Мақала
Метилен көгінің тұрақтылығы: жарық, pH, еріткіштер және ыдырау
Дүйсенбі күні метилен көгінің сұйылтылған стандартты ерітіндісінің 664 nm толқын ұзындығындағы оптикалық тығыздығы 0.842 болды. Жұма күні сол құтыдағы ерітіндінің көрсеткіші 0.791 болды, ал концентрацияны ешкім өзгерткен жоқ. Алғашқы сұрақ — бояғыштың мөлшері азайды ма? Екінші, күрделірек сұрақ — «азаю» нені білдіреді?
Метилен көгінің тұрақтылығы бір ғана қасиет емес. Ол бір толқын ұзындығындағы оптикалық тығыздықты төмендететін бірнеше үдерісті қамтиды. Қайтымды тотықсыздану, агрегациядағы өзгерістер және қайтымсыз ыдырау бір толқын ұзындығындағы өлшемде бірдей көрінеді. Бұл бет тәжірибені дұрыс түсіндіру үшін оларды ажыратады.
Мұнда құрам мен тәжірибе жағдайларындағы тұрақтылық қарастырылады. Құтыны сақтау, ашылған құтымен жұмыс істеу және жарамдылық мерзімі туралы сұрақтар бойынша тұтынушыларға арналған жарамдылық мерзімі жөніндегі нұсқаулықты қараңыз. Мұнда жарамдылық мерзімі белгіленбейді, өйткені ерітіндінің жарамды болу ұзақтығы нақты концентрация, ыдыс және сақтау жағдайы үшін расталуға тиіс.
Алдымен сипатталатын нысанды анықтаңыз
Құрғақ метилен көгі мен ерітілген метилен көгінің қасиеттері әртүрлі. PubChem жүйесіндегі метилен көгі туралы жазба хлорид тұзын сипаттайды: сусыз түрінің формулалық массасы шамамен 319.9 g/mol, кристалдары қою жасыл, ал судағы және спирттегі ерітінділері қою көк. Жинақталған тарихи дереккөздер тригидратты ауада тұрақты деп сипаттайды, ал қазіргі қауіпсіздік парақтары оны тығыз жабылған ыдыста, құрғақ, салқын, желдетілетін және жарықтан қорғалған жерде сақтауды талап етеді.
Сондықтан қатты зат әдеттегі зертханалық сақтау жағдайларында салыстырмалы түрде тұрақты. Бірақ бұл қасиет ерітінділерге автоматты түрде таралмайды. Қазіргі USP алдын ала қарау мәтінінде метилен көгі бар ерітінділерді талдау алдында жаңадан дайындау, ал қаптаманы жақсылап жабық күйде, жарықтан қорғалған жерде және 30 C-тан төмен температурада сақтау керектігі айтылған. Бұл — сақтыққа негізделген талдамалық тәжірибе, әрбір ерітіндінің бірнеше күнде түссізденетінінің дәлелі емес. Демек, метилен көгі ерітіндісінің тұрақтылығын болжаммен қабылдамай, дәлелдеу керек. USP метилен көгі монографиясының алдын ала қарау нұсқасында осы бағалауға негіз болған сандық анықтау тәсілі көрсетілген.
Жарық: алдын алуға болатын негізгі жоғалту
Метилен көгі кәдімгі жарық шығаратын спектр аймақтарында сәулені жұтады. Мономер 658–665 nm маңында күшті жұтады; димерге тән иық 605–610 nm маңында, ал ультракүлгін жолақтар 292 nm маңында және одан төмен орналасады. Сондықтан жұмыс үстеліндегі қызыл жарық бояғыштың жұту аймағымен тікелей қабаттасады. Тәжірибе жағдайларында флуоресцентті жарық, ақ жарықдиодтар және UV-A да сұйылтылған ерітінділерді түссіздендіруі мүмкін. Жарықтың толық қауіпсіз бір түсі жоқ; тек әсер ету мөлшерін азайтуға болады.
Фотохимия триплеттік күйден басталады. Жұтылған жарық бояғышты қозған күйге өткізеді, ал пайда болған триплет еріген оттекке энергия немесе электрон бере алады. Сұйылтылған мономер синглеттік оттек түзілуінің тиімді сенсибилизаторы болып табылады; судағы кванттық шығымның жарияланған мәндері 0.5 шамасында. Бұл жүйеге арналған негізгі дереккөздердің бірі — метилен көгінің триплеттік күйі мен синглеттік оттекті зерттеу.
Түсі әлсіреген әрбір құтының жалғыз себебі ретінде синглеттік оттекті атауға болмайды. Сәулелендірілген ерітінділерде тотықсызданған лейко-түрлер де, деметилденген бояғыштар да болады, ал метилен көгін көрінетін жарықпен сәулелендіру туралы зерттеудің авторлары реакция жолдарының тармақталу механизмін әдейі ашық мәселе ретінде қалдырады. Қайтымды фотототықсыздану, тотығу арқылы N-деметилдену, оттектің реактивті түрлері қатысатын екінші реттік реакциялар және кейінгі фрагменттену қатар жүруі мүмкін.
Материалдарға арналған бір зерттеуде 20 C температурадағы 10 mg/L сулы бояғыш ерітіндісінің оптикалық тығыздығы зертханалық көрінетін жарық астында 120 минуттан кейін шамамен 37 пайызға, ал күн сәулесі астында 53 пайызға төмендеген. Қараңғыда ұсталған бақылау үлгісінде тіпті 80 C температурада да анықталатын төмендеу болмаған. Бұл сандар метилен көгінің сулы ерітіндісіне температура мен жарықтың әсерін зерттеуден алынған және тек сол тәжірибелік қондырғыны сипаттайды. Олар жарықтың басым рөлін көрсетеді, бірақ басқа құты үшін жартылай ыдырау уақытын білдірмейді.
Оттек екі рөл атқарады, сондықтан «ауамен жанасу» бірмәнді ұғым емес. Оттек қозған бояғыштан оттектің реактивті түрлерінің түзілуіне мүмкіндік береді, бірақ ол түссіз лейкометилен көгін қайтадан көк түрге дейін тотықтырады. Сондықтан ауа бір ерітіндіні түссіздендіріп, екіншісінің түсін қалпына келтіруі мүмкін. Лейко-түрдің түзілуі мен молекуланың бұзылуы арасындағы айырмашылық метилен көгі мен лейкометилен көгінің тотығу-тотықсыздану химиясы туралы мақалада қарастырылған.
Агрегация әр молекуланың жарыққа сезімталдығын өзгертеді. Бір-біріне беттесіп орналасқан H-димерлер жылдам релаксацияланып, мономерге қарағанда триплеттік күй мен синглеттік оттекті әлдеқайда аз түзеді. Бұл метилен көгі димерлерінің фотофизикасын зерттеуде өлшенген.
pH: орта аралықта тұрақты, шеткі мәндерде химиялық өзгеріс болады
Қышқылдан бейтарапқа дейінгі аралықта тотыққан көк катион жоғары pH жағдайына қарағанда өздігінен жүретін сілтілік реакцияларға төзімдірек. PubChem жүйесінде жинақталған қоршаған ортадағы өзгерістер жөніндегі шолуда pH 5–9 шамасында гидролиздің елеулі рөл атқаруы күтілмейді. Бірақ бұл — қоршаған орта жағдайларына арналған бағалау, фармацевтикалық валидация емес.
Классикалық зерттеуде шамамен 25 C температурада сұйылтылған бояғыш pH шамамен 9.5-тен төмен болғанда іс жүзінде тұрақты болған; pH 9.5–9.8 маңында деалкилдену байқалған, ал pH 12 кезінде бірнеше күн ішінде жылдам өзгеріс жүрген. Бұл нәтиже метилен көгінің сілтілік ерітіндідегі тұрақтылығы туралы ерте зерттеуде келтірілген және оны спецификация емес, механизмге қатысты дәлел ретінде қарастыру керек.
Күшті сілті реакция бағытын да өзгерте алады. 0.1 M сулы сілтіде бөлініп алынған негізгі өнім сілтілік гидролиз өнімі — Бернтсен метилен күлгіні болған. Ол фенотиазин бояғыштарының сілтілік ыдырауын зерттеуде анықталған. Бұл pH индикаторының түс ауысуы емес, ыдырау.
Тотықсыздану нәтижесінде іс жүзінде түссіз лейкометилен көгі түзіледі; ол ауамен оңай қайта тотығады, жоғары pH кезінде жылдамырақ, қышқыл ортада баяуырақ. Оттекке тәуелділік метилен көгінің фотототықсыздануы мен қайта тотығуын зерттеуде сипатталған. Демек, көк түстің жоғалуы тек тотыққан түрдің мөлшері азайғанын дәлелдейді, бірақ оған тотықсыздану, агрегация немесе молекуланың бұзылуы себеп болғанын көрсетпейді.
Еріткіштер мен агрегация: спектр зат жоғалмай-ақ өзгеруі мүмкін
Хлорид тұзы суда оңай ериді. PubChem жүйесінде 25 C температурада судағы ерігіштік шамамен 43.6 g/L деп берілген, сондай-ақ этанол мен хлороформдағы ерігіштігі сапалық түрде сипатталған. Ал фармакопея мәтіндерінде белгілі материалдар үшін «аз еритін» немесе «шектеулі еритін» сияқты терминдер қолданылады. Гидрат түрі, тазалық, иондық күш және терминология осы айырмашылықтардың бір бөлігін түсіндіреді. Метилен көгінің ерігіштігі және ерітінді дайындау жөніндегі нұсқаулықта сандық мәннің қандай материал түріне негізделгенін көрсету жолдары қарастырылған.
Еріткішті таңдау тек ерігіштікті емес, химиялық түрлердің таралуын да өзгертеді. Су мен метанол қоспаларында спектроскопия су ортасындағы мономерді, димерді және тримерді метанол ортасындағы мономерден ажыратады. Бұл аралас еріткіштердегі метилен көгінің агрегациясын зерттеуде көрсетілген. Спирт агрегацияны жоймайды: еріткішке тәуелді агрегацияны зерттеуге сәйкес, димерлер мен жоғары ретті агрегаттар метанолда, этанолда, пропанолда және бутанолда сақталады.
Практикалық жұмыста еріткіш, иондық күш, температура және концентрация бояғышты бұзбай-ақ шыңның орнын және жұту коэффициентін өзгерте алады. Үлгі мен стандартты бірдей еріткіш жүйесінде ұстаңыз және сызықтылықты тексеріңіз. IUPAC ұсынған Бугер–Ламберт–Бер заңының анықтамасында оптикалық тығыздықтың концентрацияға сәйкес өзгеруі үшін қажетті шарттар берілген.
Қайтымды түссіздену мен қайтымсыз ыдырау
Біртіндеп жүретін N-деметилдену Azure B, одан кейін метил топтары азырақ Azure түрлерін және тионинді түзеді. Құтыдағы ерітіндіні ауамен қанықтыру бұл қадамды кері қайтармайды, ал реакция жолдарының нақты тармақталуы әртүрлі болады. Сондықтан оны бір ғана қатаң тізбек ретінде көрсетуге болмайды. Реакциялар желісі метилен көгінің деметилдену өнімдерін зерттеуде сипатталған.
Лейкометилен көгі басқа жағдайға жатады. Бұл — екі электрон қабылдап тотықсызданған, іс жүзінде түссіз түр; оттек немесе басқа тотықтырғыш көк бояғышты қайта қалпына келтіре алады. Фармакопеялық бақылау қайтымсыз өзгерістерді ескереді: қазіргі USP монографиясы Azure B мөлшерін белгіленген қоспа ретінде бақылайды. Бұл деметилденуді назарда ұстауға тиіс қоспа түзілу жолы ретінде қарастыруға сәйкес келеді.
Кейінгі тотығу сақинасы ашылған және фрагменттенген өнімдерді түзеді. Бұл — молекуланың бұзылуы. Зертханаға әрбір фрагментті анықтау міндетті емес. Бірақ оптикалық тығыздықтың әрбір төмендеуін бірдей атаумен сипаттамауы керек.
Жағдайлар бойынша тұрақтылық дәлелдерінің кестесі
Бұл — беттің негізгі анықтамалық кестесі. Әр жолда жағдай, дәлелдермен ең жақсы расталған құбылыс және қате қорытындыға жол бермейтін бақылау көрсетілген.
| Жағдай | Байқалатын құбылыс | Қайтымды ма, әлде қайтымсыз ба | Зертханалық бақылау |
|---|---|---|---|
| Құрғақ ұнтақ, жабық ыдыс, қараңғы, салқын орта | Салыстырмалы түрде тұрақты; жарыққа сезімтал қатты зат ретінде қарастырылады | Екеуі де емес; бастапқы материал сақталады | Тығыз жабылған күйде, құрғақ, жарықтан қорғалған жерде, 30 C-тан төмен температурада ұстаңыз |
| Бөлме жарығындағы сұйылтылған сулы ерітінді | Метилен көгінің үдемелі фотодеградациясы және ықтимал фотототықсыздануы; 664 nm-дегі көрсеткіш төмендейді | Аралас; лейко-түрге айналған бөлік қалпына келеді, деметилденген бөлік қалпына келмейді | Сары-қоңыр немесе қоңыр шыны, қараңғыда сақтау, жарық әсер ету уақытын барынша қысқарту |
| Сол ерітінді қараңғыда сақталғанда | Өзгеріс әлдеқайда баяу; жарияланған қараңғы бақылауларда тіпті жылы жағдайда да бірнеше сағат ішінде аз ғана төмендеу байқалады | pH пен оттек бақыланса, негізінен сақталады | Жарық әсеріне ұшырайтын әрбір тәжірибе сериясымен қатар қараңғы бақылау үлгісін қолданыңыз |
| Еріген оттектің болуы | Қозған бояғыштың қатысуымен оттектің реактивті түрлерінің химиясына мүмкіндік береді; лейко-бояғыштың көк түсін де қалпына келтіреді | Екеуі де мүмкін, қай жол басым екеніне байланысты | Аэрация жағдайын көрсетіңіз; ауамен жанасуды тек зақымданумен теңестірмеңіз |
| Қышқылдан бейтарапқа дейінгі pH | Тотыққан катион сілтілік әсерге салыстырмалы түрде төзімді | Өзге жағдайлар қорғаушы болса, сақталады | Үлгі мен стандарттың pH, буфер және иондық күшін сәйкестендіріңіз |
| Сілтілік pH, шамамен 9.5 және одан жоғары | Анықталатын деалкилдену, pH өскен сайын жылдамдайды; күшті сілтіде гидролиз өнімдері түзіледі | Қайтымсыз химиялық өзгеріс | Стандарттарды сілтілік ортада сақтамаңыз; кез келген сілтілік әдісті бөлек валидациялаңыз |
| Су мен спиртті немесе аралас еріткішті салыстыру | Шыңның орны, жұту коэффициенті және мономерлер мен агрегаттардың арақатынасы өзгереді | Спектрдің қайта бөлінуі, зат жоғалуының дәлелі емес | Үлгілер мен калибрлеу үшін бірдей еріткіш жүйесін қолданыңыз; толық спектрді тексеріңіз |
| Концентрлі және сұйылтылған ерітіндіні салыстыру | Димерлер мен жоғары ретті агрегаттар көбірек; әр молекулаға шаққандағы фотосенсибилизация төменірек | Химиялық реакция жүрмесе, сұйылтқанда қайтымды болатын түрлік құрам өзгерісі | Жұмыс диапазонында Бугер–Ламберт–Бер заңы бойынша сызықтылықты тексеріңіз |
| Жылы ерітінді, қараңғы және жарық жағдайларын салыстыру | Жарияланған бақылауларда жылу өздігінен аз өзгеріс туғызады; жылу мен жарық бірге жоғалтуды жылдамдатады | Сыналған жағдайларда негізінен жарық әсерінен болады | Кинетикалық және калибрлеу жұмыстарында температураны бақылаңыз |
| 664 nm-дегі бір толқын ұзындығындағы көрсеткіштің төмендеуі | Түссізденуге, тотықсыздануға, агрегацияға, адсорбцияға немесе деметилденген хромофорларға сәйкес келуі мүмкін | Бір толқын ұзындығы бойынша анықтау мүмкін емес | Толық спектрді сканерлеп, қараңғы және жарық бақылауларын қолданыңыз |
Сандық жұмыстарға арналған бақылаулар
Талдамалық стандарттарды жаңадан дайындап, жарық әсер ету уақытын қысқа ұстаңыз. Стандарттар мен үлгілердің температурасын, pH мәнін, еріткішін, иондық күшін және концентрация диапазонын сәйкестендіріңіз. Ыдырауды зерттегенде қараңғы бақылауды, ал фотохимиялық тәжірибелерде жарық әсеріне ұшырайтын катализаторсыз бақылауды қосыңыз. Спектр маңызды болса, бір толқын ұзындығын ғана емес, толық көрінетін спектрді тіркеңіз, өйткені деметилденген бояғыштар мен агрегаттар жақын аймақтарда жұтқанымен, олардың спектрлері бірдей емес. Бұл кеңестің негізіндегі концентрацияға тәуелді спектрлер концентрация мен агрегацияны спектроскопиялық зерттеуде құжатталған.
Осы беттегі ешбір нәтижені жарамдылық мерзіміне айналдырмаңыз. Расталған жарамдылық ұзақтығы нақты құрамға, ыдысқа, концентрацияға, ерітінді үстіндегі газ кеңістігіне, микробиологиялық бақылауға және сақтау жағдайына қатысты болады. Мұндай валидация тұтынушыларға арналған жарамдылық мерзімі жөніндегі нұсқаулықтың аясында қарастырылады; бұл бет оны толықтырады, бірақ алмастырмайды.