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  药物分析杂志   2020, Vol. 40 Issue (1): 163-169.  DOI: 10.16155/j.0254-1793.2020.01.21
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标准研讨

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付蒙, 江燕, 柳艳云, 袁怡, 陈晓莉, 周姝. 气相色谱法测定苯甲酸中有关物质的含量[J]. 药物分析杂志, 2020, 40(1): 163-169. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2020.01.21.
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FU Meng, JIANG Yan, LIU Yan-yun, YUAN Yi, CHEN Xiao-li, ZHOU Shu. Determination of related substances in benzoic acid by GC[J]. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis, 2020, 40(1): 163-169. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2020.01.21.
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基金项目

国家药典委员会药品标准制修订研究课题(2018Y046)

第一作者

付蒙  Tel:(027)87705260;E-mail:397262414@qq.com

文章历史

收稿日期:2019-05-06
气相色谱法测定苯甲酸中有关物质的含量
付蒙 , 江燕 , 柳艳云 , 袁怡 , 陈晓莉 , 周姝     
湖北省药品监督检验研究院, 武汉 430075
摘要目的:建立测定苯甲酸中有关物质甲苯、苯甲醛、苯甲醇、联苯、2-甲基联苯、3-甲基联苯、4-甲基联苯、苯甲酸苄酯含量的方法。方法:采用气相色谱法,色谱柱为Aglient DB-FFAP毛细管柱(30 m×0.32 mm,0.25 μm),柱温为程序升温(起始温度100℃,保持1 min,再以5℃·min-1升温至230℃,保持5 min),氢火焰离子化检测器(FID),进样口温度270℃,检测器温度300℃,载气(N2)流速为1.0 mL·min-1,分流比10:1,进样量1 μL。结果:甲苯、苯甲醛、苯甲醇、联苯、2-甲基联苯、3-甲基联苯、4-甲基联苯、苯甲酸苄酯分别质量浓度在0.258~77.413、0.223~66.953、0.237~71.137、0.182~54.512、0.263~78.863、0.288~86.342、0.164~49.062、0.232~69.500 μg·mL-1范围内与各自峰面积积分值呈良好的线性关系,相关系数r均大于0.999,平均回收率均在95.5%~100.4%之间。样品中有关物质测定结果显示部分样品检出苯甲醛、苯甲醇、联苯、2-甲基联苯、3-甲基联苯、4-甲基联苯、苯甲酸苄酯等,检出值均较小,范围为0.001%~0.026%。结论:该方法可用于苯甲酸有关物质的控制。
关键词气相色谱法    苯甲酸    甲苯    苯甲醛    苯甲醇    联苯    甲基联苯    苯甲酸苄酯    有关物质    
Determination of related substances in benzoic acid by GC
FU Meng, JIANG Yan, LIU Yan-yun, YUAN Yi, CHEN Xiao-li, ZHOU Shu    
Hubei Institute for Drug Control, Wuhan 430075, China
Abstract: Objective: To establish a method for the determination of related substances(methylbenzene, phenylaldehyde, benzyl alcohol, biphenyl, 2-methyl biphenyl, 3-methyl biphenyl, 4-methyl biphenyl and benzyl benzoate)in benzoic acid.Methods: GC method was adopted. The determination was performed on capillary column of Aglient DB-FFAP(30 m×0.32 mm, 0.25 μm); the detector was FID; inlet temperature was 270℃; the detector temperature was 300℃; the column temperature was programmed to start at 100℃, maintained for 1 min, and then rose to 230℃ at a rate of 5℃·min-1, maintained for 5 min; nitrogen(1.0 mL·min-1)was used as the carrying gas; the split ratio was 10:1;the injection volume was 1 μL.Results: Methylbenzene, phenylaldehyde, benzyl alcohol, biphenyl, 2-methyl biphenyl, 3-methyl biphenyl, 4-methyl biphenyl and benzyl benzoate showed good linear relationships within the ranges of 0.258-77.413 μg·mL-1, 0.223-66.953 μg·mL-1, 0.237-71.137 μg·mL-1, 0.182-54.512 μg·mL-1, 0.263-78.863 μg·mL-1, 0.288-86.342 μg·mL-1, 0.164-49.062 μg·mL-1 and 0.232-69.500 μg·mL-1, respectively with the correlation coefficients of above 0.999. And the average recoveries were 95.5%-100.4%. The determination results of the related substances showed that the amounts of phenylaldehyde, benzyl alcohol, biphenyl, 2-methyl biphenyl, 3-methyl biphenyl, 4-methyl biphenyl and benzyl benzoate in some samples were small with the range of 0.001%-0.026%.Conclusion: This method can be used for the quality control of related substances in benzoic acid.
Keywords: GC    benzoic acid    methylbenzene    phenylaldehyde    benzyl alcohol    biphenyl    methyl biphenyl    benzyl benzoate    related substances    

苯甲酸又称安息香酸,分子式为C6H5COOH,是苯环上的1个氢被羧基(-COOH)取代形成的化合物,其以游离酸、酯或其衍生物的形式广泛存在于自然界中,主要用于抗真菌及消毒防腐,用于医药、染料载体、增塑剂、香料和食品防腐剂等的生产,也用于醇酸树脂涂料的性能改进,也作为钢铁设备的防锈剂、农业化学品。

苯甲酸收载于2015年版《中华人民共和国药典》(简称《中国药典》)二部[1]、食品添加剂标准[2]、饲料添加剂标准[3]、欧洲药典(EP)9.0版[4]、美国药典(USP)41-国家处方集(NF)36版[5]、英国药典(BP)2018年版[6]、日本药局方(JP)17版[7]以及食品化学法典(FCC)第5版[8]中,但各国药典均未对苯甲酸有关物质进行检查,仅食品添加剂及饲料添加剂的标准对5种联苯类物质(联苯、2-甲基联苯、3-甲基联苯、4-甲基联苯、苯甲酸苄酯)进行了控制。

苯甲酸的工业生产方法主要为甲苯液相空气氧化法[9],此外还有三氯甲苯水解法以及邻苯二甲酸酐脱羧法等[10]。苯甲酸的合成过程中容易引入甲苯、苯甲醛、苯甲醇以及联苯类杂质等,其直接影响到产品的安全性。目前,文献报道的检测方法主要为气相色谱(GC)法[11-15]、高效液相色谱(HPLC)法[16-19]等,但仅限于检测其中1~3个杂质成分,尚未见文献报道同时测定苯甲酸有关物质(甲苯、苯甲醛、苯甲醇以及联苯类)的测定方法。本文在前人工作基础上,建立了GC法同时测定苯甲酸有关物质(甲苯、苯甲醛、苯甲醇以及联苯类)的方法。结果表明,所建立的方法简便、快捷、结果准确,能有效控制药品质量。

1 仪器与试药 1.1 仪器

安捷伦7890B气相色谱仪,梅特勒XP205电子分析天平。

1.2 药品与试剂

苯甲酸样品:样品1(厂家A,批号1160701,原料药),样品2(厂家A,批号1180103,原料药),样品3(厂家B,批号170901,辅料),样品4(厂家B,批号170902,辅料),样品5(厂家C,批号B803148,化学试剂),样品6(厂家D,批号1FK0073,进口辅料);溶剂:NN-二甲基甲酰胺(国药集团化学试剂有限公司,批号81007718,分析纯);对照品:甲苯(Dr. Ehrenstorfer GmbH,批号30914,含量99.9%),苯甲醛(中国食品药品检定研究院,批号111650-201303,含量99.9 %),苯甲醇(中国食品药品检定研究院,批号190019-201702,含量99.8%),联苯(Stanford Chemicals,批号BPB-081078,含量99.51%),2-甲基联苯(TCI,批号OE5XH,含量98.9%),3-甲基联苯(TCI,批号ONWVE,含量95.3%),4-甲基联苯(TCI,批号4LSKC,含量98.4%),苯甲酸苄酯(Stanford Chemicals,批号BYB-577800,含量99.90%)。

2 方法与结果 2.1 色谱条件

色谱柱:Aglient DB-FFAP毛细管柱(30 m×0.32 mm,0.25 μm);柱温:起始温度为100 ℃,保持1 min,以5 ℃·min-1升温至230℃,保持5 min;进样口温度:270 ℃;氢火焰检测器温度:300 ℃;空气流量:400 mL·min-1;氢气流量:30 mL·min-1;载气(N2)流速:1.0 mL·min-1,分流比10:1,进样量:1 μL。

2.2 溶液的制备 2.2.1 混合对照品储备液及混合对照品溶液

精密称取甲苯、苯甲醛、苯甲醇、联苯、2-甲基联苯、3-甲基联苯、4-甲基联苯、苯甲酸苄酯的对照品各约20 mg,放于预先盛有约3 mL NN-二甲基甲酰胺(DMF)的10 mL量瓶中混合,然后加DMF稀释制成每1 mL中约含2 mg的混合对照品储备液。精密量取混合对照品储备液1.0 mL于100 mL量瓶中,加DMF稀释至刻度,摇匀,即成每1 mL中约含20 μg的混合对照品溶液。

2.2.2 供试品溶液

取样品0.5 g,精密称定,置25 mL量瓶中,加DMF溶解并稀释制成每1 mL中约含20 mg的溶液,作为供试品溶液。

2.2.3 空白溶液

空白溶液为DMF。

2.3 系统适用性试验

取“2.2”项下的空白溶液、对照品溶液和供试品溶液(样品批号1160701)各1 μL,在“2.1”项色谱条件下分别进样,记录色谱图。结果显示,空白溶剂不影响测定,各溶液色谱图中相邻的峰间分离度良好,均大于2.0(图 1);甲苯、苯甲醛、苯甲醇、联苯、2-甲基联苯、3-甲基联苯、4-甲基联苯、苯甲酸苄酯的理论塔板数均大于10 000。

1.甲苯(methylbenzene)2.苯甲醛(phenylaldehyde)3.苯甲醇(benzyl alcohol)4. 2-甲基联苯(2-methyl biphenyl)5.联苯(biphenyl)6. 3-甲基联苯(3-methyl biphenyl)7. 4-甲基联苯(4-methyl biphenyl)8.苯甲酸苄酯(benzyl benzoate)
a. DMF b.对照品溶液(solution of reference substances)c.供试品溶液(sample solution)
图 1 GC色谱图 Fig.1 GC chromatograms
2.4 线性关系考察

精密量取混合对照品储备液5、50、100、500、1 000、1 500 μL,分别置50 mL量瓶中,加DMF稀释至刻度,摇匀,即得线性溶液①~⑥,按上述色谱条件进样分析。以浓度X(μg·mL-1)为横坐标,峰面积Y为纵坐标进行线性回归,结果见表 1

表 1 8个化合物线性关系 Tab.1 Linear relationships of 8 compounds
2.5 检测下限与定量下限

将“2.4”项下的线性溶液⑥用DMF逐级稀释,进样测定。结果当信噪比约为3时,测得检测下限;当信噪比约为10时,测得定量下限。结果如表 1

2.6 精密度试验

精密量取线性溶液⑤1 μL,按“2.1”项下的色谱条件,连续进样测定6次,记录色谱图及峰面积值。结果测得甲苯、苯甲醛、苯甲醇、联苯、2-甲基联苯、3-甲基联苯、4-甲基联苯、苯甲酸苄酯峰面积的RSD(n=6)分别为0.31%、0.26%、0.43%、0.23%、0.24%、0.22%、0.29%、0.28%,说明仪器进样精密度良好。

2.7 稳定性试验

精密量取线性溶液⑤1 μL,分别于0、8、16、24 h,按“2.1”项下的色谱条件进样测定,记录色谱图及峰面积值。结果测得甲苯、苯甲醛、联苯、2-甲基联苯、3-甲基联苯、4-甲基联苯、苯甲酸苄酯峰面积在24 h内的RSD分别为1.0%、0.40%、0.26%、0.33%、0.23%、0.33%、0.26%,说明其溶液在24 h内基本保持稳定,苯甲醇的峰面积在16 h内的RSD为0.12%,说明其溶液在16 h内基本保持稳定。

2.8 加样回收试验

分别精密称取已知含量的样品(批号170901)约0.5 g,共9份,依次加入“2.2.1”项下的混合对照品储备液0.20、0.25、0.30 mL,各3份,再分别加DMF稀释至25 mL,即得低、中、高3个质量浓度的供试溶液,按上述色谱条件进样测定并计算回收率。结果如表 2,表明各成分的低、中、高3个浓度回收率均在95.5%~100.4%之间,RSD在0.09%~0.98%之间,说明本方法准确度良好。

表 2 回收率试验结果 Tab.2 Results of recovery tests
2.9 苯甲酸中有关物质的测定

取6批样品,按“2.2.2”项下方法制备供试品溶液,按“2.1”项下色谱条件进样测定,结果见表 3

表 3 6批样品中有关物质测定结果(%) Tab.3 Results of related substances in 6 samples
3 讨论 3.1 色谱柱的选择

由于所要检测的有关物质较多,而且3-甲基联苯、4-甲基联苯的沸点与极性相近,难以分离,在本试验中选择不同的毛细管柱进行测定,在选择PE-wax柱时,3-甲基联苯与4-甲基联苯的分离度达不到要求,在使用安捷伦-waxetr柱时,各成分分离度均达到要求,但分析时间较长,而使用安捷伦-DB-FFAP柱时,各成分分离度不仅达到要求,且分析时间控制在30 min内。

3.2 色谱条件的选择

本试验检测的有关物质包括甲苯、苯甲醛、苯甲醇、联苯、2-甲基联苯、3-甲基联苯、4-甲基联苯、苯甲酸苄酯8个化合物,沸点范围为110~324 ℃,因此本试验采用程序升温使8个化合物在较短时间内达到良好的分离。

3.3 结论

为了进一步控制苯甲酸原料药的质量,对原料药中有关物质进行测定,考虑检出的已知杂质成分的量均较小,结合2015年版《中国药典》对有关物质的限度要求与ICH杂质研究指导原则最低限度要求,甲苯的限度设为不得过0.089%,其余成分设为不得过0.1%。

本文建立了不同级别苯甲酸中有关物质甲苯、苯甲醛、苯甲醇、联苯、2-甲基联苯、3-甲基联苯、4-甲基联苯、苯甲酸苄酯的检查方法,并规定其限度,与已有方法相比,该方法简便、灵敏、专属性强,能同时测定8个成分。此外,苯甲酸在2015年版《中国药典》标准中没有设立有关物质检查项,故本法的建立有利于药品质量的有效控制。

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