CC BY
63
УДК 51.7:544.77.02.2.532:543.4:615,285:547.1-326
Т. С. Горбунова, А. И. Марданова, Р. Ф. Бакеева,
Н. Н. Умарова
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИЦЕЛЛЯРНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ я-АМИНОФЕНОЛА В ПАРАЦЕТАМОЛЕ
Ключевые слова: ароматические амины, n-аминофенол, многофакторный эксперимент,
поверхность отклика, уравнение регрессии.
Использован однофакторный и многофакторный эксперимент при выявлении оптимальных условий проведения анализа лекарственных средств на основе n-аминофенола. Многофакторный эксперимент позволил построить математическую модель; изучить влияние факторов на целевую функцию путем построения поверхности отклика; проанализировать поверхности отклика с целью поиска точки оптимума.
Keywords: aromatic amins, n-aminophenol, multiple-factor experiment, a response surface, the
regress equation.
One-factorial and multiple-factor experiment is used when we were revealing optimum conditions for realization the analysis of medical products on a basis n-aminophenol. Realization of multiple-factor experiment has allowed to construct mathematical model; to study influence of factors on criterion function by construction of the response’s surface; to analyse the response’s surfaces with the purpose of searching of the optimum’s point.
Контроль качества лекарственных средств на основе ароматических аминов предусматривают анализ таких высокотоксичных веществ как п-аминофенол. Определение его фармакопейным методом характеризуется рядом серьезных недостатков, таких как, использование высокоопасных веществ, длительность и трудоемкость анализа, ограниченная селективность, а также низкая чувствительность.
Ранее нами была показана перспективность применения мицеллярно-организованных сред с целью улучшения характеристик аналитического реагента 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана (ДХДНБФО) при определении ароматических аминов [1,2].
При разработке методики определения п-аминофенола в лекарственных препаратах на основе парацетамола нами проведен однофакторный анализ. Нами выявлены оптимальные условия. Показана необходимость использования неионного ПАВ (АФд-ю) при концентрации, превышающей ККМ, что обеспечивает максимальную чувствительность определений. Определена спектральная область полосы поглощения продукта реакции п-аминофенола и ДХДНБФО в присутствии АФд-ю (A,max = 430 нм). Также установлены концентрация реагента, время протекания аналитической реакции (5 мин) и интервал значений РН (4 -6 ед. рН).
Как известно, однофакторный эксперимент позволяет выявить главные эффекты, но не способен обнаружить и количественно описать взаимодействия факторов и осуществить процедуру оптимизации при наличии последних. Поэтому для совершенствования методики нами проведен многофакторный эксперимент.
С целью выявления наиболее значимых факторов, оценки эффектов взаимодействия между ними, построения поверхности отклика для нахождения оптимальных условий выполнения методики были использованы методы оптимизации и планирования эксперимента.
В качестве критерия оптимальности (отклика) использовали аналитический сигнал
- значение оптической плотности исследуемых растворов. Среди всех изученных факторов для дальнейшей оптимизации методики выбраны наиболее значимо влияющие на аналитический сигнал (Х1 - концентрация аналитического реагента ДХДНБФО (Сдхднбфо, ммоль/л); Х2- величина pH; Х3- концентрация поверхностно-активного вещества АФ9-10 (СпдВ, ммоль/л)).
Оптимизация методики включала планирование и выполнение многофакторного эксперимента по плану Бокса-Бенкена [3]; построение математической модели (у = { (X;)); изучение влияния факторов (X;) на целевую функцию (у) путем построения поверхности отклика; анализ поверхности отклика с целью поиска точки оптимума. В табл.1 приведены план эксперимента, уровни факторов и измеренные в ходе выполнения эксперимента значения отклика.
Таблица 1 - Схема плана Бокса-Бенкена и уровни факторов для описания поверхности отклика при разработке методики определения л-аминофенола
№ опыта Реальные (декодированные) уровни факторов Кодированные уровни факторов Результаты, у
Х1, моль/л Х2, Хз, моль/л * Х1 * Х2 * хз У1 У2 Уз уср
1 0,350 10,00 0,100 +1 +1 0 1,505 1,504 1,505 1,505
2 0,350 2,00 0,100 +1 -1 0 1,620 1,619 1,620 1,620
3 0,050 10,00 0,100 -1 +1 0 0,4105 0,4104 0,4105 0,4105
4 0,050 2,00 0,100 -1 -1 0 0,4125 0,4125 0,4124 0,4125
5 0,350 6,00 0,190 +1 0 +1 1,670 1,671 1,671 1,671
6 0,350 6,00 0,010 +1 0 -1 0,221 0,220 0,221 0,221
7 0,050 6,00 0,190 -1 0 +1 0,580 0,581 0,581 0,581
8 0,050 6,00 0,010 -1 0 -1 0,053 0,053 0,053 0,053
9 0,200 10,00 0,190 0 +1 +1 1,086 1,086 1,085 1,086
10 0,200 10,00 0,010 0 +1 -1 0,2275 0,2274 0,2275 0,2275
11 0,200 2,00 0,190 0 -1 +1 1,2785 1,2786 1,2784 1,2785
12 0,200 2,00 0,010 0 -1 -1 1,085 1,084 1,085 0,185
13 0,200 6,00 0,100 0 0 0 1,631 1,630 1,631 1,630
14 0,200 6,00 0,100 0 0 0 1,668 1,669 1,668 1,668
15 0,200 6,00 0,100 0 0 0 1,6515 1,6514 1,6515 1,6515
Для количественного изучения зависимости величины отклика от значимых факторов была выполнена серия экспериментов в соответствии с приведенным в табл. 1 трехуровневым планом Бокса-Бенкена.
Математическую модель строили с помощью пакета программ «^айБйса 6.0»: Результаты моделирования поверхности отклика и графики контуров приведены на рис. 1, 2.
Рис. 1 - Поверхность отклика зависимостей функции отклика от концентрации реагента ДХДНБФО и концентрации ПАВ при х2* = -1
Рис. 2 - График контуров зависимостей функции отклика от концентрации реагента ДХДНБФО и концентрации ПАВ
Анализ поверхности отклика позволил получить уравнение регрессии:
1,649 + 0,446X1 + 0,491Хз - 0,363X12 - 0,300Х22 - 0,656Хз2 + 0,231X3 X1.
Из полученной модели следует, что главные и квадратичные эффекты наблюдаются для всех факторов. Кроме того, существует статистически значимый эффект взаимодейст-
вия факторов Х1 (СдХдНБФО) и Х3 (Спав). Это означает, что для обеспечения эффективной солюбилизации реагента необходимо контролировать концентрацию ПАВ.
Для проверки модели нами проведены эксперименты в установленных оптимальных условиях (Сдхднбфо= 0,340 ммоль/л, pH =5,00 и Саф9-10 = 0,150 ммоль/л.). Полученные экспериментальные данные (у=1,914±0,019) вполне согласуются с расчетными (у=1,927).
Предложенная нами оптимизация условий спектрофотометрического определения и-аминофенола в наноструктурированных мицеллярных средах с использованием методов математического моделирования позволяет существенно снизить временные, ресурсные и экономические затраты.
Литература
1. Бакеева, Р.Ф. Модификация 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана для применения в качестве аналитического реагента и компонента биологически активных композиций. Ч.1 иммобилизация смешанными мицеллами / Р.Ф. Бакеева, Т.С. Горбунова, Л.И.Сафиуллина и др. // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - №5. - С. 48-54.
2. Бакеева, Р.Ф. Модификация 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана для применения в качестве аналитического реагента и компонента биологически активных композиций. Ч. II иммобилизация смешанными мицеллами./ Р.Ф. Бакеева, Т.С. Горбунова, Л.И.Сафиуллина и др. // Ж. Вестник Каз.Технол.Унив. -2010. - №5. - С. 60-65.
3. Р 50.1.040-2002 Статистические методы. Планирование экспериментов. Термины и определения. - Введ. 2003-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 78 с.
© Т. С. Горбунова - канд. хим. наук, доц. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КГТУ; А. И. Марданова - студ. ЕГТК; Р. Ф. Бакеева - д-р хим. наук, проф. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КГТУ, bakeeva@kstu.ru; Н. Н. Умарова
- канд. хим. наук, доц. той же кафедры.
