文章信息
- 郭强胜, 刘明珂, 禹珊, 沈婷婷, 宋巍, 许旭
- GUO Qiang-sheng, LIU Ming-ke, YU Shan, SHEN Ting-ting, SONG Wei, XU Xu
- 定量核磁共振法同时测定复合维生素B片中B1、B2、烟酰胺和泛酸钙
- A Quantitative NMR Method to Analyze Vitamin B1, Vitamin B2, Nicotinamide and Calcium Pantothenate Contents in Compound Vitamin B Tablets
- 波谱学杂志, 2016, 33(3): 442-451
- Chinese Journal of Magnetic Resonance, 2016, 33(3): 442-451
- http://dx.doi.org/10.11938/cjmr20160309
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文章历史
收稿日期: 2015-08-15
收修改稿日期: 2016-07-14
DOI:10.11938/cjmr20160309
复合维生素B片是常用的非处方药物,按照卫生部标准WS1-73(B)-89[1],每片含主要成份维生素B1(VB1, 3 mg)、维生素B2(VB2, 1.5 mg)、维生素B6(VB6, 0.2 mg)、烟酰胺(10 mg)和泛酸钙(1 mg),辅料为淀粉、糊精、磷酸氢钙和硬脂酸镁;分别使用重量法测定VB1、分光光度法测VB2、滴定法测烟酰胺,操作麻烦,且其中的VB6和泛酸钙没有定量测定的方法和标准.文献[2-4]中常利用离子对液相色谱法测定VB1、VB2、VB6和烟酰胺含量;近来有不用离子对试剂的梯度洗脱反相高效液相色谱(RPLC)法测定4种成分的报道[5];还有测定其它维生素制剂中更多成分的报道[6, 7];也有用毛细管电泳法[8]、计算分光光度法[9, 10]及比色法[11]测定其中成分的报道.这些方法在测定时均需使用标样,操作复杂,且测定该药中泛酸钙的报道较少.
定量核磁共振波谱(qNMR)方法[12]简便快捷,实际测定时可以不使用待测组分的对照品.因而先后被美国药典、英国药典[13]、欧洲药典收录,中国药典2010版也在开始收录[14].近年来,qNMR方法已被广泛应用于药品[15-27]、食品[28-30]等不同样品的定量分析,其中就有测定单组份维生素药品的报道[25, 26].
本文建立了同时测定复合维生素B片中有效成分VB1、VB2、烟酰胺和泛酸钙的qNMR方法.考察了NMR实验条件对有效成分含量测定的影响,选择内标为对苯二甲醛,溶剂为氘代二甲亚砜(DMSO-d6),用qNMR方法同时测定了4种成分的含量.
1 实验部分 1.1 仪器及试剂 1.1.1 仪器Bruker AVANCE Ⅲ 500型NMR谱仪(Bruker);分析天平(AB204-N型,精度为0.1 mg,上海世义精密仪器有限公司)用于称量700 mg以上的样品;精密天平(M2P型,精度为0.001 mg,德国Startorius公司)用于称量700 mg以下样品;超声波发生器(PS-20型,Jeken公司);离心机(TGL-16G型,上海安亭科学仪器厂);电热鼓风恒温干燥箱(HJ101-00型,常州市昊江电热器材制造有限公司).
1.1.2 试剂与样品DMSO-d6(99.9%氘代,化学纯度为99.5%),部分实验中使用的DMSO-d6中含有0.05%(v/v)的四甲基硅烷(TMS),均购自美国剑桥同位素实验室(CIL);对苯二甲醛(化学纯)和邻苯二甲酸氢钾(基准试剂)均购自国药集团化学试剂有限公司;VB1、VB2、VB6、烟酰胺和泛酸钙对照品均购自中国药品生物制品检定院;复合维生素B片药品均购于上海零售药房.
1.2 实验方法取复合维生素B片若干,称量并计算平均片重,置研钵中研成细粉,精密称取25.0 mg左右药片粉末,0.5 mg左右对苯二甲醛作为内标,放于同一塑料管中,加入DMSO-d60.5 mL,振荡摇匀,超声10 min.然后把上述溶液转移至NMR样品管,在选定的实验条件下测定,对得到的谱图进行相位调整和基线校正,选定内标峰和定量峰,并进行积分面积测量.
根据内标峰面积与复合维生素B片中4种成分的积分面积比值,用2010版中国药典的qNMR方法计算待测组分的重量:
其中Wr为内标物的重量,As和Ar分别为供试品特征峰和内标峰的峰面积,Es和Er分别为供试品和内标物的质子当量重量(以分子量除以特征峰的质子数计算得到)[14],然后根据称样量计算组分在样品中的含量.
2 结果与讨论 2.1 样品中各组分NMR定量峰的选择复合维生素B片样品的典型NMR谱图见图 1(a).通过比较在同样条件下样品与单一维生素成分的NMR谱图,排除受到干扰的信号,选择可用于定量分析的NMR谱峰位置见表 1.样品中VB1、VB2、烟酰胺和泛酸钙除表 1中的NMR谱峰以及部分活泼氢的谱峰没有相互干扰以外,其它位置均存在干扰. 图 2显示了VB1、VB2、烟酰胺和泛酸钙的结构式及其定量谱峰对应的质子.但实际实验中各成分的化学位移会有轻微的移动.特别是VB1,其定量峰化学位移与含量相关:含量高时化学位移会增大,因此本实验中将VB1用于定量的质子选在δ 9.60~9.90之间.泛酸钙的定量峰积分时容易受到邻近信号的轻微干扰(没有完全基线分离),但影响不大.考虑辅料成分可能会对谱峰积分产生影响,我们选择了将可溶性淀粉和硬脂酸镁加入至实验溶液中进行测试,结果显示它们均对各定量质子的NMR谱图没有干扰(谱图未显示).另外,为排除溶剂与塑料离心管相互作用可能对NMR信号产生的影响,我们做了空白实验,结果显示:相同的新塑料离心管中加入DMSO-d6超声10 min后,其NMR谱图中除溶剂峰以外,没有观察到其它信号(谱图未显示).
成分 | δH | 定量峰对应质子数 | 质子当量重量* |
VB1(thiamin hydrochloride) | 9.60~9.90 | 1 | 337.3 |
VB2(riboflavin) | 11.36 | 1 | 376.4 |
烟酰胺(nicotinamide) | 9.01 (or 8.69) | 1 | 122.1 |
泛酸钙(calcium pantothenate) | 0.78 | 12 | 39.7 |
对苯二甲醛(内标,terephthalaldehyde) | 10.13 | 2 | 67.1 |
邻苯二甲酸氢钾(基准物质,potassium acid phthalate) | 7.49 | 2 | 102.1 |
*质子当量重量=分子量/定量峰对应质子数. |
VB6在样品中的含量比其它4个成分低一个数量级,而且它的NMR峰(δ 8.12、4.72~4.80、2.62)与样品中其它峰的位置相近,仅δ 2.62处信号受干扰较小,但含量低、信噪比差、无法达到定量的要求,因此本文仅对复合维生素B片中VB1、VB2、烟酰胺和泛酸钙4种成分进行了NMR定量研究.
样品中烟酰胺在δ 9.01和8.69处NMR峰的积分面积值相近,其重复测定峰面积的相对标准偏差(RSD)都小于3%,且都没有受到干扰,用于定量也没有明显差异,因此这两处的峰都可以作为烟酰胺的定量峰.除特别说明外,本文烟酰胺的定量峰都选择在δ 9.01处.
2.2 内标物选择与标定内标物应不与样品发生反应,且其NMR峰与所测的样品峰之间没有干扰.对苯二甲醛的出峰位置在δ 10.13(醛基上的质子)及δ 8.05(苯环上的质子)附近,与维生素B片成分中的定量峰均互不干扰;该物质在常温下呈白色粉末或晶体状,易于精确称量,且在称量过程中没有吸湿现象;将该内标加入到复合维生素B片溶液中进行定量分析时,对苯二甲醛的稳定性也很好,随时间推移,其出峰位置及峰面积都很稳定.故本试验选择对苯二甲醛作为内标来对样品中的成分进行定量.
由于对苯二甲醛为化学纯试剂,故选取含量为100%的邻苯二甲酸氢钾基准试剂标定内标对苯二甲醛.邻苯二甲酸氢钾的NMR峰位置在δ 8.20和7.49附近(均为苯环上的质子).由于δ 8.20左右的峰与对苯二甲醛δ 8.05峰很近,容易产生干扰,故选择邻苯二甲酸氢钾的基准峰为δ 7.49(2H,质子当量重量为102.11).对苯二甲醛的定量峰仍为δ 10.13(2H,质子当量重量为67.07).
精密称取对苯二甲醛和邻苯二甲酸氢钾,放于同一塑料离心管中,加入DMSO-d60.5 mL,振荡摇匀,完全溶解后转移至样品管进行NMR分析.每次实验测定5次,取平均值为对苯二甲醛内标的含量.结果显示重复2次测定的对苯二甲醛百分含量分别为97.91%和97.15%,取平均值97.53%作为其实际含量.
2.3 采样次数对复合维生素B片测定数据重现性的影响设置脉冲宽度3.0 μs、延迟时间为1 s、采样温度22 ℃,其他参数默认.设定内标峰面积为10,对不同化学位移处各待测峰面积进行相对积分,考察采样次数对相对峰面积比的影响(测定结果见表 2).
采样次数 | VB1 (δ 9.60~9.90) | VB2 (δ 11.36) | 烟酰胺(δ 9.01) | 泛酸钙(δ 0.78) | |||||||
面积比* | RSD/% | 面积比* | RSD/% | 面积比* | RSD/% | 面积比* | RSD/% | ||||
8 | 5.7300 | 1.40 | 2.7510 | 6.10 | 51.6797 | 0.31 | 15.5513 | 0.63 | |||
16 | 5.8913 | 0.54 | 2.3923 | 3.91 | 51.8884 | 0.60 | 15.4423 | 0.43 | |||
64 | 5.8025 | 0.52 | 2.5862 | 1.49 | 51.6353 | 0.25 | 15.8452 | 1.40 | |||
128 | 5.8507 | 0.55 | 2.4876 | 1.25 | 50.7484 | 0.97 | 14.8271 | 3.23 | |||
250 | 5.8223 | 0.28 | 2.4775 | 1.53 | 51.1599 | 0.41 | 15.8079 | 1.23 | |||
500 | 5.9800 | 0.62 | 2.5003 | 0.89 | 51.6211 | 0.23 | 15.7500 | 0.97 | |||
*以对苯二甲醛δ10.13质子积分面积为10作为标准,各物质定量峰的相对积分面积. |
从积分数据可以看出,采样次数少,数据重现性差.当采样次数达到128次以上时,数据重现性变好.由于被测药品为混合物,VB2含量较少,与烟酰胺的含量相差较大,为了确保定量测定数据的重复性,最后选择采样次数为500.
2.4 测试溶液的稳定性取样品与内标对苯二甲醛按1.2节的方法得到样品溶液并放在样品管中.在6 d时间内,每天按1.2节的方法进行NMR分析,测定复合维生素B片中4种成分定量峰的相对积分面积(见表 3,计算方式与2.3节中所述相同).
t/d | VB1 | VB2 | 烟酰胺 | 泛酸钙 | |
(δ 9.60~9.90) | (δ 11.36) | (δ 9.01) | (δ 0.69) | (δ 0.78) | |
0 | 3.6289 | 1.6177 | 32.7639 | 34.3090 | 10.1861 |
1 | 3.6729 | 1.6109 | 32.6020 | 32.5205 | 10.1949 |
2 | 3.6530 | 1.6174 | 32.9051 | 32.6442 | 10.2049 |
3 | 3.6545 | 1.6127 | 33.7395 | 33.4731 | 10.1900 |
4 | 3.6909 | 1.6008 | 33.3191 | 32.7524 | 10.1748 |
5 | 3.6909 | 1.6013 | 34.3484 | 34.3339 | 10.1834 |
Mean | 3.6652 | 1.6101 | 33.2797 | 33.3389 | 10.1890 |
RSD/% | 0.66 | 0.47 | 2.00 | 2.49 | 0.10 |
结果显示在6 d以内,复合维生素B片与内标的DMSO-d6溶液在NMR样品管中具有很好的稳定性,也说明本方法在定量测定4种化合物含量时具有很好的重现性.其中值得注意的是,VB2定量质子在二酰胺中间的氨基上,有一定的活泼性,通常不用做定量峰.但表 3结果显示其相对峰面积稳定性良好,可能与其结构中的大共轭体系和溶液pH有关,这有待进一步研究.
2.5 4种成分的标准曲线由于VB1暴露在空气中迅速吸水,含水量可达4%,泛酸钙也有引湿性[14],这2个成分用对照品直接测定标准曲线时,零截距回归的斜率与理论斜率(样品与内标质子当量数的比值)偏差较大,可达到10%左右,因此需要标定其含量.
实际称重暴露空气中的干燥VB1样品时,会出现天平示数快速增加的现象,但放置0.5 h后再称重则读数稳定,这显示VB1在吸湿饱和后可以准确称量.但以定量NMR方法测定其含量时,重现性较差(RSD为3.3%),因此通过称重法[14]测定VB1对照品含水量.精密称取一定量的VB1对照品放在铝箔称样舟中,放入烘箱烘干2 h后封闭铝箔舟,取出稍冷却后尽快称重,以两次称重差值与后次称重的比值作为含水量.重复3次的结果分别为4.30%、4.38%和4.32%,重复性很好,与文献[14]报道接近,取其平均值4.33%作为含水量,VB1对照品实际含量按照95.67%计算.
泛酸钙对照品含水量则通过用已知含量的对苯二甲醛为内标,直接用定量NMR的方法测定(也可以用基准试剂邻苯二甲酸氢钾直接标定),重复四次的结果分别为93.16%、91.87%、92.50%和93.01%,取平均值92.64%(RSD为0.63%)作为泛酸钙对照品的含水量.
分别精密称取5份4种对照品和内标,按1.2节的方法测定不同样品成分与内标的NMR峰面积,以各成分峰面积与内标峰面积比值为X,对照品与内标质量的比值为Y,进行线性拟合,得到各组分的标准曲线(表 4).标准曲线的相关系数(r)均大于0.999,显示qNMR方法得到的结果线性良好. VB1、烟酰胺和泛酸钙的标准曲线斜率与理论值非常接近,VB2的误差稍大可能与对照品在测定中的不稳定性有关[14].这些结果表明,本实验测定实际样品时可根据式(1)计算各成分含量,不用对照品.
组分 | 组分重量范围/mg (n=5) | 内标重量/mg | 零截距标准曲线斜率 | 相关系数(r) | 理论斜率 | 斜率相对误差/% |
VB1 | 0.650~4.116 | 约1.0 | 5.1148 | 0.9998 | 5.0291 | 1.70 |
VB2 | 0.555~4.340 | 约0.5 | 5.9461 | 0.9994 | 5.6116 | 5.96 |
烟酰胺 | 0.719~2.855 | 约1.0 | 1.8461 | 0.9999 | 1.8209 | 1.38 |
泛酸钙 | 0.407~1.914 | 约0.7 | 0.6011 | 0.9999 | 0.5921 | 1.52 |
取部分样品,分别加入不同量的4种单成份维生素对照品后,与原样品一起按照1.2节的方法分析测定,计算4种成分的加标回收率(见表 5).结果显示各成分的回收率均接近100%,且重现性很好.这表明该方法准确度高、结果可靠.
成分 | 原含量/mg | 加入量/mg | 测定值/mg | 测得加入量/mg | 回收率/% | 平均值/% | RSD/% |
VB1 | 0.9598 | 1.189 | 2.1171 | 1.157 | 97.33 | 96.46 | 0.83 |
2.408 | 3.2782 | 2.318 | 96.28 | ||||
3.562 | 4.3708 | 3.411 | 95.76 | ||||
VB2 | 0.4957 | 0.501 | 0.9895 | 0.494 | 98.56 | 99.22 | 0.65 |
0.958 | 1.4475 | 0.952 | 99.35 | ||||
1.480 | 1.9744 | 1.479 | 99.91 | ||||
烟酰胺 | 3.3926 | 3.287 | 6.6628 | 3.270 | 99.49 | 99.85 | 0.46 |
6.606 | 10.0230 | 6.630 | 100.37 | ||||
9.886 | 13.2475 | 9.855 | 99.69 | ||||
泛酸钙 | 0.3096 | 0.384 | 0.6934 | 0.384 | 99.95 | 100.05 | 0.22 |
0.767 | 1.0758 | 0.766 | 99.90 | ||||
1.150 | 1.4631 | 1.154 | 100.30 |
按1.2节的方法测定不同厂家和批号的复合维生素B片4种成分含量,结果见表 6.对于所测定的成分,4个样品(包括1个过期样品)中VB1、VB2和烟酰胺的含量测定值均在药典规定的标示量范围(90.0%~110.0%)内.泛酸钙的含量测定结果偏低,可能与标准中没有其含量测定的方法和定量指标有关.
样品 | 平均片重/mg | VB1 | VB2 | 烟酰胺 | 泛酸钙 | |||||||
百分含量/% | 平均每片含量/mg | 百分含量/% | 平均每片含量/mg | 百分含量/% | 平均每片含量/mg | 百分含量/% | 平均每片含量/mg | |||||
1 | 76.143 | 4.351 | 3.313 | 1.983 | 1.510 | 13.21 | 10.06 | 1.337 | 1.018 | |||
2 | 78.662 | 3.867 | 3.042 | 1.894 | 1.490 | 12.46 | 9.81 | 1.101 | 0.866 | |||
3 | 77.931 | 3.987 | 3.107 | 1.826 | 1.423 | 12.33 | 9.61 | 1.063 | 0.829 | |||
4 | 94.369 | 3.297 | 3.111 | 1.547 | 1.459 | 10.49 | 9.90 | 0.948 | 0.895 |
以对苯二甲醛为内标、DMSO-d6为溶剂,建立了同时测定复合维生素B片中4种有效成分VB1、VB2、烟酰胺和泛酸钙的1H qNMR定量方法.通过对(样品/内标)质量比与NMR峰面积比的线性关系考察发现:可以用绝对定量法计算各组分的含量,在实际测定样品时可以不使用容易吸潮的标样.最后,使用该方法实际测定了4种复合维生素B片样品中VB1、VB2、烟酰胺和泛酸钙的含量.本法操作简便,结果可靠.
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