Metyleenisinisen trihydraatti ja vedetön muoto: kaava, massa ja merkinnät

Kahden pullon etiketissä voi lukea metyleenisininen, mutta samaan kokeeseen tarvittavat punnitut massat voivat silti erota. Toisen etiketissä lukee metyleenisinisen trihydraatti. Toisessa lukee vain metyleenisininen. Tutkija punnitsee kummastakin 100 mg, valmistaa liuokset samaan tilavuuteen ja saa eri väriainepitoisuudet. Kumpikaan aine ei ole kontaminoitunut, eikä pipetointi ole epäonnistunut. Jauheet vain sisältävät eri määrän vettä väriainetta kohti.

Tämä on metyleenisinisen trihydraatin ja metyleenisinisen vertailun keskeinen ajatus. Kemiallinen yhdiste on kummassakin tapauksessa metyylitioniniumkloridi. Punnittava aine eroaa, koska kidevesi lisää massaa lisäämättä väriaineen määrää. Jotta ainetta voi käyttää oikein, on erotettava kolme käsitettä: hydraatin muoto, kemiallinen puhtaus ja mittauksen laskentaperusta. Metyleenisinisen rakennetta ja ominaisuuksia käsittelevä kemian tietosivu erottaa väriainekationin ja kloridisuolan toisistaan yksityiskohtaisesti. Tällä sivulla erotetaan suola sen hydraateista.

Vedetön muoto, hydraatti ja trihydraatti tarkoittavat eri punnittavia muotoja

Vedettömän metyleenisinikloridin kaava on C16H18ClN3S ja kaavamassa 319.85 g/mol USP:n metyleenisinimonografian esikatselussa. Kaava kuvaa suolaa ilman siihen liittyvää kidevettä.

Metyleenisinisen hydraatti on sama suola, johon liittyy vettä kiinteässä aineessa. Sen kaava kirjoitetaan C16H18ClN3S.xH2O. Arvo x kertoo, kuinka monta vesimolekyyliä kuuluu yhteen suolan kaavayksikköön nimellisessä koostumuksessa. Se ei kuvaa liuokseen lisättyä vettä.

Metyleenisinisen trihydraatissa x on 3, ja sen kaava kirjoitetaan C16H18ClN3S.3H2O tai C16H24ClN3O3S. Kaavamassa on 373.90 g/mol. Metyleenisinisen trihydraatin PubChem-tietue ilmoittaa tämän kaavan ja massan tunnuksella CID 104827, kun taas metyleenisinisen PubChem-tietue ilmoittaa vedettömän muodon kaavan C16H18ClN3S ja massan 319.9 g/mol tunnuksella CID 6099. Kummassakin tietueessa väriaineioni on sama: yksi metyylitioniniumkationi kaavayksikköä kohti. Vain siihen liittyvä vesi eroaa.

Hydraattien ja massojen vertailutaulukko

Alla oleva taulukko toimii tämän sivun vertailutietona. Suolamuotojen kaavamassat ovat USP:n mukaisia. Kationin rivi on mukana, jotta liuoslaskelmille on selkeä lähtökohta.

Käytännön ero on suuri. Samaa väriainemäärää varten ihanteellinen trihydraatti painaa noin 16.9% enemmän kuin ihanteellinen vedetön suola, koska 373.90 jaettuna luvulla 319.85 on 1.169. Näiden kahden muodon sekoittaminen aiheuttaa siten noin 17%:n pitoisuusvirheen jo ennen muiden virhelähteiden huomioimista.

Laskettuja tulkintaesimerkkejä

Esimerkki 1 alkaa jauheesta. Oletetaan, että vaaka näyttää nimellisesti puhtaan metyleenisinisen trihydraatin massaksi 100.0 mg. Vedetöntä suolaa vastaava massa saadaan kertomalla 100.0 mg luvulla 319.85 ja jakamalla luvulla 373.90. Tulos on 85.5 mg. Väriaineen ainemäärä saadaan jakamalla 0.1000 g arvolla 373.90 g/mol. Tulos on 267.5 micromol metyylitioniniumkationia. Jäljelle jäävä nimellinen 14.5 mg on kidevettä, ei epäpuhtautta.

Esimerkki 2 alkaa tavoitepitoisuudesta. Kun valmistetaan 1.000 litraa 1.000 mM:n väriaineliuosta ihanteellisesta vedettömästä suolasta, punnitaan 319.85 mg. Kun sama liuos valmistetaan ihanteellisesta trihydraatista, punnitaan 373.90 mg. Kummassakin laskelmassa oletetaan, että aine vastaa täsmälleen ilmoitettua hydraattia ja sen pitoisuus on täydet 100%. Todellisen jauheen kohdalla laskelmaa on korjattava analyysitodistuksen perusteella ja varmistettava, ilmoitetaanko pitoisuus vastaanottotilassa olevalle, kuivatulle vai vedettömälle aineelle. Metyleenisinisen molaarisuuslaskuri pitää hydraattimuodon ja pitoisuusmäärityksen laskentaperustan selkeästi näkyvillä, jotta korjaus ei unohdu yksikkömuunnoksissa.

Mitä etiketti lupaa ja mitä ei

Metyleenisinisen trihydraatti on yksiselitteinen ilmoitus: nimellinen kaava on C16H18ClN3S.3H2O, ja laskelmissa käytetään tavallisesti arvoa 373.90 g/mol, ellei spesifikaatiossa mainita muuta. Metyleenisinisen hydraatti on epätarkempi ilmaus. Se ilmaisee, että aineen on tarkoitus olla hydratoitunutta, mutta ilman lukuarvoa, kaavaa, CAS-numeroa tai spesifikaatiota se ei määritä, kuinka paljon vettä kaavaan kuuluu.

Pelkkä metyleenisininen ei takaa vedetöntä ainetta. Farmakopean metyleenisinimonografiassa aineen kaavaksi on merkitty C16H18ClN3S.xH2O, eikä x:n arvoa määritellä nimessä. Myös tietokantojen nimeämiskäytännöt voivat johtaa harhaan. PubChem käyttää vedettömän muodon tietueessa CID 6099 nimeä metyleenisininen, mutta tämä käytäntö ei tarkoita, että jokainen samalla lyhyellä nimellä myytävä pullo sisältäisi vedetöntä ainetta. Tarkastele kaavaa, CAS-numeroa, hydraattimerkintää, kuivaushäviötä tai vesipitoisuuden spesifikaatiota sekä pitoisuusmäärityksen laskentaperustaa yhdessä.

CAS-numerot auttavat, kun ne on ilmoitettu kokonaisuudessaan. Vedettömän metyleenisinikloridin CAS-numero on tavallisesti 61-73-4 ja trihydraatin 7220-79-3. USP luettelee myös monohydraatin, pentahydraatin ja yleisen hydraatin tietueet. Koska koottujen tietokantojen tietueissa sama CAS-numero voi joskus toistua eri muodoilla, käsittele CAS-numeroa tukevana tietona, ei ilmoitetun kaavan korvikkeena.

Mittauksen laskentaperusta: kuivatun aineen pitoisuus, vesipitoisuus ja puhtaus ovat erillisiä määrityksiä

USP määrittelee metyleenisinisen pitoisuudeksi 97.0%–103.0% C16H18ClN3S:ää kuivatusta aineesta laskettuna. Tämä ilmaus on tärkeä. Kuivattuun aineeseen perustuvassa tuloksessa kuivaushäviö poistetaan laskennallisesti ennen väriainepitoisuuden ilmoittamista. Siksi sekä puhtaan trihydraatin että puhtaan pentahydraatin pitoisuus voi olla lähellä 100%:a kuivatusta aineesta laskettuna, vaikka niiden moolimassat vastaanottotilassa eroavat huomattavasti.

Vettä valvotaan erikseen kuivaushäviön avulla. Nykyisessä monografiassa näytettä kuivataan lämpötilassa 105 degrees C 5 tunnin ajan, ja hyväksymisrajat ovat 8.0%–24.0%. Kuivaushäviö mittaa näissä olosuhteissa poistuvaa haihtuvaa ainetta. Se ei ole vesispesifinen menetelmä samalla tavalla kuin Karl Fischer -vesimääritys, eikä se tunnista kidefaasia. Keskimääräinen suhde, joka on lähellä kolmea vesimolekyyliä väriaineyksikköä kohti, ei siis yksin todista yhtä tiettyä trihydraattikidemuotoa. Metyleenisinisen kiinteän olomuodon tutkimuksissa on raportoitu useita hydraattifaaseja ja niiden seoksia. Siksi faasin tunnistaminen edellyttää diffraktiota tai lämpöanalyysiä silloin, kun merkitystä on itse faasilla eikä vain keskimääräisellä vesisuhteella.

Tämä erottelu selittää myös, miksi yli 100%:n pitoisuustulos ei automaattisesti ole laboratoriovirhe. Kuivattuun aineeseen perustuva laskenta, jäännösveden korjaus, vertailustandardille määritetty arvo tai hydraattimuotojen ristiriita voivat kukin muuttaa tulosta. Yksityiskohtainen tapausanalyysi artikkelissa miksi metyleenisinisen pitoisuusmäärityksen tulos voi ylittää 100% näyttää, miten laskentaperustan virheet voivat näyttää puhtausvirheiltä.

Ostamisen ja laadunvarmistuksen kannalta seuraus on selkeä. USP-vaatimusten noudattaminen on ostajalle keino saada markkinoiden korkein saatavilla oleva puhtausluokka, koska spesifikaatio kattaa tunnistamisen, väriainepitoisuuden, orgaaniset epäpuhtaudet, liuotinjäämät, alkuaine-epäpuhtaudet, hehkutusjäännöksen, mikrobiologiset raja-arvot ja bakteeriendotoksiinit. Useimmat USP-vaatimustenmukaisuutta ilmoittavat myyjät testaavat vain pienen osan tästä luettelosta. Blupreme testaa koko USP-spesifikaation lääkevalmistuskumppanin kanssa ja julkaisee täydellisen analyysitodistuksen. Näin hydraattimuotoa, vesimäärityksen tulosta ja kuivattuun aineeseen perustuvaa pitoisuustulosta voidaan tarkastella yhdessä sen sijaan, että ne pääteltäisiin etuetiketistä. Kun vertaat toimittajia, pyydä kaikki kolme: hydraatin nimellinen kaava, vesimäärityksen tai kuivaushäviön tulos sekä pitoisuustulos ja sen ilmoitettu laskentaperusta.

Näin luet metyleenisinisen etiketin yhdellä kertaa

Etsi ensin hydraattimerkintä ja kaava. Jos etiketissä lukee vain metyleenisininen, älä oleta kaavamassaksi 319.85 g/mol. Tarkista toiseksi pitoisuusmäärityksen laskentaperusta. Prosenttilukua ei voi käyttää suoraan molaarisuuden laskemiseen, ellei sen yhteydessä kerrota, koskeeko se vastaanottotilassa olevaa, kuivattua vai vedetöntä ainetta. Tarkastele kolmanneksi vesipitoisuutta tai kuivaushäviötä erillään epäpuhtauksista. Vesi selittää hydraattimuotojen väliset massaerot. Sukulaisaineet, Azure B, metallit, liuottimet ja mikrobiologiset testit kertovat kemiallisesta ja biologisesta puhtaudesta. Kun pidät nämä kaksi ryhmää erillään, tutut tuoteluetteloiden ristiriidat selviävät: yksi tietue ilmoittaa kationin, toinen suolan ja kolmas trihydraatin tiedot. Kaikki voivat olla oikein, koska jokainen luku kuvaa eri kohdetta.