Способ определения глицина в водном растворе

Способ определения глицина в водном растворе

Реферат

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено при разработке процессов непрерывной ферментации белков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ экстракционного определения аминокислот в водных растворах с применением динонилнафталинсульфокислоты (С.В.Смирнова, И.И.Торочешникова, И. В. Плетнев. Экстракция аминокислот динонилнафталинсульфокислотой в присутствии дициклогексил-18-краун-6 // Вести. Моск. ун-та. Серия 2. Химия. 2000. Т.41. №3. С.186-188.), включающий приготовление водного раствора глицина, экстракцию и анализ водной фазы.

Недостатками способа являются низкая степень извлечения глицина (не более 40%), применение токсичного соединения - нингидрина - при спектро-фотометрическом анализе водного раствора глицина.

Технической задачей изобретения является повышение степени извлечения глицина до 98-99%, анализ органической фазы с применением безопасных реагентов.

Техническая задача достигается тем, что в способе определения глицина в водном растворе, включающем приготовление водного раствора глицина, экстракцию и анализ органической фазы, новым является то, что к водному раствору глицина (рН≈5) добавляют 20-25 мас.% высаливателя - сульфата лития, экстрагируют трехкомпонентной смесью гидрофильных растворителей, состоящей из 65-65.5 мас.% изопропилового спирта, 20-20.5 мас.% ацетона и 14-15 мас.% этилацетата при объемном соотношении смеси экстрагентов и водно-солевого раствора 1:10, неводный концентрат анализируют методом потенциометрического титрования.

Технический результат заключается в повышении степени извлечения глицина из водного раствора до 98-99%, проведение анализа концентрата с использованием безопасных реагентов.

Предлагаемый способ определения глицина в водном растворе осуществляется по следующей методике.

К 20 мл водного раствора глицина с pH≈5 (исходная концентрация глицина 0.05-0.1 мг/мл) добавляют 20-25 мас.% высаливателя - сульфата лития, 2 мл смеси гидрофильных растворителей (65-65.5 мас.% изопропилового спирта, 20-20.5 мас.% ацетона и 14-15 мас.% этилацетата) и экстрагируют на вибросмесителе до установления межфазного равновесия (5 мин). После расслаивания (1-2 мин) органическую фазу количественно отделяют от водной фазы и анализируют методом потенциометрического титрования по кислотно-основному механизму. Титрант - 0,01 моль/л раствор КОН в безводном этиловом спирте. Индикаторный электрод - химически нейтральный стеклянный электрод, характеризующийся максимальным изменением потенциала вблизи точки стехиометричности. Электрод сравнения - хлоридсеребряный, заполненный насыщенным раствором хлорида калия в этиловом спирте для предотвращения попадания воды из электрода в органическую фазу. Электродвижущую силу измеряют на высокоомном потенциометре, строят дифференциальную кривую потенциометрического титрования зависимости изменения ЭДС от объема титранта.

На дифференциальной кривой потенциометрического титрования глицина имеется максимум, соответствующий содержанию кислоты в экстракте. В органическую фазу переходит 98-99% глицина от его исходного содержания в анализируемом растворе.

Осуществление способа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

К 20 мл анализируемого водного раствора глицина (рН≈5) добавляют 2 мл смеси растворителей, содержащей 65 мас.% изопропилового спирта, 20 мас.% ацетона и 15 мас.% этилацетата. Экстрагируют на вибросмесителе 5 мин. Экстракция смесью гидрофильных растворителей в отсутствие высаливателя не приводит к образованию органической фазы, способ невыполним.

Пример 2

К анализируемому раствору глицина (рН≈5) добавляют кристаллический сульфат лития до получения раствора с содержанием соли 20 мас.%. К 20 мл водно-солевого раствора глицина добавляют 3 мл смеси растворителей, содержащей 65 мас.% изопропилового спирта, 20 мас.% ацетона и 15 мас.% этилацетата. Экстрагируют на вибросмесителе 5 мин, экстракт отделяют, не захватывая водного слоя, количественно переносят в ячейку для потенциометрического титрования и титруют 0,01 моль/л раствором КОН в безводном этиловом спирте. Индикаторный электрод - химически нейтральный стеклянный электрод, характеризующийся максимальным изменением потенциала вблизи точки стехиометричности. Электрод сравнения - хлоридсеребряный, заполненный насыщенным раствором хлорида калия в этиловом спирте для предотвращения попадания воды из электрода в органическую фазу. Электродвижущую силу измеряют на высокоомном потенциометре, строят дифференциальную кривую потенциометрического титрования зависимости изменения ЭДС от объема титранта.

На дифференциальной кривой потенциометрического титрования глицина имеется максимум, соответствующий содержанию кислоты в экстракте. Степень извлечения (R,%) глицина рассчитывают по формуле

R=D·100/D+r,

где D - коэффициент распределения глицина между смесью растворителей и водно-солевым раствором, r - соотношение равновесных объемов водной и органической фаз.

В органическую фазу переходит 98,9% глицина от исходного содержания в анализируемом растворе. Достигается практически полное (98-99 мас.%-ное) извлечение глицина, способ выполним.

Пример 3

Анализ выполняют, как в примере 2, но к водному раствору глицина добавляют кристаллический сульфат лития в количестве 25 мас.%. В органическую фазу переходит 98.6% глицина от исходного содержания в анализируемом растворе. Достигается практически полное (98-99 мас.%-ное) извлечение глицина, способ выполним.

Пример 4

Анализ выполняют, как в примере 2, но к водному раствору глицина добавляют кристаллический сульфат лития в количестве 30 мас.%. После экстракции выделяются кристаллы высаливателя, способ невыполним.

Пример 5

Анализ выполняют, как в примере 2, но к водно-солевому раствору глицина добавляют трехкомпонентную смесь гидрофильных растворителей, содержащую 45 мас.% изопропилового спирта, 10 мас.% ацетона и 45 мас.% этилацетата. В органическую фазу переходит 35.6% глицина от исходного содержания в анализируемом растворе. Практически полное (98-99 мас.%-ное) извлечение глицина не достигается, способ невыполним.

Пример 6

Анализ выполняют, как в примере 2, но к водно-солевому раствору глицина добавляют трехкомпонентную смесь гидрофильных растворителей, содержащую 70 мас.% изопропилового спирта, 25 мас.% ацетона и 5 мас.% этилацетата. В органическую фазу переходит 80,3% глицина от исходного содержания в анализируемом растворе. Практически полное (98-99 мас.%-ное) извлечение глицина не достигается, способ невыполним.

Пример 7

Анализ выполняют, как в примере 2, но при рН водно-солевого раствора глицина, равном 3. В органическую фазу переходит 65,6% глицина от исходного содержания в анализируемом растворе. Практически полное (98-99 мас.%-ное) извлечение глицина не достигается, способ невыполним.

Пример 8

Анализ выполняют, как в примере 2, но при рН водно-солевого раствора глицина, равном 4. В органическую фазу переходит 70,1% глицина от исходного содержания в анализируемом растворе. Практически полное (98-99 мас.%-ное) извлечение глицина не достигается, способ невыполним.

Пример 9

Анализ выполняют, как в примере 2, но при рН водно-солевого раствора глицина, равном 6. В органическую фазу переходит 39,7% глицина от исходного содержания в анализируемом растворе. Практически полное (98-99 мас.%-ное) извлечение глицина не достигается, способ невыполним.

Пример 10

Анализ выполняют, как в примере 2, но при рН водно-солевого раствора глицина, равном 7. В органическую фазу переходит 49,6% глицина от исходного содержания в анализируемом растворе. Практически полное (98-99 мас.%-ное) извлечение глицина не достигается, способ невыполним.

Пример 11

Анализ выполняют, как в примере 2, но к водному раствору глицина добавляют кристаллический сульфат лития в количестве 15 мас.%. В органическую фазу переходит 54% глицина от исходного содержания в анализируемом растворе. Практически полное (98-99 мас.%-ное) извлечение глицина не достигается. Способ невыполним.

В таблице приведена сравнительная характеристика примеров определения глицина в водном растворе по заявляемому способу.

Как видно из таблицы, положительный эффект по предлагаемому способу достигается при содержании высаливателя 20-25 мас.%, применении трехкомпонентной смеси гидрофильных растворителей, состоящей из 65-65.5 мас.% изопропилового спирта, 20-20.5 мас.% ацетона и 14-15 мас.% этилацетата и объемном соотношение смеси экстрагентов и водно-солевого раствора 1:10.

Сравнительная характеристика примеров определения глицина в водном растворе по заявляемому способу
Номер примера	Содержание высаливателя, мас.%	рН анализируемого раствора	Состав экстрагента, мас.%	Степень извлечения глицина,%
			изопропиловый спирт	ацетон	этилацетат
1	-	5	65	20	15	-
2	20	5	65	20	15	98,9
3	25	5	65	20	15	98,6
4	30	5	65	20	15	-
5	20	5	45	10	45	35,6
6	20	5	70	25	5	80,3
7	20	3	65	20	15	65,6
8	20	4	65	20	15	79,1
9	20	6	65	20	15	39,7
10	20	7	65	20	15	49,6
11	15	5	65	20	15	54,0

Способ определения глицина в водном растворе, включающий приготовление водного раствора глицина, экстракцию, анализ органической фазы, отличающийся тем, что к водному раствору глицина (рН≈5) предварительно добавляют высаливатель - сульфат лития до концентрации в растворе 20-25 мас.%, экстракцию проводят трехкомпонентной смесью гидрофильных растворителей, состоящей из 65-65.5 мас.% изопропилового спирта, 20-20.5 мас.% ацетона и 14-15 мас.% этилацетата, при объемном соотношении смеси экстрагентов и водно-солевого раствора 1:10.