RU2548360C2 - Method of quantitative determination of methane-fullerenes in reaction mix by uv-spectroscopy method - Google Patents
Method of quantitative determination of methane-fullerenes in reaction mix by uv-spectroscopy method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548360C2 RU2548360C2 RU2013131676/04A RU2013131676A RU2548360C2 RU 2548360 C2 RU2548360 C2 RU 2548360C2 RU 2013131676/04 A RU2013131676/04 A RU 2013131676/04A RU 2013131676 A RU2013131676 A RU 2013131676A RU 2548360 C2 RU2548360 C2 RU 2548360C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spectra
- methane
- methanofullerenes
- linear regression
- concentration
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам количественного определения сложных реакционных смесей, в частности метанофуллеренов различных степеней замещения методом УФ-спектроскопии. Изобретение может найти применение и при изучении строения фуллеренсодержащих высокомолекулярные соединений, где на основе УФ-спектров наиболее корректно устанавливаются все возможные типы вхождения C60 в полимерную цепь (звездообразный, фуллерен в основной цепи, фуллерен на концах макромолекулы и т.д.).The invention relates to methods for the quantitative determination of complex reaction mixtures, in particular methanofullerenes of various degrees of substitution by UV spectroscopy. The invention can also find application in studying the structure of fullerene-containing macromolecular compounds, where all possible types of C 60 incorporation into the polymer chain (star-shaped, fullerene in the main chain, fullerene at the ends of the macromolecule, etc.) are most correctly established on the basis of UV spectra.
Известен способ количественного нахождения промышленной смеси производства м-крезола, содержащий o-, n-изомеры крезолов, 2,4-, 2,5-, 2,6-ксиленолы и o-этилфенол (патент GB 760729 от 16.12.1953 г.). Снятие ИК- и УФ-спектров осуществляли в газовой фазе при 200°C, причем определяли в смеси только м-крезол с точностью 0,3-3,0%, а процент ошибки прибора в этом способе составляет 2%. Данная методика с достаточной точностью позволяет определять содержание лишь одного компонента в смеси, а для анализа нескольких соединений она непригодна. Кроме того, запись УФ-спектров в газовой фазе весьма затруднительна в силу того, что далеко не все органические вещества можно перевести в газовую фазу без разложения.A known method for the quantitative determination of an industrial mixture for the production of m-cresol containing o-, n-isomers of cresols, 2,4-, 2,5-, 2,6-xylenols and o-ethylphenol (GB patent 760729 from 16.12.1953) . The IR and UV spectra were recorded in the gas phase at 200 ° C, and only m-cresol was determined in the mixture with an accuracy of 0.3-3.0%, and the percentage error of the device in this method is 2%. This technique allows with sufficient accuracy to determine the content of only one component in the mixture, and it is unsuitable for the analysis of several compounds. In addition, the recording of UV spectra in the gas phase is very difficult due to the fact that not all organic substances can be converted into the gas phase without decomposition.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения в смеси количества цефоперазона и сульбактама, заключающийся в снятии УФ-спектров, графическом нахождении первой и второй производной спектров (Journal of Pharmaceuticul & Biomedicul Analysis, 1994, V.12, №5. p.653-657). Однако в обозначенном способе запись спектров осуществляется только в воде, а это в значительной мере сужает круг анализируемых соединений, растворяющихся исключительно в полярных и неполярных органических растворителях. По указанному методу возможно измерение концентрации всего двух соединений, которые закупаются на производстве, и авторами только готовятся растворы различных концентраций.Closest to the proposed invention is a method for determining the amount of cefoperazone and sulbactam in a mixture, which consists in taking UV spectra, graphically finding the first and second derivative of the spectra (Journal of Pharmaceuticul & Biomedicul Analysis, 1994, V.12, No. 5. P.653- 657). However, in the indicated method, the spectra are recorded only in water, and this significantly narrows the range of the analyzed compounds, which dissolve exclusively in polar and nonpolar organic solvents. By the specified method, it is possible to measure the concentration of only two compounds that are purchased at the factory, and the authors only prepare solutions of various concentrations.
Целью изобретения является разработка способа количественного определения состава сложных реакционных смесей изомерных соединений, состоящих из двух и более компонентов, в широком диапазоне концентраций без выделения их из реакционной смеси с возможностью последующего проведения процесса до заранее запланированного соотношения ингредиентов.The aim of the invention is to develop a method for the quantitative determination of the composition of complex reaction mixtures of isomeric compounds consisting of two or more components in a wide range of concentrations without isolating them from the reaction mixture with the possibility of the subsequent process to a predetermined ratio of ingredients.
Поставленная цель достигается тем, что определение состава сложных реакционных смесей производится в два этапа. На первом этапе снимают и обрабатывают УФ-спектры выделенных метанофуллеренов, отличающихся типом и количеством заместителей. На основании второй производной УФ-спектров строятся калибровочные графики, по которым определяются уравнения линейной регрессии. На втором этапе синтезируются метанофуллерены различных степеней замещения, снимаются их спектры и по найденным на первом этапе уравнениям линейной регрессии, соответствующим типу замещений, определяются количества замещенных метанофуллеренов.This goal is achieved in that the determination of the composition of complex reaction mixtures is carried out in two stages. At the first stage, the UV spectra of the isolated methanofullerenes differing in the type and number of substituents are removed and processed. Based on the second derivative of the UV spectra, calibration graphs are constructed, according to which the linear regression equations are determined. At the second stage, methanofullerenes of various degrees of substitution are synthesized, their spectra are taken, and the quantities of substituted methanofullerenes are determined from the linear regression equations found at the first stage corresponding to the type of substitution.
Первый этап реализуется следующим образом. Первоначально синтезировали пять сложных смесей метанофуллеренов, различающихся количеством заместителей в ядре C60. Смеси на хроматографической колонке разделяли на составляющие в зависимости от количества заместителей в фуллерене, т.е. выделяли индивидуальные соединения. Затем готовили растворы в органических растворителях (хлорированные бензолы, хлорированные углеводороды, толуол, ацетонитрил): произвольно выбранные 5 или 6 значений концентраций в диапазоне - 10-4-10-6 моль/л (целесообразен именно обозначенный интервал, поскольку при больших чем 10-4 моль/л концентрациях высота характеристических пиков выше шкалы оптического поглощения, а при концентрациях менее 10-6 моль/л высота характеристических пиков находится на уровне ошибки измерения спектрофотометра), причем каждого из метанофуллеренов. Регистрировали УФ-спектры всех проб. Запись спектров проводили при комнатной температуре в диапазоне волн от 190 до 1100 нм, однако наиболее характеристичным является интервал 250-400 нм, ширина щели 2,0 нм, используя кварцевую кювету толщиной 1 см. Ввиду того, что спектры поглощения смеси метанофуллеренов различных степеней замещения состоят из ряда перекрывающихся полос, определение количества производных метанофуллеренов представляет трудноразрешимую задачу. Наибольшая селективность спектрофотометрического анализа достигается при переходе ко вторым производным УФ-спектров, т.е. при исследовании концентрационных зависимостей d2A/dλ2=f(λ). Тестирование различных значений Δλ выявило, что пошаговый коэффициент Δλ=40 показывает лучшую избирательность, высокую чувствительность и адекватное отношение сигнал/шум для экспериментальной работы.The first stage is implemented as follows. Five complex mixtures of methanofullerenes, differing in the number of substituents in the C 60 core, were initially synthesized. Mixtures on a chromatographic column were divided into components depending on the number of substituents in fullerene, i.e. individual compounds were isolated. Then, solutions were prepared in organic solvents (chlorinated benzenes, chlorinated hydrocarbons, toluene, acetonitrile): arbitrarily selected 5 or 6 concentration values in the range of 10 -4 -10 -6 mol / l (the indicated interval is advisable, since for large than 10 - 4 mol / L concentrations, the height of the characteristic peaks is higher than the optical absorption scale, and at concentrations less than 10 -6 mol / L, the height of the characteristic peaks is at the level of measurement error of the spectrophotometer), with each of the methanofullerenes. The UV spectra of all samples were recorded. The spectra were recorded at room temperature in the wavelength range from 190 to 1100 nm, however, the most characteristic range is 250-400 nm, a slit width of 2.0 nm, using a
По зависимостям d2A/dλ2-f(λ) (рис.1) измеряли соответствующие h1 (монозамещенные метанофуллерены), h2 (дизамещенные) и т.д. амплитуды между минимумом и максимумом d2A/dλ2 при всех концентрациях, которые далее использовали для построения калибровочного графика (рис.2). На основании калибровочного графика зависимости концентрации моно-, ди- и т.д. замещенного метанофуллерена от второй производной находили коэффициенты линейной регрессии, необходимые для расчета молярных концентраций метанофуллеренов. Параметры линейной регрессии для концентрационных зависимостей оптической плотности и d2A/dλ2 представлены в таблице 1.The dependences d 2 A / dλ 2 -f (λ) (Fig. 1) measured the corresponding h 1 (monosubstituted methanofullerenes), h 2 (disubstituted), etc. the amplitudes between the minimum and maximum d 2 A / dλ 2 at all concentrations, which were then used to construct the calibration graph (Fig. 2). Based on the calibration graph of the concentration of mono-, di-, etc. of the substituted methanofullerene from the second derivative, the linear regression coefficients needed to calculate the molar concentrations of methanofullerenes were found. The linear regression parameters for the concentration dependences of the optical density and d 2 A / dλ 2 are presented in table 1.
Второй этап реализуется на конкретных примерах осуществления способа количественного определения метанофуллеренов в реакционной смеси в различных растворителях.The second stage is implemented on specific examples of the method for the quantitative determination of methanofullerenes in the reaction mixture in various solvents.
Пример 1. К раствору 0.1 г (0.14 ммоль) фуллерена C60 в 30 мл толуола добавляли 0.069 г (0.2 ммоль) CBr4, 0.033 мл (0.18 ммоль) диаллилового эфира малоновой кислоты и 0.32 мл (0.21 ммоль) диазабицикло[4.2.0]ундец-7-ена (DBU). Реакционную массу перемешивали в инертной атмосфере при комнатной температуре 1,5 ч, затем фильтровали, фильтрат промывали 5%-ным раствором HCl, сушили над MgSO4, упаривали. Остаток разделяли колоночной хроматографией на SiO2, элюент - толуол. Получили 0.040 г (~32 мас.%) монозамещенного, 0.02 г (~14%) дизамещенного, 0.015 г (~8%) тризамещенного и 0.01 г (~5%) тетразамещенного продуктов. Спектроскопический анализ реакционной смеси показал (35,2 мас.%) монозамещенного, (15,9%) дизамещенного, (8,8%) тризамещенного и (6,3%) тетразамещенного продуктов.Example 1. To a solution of 0.1 g (0.14 mmol) of fullerene C 60 in 30 ml of toluene was added 0.069 g (0.2 mmol) of CBr 4 , 0.033 ml (0.18 mmol) of diallyl malonic acid ester and 0.32 ml (0.21 mmol) of diazabicyclo [4.2.0 ] undec-7-ena (DBU). The reaction mass was stirred in an inert atmosphere at room temperature for 1.5 hours, then filtered, the filtrate was washed with 5% HCl, dried over MgSO 4 , and evaporated. The residue was separated by column chromatography on SiO 2 , the eluent was toluene. Received 0.040 g (~ 32 wt.%) Monosubstituted, 0.02 g (~ 14%) disubstituted, 0.015 g (~ 8%) trisubstituted and 0.01 g (~ 5%) tetrasubstituted products. Spectroscopic analysis of the reaction mixture showed (35.2 wt.%) Monosubstituted, (15.9%) disubstituted, (8.8%) trisubstituted and (6.3%) tetrasubstituted products.
Пример 2. Аналогично примеру 1, только время процесса - 4 часа. После разделения колоночной хроматографией на SiO2 (толуол) получили: (12 мас.%) монозамещенного, (36%) дизамещенного, 0.015 г (24%) тризамещенного и (15%) тетразамещенного продуктов. Спектроскопический анализ реакционной смеси показал (14,3 мас.%) монозамещенного, (37,0%) дизамещенного, (25,8%) тризамещенного и (18,2%) тетразамещенного продуктов (табл.2). Для оценки полученных результатов количественного анализа смесей метанофуллеренов их сопоставили с данными ВЭЖХ (условия хроматографического анализа: хроматографическая система "Shimadzu LC-20" со спектрофотометрическим диодноматричным детектором (Япония); детектирование проводили при длине волны 280 нм, использовали колонку Exsil Silica 250×4,6 мм, 5 мкм, в качестве подвижной фазы применяли элюент состава гексан:толуол:изопропиловый спирт=97:2:1, скорость подачи подвижной фазы составляла 1 мл/мин.Example 2. Analogously to example 1, only the process time is 4 hours. After separation by column chromatography on SiO 2 (toluene), we obtained: (12 wt.%) Monosubstituted, (36%) disubstituted, 0.015 g (24%) of trisubstituted and (15%) tetrasubstituted products. Spectroscopic analysis of the reaction mixture showed (14.3 wt.%) Monosubstituted, (37.0%) disubstituted, (25.8%) trisubstituted and (18.2%) tetrasubstituted products (Table 2). To evaluate the results of the quantitative analysis of methanofullerene mixtures, they were compared with HPLC data (chromatographic conditions: Shimadzu LC-20 chromatographic system with a spectrophotometric diode detector (Japan); detection was performed at a wavelength of 280 nm, an Exsil Silica 250 × 4 column was used, 6 mm, 5 μm, an eluent of the composition hexane: toluene: isopropyl alcohol = 97: 2: 1 was used as the mobile phase, the feed rate of the mobile phase was 1 ml / min.
Пример 3. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали хлороформ (хлорированный углеводород), время процесса - 1,5 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.3. Example 3. Analogously to example 1, but as a solvent used chloroform (chlorinated hydrocarbon), the process time is 1.5 hours. The results of the analysis of the reaction mixture are presented in table.3.
Пример 4. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали хлороформ (хлорированный углеводород), время процесса - 4 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.3.Example 4. Analogously to example 1, but as a solvent used chloroform (chlorinated hydrocarbon), the process time is 4 hours. The results of the analysis of the reaction mixture are presented in table.3.
Пример 5. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали ацетонитрил, время процесса - 1,5 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.4.Example 5. Analogously to example 1, but acetonitrile was used as a solvent, the process time was 1.5 hours. The results of the analysis of the reaction mixture are presented in table.4.
Пример 6. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали ацетонитрил, время процесса - 4 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.4.Example 6. Analogously to example 1, but acetonitrile was used as a solvent, the process time was 4 hours. The results of the analysis of the reaction mixture are presented in table.4.
Пример 7. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали o-дихлорбензол (хлорированный бензол) (хлорированный бензол), время процесса - 1,5 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.5.Example 7. Analogously to example 1, but o-dichlorobenzene (chlorinated benzene) (chlorinated benzene) was used as a solvent, the process time was 1.5 hours. The results of the analysis of the reaction mixture are presented in table.5.
Пример 8. Аналогично примеру 1, но в качестве растворителя использовали o-дихлорбензол (хлорированный бензол), время процесса - 4 часа. Результаты анализа реакционной смеси представлены в табл.5.Example 8. Analogously to example 1, but as a solvent used o-dichlorobenzene (chlorinated benzene), the process time is 4 hours. The results of the analysis of the reaction mixture are presented in table.5.
Точность количественного определения содержания различных метанофуллеренов в смеси методом УФ-спектроскопии и ВЭЖХ хорошо коррелируют и сопоставимы между собой. Однако в случае ВЭЖХ подбор смеси элюентов для разделения метанофуллеренов весьма трудоемок и для реализации способа требуется наличие весьма дорогого оборудования.The accuracy of the quantitative determination of the content of various methanofullerenes in the mixture by UV spectroscopy and HPLC is well correlated and comparable. However, in the case of HPLC, the selection of a mixture of eluents for the separation of methanofullerenes is very laborious and the implementation of the method requires very expensive equipment.
Таким образом, количественное определение различных метанофуллеренов в сложных смесях методом УФ-спектроскопии позволяет с высокой точностью и за короткий срок устанавливать концентрацию двух и более компонентов, не прерывая течение процесса. С применением УФ-спектроскопии можно: а) изучать кинетику реакции образования метанофуллеренов на основе С60; б) доводить реакцию до запланированной концентрации нужного изомера в реакционной смеси, т.е. в целом контролировать процесс.Thus, the quantitative determination of various methanofullerenes in complex mixtures by UV spectroscopy makes it possible to establish the concentration of two or more components with high accuracy and in a short time without interrupting the process. Using UV spectroscopy, you can: a) study the kinetics of the reaction of the formation of methanofullerenes based on C 60 ; b) bring the reaction to the planned concentration of the desired isomer in the reaction mixture, i.e. generally control the process.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013131676/04A RU2548360C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Method of quantitative determination of methane-fullerenes in reaction mix by uv-spectroscopy method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013131676/04A RU2548360C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Method of quantitative determination of methane-fullerenes in reaction mix by uv-spectroscopy method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013131676A RU2013131676A (en) | 2015-01-20 |
RU2548360C2 true RU2548360C2 (en) | 2015-04-20 |
Family
ID=53280583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013131676/04A RU2548360C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Method of quantitative determination of methane-fullerenes in reaction mix by uv-spectroscopy method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2548360C2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009003208A1 (en) * | 2007-07-04 | 2009-01-08 | Austrian Research Centers Gmbh - Arc | Method for identifying and quantifying organic and biochemical substances |
RU2411182C1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Identification method of fullerenes c60 and c70 in steels and cast irons |
-
2013
- 2013-07-09 RU RU2013131676/04A patent/RU2548360C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009003208A1 (en) * | 2007-07-04 | 2009-01-08 | Austrian Research Centers Gmbh - Arc | Method for identifying and quantifying organic and biochemical substances |
RU2411182C1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Identification method of fullerenes c60 and c70 in steels and cast irons |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013131676A (en) | 2015-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | Complex interactions of pillar [5] arene with paraquats and bis (pyridinium) derivatives | |
Belay et al. | Characterization and determination of chlorogenic acids (CGA) in coffee beans by UV-Vis spectroscopy | |
Vilhelmsen et al. | The Glaser–Hay reaction: optimization and scope based on 13C NMR kinetics experiments | |
US8194245B2 (en) | Method for on-line measurement in simulated moving bed units and application to control and regulation of said units | |
D'Anna et al. | On the characterization of some [bmim][X]/co-solvent binary mixtures: a multidisciplinary approach by using kinetic, spectrophotometric and conductometric investigations | |
Weakley et al. | Quantifying silica in filter-deposited mine dusts using infrared spectra and partial least squares regression | |
Abraham et al. | The lipophilicity and hydrogen bond strength of pyridine-N-oxides and protonated pyridine-N-oxides | |
Hu et al. | Development and application of a new 25, 27‐bis (l‐phenylalaninemethylester‐N‐carbonylmethoxy)‐26, 28‐dihydroxy‐para‐tert‐butylcalix [4] arene stationary phase | |
Selberg et al. | Synthesis and photophysics of a series of lipophilic phosphazene‐based fluorescent indicators | |
RU2548360C2 (en) | Method of quantitative determination of methane-fullerenes in reaction mix by uv-spectroscopy method | |
Moriuchi-Kawakami et al. | AC 3-substituted cyclotriveratrylene derivative with 8-quinolinyl groups as a fluorescence-enhanced probe for the sensing of Cu 2+ ions | |
Iwaniuk et al. | Enantioselective sensing of chiral amino alcohols with a stereodynamic arylacetylene‐based probe | |
KR102145345B1 (en) | Method for quantifying the amount of ammonium bicarbonate in a solid sample of ammonium carbamate | |
Tranter et al. | Chiroptical spectroscopy and the validation of crystal structure stereochemical assignments | |
KR102267067B1 (en) | Fluorescent probes compound for the detection of diethylcyanophosphonate and use thereof | |
KR20170019647A (en) | amino acid based compound for selective detecting carbon dioxide, fluorescent chemosensor thereof and method for detecting carbon dioxide using the same | |
Leko et al. | Complexation of alkali metal cations by a tertiary amide calix [4] arene derivative in strongly cation solvating solvents | |
Németh et al. | Synthesis and pKa determination of new enantiopure dimethyl‐substituted acridino‐crown ethers containing a carboxyl group: Useful candidates for enantiomeric recognition studies | |
Guha et al. | Anthracene appended coumarin derivative as a Cr (III) selective turn-on fluorescent probe for living cell imaging: a green approach towards speciation studies | |
US8293534B2 (en) | Method for quantifying permanganate-reducing compounds | |
Sánchez et al. | Solvent effect on a model SN Ar reaction in ionic liquid/water mixtures at different compositions | |
KR20200065495A (en) | Composition for detecting water comprising naphthalimide derivatives | |
Yang et al. | Syntheses and extraction properties of novel biscalixarene and thiacalix [4] arene hydrazone derivatives | |
KR20180134056A (en) | Fluorescent probe compounds for water-sensing in an organic solvent and a water-sensing fluorescent sensor containing the same | |
Ivanova et al. | Raman spectroscopic and mass spectrometric determination of aflatoxins |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20160913 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160710 |