富馬酸單甲酯的分子量測定與純度分析
發(fā)表時間:2025-12-31富馬酸單甲酯(Monomethyl Fumarate,MMF,分子式C5H6O4的分子量測定需依托高精度的質(zhì)譜技術(shù),而純度分析則需結(jié)合色譜、滴定、熔點測定等多種方法,實現(xiàn)主成分含量、雜質(zhì)限度的全面評估,其結(jié)果直接決定該化合物在醫(yī)藥、食品防腐等領(lǐng)域的應(yīng)用可行性。
一、分子量測定方法
富馬酸單甲酯的理論分子量可通過分子式計算:M=(12.01×5)+(1.008×6)+(16.00×4)= 130.10g/mol。實驗測定需采用質(zhì)譜技術(shù),以驗證理論值并排除分子結(jié)構(gòu)誤判的可能,核心方法如下:
1. 電噴霧電離質(zhì)譜(ESI-MS)
這是測定有機小分子分子量的常用方法,適用于極性較強的富馬酸單甲酯。
樣品前處理:將少量富馬酸單甲酯樣品溶解于甲醇-水(體積比1:1)混合溶劑中,配制成濃度為10-5~10-6mol/L}的澄清溶液,避免濃度過高導(dǎo)致離子抑制。
測定條件:采用正離子電離模式,毛細管電壓設(shè)置為3.0~3.5kV,離子源溫度100~120℃,干燥氣(氮氣)流速8~10L/min。
結(jié)果判定:在質(zhì)譜圖中,可觀測到準分子離子峰[M + H]+,其質(zhì)荷比(m/z)理論值為131.04;若使用負離子模式,則可觀測到[M - H]-峰,m/z理論值為129.02。通過該峰的質(zhì)荷比計算,可精準得到樣品的實驗分子量,與理論值的偏差需小于0.1%。
2. 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)
適用于揮發(fā)性較強的富馬酸單甲酯樣品,兼具分離與分子量測定功能,尤其適合含揮發(fā)性雜質(zhì)的樣品。
樣品前處理:將樣品溶解于丙酮或二氯甲烷中,制成低濃度溶液,避免高沸點雜質(zhì)污染色譜柱。
測定條件:采用非極性毛細管色譜柱(如DB-5MS),柱溫程序為:初始溫度60℃保持2min,以10℃升溫至180℃保持5min;離子源為電子轟擊源(EI),電離能量70eV。
結(jié)果判定:在總離子流圖中定位富馬酸單甲酯的色譜峰,提取其質(zhì)譜圖,可觀測到分子離子峰M+(m/z=130),同時伴隨特征碎片離子峰(如m/z=115、97、71 等),通過分子離子峰的質(zhì)荷比確定分子量。
二、純度分析方法
富馬酸單甲酯的純度分析需涵蓋主成分含量測定與雜質(zhì)(如富馬酸、富馬酸二甲酯、甲醇、水分等)限度檢測,核心方法如下:
1. 高效液相色譜法(HPLC):主成分含量與有關(guān)物質(zhì)測定
這是純度分析的首選方法,可同時實現(xiàn)主成分定量與雜質(zhì)定性定量。
色譜條件:采用反相色譜柱(如C18柱,250mm×4.6mm,5μm);流動相為甲醇-0.05%磷酸水溶液(體積比30:70),流速1.0mL/min;檢測波長210nm(基于樣品前處理:精密稱取樣品約50mg,置于100mL容量瓶中,加甲醇溶解并定容至刻度,搖勻后過0.45μm微孔濾膜,取續(xù)濾液作為供試品溶液;另精密稱取富馬酸單甲酯對照品適量,同法制備對照品溶液。
有關(guān)物質(zhì)檢測:取供試品溶液稀釋100倍作為自身對照溶液,進樣分析。按峰面積歸一化法計算雜質(zhì)含量,單個雜質(zhì)峰面積不得大于對照溶液主峰面積的0.5倍(0.5%),總雜質(zhì)峰面積不得大于對照溶液主峰面積的1.0倍(1.0%)。
2. 酸堿滴定法:主成分含量的經(jīng)典驗證
基于富馬酸單甲酯分子中的羧基(-COOH)具有酸性,可采用堿滴定法測定含量,方法簡便、準確度高。
滴定條件:精密稱取樣品約0.2g,置于錐形瓶中,加中性乙醇(對酚酞指示液顯中性)20mL溶解,加酚酞指示液2滴,用0.1mol/L 氫氧化鈉標準滴定液滴定至溶液顯粉紅色,且30秒內(nèi)不褪色。
含量計算:富馬酸單甲酯與氫氧化鈉的反應(yīng)摩爾比為1:1,含量計算公式為:
純度}(%) = [V×C×0.1301/m]×100%
其中,V為氫氧化鈉標準液的消耗體積(mL),C為氫氧化鈉標準液的濃度(mol/L),0.1301為富馬酸單甲酯的毫摩爾質(zhì)量(g/mmol),m為樣品稱樣量(g)。
3. 雜質(zhì)專項檢測
(1)游離酸(富馬酸)檢測
取樣品約1.0g,加無水乙醇20mL溶解,加溴麝香草酚藍指示液,用0.01mol/L 氫氧化鈉標準液滴定至溶液顯藍色。按消耗的堿液體積計算游離酸含量,不得過0.5%。
(2)殘留溶劑(甲醇)檢測
采用頂空進樣氣相色譜法,以聚乙二醇(PEG-20M)為固定相的毛細管柱,柱溫5℃,檢測器為火焰離子化檢測器(FID),以水為溶劑制備供試品溶液,外標法計算甲醇殘留量,需符合相關(guān)藥典殘留溶劑限度要求(通常不得過0.3%)。
(3)水分測定
采用卡爾·費休容量法或庫侖法,稱取適量樣品,溶于無水甲醇中,測定水分含量,不得過0.5%,避免水分影響結(jié)晶性與穩(wěn)定性。
4. 熔點測定:純度的輔助判定
純品富馬酸單甲酯的熔點為144~145℃,若樣品中含雜質(zhì),熔點會降低且熔程變長(通常熔程大于2℃提示純度不足)。測定時需采用毛細管法,控制升溫速率為1/min,平行測定3次,取平均值。
三、方法學(xué)驗證要求
為確保測定結(jié)果的準確性與可靠性,需對上述方法進行方法學(xué)驗證,核心驗證指標包括:
專屬性:色譜法中,富馬酸單甲酯主峰需與雜質(zhì)峰、溶劑峰完全分離,分離度大于1.5;滴定法中,空白溶劑無干擾。
線性與范圍:HPLC法的線性范圍需覆蓋50% ~150%濃度區(qū)間,相關(guān)系數(shù)r≥0.999。
精密度:重復(fù)性試驗的相對標準偏差(RSD)不得過1.0%,中間精密度RSD不得過 2.0%。
準確度:加樣回收率試驗的回收率需在98.0%~102.0%范圍內(nèi),RSD不得過 1.5%。
富馬酸單甲酯的分子量測定以ESI-MS或GC-MS為核心,通過準分子離子峰或分子離子峰精準驗證理論分子量;純度分析則需結(jié)合HPLC法(主成分與雜質(zhì))、酸堿滴定法(含量驗證)及專項雜質(zhì)檢測,實現(xiàn)全面質(zhì)量控制。方法學(xué)驗證是確保檢測結(jié)果可靠的關(guān)鍵,最終需滿足醫(yī)藥或食品領(lǐng)域的純度標準要求。
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