CZ84899A3 - Způsob výroby dinitrilu kyseliny malonové - Google Patents

Description

Chromatografický screening a stanoveni pomoci směsí standardly

Vynález se týká způsobu screeningu a kvantitativního vyhodnocování pomocí univerzálního standardu

Dosavadní stav techniky

Analýza pomocí plynové chromatografie patří mezi nejrozšířenější metody analytické chemie .které slouží k identifikaci a ke stanovení široké škály organických sloučenin. Ale je to metoda ,která se neobejde bez standardů. Dosavadní standardy jsou velmi drahé ,protože jako standardy se používají látky vysoké čistoty , jednotlivě nebo ve směsi ,vždy s uvedením chemického složení a váhy jednotlivých individuí.Výjimečně to je přesně definována navážka směsi určena k celkovému stanovení této směsi v neznámém vzorku.

Screening látek se provádí .porovnáním eluční doby neznámé látky s eluční dobou přesně chemicky definovaného standardu. Retenční doba pro stejnou látku se denně více či méně mění a proto definované standardy se musí pro porovnávaní elučních dat opakovaně dávkovat do chromatografu.Byly a jsou pokusy o screening pomocí relativních údajů k přesně definovaným chemickým látkám ,ale spolehlivost identifikačních výsledků byla a je v provozních laboratořích nízká a Časově náročná ,čimž náklady na chromatografickou analýzu jsou neobyčejně vysoké.

Do současné doby se v kapalinové a plynové chromatografii pro kvantitativní analýzu používají jen standardy stejného složení jako ty látky .které se měly stanovovat a tyto standardy současně sloužily pro identifikaci látek

Vynález představuje převratnou změnu v oblasti plynové chromatografie. Umožňuje každé chromatografické laboratoři trvale využívat eluční data jednou v laboratoři naměřená ,což dosud nebylo úspěšně možné.. V praxi to znamená 4e každá laboratoř pro danou metodu bude moci rozpoznat okamžitě stovky látek už během analýzy a dokonce bude moci semi- až kvantitativně je okamžitě vyhodnotit ,aniž by bylo zapotřebí bezprostředně po analýze vzorku dávat příslušné standardy.Toto je neocenitelný přínos pro toxikologické,celní,kriminalistícké, ekologické a jiné laboratoře. Vynález výrazně zlaciůuje,urychluje ,provoz chromatograíických analýz, řádově zkvalitňuje práci a to bez nároků na nové investice a přitom je dostupný každé laboratoři.Toho se dosáhne zavedením způsobu podle vynálezu s použitím univerzálního standardu jako prostředku k provádění tohoto způsobu..

Vynález je založen na těchto experimentálně ověřených základech.Látky ,které se eluují přibližně ve stejné době (bez ohledu na chemické složení) ,mají také stejně změněné eluční doby ,při nežádoucích změnách experimentálních podmínek ,které způsobují změnu elučních dat při analýzách. Reprodukovatelné zaměření eluční doby každé látky vůči elučním dobám dvou standardů je tehdy úspěšné ,když rozdíl vzdálenosti mezi dvěma standardy je co nejmenší , s výhodou 8 směrodatných odchylek,Chemická příbuznost látek nemá vliv na konstantnost retenčních údajů. Pro chromatografistu je jenom jedno důležité ,aby jeho výsledky byly spolehlivě reprodukovatelné a naprosto ho nezajímá jestli jeho indicie (výsledek zaměření) má mezinárodní platnost.Proto chromatografista může použít jakoukoliv směs standardů s tím,že jednotlivým pikům standardů ,s kterými pracuje přidělí hodnotu indicie ,která je platná jen v jeho laboratoři.Hodnota sé získá výpočtem, podle vztahu uvedeném níže v textu s tím ,že se jako standard zavádějící použijí nejméně dva standardy, od kterých jsou známy Kovatsovy nebo jiné indicie.Tento poslední způsob umožňuje navazovat na výsledky již publikované i neodbomíkům.Směs standardů nesmí se chemicky měnit a toho se dosáhne jednak ampulkováním standardu v množství najedno použití,uchováním v inertní atmosféře .použitím inertního rozpustidla a vhodnou volbou směsi s výhodou s využitím halogenu na arenech , s výhodou polychlorovaných bifenylů a a je cenné využít funkčních skupin zvyšující odezvu detektoru ,na př.nitro skupiny.

Z výše uvedeného plyne ^e kalibraci chromatografického přístroje lže provádět směsí, která má dostatečný počet chromatografických píků, a při tom nemusí být známo jaké standardy tato směs obsahuje.To je zásadně nový přístup k analýzám.Tedy lze použít technických směsí ,čimž cena univerzální směsi standardů klesá téměř o dva řády a je tedy směs standardů dostupná každé laboratoři. Vynález je realizován novým typem směsí standardů v ampulkách na jedno použití .Využívá technických směsí (s přítomností na př.3O až 80 standardů ), jejichž složení je konstantní. Univerzální směs standardů podle vynálezu se dávkuje denně před zahájením analýz. Tím je doslova, s neobyčejnou přesností, denně zkalibrována v celém rozsahu pracovní stupnice .

Vynález umožňuje prakticky okamžitě po provedené analýze universální směsi rychle a přesně předpovědět retenční dobu jakékoliv látky pro daný den , která byla v dané laboratoři alespoň jednou analyzována podle vynálezu..Okamžitá předpověď elučních dob je možná pro stovky látek ,které laboratoř kdysi měřila , nejen na den kdy se provádí měření ,ale lze konfrontovat třeba výsledky před rokem naměřené s vypočtenými výsledky a to s vysokou shodností. Lze přitom i s dostatečnou přesností vyjádřit i kvantitativní údaje Výsledky zahrnuji individuality uživatelova přístroje a metody,takže uživatel dosáhne vynikající reprodukovatelnosti výsledků ,kterou dosahovaly dosud jen špičkové laboratoře na nej kvalitnějších přístrojích za použití další analytické techniky..Reprodukovatelnost výsledků způsobem podle vynálezu lze hodnotit, ne na dny ,ale na roky.

Není již zapotřebí mít lednice se stovkami přesné definovaných standardů.fmančně náročných ,které doporučuji odborníci vždy po několika měsících nahradit novými.Navíc lze s úspěchem využívat i publikovaných dat.

Směs standardů podle vynálezu obsahující více než deset chromatografických píku vytváří pro uživatele standardů jakousi umělou stupnici (běžné 30 až 90 píku a více ) postupně se eluujicích se látek ,přičemž není na závadu,ale je výhodou ,když zóny standardů se dotýkají ,to je, mají vzdálenost od sebe i menší než je osm směrodatných odchylek počítáno na Gausovskou křivku .Na rozdíl od dosavadních používaných standardů to mohou být jakékoliv látky , bez jakékoliv chemické příbuznosti k analyzovaným látkám s podmínkou ,že poskytují vhodné chromatografické píky.Směs standardů podle vynálezu se po léta ,ale jen jednou denně dávkuje do chromatografu obvykle na začátku pracovní směny.Tím se denně urči eluční doby jednotlivých píků v univerzální směsí standardů.

Na rozdíl od dosavadního stavu , u těchto standardů ani výrobce ,ani uživatel nemusí znát chemické složení .Pro zpracování výsledků uživatel si sám jednou pro vždy určí hodnoty indicii jednotlivých píků univerzální směsi standardů,které si zjistí pro své vlastní pracovní podmínky ( viz níže uvedený příklad) výpočtem výsledkůJe možné též použít hodnoty ,které nabízí výrobce.

Výpočet odvozených índicí pro směsi standardů jednou pro vždy pro daný přístroj, danou metodu a podmínky uživatele, se provede pomocí vzorce Ix= li+(I₂-Ii)(log tx/tp/ílog b/q) kde Ix je odvozená retenční indicie,která se vypočítává pro neznámý standard(neznámou látku) ve směsi standardů , li je retenční indicie pro známý standard opouštějícím kolonu před neznámou látkou, I2 je retenční indicie pro známý standard opouštějícím kolonu po neznámé látce, 11, t₂ a t_x jsou redukované retenční doby standardu 1 a 2 a neznámé látky..Standard může být jakákoliv látka, od níž je známa hodnota indexu nebo indicie nebo se vypočte .Výše uvedený vzorec lze upravit i na rovnici přímky jak vyplývá z podstaty vynálezu.

Přiklad 1 .Určení hodnot indicií pro složitou směs standardů.

Jako složitá směs standardů byla použita technická směs chlorovaných aromatických uhlovodíků (bifenylů)neznámého složení,která obsahovala navíc dvě látky ,z nichž jedna vycházela před všemi frakcemi technických bifenylů a druhá za těmito frakcemi.Pomoci jiné jednoduché směsi jen několika známých nejrůznějších látek(obsahující n.př.lmdan,hexachlorbenzen,aldrin atd.)od nichž je znám index , byly stanoveny indicie pro 30 frakcí obsažených ve složité směsí standardů za pracovních podmínek ,které jsou na pracovišti uživatele pro tuto metodu od tohoto okamžiku trvale striktně dodržovány.Takto vypočtené indicie pro složitou směs standardů se na pracovišti používají jako konstanty .Tyto indicie jsou vlastně individuální indicie uživatele.Nikde není řečeno ,že u dvou uživatelů budou tyto hodnoty absolutně stejné,vždyť zahrnuje individuality na př. přístroje Uživatele,atd. Pro danou metodu autor užívá tyto indicie s úspěchem několik roků a používá ty samé indicie i pro jiné metody.

Tedy tyto indicie jsou vlastně pojmenováním jednotlivých neznámých píku univerzálního standardu. Stejně výborný výsledek se získá ,když píky jsou pojmenovaný na př.23 ,24, 25, 26 atd, což umožňuje utajování výsledků ,ale chybí pak zde jednoduchá návaznost na případně publikované výsledky.Z toho ,co zde bylo právě uvedeno, je zřejmý úplně nový přístup k chromatografíckýtn analýzám.

Příklad 2. Vypočet hodnot indicií pro všechny chromatovatelné látky.

Výpočet odvozených indicií jednou pro vždy pro daný přístroj , metodu a podmínky uživatele ,pro v látky známé i neznámé se provede pomocí vzorce výše uvedeného

Ix= I^^-Iptlog tj/tp/Clog t^) ,kde Ix je odvozená retenční indicie,která se vypočítává pro neznámou látku nebo pro látku sice známou ,ale u níž není známá její odvozená indicie, I j je retenční indicie pro standard(pík ze směsi standardů) opouštějícící kolonu před neznámou látkou, I2 je retenční indicie pro standard (pík ze směsi standardů)opouštějícící kolonu po neznámé látce, tj, tj a t_x jsou redukované retenční doby standardu 1 a 2 (píků ze směsi standardů) a neznámé látky .Vzhledem potřebám praxe jsou všechny hodnoty indicií uváděny v jednotkách 1 Okřát větších ,než je tomu tak u Kovatsových indexů .Jako standard připadají v úvahu ty piky ze směsi standardů ,který jsou eluční hodnotou nejblíže eluční hodnotě určované látky.

Univerzální směs standardů obsahuje velký počet látek a tím se dosáhne toho ,že eluční doba neznámého píku se vždy zaměřuje mezí dvěma velmi blízkými elučními dobami standardů univerzální směsí standardů velmi přesně a tak není divu ,že konečné výsledky jsou shodné s předpovědí. Screening je spolehlivý pracuje s chybou řádově nižší než při dosavadních metodách .Směrodatná odchylka pro rozdíl mei vypočtenou a naměřenou hodnotou v autorově laboratoři byla během ročního měření ±1 vteřina pro analýzu trvající 70 mínut.( To navzdory tomu ,že během roku v důsledku provozu se eluční doby snížily asi o 30vteřin ). Každý den na začátku pracovní směny jsou pro složitou směs standardů změřeny eluční doby. Počítač ,pracující s programem autora tohoto vynálezu, na základě těchto změřených elučních dob a vypočtených indicií (konstant) denně poskytne přesnou předpověd elučních dob všech látek uložených v knihovně pro daný den.

Pnklad3 Použití složité směsi standardů pro screening nových neznámých látek při ekologických studiích.

Vzhledem k tomu ,že ceny kvalitativního a kvantitativního chemického rozboru jsou velice časově a finančně náročné ,nelze provádět stanovení všech látek .které se vyskytuji na příklad ve vodě.Vyskytuje-li se nějaká látka ve větším množství a není -li to náhodilý jev ,pak ekolog se musí zaměřit na jej i určení.

Použitím způsobu podle vynálezu ,lze snadno určit indicii a pak, lze snadno kontrolovat ,zda zmíněná látka se ve vodě vyskytuje častěji.Tímto způsobem lze monitorovat prostředí na přítomnost neznámých látek, na příklad ve vodě a následně se rozhodnout pro určení a stanovení ,které je však ekonomicky nákladné a proto lze ji provádět jen cíleně.

Vytypované látky ve vodě se mohou bez finanční náročnosti kontrolovat, ne v počtu jednotek ,ale stovek, screeningem podle vynálezu Vynikající je i skutečnost ,že lze i na příklad po roce zkoumat protokoly s chybou, jako by bylo měřění právě provedeno.

Příklad 4 Použití složité směsi standardů pro kvantitativní stanovení neznámých látek.

Pří zařazení nové látky do knihovny pro screening je výhodné udělat hned analýzu alespoň, při dvou různých koncentracích. Je věcí chemika ,áby rozhodl jaké koncentrace volí . Je tu nejen úspora času s chystáním roztoků ,ale. také, je zde důvod ten ,že tato nová látka velmi často nezůstává trvale ve sbírkách laboratoře .Je totiž velmi běžné , že je vzorek získán darem ve velmi omezeném množství. Je vhodné stanovit poměr výšky( případně plochy) nové látky ku výscef případně ploše) těch frakcí v univerzální smési,které mají velmi shodné retenční údaje jako nová látka. Takovým způsobem byly jednotlivé píky univezálního standardu (v daném případě směsi polychlorovaných bifenylů ) zkalíbrovany na řadu látek ,na př, organochlorové pesticidy.Úspěch stanovení spočívá v tom u látky .která se stanovuje ^e porovnává její elučm doba s velmi shodnou eluční dobou standardů univerzální směsi standardů , která je bohata na přítomnost mnoha standardů.Takovým způsobem byla okalibrována univerzální směs standardů na organochlorové pesticidy.Po analýze vzorku se již nemusí chromatografovat směs příslušných velmi čistých standardů jak tomu bývalo dříve ,ale podle vynálezu se vypočte za použití dat .které jsou k dispozici.Celková chyba stanovení je mnohem menší ,než určují různé atestační okružní mezinárodní testy ,na př.Aquacheck pro stanovení organochlorových pesticidů,kongenerů,atd. ve vodách.

Příklad 5. Použití technických směsí jako univerzální směs standardů.Byly vyzkoušeny technické smésy polyhalované arény (polyhalované bifenyly .trifenyly, quaterfenyly, terfenyly,naftaleny a dimery polyhalovaných bifenylů , polyhalované naftaleny, halované benzyltolueny ) v iso-oktanu jako rozpustidlu .Jde o velmi stálé standardy bohaté na chromatografické píky,které se nerozkládají.. Byly úspěšně vyzkoušeny směsi ,které byly nitrovány.Byly úspěšné vyzkoušeny také technické různě halované uhlovodíky s počtem uhlíku od 1 do 6 za přítomnosti různých rozpustidel ,přitom je neobyčejně výhodná přítomnost dominatních ,minoritních i stopových piků ,protože umožňuji rychlou orientaci i začátečnikovi.S úspěchem jsou užívány i technické směsi v dusíkové atmosféře s obsahem esterů,ketonů a uhlovodíků samotných nebo derivatisovaných .Nejméně rok je technická směs konstantní.U chlorovaných bifenylů nejméně 10 let. Při uzavření vzorků do ampulek s dusíkovou atmosférou jsou standardy na jedno použití kdykoliv , v jakémkoliv počasí , ideálním standardem. Velmi příznivě ve směsích působí přítomnost různě velkých zon,které umožňují se rychle orientovat ve složité směsi standardardů.Protože směs standardů se používá denně , vždy před zahájením práce ,operátor si nejen rychle osvojí polohy jednotlivých píků,ale okamžitě zaznamenává jakékoliv nesrovnalosti v chromatografických podmínkách , nejčasteji to bývá únik nosného media. Zbytky v ampulce,třebaže jde o nanogramové množství se slevájí do zkumavky, ve které se jednou za rok kvantitativně zničí spálením za přítomnosti katalyzátoru.

Příklad 6. Příklad použití korekčních (okrajových) standardů v technické směsi.

I sebedokonalejší chromatografický přístroj vybavený automatickým dávkovačem má nepatrné změny podmínek při eluci stejných vzorků,zejména to připadá v úvahu , jde -li o velké serie analýz trvající řadu hodinka př. při weekendových analýzách prováděných automatickým dávkovačem.Protože navrhovaná směs standardů poskytuje velmi přesnou předpověd výsledků ,má nyní již význam do předpovědi zahrnovat i tyto nepatrné změny elucé.Pro tento účel je vhodné použít okrajových standardů, tedy látky vycházející z kolony na začátku a na konci analýzy..S úspěchem byly pro toxikologické analýzy použit azobenzen a dekachlorbifenyl jako hraniční standardy.Lze však také jako hraniční standardy používat lokální nečistoty dané laboratoře .obvykle jsou to různé změkčovadla v rozpustidlech používaných v laboratoři.Autor s úspěchem používá několik roků svůj vlastní program pro vyhodnocování a výsledky jsou dlouhodobě s chybou pod jednu vteřinu .

Příklad 7.Příklad použiti kalibračních standardů v technické směsi.

Přímo do technické směsi chlorovaných areúů lze dodat , na příklad 5 až 7 definovaných (množství a retenční index) standardů.Ty slouží jednak pro určení odvozených indexů a také pro porovnáváni odezvy.Praxé však ukázala ,že je výhodnější, jsou-li tyto “zavádějící“ standardy v extra na jedno použití ampulkách.Na příklad v počtu dvou ampulek na sto ampulek univerzální směsi standardů Velmi se osvědčily ftalátové estery a bylo i výhodné ,když v univerzální směsi standardů byl alespoň jeden ftalátový ester přesně definován .Zatím co technické směsi halovaných arenů v inertní atmosféře jsou vysoce stabilní ( stabilita nejméně 10 let ) ,mnohé běžné standardy nejsou tak stálé a navíc potřeba zavádějících standardů standardů je skutečně jen výjimečná.

Příklad 8. Z praktických důvodů je směs standardů rozdělena na okruhy uživatelů.Na př.

pro toxikologické laboratoře je vhodná směs od 1500 do 2700 klasických retenčních indexů, a pod.

Způsob podle vynálezu využívající univerzální směs standardů pro rychlý screening a rychlé semi- až kvantitativní stanovení a je použitelný v každé chromatografické ,toxikologické ,ekologické,kriminalistické ,celní laboratoři a také v armádě a ve speciálních složkách civilní obrany i v kosmických sondách.Již během chromatografické analýzy ,lze získávat spolehlivé výsledky.

Claims (7)

1. Předmětem patentu je způsob screeningu a semikvantitativního až kvantitativního stanovení chromatografovatelných látek dosažený denním užíváním směsí látek,zde označenou jako univerzální směs standardů^ vyznačující se tím, že uživatel si sám, jednou pro vždy pro danou metodu , pojmenuje jemu vyhovující píky z univerzální směsi standardů hodnotou indicie a to pomoci jiné směsi závádéjící ,která má nejméně dva píky nebo použije předlohy výrobce Či dodavatele univerzálního standardu, nebo uzančního doporučeni nebo podle své libovůle přiřadí jednotlivým pikům vzestupná nebo sestupná čísla představující pro uživatele indicie .přičemž screening provádí zaměřením elučního údaje zkoumané látky s elučními údaji nejméně dvou elučních údajů vybraných píku univerzální směsi standardů,které jsou nejblíže hodnotě elučního údaje zkoumané látky a pro kvantitativní účely , uživatel sám si nakálibruje univerzální směs pro své chrotnatograficky stanovitelné látky za podmínek jim určenými a to tak, ,že porovná kvantitativně poměr kvantitativního údaje nejméně jednoho nejbližšího sousedního píku z univerzální směsi ku kvantitativnímu údaji látky ,která ho zajímá a to nejméně pro jednu koncentraci, přičemž jako univerzální standard použije směsi halogenovaných uhlovodiků,kde je halogen vázán na látky s konjugovanými dvojnými vázbami ,zejména halované arény, nebo látky s konjugovanými dvojnými vázbami obsahujících dusík, nebo je tvořena směsí látek, která při chromatografické analýze vytváří chromatografické píky jejichž velikost umožňuje vizuální orientaci při porovnávání dvou chromatografických záznamu pořízených v nestejné době .přičemž ,pro kvantitativní účely má konstantní složení, nejméně pro výrobní šarži směsi standardů.

2. Směs standardů podle nároku l.vyzpačena tím, že se jako standard použije směs látek .které jsou chromatograficky stanovitelné a poskytují při detekci vedle dominantních píků i minoritní píky nebo i stopové piky .aby podle velikosti frakcí bylo možné se ve složité směsi standardů orientovat.

,přičemž počet pritottfpých pjkú je větší počet než 2, s výhodou vzdálenosti píků od sebe je 8 směrodatných odchylek a pro kvantitativní účely se předpokládá dlouhodobá neměnost složení univeisálp| směsi y Šar^ži> nejméně jeden rok.

3. Směs standardů podle nároku 1,vyznačena tím,že kontrola jednotlivých výrobních šarží je usnadněna nejméně dvěma váhově a chemicky definovanými standardy vkládanými do univerzální směsi standardů, na jejímž chemickém složení nezáleží,přičemž mají také funkci korekční,obvykle se eluují na začátku a na konci každé analýzy a jejich chemické složení nemusí patřit do skupiny látek ,které jsou podstatou směsí standardů,

4. Směs standardu podle nároku 1,vyznačena tím ,že jde o technické směsi, ampulkováné s výhodou v dusíkové atmosféře, s výhodou ampulkované v množství na jedno použití.

5. Směs standardů podle nárokul,vyznačená tím,že jde o deriváty polyhalovaných bifenylů, polyhalované naftalény, polyhalované benzyltolueny a chlorbenzeny a halované alkény ,s výhodou tyto standardy mají alespoň jednu skupinu či prvek,který způsobuje lepší detekci,s výhodou nitro skupinu ^s 6. Směs standardů podle nároku 1,vyznačena tím, že hodnota indicií jednotlivých píků je hodnota publikovaná v literatuře nebo určena za podmínek ,které vyhovují uživateli nebo nařizuje závazný předpis nebo hodnota vypočítaná samotným uživatelem ,přičemž s výhodou pro výpočet lze použít řii i nejméně dvě jakékoliv látky , od kterých jsou známé retenční indicie nebo mdxy.

v

Ί. Směs standardů podle nároku 1,vy značena tím, že složení směsi standardů je konstantní, pro danou šarži,takže lze porovnávat odezvu známých i neznámých látek k jednotlivým standardům ve směsi standardů a tím i určovat koncentraci identifikovaných látek bez potřeby provádět po analýze vzorku bezprostředně analýzu standardu známé koncentrace.

8. Směs standardů podle nároku 1,vyznačena tím ,že se k ní dodává v určitém množství, s výhodou 1 ku 10 až 50 extra pomocná jednoduchá směs standardů obsahující nejméně dvě , s výhodou 7 látek u nihž je udána retenční indicie,která slouží pro rychlou orientaci o položení jednotlivých zon při zahájení práce se směsí standardů nebo při zavádění nové metody, s výhodou tato jednoduchá směs má přesné složení a s výhodou ve složité směsi standardů má definovanou nejméně jednu látku.

9. Směs standardů podle nároku 1,vyznačena tím, že nedílnou součásti standardů je ampulka s katalyzátorem,který umožní jednou za rok zničit residua z nespotřebovaných roztoků v ampulkách.