USP Residual Solvents Class 2 - Mix A 标准溶液中溶剂残留分析检测方案(样品前处理)

Ingenious sample handling FOOD SAFETYLIFE SCIENCE GC/MS 应用文章 静态顶空分析：气密针式顶空在水样分析中的重现性 Gwen Lim Sin Yee， Thomas Preiswerk， CTC Analytics AG， Zwingen，瑞士 摘要 本文论述了根据USP<467>与Ph.Eur.2.4.24通过优化溶剂残留分析方法实现在GC-FID及GC-MS系统上使用自动化针顶空技术。在本研究中，在USP<467>分类2的所有被分析溶剂的重现性精度范围都在4.3 to 7.8%(GC-FID)区间之间。此结果完全符合USP <467> 与 Ph.Eur. 2.4.24所规定的的质量要求。 顶空分析，溶剂残留， USP <467>， Ph. Eur. 2.4.24 6 2 Figure 1： Setup of PAL RTCor TriPlus RSH with headspace capability. 在封闭系统中，样品基质(液体和/或固体)与其上方气相之间的挥发性物质平衡是静态顶空取样的基础(参考文献1)。采用不同的技术(气密针进样、定量环进样和压力平衡进样)实现了静态顶空采样。在这些进样技术中，气密针进样更容易理解和使用。将样品放入密封的小瓶中，在给定温度下孵化一定时间。在达到分配平衡后，气相中的挥发性物质通过加热的气密针转移到气相色谱系统中，通过氢火焰离子化检测器(FID)或质谱仪(MS)进行分析。药物中的残留溶剂被定义为有机挥发性化学品，用于或生产药物物质或辅料，或用于制备药物产品(参考文献2)。药品的残留溶剂分析通常在样品/产品溶解或分散在足够量的水中进行。基质中的水蒸气在进样和分析过程中会产生问题，直接影响分析结果。 为了保证残留溶剂的分析有足够的精密度，对气密针顶空进样的参数进行了优化，确定了降低蒸汽影响的几个关键步骤。 系统B： GC-MS B Thermo Scientifc TriPlus RSH具有顶空功能安装于 Thermo 2 Trace 1300 GC-ISQ. 3 GC 色谱柱： Restek Rxi-624Sil MS 色谱柱 4 样品盘支架 5 样品盘VT15 6 顶空进样适配器 7 2.5 mL顶空针(部件号： SH2500-65-T-23-SP) 系统A：GC-FID A PAL RTC system 具有顶空功能安装于Agilent 7890B GC-FID.GC 色谱柱： Restek Rxi-624Sil MS 色谱柱 (30mx 0.32 mmlDx1.8 pm) (30 m x 0.32 mmlDx 1.8pm) 1.USP标准品 序号 标准品名称(分类号) 供应商 1 USP Residual Solvents Class 2 - Mix A(36271) Restek Corporation 2.溶剂 序号 化合物名称 供应商 描述 1 水 J.T. Baker HPLC grade 2 二甲基亚砜(DMSO) J.T. Baker >99.0% 3 甲醇 J.T. Baker HPLC grade 4 乙醇 Acros Organic 96% 5 丙酮 Sigma Aldrich ≥99.5% Reagent grade 6 异丙醇 J.T. Baker LCMS grade 7 乙腈 J.T. Baker HPLC grade 8 苯 J.T. Baker Reagent grade 9 甲苯 J.T. Baker >99.5% 3.3.顶空瓶与瓶盖 ·20mL 透明玻璃顶空瓶， 75.5X22.5 mm， DIN压口瓶 (PAL System PN： Vial-20-DC20-CG-100) T顶空压口盖， SPME Fiber and SPME Arrow (PAL System PN：Cap-DC20-St-SP15-100) USP Residual Solvents Class 2 -Mix A 标准溶液使用HPLC 级水进行稀释以得到以下浓度 (ppm)标准溶液。每个顶空样品瓶里根据 USP <467>(参考2)及Ph.Eur. 2.4.24 (参考3)放置6毫升液体样品。 1.用于系统A(GC-FID)： 化合物名称 浓度， ppm 甲醇 25.02 乙腈 3.42 氯甲烷 5.00 反式-1，2-二氯乙烯 7.83 顺式-1，2-二氯乙烯 7.87 四氢味喃 5.75 环己烷 32.37 甲基环己烷 9.83 1，4-二氧六环 3.17 甲苯 7.42 氯苯 3.00 乙苯 3.08 间二甲苯 10.85 对二甲苯 2.55 邻二甲苯 1.63 化合物名称 浓度 ppm 甲醇 8.34 乙腈 1.14 氯甲烷 1.67 反式-1，2-二氯乙烯 2.61 顺式-1，2-二氯乙烯 2.62 四氢呋喃 1.92 环己烷 10.79 甲基环己烷 3.28 1，4-二氧六环 1.06 甲苯 2.47 氯苯 1.00 乙苯 1.03 间二甲苯 3.62 对二甲苯 0.85 邻二甲苯 0.54 3.加标样品溶液(水溶液) 化合物名称 浓度， ppm 甲醇 26.37 乙醇 26.30 丙酮 26.15 异丙醇 26.17 乙腈 1.310 苯 0.07304 甲苯 1.373 系统 A (GC-FID) 系统B(GC-MS) PAL3-RTC TriPlus RSH 顶空孵化炉温度 800C 800C 顶空针温度 1050C 1050C 吹扫气减压表压力 1.6 Bar 1.6 Bar 样品热平衡时间 45分钟 45分钟 预充填 可以(体积=2.25毫升) 可以(体积=2.25毫升) 填充冲程次数 5次(体积=1.2毫升) 5次(体积=1.2毫升) 填充冲程延迟时间 30秒 30秒 样品瓶插入深度 25毫米 25毫米 样品吸入速度 6毫升每分钟 6毫升每分钟 气相进样口插入深度 45毫米 45毫米 样品进样速度 25毫升每分钟 25毫升每分钟 预进样停留时间 3秒 3秒 后进样停留时间 10秒 10秒 进样预吹扫 关闭 关闭 进样后吹扫 60 秒 50少 7890B气相 Trace 1300气相 GC 进样口温度 2000C 1400C GC载气 氦气 氦气 GC柱流量 2.2毫升每分钟(恒流) 2.2毫升每分钟(恒流) 进样口分流比 5：1 20：1 GC程序升温 初始400C 持续20 minutes；动态100C/min to 240C， 持续20分钟 初始40C持续20 minutes； 动态100C/min to 240C，持续20分钟 7890B FID FID 温度 2800C ISQ MS El离子源 70 eV 传输线温度 2500C 离子源温度 2500C 扫描范围 m/z 29-150 表1：优化的分析方法。 自动化顶空进样流程 优化好的针顶空流程，见图2，全自动流程是通过一台PAL RTC或TriPlusRSH实现的。 切换到顶空进样适配器 业 等待顶空孵化炉加热到80度以及顶空针加热到105度 山 6毫升测试溶液被放置于20毫升顶空瓶中并用于系统A或系统B进行分析；仪器参数请参考分析参数。 结果与讨论 以下针顶空参数已经被优化： 吹扫气压力 预填充气体积 针冲程次数 针冲程后延迟时间 表1：展示了顶空分析时已经优化的参数列表。 完全符合USP<467>以及Ph.Eur. 2.4.24要求，孵化温度与针温度分别设置为800C与1050C。使用PAL3-2500微升顶空针 (P/N： SH2500-65-T-23-SP)，我们发现吹扫气压力大于1.6bar时通过预填充气体可以给顶空样品瓶进行始终如一的加压。此外，通过增加针杆的抽拉次数确保瓶内的顶空相在取样前足够的稳定。结合已经优化的流程(图2所示)，具体优化的参数见表1，使水样基质的负面影响最小化。这样，我们可以得到不同批次间出色的重现性结果。 除间二甲苯与对二甲苯以外，所有的被分析化合物都得到了很好的的色谱分离。共流出的间二甲苯与对二甲苯也能匹配Restek的色谱谱库根据USP <467>， 使用Residual Solvents Class 2 - Mix A 在Rxi-624Sil MS (G43) 色谱柱上的分离。 图3和图4分别展示了在系统A和系统B上得到的相应色谱图。 图3：FID色谱图，来自Agilent 7890B GC (系统A)。用水稀释USP Residual Solvents Class 2-Mix A；浓度根据测试溶液准备 1A描述。 图4：总离子流图，来自Thermo Trace 1300 GC-ISQ(系统B).。用水稀释USP Residual Solvents Class 2 - Mix A；浓度根据测试溶液准备1B描述。 化合物名称 系统A 系统B 保留时间，分钟 %RSD (n=20) 保留时间，分钟 %RSD (n=20) 甲醇 2.230 4.47 1.503 5.91 乙腈 3.923 4.30 2.609 4.44 氯甲烷 4.213 4.38 2.792 3.53 反式-1，2-二氯乙烯 4.687 4.73 3.099 4.26 顺式-1，2-二氯乙烯 6.867 4.51 4.517 3.70 四氢呋喃 7.541 4.14 4.949 4.26 环已烷 8.512 4.70 5.568 4.09 甲基环已烷 13.773 4.71 8.972 3.97 1，4-二氧六环 14.762 7.73 9.601 3.88 甲苯 21.740 4.55 14.632 3.78 氯苯 26.363 4.49 23.954 4.27 乙苯 26.695 4.59 24.488 4.27 间二甲苯&对二甲苯 27.011 4.60 24.920 4.51 邻二甲苯 27.790 4.51 25.916 3.91 表2：20个样品的保留时间与RSD百分比结果。 测试溶液：加标样品溶液(水样) 大量样品的实验也被用于本实验做进一步验证。根据测试溶液准备2A的浓度描述，使用HPLC色谱级的水来配置加标样品溶液。使用系统A (GC-FID)，我们分析了109个样品；使用系统 B (GC-MS)我们分析了120个样品。每个系统我们做了5批次的重复性实验。 图5： FID 色谱图， 来自于Agilent 7890B GC(系统A)。模拟样品溶液(水样)；浓度根据测试溶液准备2A描述。 08/08/19 18：45：52 图6：总离子流图，来自于Thermo Trace 1300 GC-ISQ(系统B).模拟样品溶液(水样)；浓度根据测试溶液准备2B描述。 化合物名称 甲醇 乙醇 丙酮 异丙醇 乙腈 苯 甲苯 保留时间，分钟 系统A 2.231 2.996 3.513 3.723 3.929 8.528 21.738 系统B 1.527 2.024 2.361 2.497 2.629 6.285 14.720 化合物名称 批次(重复) 甲醇 乙醇 丙酮 异丙醇 乙腈 苯 甲苯 一c 批次1(n=20) 4.86 3.58 2.02 2.47 3.22 2.03 2.28 批次2(n=22) 3.26 2.92 2.70 2.67 2.81 2.43 2.60 批次3(n=25) 3.54 3.34 3.11 3.12 3.39 3.01 2.89 批次4(n=25) 3.67 3.07 2.56 2.62 3.63 2.72 2.75 批次5(n=17) 2.38 2.07 1.62 1.61 1.94 1.81 1.80 (0Zl=u)8 批次1(n=28) 4.44 5.18 4.96 5.10 6.19 3.04 4.83 批次2(n=20) 2.86 2.83 3.88 3.86 4.63 6.59 5.17 批次3(n=30) 4.70 4.75 3.05 4.32 4.89 7.62 7.33 批次4(n=22) 5.22 5.28 3.92 4.39 4.46 3.57 3.93 批次5(n=20) 3.84 4.14 2.94 3.43 2.70 4.01 4.65 表3：每种化合物的保留时间与每重复批次的%RSD 结果。 结论 以上展示了针顶空分析的流程与参数优化以及水样的重复性结果。除1，4-二氧六环RSD7.7%外，本研究中所有2类溶剂的分析重现性数据RSD均小于5% (GC-FID)。这些结果完全符合USP<467>和Ph. Eur. 2.4.24的要求 (%RSD<15)。 这组已优化的参数可以作为在使用针顶空技术时，水样顶空分析的一般参考依据。 1 HJ Huebschmann， Handbook of GC-MS， Wiley VCH， ISBN： 978-3-527-33474-2 2 United States Pharmacopeia， Chemical Tests， <467> Residual Solvents. 3 European Pharmacopoeia 9.0， Methods of Analysis， 2.4.24. Identification and Control of Residual Solvents. 4 https：//www.restek.com/chromatogram/view/GC_PH1175/prod：：44538 Legal Statements Imprint CTC Analytics AG reserves the right to make improvements and/or changes to the product(s) described in thisdocument at any time without prior notice. CTC Analytics AG makes no warranty of any kind pertaining to thisproduct， including but not limited to implied warranties of merchantability and suitability for a particular purpose.Under no circumstances shall CTC Analytics AG be held liable for any coincidental damage or damages arising as aconsequence of or from the use of this document. Date of print： 12.2019 CTC Analytics AG Industriestrasse 20 CH-4222 Zwingen @ 2019 CTC Analytics AG. 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