Razvoj kvantitativnih analitickih metoda u otvorenom reaktoru na bazi interakcije analita i Bray-Liebhafsky oscilatora Kandidat: mr Nata

1
KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH
PROCESA RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODE ZA
ODREÐIVANJE RAZLICITIH ANALITA

Doc. dr Nataša Pejic
Farmacetski fakultet, Univerzitet u Beogradu,
Beograd, E-mail pejicnata_at_yahoo.com
2
(No Transcript)
3
Primena OHS u analitickim odredivanjima

• Od 1999. do 2004. god. oko 50 radova
• (u preglednom radu J. Gao, Pak. J. Biol.
  Sci. 8 (4) 512, 2005.

• Od 2005. godine oko 60 naša grupa 8 radova
• (u preglednom radu N. Pejic, Hem. ind., 63
  (5a) 455, 2009.

• Odredivanje elemenata u tragovima npr. talijum
  (LOD ? 10?12 M)
• (P. Strizhak, at all., Anal. Chim. Acta, 428,
  15, 2001 )

4
METOD
5
Kineticki metod se bazira na sposobnosti
ispitivanog jedinjenja da menja kineticke
parametre oscilatorne hemijske reakcije
Primenjuje se u razlicitim dinamickim režimima
OHS

• 1. Monotonom režimu
• exp. dobijeni signal reflektuje reakcionu
  brzinu, koja zavisi od c
• jedinjenja koje se odreduje odredivanje se
  zasniva na merenju
• instrumentalnog signala i njegovog poredenja
  sa kalibracionom krivom
• 2. Oscilatornom (regularne oscilacije, kvazi
  periodicne, oscilacije
• udvojenog
  perioda, deterministic chaos, itd.)
• analiza perioda, amplitude, Ljapunovog
  eksponenta, itd.

6
PULSNA PERTURBACIONA TEHNIKA
Jimenez-Prieto R., Silva M., Perez-Bendito,
Analyst, 23 (1998) 1R.
Za ispitivanje nelinearnih sistema koja se
zasniva na analizi odgovora sistema na POBUDU
izazvanu SPOLJA POBUÐIVANJE (PERTURBACIJA)
trenutni porast c neke reak. vrste


snižavanje c


promena
T
h?, itd.
Koncentracione perturrbacije se svrstavaju u 2
grupe prema 1. dužini trajanja i 2. osobina
ustaljenog stanja koje se perturbuje
1. PULSNE (diskretne) naglo ubrizgavanje
perturbujuce vrste (ili više) PERIODICNE KONSTANTN
E TOKOM ODREÐENOG VREMENA 2. Perturbaciona
analiza se može primeniti nezavisno od ispoljene
dinamike sistema
KONCENTRACIONE PERTURBACIJE
7
METOD Pulsna Perturbacija Oscilatornog
reakcionog sistema koji se nalazi u Stabilnom
Stacionarnom Stanju (PPOSSS)

• Bazira se na uzastopnim perturbacijama matrice
  koja se nalazi u
• stabilnom stacionarnom stanju,
• naglim, uzastopnim ubrizgavanjem analita (ili
  standarda) u reakcioni sistem

? Ukoliko je mešanje dovoljno brzo, u sistemu se
trenutno uspostavlja novo stanje potonja
evolucija sistema je potpuno odredena
imanentnim svojstvima matrice i ni na koji nacin
ne zavisi od primenjene perturbacije ?
diskretne, pulsne perturbacije
8
Dodavanje malih kolicina ispitivanog analita u
oscilatornu reakciju (kao matricu) menja neke od
njenih svojstava što se može iskoristiti za
postavljanje analitickog protokola za odredivanju
razlicitih supstancija
Predloženi metod bazira se na potenciometrijskom
pracenju odgovora matricnog sistema na
koncentracione perturbacije matricni sistem se
nalazi u neravnotežnom stabilnom stacionarnom
stanju (i u blizini bifurkacione tacke)
Pulse Perturbation of the Oscillatory reaction
system in a Stable non-equilibrium Stationary
State PPOSSS metod
9
(No Transcript)
10
1. korak u primeni PPOSSS IZBOR MATRICE
Zašto oscilatorni i zašto Bray-Liebhafsky (BL)
oscilatorna reakcija?

• ? Oscilatorni
• ekstremna osetljivost nelinearnih hemijskih
  sistema na male promene spoljašnjih faktora (T,
  p, protoci, mešanje, h?) ? kao matrica se može
  koristiti bilo koja oscilatorna reakcija
• ? BL reakcija
• Bogastvo evolucije, vrsta i reakcionih puteva
• Poznavanje njene formalne kinetike i dinamike u
  širokoj faznoj oblasti
• Relativno dobrog poznavanja mehanizma
• Bliska autorima

11
APARATURA
CSTR (Continously feed well stired tank reactor)
Dobro?mašajuci protocni reaktor

• otvoren hemijski istem (sa okolinom razmenjuje E
  i m)? u ovom slucaju postoji kontinuirani protok
  reaktanata i produkata? brzine protoka
  mogu se menjati? procesi unutar reaktora ne
  zavise samo od hemizma, vec i od brzine
  protoka m, odnosno t koje supstancije
  provedu u reaktoru

12
(No Transcript)
13

• Peristalticke pumpe

I S M A T E C H
OLE DICH
14
Kako radi peristalticka pumpa?
?srce? PP su kanali (roleri (2, 3 ili 6))
petokanalna pumpa
15
Kontrolni parametri koji karakterišu protocni
reaktor

• Ukupna zapreminska brzina protoka, v ( mL s?1)

Koncentracije protoka ?Ri?0 reaktanta Ri ( mol
dm?3)
Specificna brzina protoka, j0 ( s?1)
Rezidentno vreme (vreme obnove), ? ( s)
Promena koncentracije bilo koje reakcione vrste
u vremenu (Tconst., mešanje trenutno i kada se
reakcija odvija u unutrašnjosti reak. suda, a ne
na zidovima istog)
16
Kalibracija pumpe (creva)
Odredivanje ? eksperimentalnih protocnih
koncentracija reaktanata ? osetljivosti creva na
dotok reaktanata ? specificne brzine protoka
Gravimetrijski? meri se
zapreminska brzina protoka reaktanta (u mL min?1)
? Iz vremena i V vode koja se dovodi
protokom
17

• Kalibraciona kriva (viton creva) za KIO3 i H2SO4

Iz zapreminskih brzina protoka reaktanata (za
brzinu obrtaja pumpe od 1 obrt min?1) i VU 22,2
mL, koeficijent protoka iznosi j0 0.319 mL
min-1 / 22.2 mL 0.014 min?1
Za ostale vrednosti brzine obrtaja PP,
koeficijent protoka dobija se množenjem odredene
vrednosti brzine obrtaja (obrt min?1) sa
koeficijentom protoka od 1 obrt min?1 ( npr.
0,014 min?1)
18
PRIMER Na koliko obrtaja treba podesiti pumpu da
bi jo 4.5?10?3 min?1

• jo 4.5?10?3 min?1 ? 4.5?10?3min?1 ? 1 obrt
  min?1 / 0.014 min?1 ? 0.32 obrt min?1 0.32 rpm
• Protocna (inflow) c reaktanta (npr. KIO3)
• Rezidentno vreme

19
2. korak u primeni PPOSSS IZBOR DINAMICKOG
STANJA KOJE SE PERTURBUJE
Optimizacija reakcionih uslova

• Lociranje položaja aktuelne bifurkacione
  tacke
• (BT) u parametarskom faznom prostoru ?
  
• bifurkaciona analiza
• Izbor dinamickog stanja koje ce biti
  perturbovano i
• Uticaj izabranog dinamickog stanja na
  osetljivost
• matricnog sistema

20
BIFURKACIONA ANALIZA

• Ispitivanje uticaja parametara (kontrolnog) na
  dinamiku matrice
• kontrolni parametri T, jo ili c protoka
• Bifurkacija predstavlja prelazak sistema iz
  jednog evolutivnog oblika u
• drugi, tj. jedne dinamicke strukture u drugu,
  pri promeni nekog od
• kontrolnih parametara
• Odredivanje kriticnih vrednosti parametara na
  kojima se menja
• dinamika sistema
• bifurkaciona tacka
  utvrdivanje nacina na koji se menja
• 
  dinamika sistema (tip bifurkacije)

21
Sl. 1. Vremenska evolucija BL reakcije
Sl. 2. Bifurkacioni dijagram
(a)
(b)
Bifurkaciona tacka TBT 43.2 ?C
22
Izbor dinamickog (ih) stanja koje (a) ce biti
perturbovano (a)

• U zavisnosti od pocetnih eks. uslova dobijaju se
  razlicita dinamicka stanja matrice (Sl. 1)
• Dobijen je bifurkacioni
• dijagram (Sl. 2 a)
• Nadena je bifurkaciona tacka (Sl. 2 b)

• Izbor ? stabilna
• stacionarna stanja u
• okolini bifurkacione
• tacke za izvodenje
• perturbacija

23
IZBOR ANALITA (reakcione vrste) za PPOSSS
Oni koji su esencijalne za dobijanje oscilacija
i postoje kao reaktanti, intermedijeri ili
produkti u matrici

• oni koje nisu direktni
• ucesnici reakcija
• koje cine mehanizam
• osc. razlaganja H2O2, ali
• moraju
• da reaguju sa nekom
• od komponenti matrice

24
Flavonoidi kvercetin, rutin, hesperidin, itd.
Askorbinska kiselina
Mokracna kiselina
ANALITI
Vitamini tiamin (B1), riboflavin (B2), niacin
(B3), piridoksin (B6),itd.
Alkaloidi morfin, O-acetil morfin, tebain,
kodein, itd.
Peroksidaza, katalaza
Paracetamol
itd...
25
Do sada
UZORCI ZA PPOSSS
26
3. korak PERTURBACIONA ANALIZA
ANALIT HESPERIDIN (Hesp)
Flavonoid, Flavanon
REALNI UZORAK
27
Standardni rastvori

• Osnovni standardni rastvor Hesp., rastvaranjem
  Hesp. u 70 metanolnom rastvoru rastvori nižih
  koncentracija pogodnim razblaživanjem osnovnog

Kapsule (po deklaraciji
proizvodaca sadrže 751 mg Hesp i 1 mg vitamina
C)
Izmereno 20 kapsula i rastvarena srednja masa
jedne kapsule u 500 mL 70 metanola i rasvor
filtriran
Ðus (Bravo) (Rucno izceden)
1 mL dusa (komercijalnog, ili rucno izcedenog)
pomešano sa 4 mL 70 metanola smeša
centrifugirana, supernatant filtriran i
razblažen 70 metanolom
Vino
2 mL belog vina u 50 mL 70 metanola
28

• matrica se perturbuje analitom injektiranjem
  odredene zapremine alikvota direktno u matricu
• evolucija matrice prati se potenciometrijski (Pt
  i Ag/AgCl elektrode)

injektirana c analita
Intenzitet perturbacija
dinamicka c analita (u reak. sistemu)
?g mL?1, mol L?1, ?mol
29
injektiranje ? c Hesp u matricu
Analiticki signal
?Em Ep - Es
30
Generalna analiticka procedura

• ? Reakciona posuda (T 60.0 ?C i zašticena od
  h?) se
• puni reaktantima, R1 ? ?KIO3?, R2 ? ?H2SO4?
  i R3 ? ?H2O2? pri
• maksimalnoj brzini obrtanja pumpe P1
• Nakon 3?30?, prekida se dotok reaktanata, višak
  reakcionog
• rastvora odvede pomocu P2. Na ovaj nacin
  osc. evolucija BL
• reakcije startuje u uslovima zatvorenog
  reakcionog sistema.
• Nakon 2?3 oscilacije (posle 30 min) ponovo
  se ukljucuje dotok
• reaktanata na odredeni jo, a kontrolni
  parametar (T, koncentracije
• protoka ili jo) podese se na vrednost radnih
  uslova (stabilno
• stacionarno stanje u okolini bifurkacione
  tacke)
• ? Perturbacije

31

• I

II
III
I ? tranzijentne oscilacije
II ? stabilno stacionarno stanje u okolini b.t.
III ? potenciometrijski zabeleženi odgovori
32
Razliciti analiti imaju i razlicite oblike
odgovora
33
Strukturno slicna jedinjenja imaju razlicite
oblike odgovora
Flavonoidi
2
3
flavanon
flavon
flavanon
34
VODECI ASPEKTI METODE
Prakticne osobine
Karakteristike PPOSSS
Vreme Cena Bezbednost Smetnje
Tacnost Preciznost Specificnost/Selektivnost Osetl
jivost Reprezentativnost
Praktican rad
35
Validacija analiticke metode
Postupak utvrdivanja i provere karakteristicnih
analitickih parametara koji su dobijeni
eksperimentalno
Ispitivana supstancija svaka supstancija koja se
može odrediti analitickim metodom (npr. aktivna
supstancija, pomocna supstancija, necistoca,
konzervans)
36
Analiticki parametri validacije
Karakteristike analiticke procedure i
metode(analiticki parametri)

• linearni opseg (analiticki opseg)
• osetljivost
• LOD (dokazivanja)
• LOQ (odredivanja)
• preciznost
• tacnost, ?ricavery?
• selektivnost (specificnost)

Nisu svi parametri uvek podjednako znacajni!
Kao i pogodnost sistema, robusnost i stabilnost
analitickih rastvora
37
Linearnost

• Pokazuje da su rezultati ispitivanja direktno,
  ili uz korišcenje dobro def. matem.
  transformacije, proporcionalni c
• Treba je potvditi koristeci najmanje 5 c
• Na osnovu dobijenih rezultata (y) izracunavaju se
  parametri regresione jed.
• Y A X B
• ? Nagib (OSETLJIVOST METODE)
• ? odsecak
• ? korelacioni koeficijent (r)
• ? apsolutna vrednost izraza (Yizrac ?
  Yizm)/Yizrac
• ? RSD
• Linearnost je potvrdena ako je
• ? r gt 0.995
• ? apsolutna vrednost izraza (Yizrac ?
  Yizm)/Yizrac ? 0.03
• Koriste se validirani statisticki programi
  ORIGIN, MS EXCEL

38
Regresiona jednacina
Linearni opseg 7,55?599,4 ?gmL?1 R
0.9963
39
LOD i LOQ ? ICH International Conference of
Harmonization
LOD najmanja c koja realno može biti detektovana
(analiticka osetljivost) c analita za koju je
instrumentalni odgovor 3 puta veci nego SD
instrumentalnog šuma LOD 3 ? S/N
ODREÐIVANJE zavisi od metode (da li je metoda
instrumentalna, ili neinstrumentalna)
odnos signal-šum S/N 21 ili 31
LOD3? SD/a
40
LOQ najmanja c analita koja realno može biti
odredena (merena) c analita za koju je
instrumentalni odgovor 10 puta veci nego SD
instrumentalnog šuma LOD 10 ? S/N
ODREÐIVANJE Isto kao LOD
Neinstrumentalna LOD10? SD/a SD?standardna
devijacija a? nagib kalibracione prave
41
LOD i LOQ kod PPOSSS
LOD
Y YB 3 SD (1)
Y ? vrednost merenog signala (potencijal) YB
vrednost signala slepe probe SD standardna
devijacija odredivanja oko regresione linije
YB ES i izraz (1) postaje
ELOD ES 3 SD (2)
EPL potencijal koji bi dala c analita koja
odgovara LOD
Iz izraza (2) dobijamo
EPL ? ES ?EL 3 SD

standardna devijacija oko bazne linije
razlika pot. koja odgovara c analita koja
prestavlja LOD
42
LOQ
Isto kao LOD, pocetna jednacina Y YB 10 SD

Experimentalno se odreduju najmanja c analita u
uzorku koja može biti odredena sa prihvatljivom
preciznošcu i tacnošcu
43
Preciznost

• repetabilnost ili reproduktivnost
• def.
• u realnom experimentu, slucajne velicine se ne
  raspodeljuju na ovaj nacin (Gausova raspodela),
  vec raspodela odgovara Studentovoj raspodeli
• 
  
  

t faktor Studentove raspodele, P0.05 i
odredeni broj st. slob. kada je broj merenja
veci od 30, RSD se poklapaju

• Prihvatljiva RSD 1.5 3

44
Tacnost

• slaganje izmedu vrednosti koje su dobijene
  predloženim metodom i poznatom vrednošcu (npr.
  deklarisanim u tableti, ili odredenim nekim
  drugim metodom)
• Def. ?ricavery? vrednostima
• RCV (nadena c/poznata c) ? 100
  
• metod standardnog dodatka

• Može i uporedivanjem sa metodom
• koja je potvrdena kao tacana, ili
• Analizom stand. ref. materijala

• Prihvatljiva RCV 95 105

45
Specificnost/Selektivnost

• Sposobnost analiticke metode da detektuje razliku
  izmedu supstancije koja se analizira i drugih
  supstancija koje su prisutne u uzorku tj.
• tolerancija metode na prisustvo mogucih
  interferenata (drugih komponenata u uzorku)

Pri instrumentalnom odredivanju, specificna
metoda daje signal koji iskljucivo odgovara
analitu, a selektivna je metoda kojom ? sastojci
daju zasebne signale i medusobno ne uticu na
rezultati
Frekvencija uzorkovanja
Def. kao vreme potrebno da se matricni sistem
vrati u stabilno stanje nakon izvršene
perturbacije (ST) (uzoraka h?1)
46
REZULTATI
Analit hesperidin ?H2SO4?o 5,5?10?2M, ?KIO3?o 5,9?10?2M, ?H2O2?o 2,0?10?1 M, j0 2,9?10?2 (t 34.5 min), T 42,9?C
Linearni opseg/ ?g mL?1 7,6 - 599,4
Parametri reg. jednacine Odsecak / mg dm-3 Nagib / mV/dekadi Regresioni faktor 5,3 -10,4 0,996
LOD / mg dm-3 0,65
LOQ / mg dm-3 1,95
RSD / 3,1
RCV / 98,3
Frekvencija uzorkovanja/h?1 12
47
VALIDACIJA PPOSSS Odredivanje Hesp u razlicitim
uzorcima (kapsule, sokovi, vino)
Tacnost

• RCV metod standardnog dodatka
• racunata za dodatak 100 ?g mL?1

48
VALIDACIJA PPOSSS Odredivanje Hesp u razlicitim
uzorcima (kapsule, sokovi, vino)
Selektivnost

• tolerancija metoda na ? vrsta (analiza uticaja na
  odredivanje
• 67.7 ?gmL?1 Hesp)
• TO M interferent / M Hesp ako zajednickog
• injektiranja sa Hesp u matricu ne ne dovodi
  do greške
• ?Em ? ? 5

49
Tipicni potenciometrijski odgovori BL sistema
dobijeni injektiranjem 67,7 ?gmL?1 Hesp u
prisustvu nekih interferenata
kvercetin rutin naringin askorbinska kiselina
S2O32? Cr2O72? IO4?
50
Tolerancija predloženog metoda na eksterna
jedinjenja i jone
Dodata jedinjenja i jonia TO
Mg2 5000
Li, Na, K, NH4, glukoza, fruktoza ? 1500b
HPO42-, H2PO4-, CO32 ? 700b
Limunska kiselina ? 500b
Askorbinska kiselina 400
Karbamid, Ca2 ? 200b
Fe3, Zn2 ? 100b
Cu2 35
I-, F- 25
Cd2, Mn2, SO42- 10
IO3- 8
Naringin (N), narirutin (NA) 7
Br-, kvercetin (Q), morin (Mor), rutin (Rut) 5
ClO4-, Cl-, S2O82 1
MnO4-, Cr2O72 0.8
IO4- 0.1
a?Hesp? 67,7 ?gmL?1 bMax. testiran odnos
Metod je prihvatljivo selektivan
51
Odredivanje koncentracije Hesp u realnim uzorcima
52
uzorci c ? ?g mL?1 SD ? ?g mL?1 RCV?RSD ?
Razliciti brendovi dusa od pomorandže Razliciti brendovi dusa od pomorandže Razliciti brendovi dusa od pomorandže Razliciti brendovi dusa od pomorandže
1 166.3 6.2 101.2 ?3.9
2 264.7 5.9 101.2 ?3.9
3 144.6 9.1 101.2 ?3.9
4 174.2 8.3 101.2 ?3.9
Rucno isceden dus od pomorandže Rucno isceden dus od pomorandže Rucno isceden dus od pomorandže Rucno isceden dus od pomorandže
1 176.8 97.6 ?2.7
2 114.5 95.2 ?4.8
3 280.0 73.9 101.2 ?2.7
4 190.2 101.2 ?3.0
5 298.3 Opseg 114.5? 298.3 Csr 223.5 103.2 ?3.0
belo vino belo vino belo vino belo vino
1 10.1 0.4 101.8 ?4.1
2 5.0 0.6 104.7 ?3.9
53
ZAKLJUCAK

• Predloženi metod ima dobre analiticke
  atribute LOD, preciznost i tacnost 0,65 ?gmL?1,
  3,1 i 98,3, respektivno
• Relativno dobru frekvenciju uzorkovanja od 12
  uzoraka h?1
• Prihvatljivo selektivan (npr. uspešno odredena
  koncentracija u vinu, iako je uzorak složen)
• Nije potrebna sofisticirana oprema
• Priprema uzorka je jednostavna (nema dugackih
  ekstrakcionih procedura)

54
Oblasti primene PPOSSS, generalno

• odredivanje pojedinacnih aktivnih komponenata u
  kompleksnim uzorcima (bez dugacke ekstrakcione
  procedure) može se koristiti za direktnu analizu
  uzoraka koji sadrže jedino jedno dominantno
  jedinjenje (npr. jedan dominantan flavonoid ili
  jednu aktivnu komponentu u uzorku)

• na osnovu oblika potenciometrijskog odgovora može
  se kontrolisati kvalitet farmaceutskog preparata
  (razlicita jedinjenja imaju i razlicite oblike
  odgovora (slajd 32.)

• Omogucava odredivanje aktivne komponente
• U farmaceutski doziranim oblicima (flavonoidi,
  paracetamol, askorbinska kiselina, vitamin B,
  acetilsalicilna kiselina, alkaloidi). Uspešnost
  odredivanja zavisi od odnosa aktivnih komponenata
  prisutnih u farmaceutiku (ekcipiensi mogu biti
  smetnja za odredivanje odredene aktivne
  komponente leka)
• biološkim fluidima (urin i krvna plazma) i
  eventualno,
• razlicitih supstancija u hrani i biljkama

55
Tipicni potenciometrijski odgovori BL sistema
dobijeni injektiranjem (a) Urina (popijena
tableta C vitamina) (b) Ciste mokracne
kiseline
56
Prednosti PPOSSS

• Veca osetljivost u odnosu na neke metode (pmol)
• Razliciti analiti imaju razlicite oblike
  potenciometrijskih odgovora, što može biti od
  velikog znacaja za mogucnost identifikacije
  supstancija u složenim uzorcima
• Mogu se istovremeno odredivati 2 analita (npr.
  mokracna kiselina i askorbinska kiselina)
• Mogucnost odredivanja relaksacionih vremena i
  ispitivanje hemijske reaktivnosti analita
• Nije potrebno testiranje oscilatorne faze za
  najbolji odgovor na perturbacije, kao ni merenje
  njihove frekvencije ? pojednostavljivanje
  procedure i skracenje vremena potrebnog za
  izvodenje cele analize
• i generalno
• ne zahteva skupu opremu, kao ni dugacku
  ekstrakcionu proceduru

57

• Ogranicenja
• Nemogucnost istovremenog odredivanja veceg broja
  jedinjenja
• Ispitivani analit mora hemijski interagovati sa
  matricom, kao i kod svakog kinetickog metoda
  (izbor analita za PPOSSS je veliki i zavisi od
  podataka koji se žele dobiti ne mora biti
  ingredijent matrice)

58
Pregled eksperimentalnih uslova koji su korišeni
za analiticka odredivanja razlicitih analita u
našoj laboratoriji
59
Eksperimentalni uslovi Analit/i
?KIO3?o 5,9 ? 10?2 M ?H2SO4?o 5,5 ? 10?2 M ?H2O2?o 2,0 ? 10?1 M jo 2,96 ? 10?2 min-1 T 46,4 ?C Cl?, Br?, I?, Mn2, malonska kiselina kvercetin
?KIO3?o 5,9 ? 10?2 M ?H2SO4?o 5,5 ? 10?2 M ?H2O2?o 2,0 ? 10?1 M jo 2,95 ? 10?3 min -1 T 42,9 ?C morfin, paracetamol, 6-O-acetilmorfin, hesperidin, kvercetin askorbinska kiselina
?KIO3?o 7,5 ? 10?2 M ?H2SO4?o 6,0 ? 10?2 M ?H2O2?o 7,0 ? 10?3 M jo 4,50 ? 10?3 min-1 T 37,8 ?C Fe3
?KIO3?o 4,74?10?2 M ?H2SO4?o 4,79 ? 10?2 M ?H2O2?o 1,55 ? 10?1 M jo 2,80 ? 10?2 min-1 T 60,0 ?C morfin
?KIO3?o 7,5 ? 10?2 M ?H2SO4?o 6,0 ? 10?2 M ?H2O2?o 7,0 ? 10?3 M jo 4,48 ? 10?3 min-1 T 37,0 ?C morfin,rutin, kvercetin, morin, morfin, 6-O-acetilmorfin
?KIO3?o 7,5 ? 10?2 M ?H2SO4?o 6,0 ? 10?2 M ?H2O2?o 7,0 ? 10?3 M jo 4,48 ? 10?3 min-1 T 39,0 ?C askorbinska kiselina
?KIO3?o 59 ? 10?2 M ?H2SO4?o 8,16 ? 10?2 M ?H2O2?o 1.5 ? 10?1 M jo 2.95 ? 10?2 min?1 T 56,0 ?C vitamini ( B1, B2, B3 i B6)
60
Interakcija analita sa matricom

• Za primenu OHS u analiticke svrhe, nije neophodno
  poznavanje mehanizma interakcije izmedu analita i
  matrice
• Ipak, matematicko modeliranje može biti vrlo
  korisno za sistematska ispitivanja i nalaženja
  eksperimentalnih uslova u kojima se može
  ostvariti najveca osetljivost i najniži LOD
  predloženim metodom

61
PRIMER askorbinska kiselina

• Sa kojom/im reakcionom/im vrstom/ma BL reakcije
  interaguje AA?
• Preliminarna eksperimentalna ispitivanja
• Potenciometrijski analizirane interakcije AA
  sa ingredijentima BL matrice H2SO4 KIO3,
  H2SO4 H2O2 and KIO3 H2O2 u CSTR
• Odgovori
• slicno kao kad se AA injektira u miksturu
• H2SO4 KIO3 (Dašmanova reakcija)
• Ovo sugeriše da AA ne reaguje sa reaktantima BL
  koji su prisutni u velikom višku, vec sa nekim
  od intermedijera koji se formiraju u matrici

62
PRETPOSTAVKA

• AA reaguje po mehanizmu Landoltove reakcije
  (oksidacija AA sa KIO3 u kiseloj sredini)
• Odsidacija AA kiselim jodatom je odlucujuci korak
  u mehanizmu
• Odlucujuci korak oksidacuja AA, tako da se menja
  odnos ?HOIO?ss i ?I??ss ostvaren u sss-u pre
  perturbacije
• (1)

63

• Model mehanizma BL reakcije Lj. Kolar-Anic, Ð.
  Mišljenovic, S. Anic, G. Nikolis, React. Kinet.
  Catal. Lett., 54 (1995) 35, proširen je
  reakcijom (1)

Reaction Kinetic model Rate constants
I IO3? I? 2H ? HIO HIO2 k1 3.18 ? 105 M?3 min?1 k-1 7.91 ? 107 M?1 min?1
II HIO2 I? H ? I2O H2O k2 5 ? 1011 M?2 min?1
III I2O H2O ? 2HIO k3 5 ? 103 min?1 k?3 3.15 ? 108 M?1 min?1
IV HIO I? H ? I2 H2O k4 3 ? 1011 M?1 min?1 k?4 4.5 M min?1
V HIO H2O2 ? I? O2 H H2O k5 k5 k5 ?H? k5 1.2 ? 104 M?1 min?1 k5 3 ? 104 M?2 min?1
VI I2O H2O2 ? HIO HIO2 k6 5 ? 105 M?1 min?1
VII HIO2 H2O2 ? IO3- H H2O k7 2 ? 103 M?1 min?1
VIII IO3? H H2O2 ? HIO2 O2 H2O k8 k8 k8 ?H? k8 9.5 ? 10?4 M?1 min?1 k8 3.92 ? 10?2 M?2 min?1
64

• Konstanta reakcije (1) izabrana je tako da bude
  uporediva
• sa drugim brzinama reakcija u kojima
  ucestvuje HOIO na odgovarajucim T

• Izvršena je numericka simulacija (Slika A)
• Dobijena kvalitativna i kvantitativna slaganja
  exp. i numericki simuliranih rezultata forma
  signala i relaksaciona vremena su vrlo slicni,
  kao i linearni opseg.
• Dobro je postavljen model mehanizma BL, kao i
  pocetna pretpostavka o interakciji AA i kiselog
  jodata

65
Slika A. Numericki simulirana vremenska evolucija
jodidne c Intenziteti perturbacija
0.05, 0.4 i 1.0 ?mol
66
LITERATURA

1. Vukojevic V, Pejic N, Stanisavljev D, Anic S,
   Kolar?Anic Lj (1999) Analyst 124 147?152
2. Vukojevic V, Pejic N, Stanisavljev D, Anic S,
   Kolar?Anic Lj (2001) Pharmazie 56 1?2
3. Pejic N, Anic S, Kuntic V, Vukojevic V,
   Kolar?Anic Lj (2003) Microchim Acta 143 261?267
4. Pejic N, Blagojevic S, Anic S, Vukojevic V,
   Kolar?Anic Lj (2005) Anal Bioanal Chem 381
   775?780
5. Pejic N, Kolar?Anic Lj, Anic S, Stanisavljev D
   (2006) J Pharm Biomed Analy 41 610?615
6. Pejic N, Blagojevic S, Anic S, Vukojevic V,
   Mijatovic M, Ciric J, Markovic Z, Markovic S,
   Kolar-Anic Lj (2007) Anal Chim Acta 582 367?374
7. Pejic N, Blagojevic S, Anic S, Kolar?Anic Lj
   (2007) Anal Bioanal Chem 389 2009?2017
8. Pejic N, Blagojevic S, Vukelic J, Kolar-Anic Lj,
   Anic S, (2007) Bull. Chem. Soc. Jpn., 80 (10)
   1942?1948
9. Pejic N, (2009) Hemijska industrija, (2009), Hem.
   ind., 63, 455?466.

67
Hvala na pažnji