использованием в качестве элюента системы н-бутанол - уксусная кислота - вода в соотношении 4:1:5, а в качестве проявителя - R-соли - динатриевой соли 2-нафтол-3,6-дисульфокислоты (Конарев А.А. ЖПХ. -1998. - Т.71. - №11. - С. 1809-1813). При этом R для 1-амино-6-сульфокислоты нафталина составляет 0,37, для 7-сульфоизомера - 0,51, а для 8-сульфоизомера - 0,74. Однако предлагаемый способ разделения ограничивается лишь качественным анализом исследуемых смесей.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа определения фракционного состава PcSAl, в частности, фотосенса, упрощающего аппаратурное оформление и обеспечивающего быстрое и точное его определение.
Для решения этой задачи предложен способ определения фракционного состава PcSAl с использованием ТСХ для разделения PcSAl в элюенте составом: н-бутанол-уксусная кислота-дистиллированная вода в соотношении по объему 3,5:1:4,4 с последующим фотометрическим анализом выделенных окрашенных фракций.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Для разделения фракций PcSAl используют пластины типа «Sorbfil» или «Silufol» с закрепленным слоем силикагеля, а в качестве элюента применяют систему: н-бутанол-уксусная кислота-вода в соотношении по объему 3,5:1:4,4. В этом элюенте достигается эффективное разделение фракций PcSAl, на что указывают значения их Rf (фиг. 2). Для фракции тетрасульфокислот фталоцианина оксиалюминия Rf составляет 0,07-0,09, для фракции трисульфокислот - 0,28-0,46, а для фракции дисульфокислот - 0,70-0,85. Причем фракция дисульфокислот фталоцианина алюминия на хроматограмме дает два пятна, а фракция трисульфокислот фталоцианина оксиалюминия - три близкорасположенных пятна.
Система н-бутанол-уксусная кислота-вода в объемном соотношении 3,5:1:4,4 наиболее эффективна для разделения фракций PcSAl. При меньшем содержании уксусной кислоты тетрасульфокислоты остаются на старте, что снижает эффективность разделения, а при большем ее содержании не наблюдается улучшение разделения фракций.
Спектры поглощения выделенных методом ТСХ фракций PcSAl, а также заведомой тетра-4-сульфокислоты фталоцианина алюминия, полученной прямым синтезом из 4-сульфофталевой кислоты, приведены на фиг. 3, из которой видно, что регистрируемые полосы поглощения с максимумами в узком интервале длин волн 671-674 нм отличаются формой и величиной оптической плотности. Наименьшую оптическую плотность имеет Фотосенс, а оптическая плотность фракций сульфокислот увеличивается со степенью сульфирования фталоцианина алюминия.
Концентрацию фракций PcSAl определяют по калибровочному графику зависимости оптической плотности от концентрации для каждой фракции (фиг. 4). В качестве стандарта используют фракции ди-, три- и тетрасульфокислот фталоцианина алюминия, выделенные методом ТСХ. Как видно из фиг. 4, зависимости оптической плотности от концентрации вещества для фракции тетрасульфокислот и тетра-4-сульфокислоты фталоцианина алюминия практически идентичны, что указывает на достоверность результатов.
Поскольку выделение фракций ди-, три- и тетрасульфозамещенных фталоцианина алюминия методом ТСХ представляет сложную задачу, для упрощения анализа в качестве стандарта для построения калибровочного графика можно использовать Фотосенс, так как при концентрациях Фотосенса и фракций сульфопроизводных фталоцианина алюминия 0,25-1,5 мг/л наблюдаются практически одинаковые величины оптической плотности (фиг. 4). К тому же, фракция дисульфокислот фталоцианина алюминия имеет близкие значения оптической плотности с Фотосенсом в интервале концентраций 0,5-4,0 мг/л (фиг. 4).
ди
графика
три
тетра
По калибровочному графику определяют концентрации (мг/л) фракций сульфокислот фталоцианина алюминия в анализируемой пробе С=С, n⋅С и n⋅С (n - разбавление), соответственно, а затем рассчитывают %-ное содержание каждой фракции по формуле:
ди
ди
общ
три
три
общ
тетра
тетра
общ
Х(%)=С⋅100/С; Х(%)=С⋅100/С; Х(%)=С⋅100/С,
общ
ди
три
тетра
ди
три
тетра
общ
С(мг/л)=С+С+С, где С - Концентрация дисульфокислот, С - концентрация трисульфокислот, С - концентрация тетрасульфокислот, С - суммарная концентрация сульфокислот, мг/л, соответственно.
Для анализа используют среднее значение из 2- 3-х последовательных измерений.
Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.
Пример 1
Для анализа фракционного состава образца PcSAl предварительно готовят его раствор в щелочной среде (0,05 М раствор NaOH) с концентрацией ~ 3,0-3,5 г/л, который наносят микрошприцом в количестве 4-5 мкл на стартовую линию пластины «Sorbfil» (1-2 пятена). Для обеспечения равномерного подъема фронта элюента в нижней части пластины срезают углы на 5-6 мм под углом 45°. Пластинку с нанесенными пробами помещают в камеру в верхний кислый спиртовый слой элюента состава н-бутанол - уксусная кислота - вода в соотношении по объему 3,5:1:4,4.
После достижения эффективного разделения фракций (визуально) пластину вынимают из камеры и сушат на воздухе. После этого каждую фракцию снимают скальпелем с пластинки в стакан и растворяют в 15 мл 0,05 М раствора гидроксида натрия (фракцию дисульфокислот растворяют в 5 мл 0,05 М раствора гидроксида натрия) и тщательно перемешивают, а затем отфильтровывают силикагель. Полученные окрашенные растворы фотометрируют в кювете с толщиной слоя 10 мм при длине волны 671-675 нм по сравнению с контролем - 0,05 М раствором гидроксида натрия (оптическая плотность анализируемых растворов должна находиться в интервале 0,1÷0,35).
Концентрацию фракций сульфокислот определяют по предварительно построенному калибровочному графику, а затем рассчитывают процентное содержание каждой фракции по приведенной выше формуле.
Фракционный состав исследуемого образца PcSAl: 20% дисульфокислот, 55% трисульфокислот и 25% тетрасульфокислот, что соответствует требуемому составу фотосенса по ВФС 42-0047044806.
Пример 2
Для анализа фракционного состава образца PcSAl предварительно готовят его раствор 0,05 М растворе гидроксида натрия с концентрацией ~ 3,0-3,5 г/л, а последующее его разделение на фракции и их фотометрический анализ проводят аналогично примеру 1.
Фракционный состав исследуемого образца фотосенса: 17,8% дисульфокислот, 55,7% трисульфокислот и 26,5% тетрасульфокислот, что соответствует требуемому составу по ВФС 42-0047044806.
Пример 3
Анализ фракционного состава образца PcSAl, полученного в процессе сульфирования фталоцианина алюминия в течение 3,5 ч при температуре 123-124°С (PcSAl-1), проводят аналогично примеру 1.
Фракционный состав исследуемого образца PcSAl-1: 35% дисульфокислот, 47% трисульфокислот и 18% тетрасульфокислот.
Пример 4
Анализ фракционного состава образца PcSAl, полученного сульфированием фталоцианина алюминия в течение 7 ч при температуре 128-129°С (PcSAl-2), проводят аналогично примеру 1.
Фракционный состав исследуемого образца PcSAl-2: 5,5% дисульфокислот, 46% трисульфокислот и 48,5% тетрасульфокислот.
Примеры 5-6
В примерах 5-6 используют образцы PcSAl, полученные сульфированием фталоцианина алюминия в течение 4,5 часов (PcSAl-3) и в течение 6 часов при температуре 128-129°С (PcSAl-4) (таблица). Приготовление растворов PcSAl, последующее разделение на фракции и их фотометрический анализ проводят аналогично примеру 1.
Результаты анализа этих образцов приведены в таблице в сравнении с данными метода ВЭЖХ, принятого в практике для определения фракционного состава фотосенса. Из данных таблицы видно, что фотометрический метод анализа позволяет получать хорошо воспроизводимые результаты. Однако результаты фракционного состава, полученные методом ВЭЖХ не всегда идентичны данным фотометрии. Так, в образце PcSAl-4 содержание дисульфокислот и тетрасульфокислот фталоцианина алюминия по результатам ВЭЖХ составляет 23,4% и 19,6% соответственно, а фотометрии - 7,2% и 41,1% соответственно, что качественно подтверждается сравнительными данными ТСХ для обоих образцов PcSAl (фиг. 2).
Таким образом, предлагаемый способ позволяет исключить применение дорогостоящих приборов и существенным образом упростить и ускорить анализ фракционного состава PcSAl, повышает точность его измерения, что обеспечивает реализацию способа в производственных условиях.