離子液體修飾膨脹石墨電極測定利多卡因注射劑中的2,6-二甲基苯胺

翁文婷，邢瑩禎，徐 玉

（泉州師范學院化學與生命科學學院,福建泉州362000）

離子液體修飾膨脹石墨電極測定利多卡因注射劑中的2,6-二甲基苯胺

翁文婷*，邢瑩禎，徐 玉

（泉州師范學院化學與生命科學學院,福建泉州362000）

以離子液體苯丙酮吡啶六氟磷酸鹽（[PaPy]PF6）作為修飾劑與膨脹石墨粉混合，成功制備出離子液體修飾膨脹石墨碳糊電極(IL-EGPE)。在pH=6.86 PBS緩沖溶液條件下，采用線性掃描溶出伏安法（LSSV）研究2,6-二甲基苯胺（DMA）在IL-EGPE上的電化學行為，建立利多卡因注射劑中雜質(zhì)含量分析的新方法。實驗結(jié)果表明，DMA在0.700 V附近出現(xiàn)一個很明顯的還原峰，在一定濃度范圍內(nèi)，峰電流與DMA的濃度呈良好的線性關(guān)系，其線性范圍為1.6×10-6～1.52×10-5mol/L，相關(guān)系數(shù)r=0.9994，回收率為95.6%～106.3%；該法操作簡便、靈敏，可用于測定鹽酸利多卡因注射液中的雜質(zhì)2,6-二甲基苯胺的含量。

離子液體；膨脹石墨；碳糊電極；線性溶出伏安法;2,6-二甲基苯胺

0 引言

鹽酸利多卡因作為一種局部麻醉藥，具有作用快、彌散廣、時效長及性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點，藥理上記錄對普魯卡因過敏者可改用利多卡因，因此鹽酸利多卡因是目前優(yōu)于其他酰胺類局麻藥而應用較廣的一種局麻藥[1]。利多卡因的分子中具有酰胺鍵，且鄰位有兩個甲基，因此對酸、堿不穩(wěn)定，生產(chǎn)和貯藏過程中易水解，主要水解產(chǎn)物是2,6-二甲基苯胺(2,6-dimethylaniline，DMA)，是一種很穩(wěn)定的有毒試劑[2]。因此藥典上對鹽酸利多卡因注射液中雜質(zhì)含量的分析有著嚴格的規(guī)定，最新雜質(zhì)含量測定方法在《中國藥典》（2010版）[3]，《美國藥典》（30版）[4]均采用反相高效液相色譜法，分析步驟較為繁瑣。目前，2,6-二甲基苯胺的測定方法主要有高效液相色譜法[5-6]、氣相色譜法[7]和熒光分析法[8]，然而采用電化學檢測的報道卻不多。

膨脹石墨(Expanded Graphite，EG)是由天然石墨鱗片經(jīng)插層、水洗、干燥、高溫膨化得到的物質(zhì)，在高溫可瞬間體積膨脹150~300倍，由片狀變?yōu)槿湎x狀，從而結(jié)構(gòu)松散，多孔而彎曲，表面積擴大、表面能提高，使之具有普通石墨所沒有的柔軟性、回彈性和可塑性。近幾年，膨脹石墨作為一種新型功能性碳素材料，結(jié)合高導電性能的離子液體制備成電化學修飾電極的研究成為熱點，廣泛用于多種有機物的檢測[9-10]。綠色環(huán)保溶劑離子液體（Ionic liquid，IL）因其具有良好的導電性，較大的電位窗口和較好的化學穩(wěn)定性，引入修飾電極中可增加電子傳遞速率的作用,增強膨脹石墨糊電極(IL-EGPE)在電化學反應中的電流響應信號[11]。

該文采用苯丙酮吡啶離子液體（[PaPy]PF6）與液體石蠟聯(lián)合做粘合劑，在最佳修飾條件下成功制備離子液體修飾膨脹石墨碳糊電極 （ILEGPE）。并將該修飾電極用于2,6-二甲基苯胺的識別檢測，采用線性掃描溶出伏安法（Linear sweep stripping voltammetric，LSSV）研究DMA在IL-EGPE上的電化學響應，發(fā)現(xiàn)DMA在0.700 V左右有一靈敏的還原峰，在適宜的實驗條件下，峰電流與DMA的濃度呈良好的線性關(guān)系，建立一種簡易靈敏的測定2,6-二甲基苯胺的全新方法，該方法具有較低的檢測限和良好的重現(xiàn)性，可用于測定鹽酸利多卡因注射劑中雜質(zhì)含量的分析，回收率為95.6%～106.3%。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

2,6-二甲基苯胺（≥99%，上海沃凱化學試劑有限公司），CHI 660D電化學工作站(上海辰華儀器有限公司)；AS3120B型超聲波清洗器 （天津奧特賽恩斯儀器有限公司）；DHG-9076A型電熱鼓風恒溫干燥箱 （上海精宏實驗設備有限公司）；UPWS-IV-10T超純水器 （杭州永潔凈化科技有限公司）；三電極體系：以IL-EGPE為工作電極，鉑片電極為對電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極（文中的電極電位均相對于SCE），測定前，底液先通N2約5 min，實驗在氮氣保護下進行。

膨脹石墨 （國藥集團化學試劑有限公司）；2,6-二甲基苯胺儲備液（≥99%，上海沃凱化學試劑有限公司），鹽酸利多卡因注射液（天津藥業(yè)集團新鄭股份有限公司）：規(guī)格為0.1 g/5 mL(批號：1407293，1206143)。離子液體苯丙酮吡啶六氟磷酸鹽參考文獻[12]自行合成，使用前預先純化烘干。所用的化學藥品均為分析純，溶液的配制使用二次蒸餾水。

1.2 實驗方法

1.2.1 離子液體修飾膨脹石墨碳糊電極的制備

將自制的[PaPy]PF6研細，然后按填充到長2 cm、內(nèi)徑5 mm的聚四氟乙烯管中壓實，在80℃的條件下烘干60 min。使用前分別用1500、2500、5000金相砂紙進行拋光，上端插入直徑1 mm的銅線作為導線，標志為IL-EGPE。用同樣方法將膨脹石墨按膨脹石墨∶液體石蠟的 （m∶m）=3∶2的比例制成電極EGPE。

1.2.2 電化學實驗

1、電極性質(zhì)表征：分別以IL-EGPE和EGPE電極為工作電極，鉑片電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，置于1 mmol/L的K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]+0.1 mol/L KCl溶液中，在CHI-660D上以100 mV/s掃描速度于-0.8～0.8 V進行循環(huán)伏安曲線掃描。在相同條件下于掃描頻段為0.1～100 kHz，振幅為0.005 A條件下進行電化學阻抗譜實驗。

2、2,6-二甲基苯胺含量測定：分別以EGPE和IL-EGPE為工作電極，鉑片電極為對電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極，置于pH=6.86的混合磷酸鹽緩沖溶液底液中，加入不同濃度的DMA，在-0.2～1.2 V進行線性溶出掃描伏安法（LSSV）測定，溶出電位為-0.6 V，溶出時間為90 s，靈敏度為1×10-5A/V，掃描速度為100 mV/s。

3、樣品分析：將鹽酸利多卡因注射液用二次水稀釋成1 mg/mL溶液，置于5℃冰箱中儲存，臨用前取5 mL和5 mL pH=6.86的混合磷酸鹽標準緩沖溶液混勻后，以IL-EGPE電極為工作電極，采用LSSV在同上實驗條件下進行樣品回收率實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 離子液體對碳糊電極的影響

按實驗方法制備EGPE和IL-EGPE作為工作電極，測定其循環(huán)伏安曲線和交流阻抗曲線。

實驗結(jié)果如圖1所示，相比于EGPE電極，K3[Fe (CN)6]/K4[Fe(CN)6]在IL-EGPE電極上的循環(huán)伏安電流響應顯著增大，表現(xiàn)出來的氧化還原峰電位差由ΔEp=0.270 V減小至ΔEp=0.124 V，可逆性變好。同時IL-EGPE的交流阻抗圖的容抗弧明顯變小，說明IL-EGPE電極表面的電子傳遞阻力相比于EGPE更小。這些結(jié)果都表明由于離子液體的引入，使得修飾碳糊電極的導電性能明顯增強。

2.2 電極反應過程

考查IL-EGPE電極在不同掃描速度下的循環(huán)伏安曲線，結(jié)果如圖2所示，當掃描速度從20～500 mV/s逐漸增加，峰電流隨之逐漸增大。還原峰和還原峰電流與v1/2呈良好的線性關(guān)系。線性回歸方程分別為 Ipa(μA)=5.29509 v1/2-0.48907 (N=15,r2=0.9979)，Ipc(μA)=-5.25923v1/2+0.49283 (N=15,r2=0.9975)，說明氧化還原電對在電極上反應過程是擴散控制[13]。

2.3 DMA在IL-EGPE電極上的電化學行為

2．3．1 DMA在不同電極上的電化學行為

圖1 IL-EGPE電極（1）和EGPE電極（2）的循環(huán)伏安圖（A）和交流阻抗圖（B）Fig.1 Cyclic voltammograms and impedance of IL-EGPE(1)and EGPE(2)

分別用IL-EGPE和EGPE作為工作電極，在pH=6.86的混合磷酸鹽標準緩沖溶液中，測定9.6×10-5mol/L DMA的線性掃描溶出伏安曲線，結(jié)果如圖3所示，在同樣的實驗條件下，DMA在0.700 V左右處出現(xiàn)一個明顯的溶出峰，在修飾電極IL-EGPE上的溶出峰相比在普通膨脹石墨電極的峰電流明顯增加。可以認為，通過引入離子液體，有利于增強DMA在電極上的電化學信號響應，從而大大提高測定DMA的靈敏度。

2．3．2 富集時間和電位的影響

按實驗方法，考察不同富集時間和電位對DMA的溶出峰電流的影響，結(jié)果表明當 ILEGPE電極-0.6 V富集90 s時峰電流最大，因此選定此富集實驗條件。

2．3．3 緩沖溶液的選擇

考察支持電解質(zhì)的種類及其pH對DMA的線性掃描伏安響應的影響。分別選用NaAc-HAc，PBS和B-R緩沖溶液作支持電解質(zhì)。結(jié)果表明體系在pH=6.86的混合磷酸鹽時峰電流最大，峰型穩(wěn)定，因此，選擇該溶液為最佳支持電解質(zhì)。2．4 工作曲線和重現(xiàn)性

圖3 DMA（9.6×10-5mol/L）在不同電極上的線性掃描溶出伏安圖Fig.3 LSSVs 9.6×10-5mol/L DMA at different electrodes in pH=6.86 PBS

圖4 DMA在IL-EGPE上的線性掃描溶出伏安圖，插圖是還原峰電流與濃度的線性關(guān)系圖Fig.4 Linear Sweep Stripping Voltammetry of DMA at IL-EGPE electrodes（scan rate 100 mV/s）Inset shows the linear plots of peak current with different DMA concentration1~18:0.16,0.24,0.32,0.4,0.48,0.56,0.64,0.72,0.8,0.88,0.96,1.04,1.12,1.2,1.28,1.36,1.44,1.52(10-5mol/L)

按照實驗方法制備的IL-EGPE修飾電極在最佳實驗條件下測定不同濃度DMA的LSSV曲線。實驗結(jié)果如圖4所示，隨著DMA濃度的增加，溶出峰電流逐漸增加，峰電流強度與其濃度在1.6×10-6～1.52×10-5mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性方程 Iap=0.10985+3.71334c（10-5mol/L），相關(guān)系數(shù)r=0.99948。用同一濃度的DMA溶液進行十次測定，得出DMA溶出峰電流值，得出標準偏差RSD=1.5867%，結(jié)果表明重現(xiàn)性好，

檢測限為2.68×10-7mol/L(S/N=3)。

2．5 干擾離子實驗

在8×10-6mol/L的DMA溶液中加入600倍的Na+、Cl-、SO42-，200倍的果糖、葡萄糖，50倍的半胱氨酸、檸檬酸對2,6-二甲基苯胺的檢測均在5%以內(nèi)，不構(gòu)成干擾。

2．6 樣品分析

取5 mL鹽酸利多卡因注射液加入5 mL pH= 6.86的混合磷酸鹽標準緩沖溶液稀釋后測定樣品加標回收率，按實驗方法進行線性掃描溶出伏安法測定，按其回歸方程計算DMA含量，結(jié)果如表1所示，回收率為95.6%~106.3%，結(jié)果符合藥典中鹽酸利多卡因注射劑中的雜質(zhì)含量。

3 結(jié)論

表1 鹽酸利多卡因樣品中雜質(zhì)DMA測定結(jié)果（n=6）Tab.1 Results of determination of DMA in lidocaine hydrochloride（n=6）

通過引入自制離子液體和多孔結(jié)構(gòu)的膨脹石墨制作出離子液體修飾膨脹石墨碳糊電極ILEGPE，初步研究表明，離子液體的加入有利于氧化還原電對在電極表面的傳遞，屬于擴散作用。該電極對DMA水溶液有很好的選擇性，響應的靈敏度比未修飾的電極明顯提高了2倍。將該電極用于測定鹽酸利多卡因注射液中的雜質(zhì)2,6-二甲基苯胺的含量分析，測定所得結(jié)果與藥典記錄高效液相色譜法[3]相比較，證明該法可行。

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Determination of 2,6-methyltoluidine in lidocaine hydrochloride injection by ionic liquid modified expanded graphite paste electrode

Weng Wen-ting*,Xing Ying-zhen,Xu Yu
(College of Chem.&Bioscience,Quanzhou Normal University,Quanzhou 362000,China)

A Ionic liquid modified expanded graphite paste electrode(IL-EGPE)was constructed by blending propiophenone hexafluorophosphate([PaPy]PF6)and expanded graphite.Linear sweep stripping voltammetry（LSSV）was used to record the electrochemical behavior of 2,6-methyltoluidine (DMA)in pH=6.86 PBS buffer solution.This method might be a new approach for determination of impurity in lidocaine hydrochloride injection.The results showed that DMA exhibited a reduction peak at 0.700 V.The increase of current intensity was proportional to DMA concentration in a linear range of 1.6×10-6to 1.52×10-5mol/L with correlation coefficient r=0.9994.This simple and sensitive method was also applied to detect concentration of DMA in lidocaine hydrochloride injection solution.

ionic liquids;expanded graphite;carbon paste electrode;linear sweep stripping voltammetry;2,6-methyltoluidine

國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201510399013）；福建省教育廳基金（JA13265）

*通信聯(lián)系人，Email：wendywwt@163.com，Tel：18960285008