離子液體修飾碳糊電極方波伏安法測(cè)定氨氯地平

猶 衛(wèi)，蒙麗君，高作寧，鄭志祥

（1.寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，寧夏銀川750021）

（2.寧夏醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，寧夏銀川750004）

0 引言

苯磺酸氨氯地平 (amlodipine besylate，Aml)，為 (±)3-乙基-5-甲基-2-(2-氨基乙氧甲基)-4-(2-氯苯基)-1,4二氫-6-甲基-3,5吡啶二羧酸二酯苯磺酸鹽[1]，是第三代鈣通道拮抗劑[2]，用于治療高血壓及心絞痛等[3]。由于它較其他鈣通道拮抗劑的不良反應(yīng)少而輕，病人易耐受而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。對(duì)它的測(cè)定方法主要為高效液相色譜法[2,4～7]，其它測(cè)定方法還包括容量法[1]，光度法[8]和電化學(xué)方法等[9～12]。該文在前期工作[13～15]基礎(chǔ)上采用熱穩(wěn)定性好，導(dǎo)電率高[16]的離子液體1-芐基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽修飾碳糊電極([BnMIM]PF6/CPE)研究氨氯地平的電化學(xué)行為，研究結(jié)果顯示該修飾電極對(duì)氨氯地平的氧化有明顯的促進(jìn)作用，并以此建立了直接定量測(cè)定氨氯地平的電化學(xué)分析方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

CHI660A電化學(xué)工作站 (美國(guó)CHI儀器公司)，以CPE和[BnMIM]PF6/CPE為工作電極，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，CHI115鉑絲為輔助電極。

Aml原料藥 (寧夏康亞藥業(yè)有限公司，批號(hào)20100608，含量 99.6%)，Aml對(duì)照品(中國(guó)藥品生物制品檢定所，批號(hào)：100374-200301)；苯磺酸氨氯地平片 (山西晉華藥業(yè)有限公司，批號(hào)20101001)。離子液體1-芐基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽[BnMIM]PF6(上海成捷化學(xué)有限公司，純度99.6%)，二甲基亞砜（DMF）(上海英鵬添加劑化工有限公司試劑分公司，優(yōu)級(jí)純)，二甲硅油(江西阿爾法高科藥業(yè)有限公司，優(yōu)級(jí)純)；石墨粉(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，光譜純)；所用其它試劑均為分析純。在使用前未經(jīng)進(jìn)一步純化；實(shí)驗(yàn)用水均為二次去離子水，在電化學(xué)測(cè)試前于電解池中通入高純氮除氧5 min。

該文所涉及到的電位均為相對(duì)于SCE電極電位，所有電化學(xué)測(cè)試均在室溫下進(jìn)行。

1.2 電極制作及電化學(xué)阻抗譜表征

CPE和 [BnMIM]PF6/CPE工作電極的制作參照文獻(xiàn)[14～15]方法，文獻(xiàn)中粘合劑液體石蠟均換成同比例的電阻較低的二甲硅油。每次測(cè)試之前推出部分碳糊拋光后使用。所制備的電極在pH6.8的 PBS緩沖溶液(Phosphate buffer solution,PBS)中用循環(huán)伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)和方波伏安法(SWV)研究了Aml在 CPE、及[BnMIM]PF6/CPE上的電化學(xué)行為，并進(jìn)行了表征和檢測(cè)。

通過(guò)電極電化學(xué)阻抗譜可以提供電極表面修飾過(guò)程中電極電阻變化信息[17]。以[Fe(CN)6]3-/4-為探針，考察其在兩種電極上的阻抗行為，結(jié)果顯示(圖1)，CPE(曲線(xiàn)a)在高頻部分出現(xiàn)明顯的半圓弧(半圓弧直徑代表電荷轉(zhuǎn)移電阻)，這是由于不導(dǎo)電的二甲硅油的存在降低了CPE導(dǎo)電能力，因此表現(xiàn)出較大的電阻；[BnMIM]PF6/CPE(曲線(xiàn)b)的電化學(xué)阻抗譜圖明顯的半圓弧直徑減小，表明其電阻明顯小于CPE，說(shuō)明[BnMIM]PF6的存在能有效減小電荷傳遞電阻，這是由于離子液體具有良好的離子導(dǎo)電性[16]而極大地提高了修飾電極的導(dǎo)電效率，加快了電極上電荷傳遞速度。

圖1 電極電化學(xué)阻抗譜圖Fig.1 Electrochemical impedance spectra of different electrode a.CPE;b.[BnMIM]PF6/CPE Solution:5.0mmol/L Fe(CN)63-/4-+1.0 mol/L KCl

2 結(jié)果與討論

2.1 Aml伏安行為

在0.10 mol/L PBS中分別以CPE和[BnMIM]PF6/CPE 為工作電極,在 0.0～1.2 V 電位窗口內(nèi)以20 mV/s掃描速度對(duì)濃度為 1.0×10-4mol/L 的Aml進(jìn)行CV測(cè)試得到其循環(huán)伏安曲線(xiàn)(圖2)。由曲線(xiàn)可知，氨氯地平在 [BnMIM]PF6/CPE上于0.691 V處出現(xiàn)一敏銳的不可逆氧化峰。氧化峰電流為3.712×10-6A，與其在CPE上相比氧化峰電位負(fù)移了64 mV，氧化峰電流比在裸電極增大2倍多，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，[BnMIM]PF6/CPE對(duì)氨氯地平電化學(xué)氧化具有良好的催化作用。該催化的可能原因是離子液體具有高的離子電導(dǎo)率[14～15]，作為修飾劑加入到碳糊電極中可以改善電極的導(dǎo)電性，加快電極上的電子交換速度。

圖2 Aml在不同電極上的循環(huán)伏安曲線(xiàn)Fig.2 CV curves of Aml at different electrodes a:CPE;b:[BnMIM]PF6/CPE cAml=1.0×10-4mol/L;scan rate:20 mV/s

在掃描速度20～600 mV/s范圍內(nèi)運(yùn)用CV法研究了掃描速度對(duì)氨氯地平電化學(xué)行為的影響(圖3)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氨氯地平在[BnMIM]PF6/CPE上的氧化峰電位(Ep)隨掃描速度(ν)增加發(fā)生正移，氧化峰電流Ip隨ν的增加呈增加趨勢(shì)，并且在此掃描速度范圍內(nèi)Ip與ν呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性擬合方程為 Ip(μA)=1.918+0.024 66(mV/s)，r=0.999 3。 此結(jié)果表明，Aml在[BnMIM]PF6/CPE上是一受吸附控制的不可逆的電化學(xué)氧化反應(yīng)的電極過(guò)程。

圖3 不同掃描速度Aml的CV圖Fig.3 Aml Cyclic voltammogram a→h as 0.050,0.10,020,0.25,030,0.40,0.50,0.60 V/s,respectively.c(Aml):1.0×10-4mol/L

2.2 實(shí)驗(yàn)條件的影響

在電位窗口 0.0～1.4 V 范圍以 50 mV/s掃描速度分別以 0.05～0.10 mol/L KCl，NaClO4，Na2SO4，CH3COONa，PBS 和 B-R(Britton-Robinson buffer,B-R)等水溶液為支持電解質(zhì)進(jìn)行CV測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在PBS水溶液中，Aml具有良好的電化學(xué)行為，因此選用PBS水溶液為支持電解質(zhì)。同時(shí)比較了 Aml在 0.05～0.50 mol/L PBS 濃度范圍內(nèi)的伏安行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在濃度為0.10 mol/L PBS溶液中Aml氧化峰形良好，由此確定PBS 最佳濃度為 0.10 mol/L。

考察了介質(zhì)pH對(duì)Aml氧化峰電位Ep與氧化峰電流 Ip的影響。 在 pH2.0～9.0范圍內(nèi)， 對(duì)1×10-4mol/L Aml進(jìn)行CV測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨pH增加Aml峰電位明顯發(fā)生負(fù)移，表明其在[BnMIM]PF6/CPE上的電化學(xué)氧化反應(yīng)過(guò)程中有質(zhì)子參與。在 pH2.0～5.0范圍內(nèi)氧化峰電流 Ip隨pH增加而增大，在pH5.0～8.0范圍內(nèi)氧化峰電流隨pH增加而趨于平穩(wěn)，隨后在pH=8.0開(kāi)始降低。在研究過(guò)程中我們選擇pH6.86為最佳實(shí)驗(yàn)條件。

2.3 電化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)

2.3.1 電子轉(zhuǎn)移系數(shù)α

在電位窗口0.0～1.2 V及掃描速度20～600 mV/s 范圍內(nèi)對(duì) 1.0×10-4mol/L Aml在[BnMIM]PF6/CPE電極進(jìn)行CV測(cè)試，結(jié)果表明Ep～logν呈良好線(xiàn)性關(guān)系。線(xiàn)性回歸方程為E(mV)=908.1+61.03 log ν(mV/s)，r=0.995 4。 由直線(xiàn)斜率求得?Ep/?(logν)=61.03 mV。

根據(jù)完全不可逆擴(kuò)散控制過(guò)程方程式[18]

式中b代表Tafel斜率，由此可得Ep-log ν直線(xiàn)斜率為 b/2，即 b=2×?Ep/?(log ν)=122.1 mV。根據(jù) b=2.303 RT/n(1-α)F(已知 n=2[12])， 求得α 值為 0.76。

2.3.2 擴(kuò)散系數(shù)D

電位階躍計(jì)時(shí)電量法(CC)是電化學(xué)研究中用于測(cè)定電極面積以及研究擴(kuò)散性質(zhì)常用的方法之一，用CC法考察了Aml在[BnMIM]PF6/CPE表面的擴(kuò)散系數(shù)。即施加一階躍電位，記錄Q～t關(guān)系曲線(xiàn)。由Cottrell方程[19]可知

以[Fe(CN)6]3-為模型化合物(在 1.0 mol/L KCl中其擴(kuò)散系數(shù)D=7.6×10-6cm2/s)[19]，采用 CC 法測(cè)得測(cè)定了 [BnMIM]PF6/CPE的電極面積為3.484 × 10-2cm2。對(duì)濃度為 1.0 × 10-4mol/L 的 Aml進(jìn)行CC測(cè)定得到Q～t關(guān)系曲線(xiàn)，Q～t1/2直線(xiàn)斜率為 1.796×10-4，計(jì)算得 D 為 2.86×10-6cm2/s。

2.3.3 電極反應(yīng)速率常數(shù)kf

在平板電極上對(duì)于準(zhǔn)可逆電極反應(yīng)，CA法滿(mǎn)足以下關(guān)系式[20]：

2.4 電分析方法應(yīng)用

2.4.1 Aml的方波伏安行為、線(xiàn)性范圍及檢出限

在 0.10 mol/L PBS中以 [BnMIM]PF6/CPE 為工作電極，在0.1～1.2 V電位窗口內(nèi)用優(yōu)化了的SWV法(振幅30 mV，頻率25 Hz，電位增量4 mV)對(duì)Aml進(jìn)行測(cè)定得到SWV曲線(xiàn)（圖4）。其氧化峰電流與濃度在 1.2×10-6～1.0×10-3mol/L 范圍內(nèi)呈線(xiàn)性關(guān)系， 線(xiàn)性擬合方程：Ip(μA)=9.020+0.020 58 c(10-3mol/L)， r=0.996 5， 檢出限(3S/N)3.3×10-7mol/L。

圖4 Aml的SWV圖Fig.4 Square wave voltammetry of Amlodipine a:0.10 mol/L PBS;b-e:0.20,0.40,0.70,1.0 ×10-4mol/L,respectively.

此前考察了富集電位對(duì)Aml氧化峰電流的影響。當(dāng)富集電位從0 V逐漸增大到0.5 V時(shí)，Aml在 [BnMIM]PF6/CPE上的氧化峰電流基本保持不變，此結(jié)果說(shuō)明富集電位對(duì)Aml的氧化峰電流沒(méi)有明顯的影響。在15～120 s范圍內(nèi)考察了富集時(shí)間對(duì)Aml的氧化峰電流的影響，氧化峰電流隨著富集時(shí)間的增加而逐漸增大，當(dāng)富集時(shí)間達(dá)到90 s時(shí)，氧化峰電流基本保持不變，因此選擇90 s為最佳富集時(shí)間。

2.4.2 干擾實(shí)驗(yàn)

對(duì) 1.0×10-4mol/L Aml在 0.10 mol/L PBS 水溶液中進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)相對(duì)誤差不超過(guò)±5%范圍時(shí)，100倍的常用藥用輔料(淀粉、糊精、蔗糖、滑石粉、硬脂酸鎂、羧甲基淀粉鈉、微晶纖維素等)，常見(jiàn)離子(K+、Na+、Zn2+、Ca2+、Cl-、NO3-、C2O42-、SO42-) 等存在時(shí)對(duì)氨氯地平的電流測(cè)定響應(yīng)均不產(chǎn)生影響，而文獻(xiàn)報(bào)道同類(lèi)的含有二氫吡啶環(huán)的鈣通道拮抗劑如硝苯地平、尼莫地平、尼群地平等對(duì)測(cè)定干擾嚴(yán)重[12]。

2.4.3 電極重現(xiàn)性試驗(yàn)

同一支 [BnMIM]PF6/CPE在相同條件下，對(duì)1.0×10-4mol/L Aml，運(yùn)用 SWV 法考察氧化峰電流的變化。平行測(cè)定6次，測(cè)得峰電流的RSD為2.1%，表明制作的修飾碳糊電極有良好的重現(xiàn)性。電極在4℃的冰箱放置一周或連續(xù)測(cè)定50次以上，對(duì)Aml的響應(yīng)電流在測(cè)定誤差范圍內(nèi)，表明制作的[BnMIM]PF6/CPE具有較好的穩(wěn)定性，能夠應(yīng)用于定量分析檢測(cè)。

2.4.4 樣品測(cè)定

測(cè)定了市售苯磺酸氨氯地平片。取市售藥品20片，精密稱(chēng)定，研細(xì)，精密稱(chēng)取細(xì)粉適量（約相當(dāng)于氨氯地平5 mg），用乙醇定容至10mL，搖勻，濾過(guò)。取濾液 0.10mL，如 2.4.1 項(xiàng)下運(yùn)用 SWV法進(jìn)行測(cè)定；另外加入已知量的氨氯地平標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果參見(jiàn)表1。

表1 樣品測(cè)定結(jié)果Tab.1 Determination results of Amlodipine in samples(n=5)

由表1測(cè)定結(jié)果可知，氨氯地平樣品測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在 1.3%～3.4%之間，回收率在98.2%～103%之間。此結(jié)果表明該方法的精密度和準(zhǔn)確度符合定量測(cè)定要求。

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