采用绿色化学方法确定某些吩噻嗪类药物的保留行为及pKa值

《ACS Omega》：Determination of Retention Behavior and pKa Values of Some Phenothiazines with Green Chemistry Approach

本研究开发了基于绿色化学原理的分析方法，利用反向相液相色谱（RPLC）测定苯othiazine衍生物（普美拉嗪、普马嗪、特美拉嗪）在不同温度（25°C和37°C）及pH（5.5-11.5）条件下的解离常数（pKa）。通过乙醇-水与乙腈-水二元混合溶剂系统，结合溶剂摩尔分数和介电常数与表观解离常数的线性关系，成功计算了水相pKa值。环境评估工具显示绿色RPLC方法（乙醇）在环保性、适用性及能耗等方面优于传统方法（乙腈）。

　　本研究探讨了基于绿色化学原理的环保型和传统分析方法，用于测定苯并噻嗪类化合物（如普鲁卡因胺、普鲁卡因和三甲普鲁卡因）的解离常数（pKa）值。通过反相液相色谱（RPLC）技术，这些化合物在不同浓度的乙醇（EtOH）和乙腈（ACN）组成的流动相中，于恒定的流速（1 mL/min）下，通过改变pH值（5.5–11.5）进行测定。所采用的Kinetex EVO C18 Core–Shell色谱柱（150 × 4.6 mm ID，5 μm）是分析的重要工具。研究还结合了流动相中溶剂的宏观参数（如摩尔分数、介电常数）和化合物的pKa值，计算了这些化合物在水性体系中的pKa值（即wwpKa）。通过这种方法，可以更好地理解化合物在不同溶剂体系下的行为。

在绿色化学的背景下，环境友好型溶剂的选择至关重要。乙醇因其较低的蒸气压、较低的毒性和较高的环保性，成为绿色RPLC方法中更受欢迎的替代溶剂。然而，乙醇的高粘度可能导致色谱系统中压力升高，从而影响分析的效率。本研究中，使用乙醇和水的二元混合物，探讨了其对色谱分离过程的影响。此外，研究还比较了传统和绿色方法的环境影响，采用了一系列评估工具，包括绿色溶剂选择工具（GSST）、分析绿色度测量（AGREE）、绿色分析程序指数（GAPI）和蓝色适用性等级指数（BAGI），以全面评估这些方法的环境友好性与适用性。

通过实验，研究人员观察到，随着流动相中有机溶剂浓度的增加，化合物的保留时间（tR）会相应减少，而pH值的升高则会增加保留时间。这种现象表明，有机溶剂的极性对化合物的保留行为具有重要影响。同时，温度的变化也会影响保留时间，这使得在不同温度条件下进行分析成为必要。在绿色RPLC方法中，研究人员选择了乙醇作为主要溶剂，以减少对环境的影响。研究结果表明，乙醇作为绿色溶剂，不仅降低了分析过程的环境负担，还提高了方法的适用性。

在实验过程中，研究人员使用了紫外-可见分光光度计来确定化合物的吸收光谱，以选择最佳的检测波长（254 nm）。此外，使用HPLC仪器进行分析时，确保了仪器的稳定性和准确性，通过多次注射（三次）和取平均值的方法，提高了数据的可靠性。实验中，流动相的pH值通过添加强碱或氨水进行调节，以确保准确的分析条件。对于绿色RPLC方法，使用了乙醇和水的二元混合物，并结合了pH标准化的流程，以确保实验的可重复性和准确性。

研究结果表明，普鲁卡因胺、普鲁卡因和三甲普鲁卡因在不同溶剂和温度条件下的保留时间变化与pKa值之间存在显著的非线性关系。通过非线性回归程序（NLREG），研究人员计算了这些化合物的s-s pKa值，并结合溶剂的介电常数和摩尔分数，估算出其在水性环境中的wwpKa值。这些值在25°C和37°C下分别为9.821、10.407、10.110和9.787、9.836、10.027，分别对应三种化合物。这些数据为理解化合物在不同环境中的行为提供了重要依据。

研究还强调了绿色分析方法的重要性，尤其是在环境友好性和可持续性方面。传统的分析方法通常使用乙腈和甲醇等溶剂，这些溶剂虽然具有良好的溶解性和分离效果，但对环境和人体健康存在较大影响。相比之下，乙醇作为更环保的替代溶剂，其在分析中的使用显著降低了环境负担。研究中使用的绿色溶剂选择工具（GSST）和绿色分析程序指数（GAPI）对方法的环保性进行了量化评估，结果显示乙醇基方法在环境友好性和适用性方面均优于传统方法。

此外，研究还评估了不同分析方法的绿色度，包括紫外-可见分光光度法、毛细管电泳（CE）和反相液相色谱（RPLC）。虽然CE方法在某些情况下被认为是一种更绿色的分析方法，但本研究的数据显示，基于RPLC的方法在绿色度评估中表现更优。例如，使用AGREE工具评估，绿色RPLC方法的总分达到了0.75，而传统方法的总分仅为0.55，这表明绿色方法在环境友好性和适用性方面更具优势。

研究中还探讨了色谱分析的优化条件，以确保化合物的分离效率和选择性。通过实验，研究人员确定了在乙醇和水的二元混合物中，调整至55%（v/v）的乙醇浓度和pH值为10.5的条件，可以实现最佳的分离效果。这种优化条件不仅提高了分析的效率，还确保了数据的准确性和可靠性。实验中使用的色谱柱（Kinetex EVO C18）具有较高的理论塔板数和良好的峰对称性，这表明其在分析过程中具有较高的性能。

此外，研究还关注了分析方法的适用性，特别是在实际应用中的表现。通过BAGI工具评估，绿色RPLC方法在多个关键指标上表现出较高的适用性，包括分析类型、多组分检测能力、技术要求、样品处理容量和自动化程度等。这些指标的评估结果表明，绿色方法在实际应用中具有较高的可行性，能够满足多种分析需求。

综上所述，本研究通过绿色和传统方法，系统地分析了苯并噻嗪类化合物的pKa值及其在不同条件下的保留行为。研究结果不仅提供了这些化合物在不同溶剂和温度条件下的详细数据，还评估了分析方法的环境友好性和适用性。通过这种方法，研究人员能够更好地理解化合物在实际应用中的行为，为药物开发和环境友好型分析方法的推广提供了重要依据。同时，研究还强调了绿色化学在分析过程中的重要性，通过减少有害溶剂的使用和提高分析的环保性，推动了可持续的分析技术发展。