j.j. berzas nevado et al- flow-injection spectrophotometric determination of adrenaline and dopamine...

8/3/2019 J.J. Berzas Nevado et al- Flow-injection spectrophotometric determination of adrenaline and dopamine with sodium

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E L S E V I E R J o u r n a l o f P h a r m a c e u t i c a l a n d B i o m e d i c al A n a l y s i s14 (1996) 571 577

IOIJP .NALOFP H A R M A C E U T I C A LA N D B I O M E D I C A LA N A L Y S I S

Flow-inject ion spectrophotometric determination of adrenal ineand dopamine wi th sodium hydroxideJ.J. Berzas Nevado*, J.M. Lemus Gallego, P. Buitrago Laguna

Department o/" Ana lytical Chemistry an d Food Technology, Universidad de Cas till a-- La Mancha, 13007 Ciudad Real, SpainR e c e i v e d f o r r e v i e w 4 J u l y 1 9 95 ; r e v i se d m a n u s c r i p t r e c e i v e d 1 0 O c t o b e r 1 9 95

A b s t r a c tA n ew, r ap i d an d eco n o m i ca l f lo w- in je c ti on m e t h o d fo r d e t e rm i n i n g ad ren a l i n e an d d o p am i n e i s p ro p o s ed o n t h eb a s i s o f t h e h y d ro l y s is o f th e s e co m p o u n d s i n a lka l i n e m ed i u m . Th e m e t h o d was o p t i m i z ed b y u s in g a s p ec t ro p h o t o -m e t e r o p e ra t i n g a t 2 = 39 0 n m a s d e t e c t o r . C a l i b r a t i o n g r ap h s we re l i n ea r u p t o 2 1 0 - 4 M wi t h qu an t i fi c a t io n l im i t sof 2.5 x 10 6 M a nd 3.3 1 0 - 6 M for dopamine and ad rena l ine respec t ive ly . F low- in jec t ion a l lows the measu remen to f 130 sam ples per hour . T he me thod w as success ful ly app l ied fo r the de te rmin a t ion o f ca techo lamine s inp h a rm aceu t i c a l s .

Keywords:F I A ; S p e c t r o p h o t o m e t r y ; C a te c h o la m i n e s ; A m i n o c h r o m e

I . I n t r o d u c t i o nD o p a m i n e a n d a d r e n a li n e a r e c at e c h o la m i n e s

w i d e ly u s e d in t he t r e a t m e n t o f sh o c k a n d h e a r tf a i l u r e r e s p e c t i v e l y . P h a r m a c e u t i c a l p r e p a r a t i o n sc o n t a i n i n g t h e s e c a t e c h o l a m i n e s h a v e b e e n a v a i l -a b l e f o r m a n y y e a r s a n d s e v e r a l a n a l y t i c a l p r o c e -d u r e s h a v e b e e n p r o p o s e d f o r t h e i r c o n t r o l . T h ec u r r e n t U S P X X m e t h o d f o r c a t e c h o la m i n e d e t e r-m i n a t i o n i s a v e r y l o n g p r o c e d u r e . I t i s b a s e d o nt h e p o l a r i m e t r i c d e t e r m i n a t i o n o f t ri a c e t y l- d e r iv a -t iv e s. F o r s i m i la r c o m p o u n d s , s e v e ra l s p e c t r o p h o -t o m e t r i c m e t h o d s h a v e b e e n a p p l i e d , a s c i t e d i n

* C o r r e s p o n d i n g a u t h o r .

t h e l i t e r a t u r e , i n c l u d i n g d e r i v a t i z a t i o n r e a c t i o n sw i t h o r g a n i c ( n i n h y d r i n [1 ], p - b e n z o q u i n o n e [2 ,3 ],t h i o s e m i c a r b a z i d e [ 4 , 5 ] , c h l o r a n i l [ 6 , 7 ] ) a n d i n o r -g a n i c ( i o d i n e [ 8 ] , a m m o n i u m m e t a v a n a d a t e [ 9 ] ,m e t a p e r i o d a t e [ 10 ,1 2 ]) r e a g e n t s . S o m e o f t h e s em e t h o d s h a v e b e e n a d a p t e d t o t h e s t o p p e d - f l o w[1 3 1 6] t e c h n i q u e a n d t o f l o w - i n j e c t i o n a n a l y s i s(F I A ) [ 17 191

A u t o m a t e d m e t h o d s f o r a s i m p l e , f a s t , i n e x p e n -s iv e a n d a c c u r a t e d e t e r m i n a t i o n o f d o p a m i n e a n da d r e n a l i n e a r e o f g r e a t i n t e r e s t t o q u a l i t y c o n t r o ll a b o r a t o ri e s . T h e p u r p o s e o f th e p r e s e n t w o r k w a st o d e v e l o p a n e w f l o w - i n j e c t i o n m e t h o d f o r d e t e r -m i n i n g d o p a m i n e a n d a d r e n a l i n e o n t h e b a s i s o ft h e i r b e h a v i o u r i n s t r o n g l y a l k a l i n e s o l u t i o n s .O n l y s o d i u m h y d r o x i d e s o l u t i o n i s u s e d a s a

0 7 3 1 - 7 0 8 5 / 9 6 , , ' $ 1 5 . 0 0 1 9 9 6 E l s e v i e r S c i e n c e B . V . A l l r i g h t s r e s e r v e dS S D I 0 7 3 1 - 7 0 8 5 ( 9 5 ) 0 1 6 6 3 - 5


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57 2 J.J. Berzas Nevado el al. /.I. Pharm. Biomed. Anal. 14 (1996) 571 577c h r o m o g e n i c r e a g e n t a n d t h e r e f o r e t hi s is a v e r ye c o n o m i c a l m e t h o d f o r d e t e r m i n i n g d o p a m i n e a n da d r e n a l i n e i n d i ff e r e n t p h a r m a c e u t i c a l s .

m e t e r o f t h e f l o w - i n je c t i o n a n a l y z e r , e q u i p p e d w i t ha n 1 8 ,u l f l o w - c e ll ( H e l l m a ) . D a t a w e r e s t o r e d i n t h ec o m p u t e r .

2 . E x p e r i m e n t a l2.1 . Reagents

A l l s o l u t i o n s w e r e p r e p a r e d f r o m a n a l y t i c a l - r e -a g e n t g r a d e m a t e r i a l s w i t h M i l l i Q - w a t e r . D o p a -m i n e a n d a d r e n a l i n e s t o c k s o l u t i o n s ( 1 x 1 0 - 3 M )w e r e p r e p a r e d f r o m S i g m a p r o d u c t s i n 0 . 0 5 MA c H / A c b u f f e r s o l u t i o n ( p H 4 . 8) , a n d s t o r e d a t4 C i n a d a r k b o t t l e b e f o r e u se . W o r k i n g s o l u t i o n sw e r e p r e p a r e d d a i l y f r o m t h e s e s o l u t i o n s b y d i l u t -i n g w i t h M i l l i - Q w a t e r . T h e s o d i u m h y d r o x i d es o l u t i o n ( 0 . 4 M ) f r o m P a n r e a c p r o d u c t w a s p r e -p a r e d b y d i s s o l v i n g i n M i l l i - Q w a t e r .2.2 . Apparatus

A B e c k m a n I n s t ru m e n t s D U - 7 0 s p e c t ro p h o m e -t e r c o n n e c t e d t o a n I B M P S / 2 f it t e d w i t h B e c k m a nD a t a L e a d e r s o f t w a r e [ 2 0 ] w a s u s e d f o r a l l m e a -s u r e m e n t s a n d t r e a t m e n t o f d a t a .A s c h e m a t i c d i a g ra m o f th e s e m i a u t o m a t i c f lo w -i n j e c t i o n a n a l y z e r u s e d i s s h o w n i n F i g . 1 .T h e f l o w m a n i f o l d i n c l u d e d a p e r i s t a l t i c p u m p( M i n i p u l s 3 f r o m G i l s o n ) w h i c h p u m p e d t h er e a g e n t s o l u t i o n ( s o d i u m h y d r o x i d e a n d t h e c a r r i e r( M i l l i - Q w a t e r ) a t t h e s a m e f l o w r a t e t h r o u g hp o l y e t h y l e n e f lo w t u b e s ( 0 .5 m m i .d .) . T h e s a m p l ew a s i n j ec t e d i n t o t h e c a r r i e r s t r e a m b y a n i n j e c ti o nv a l v e ( O m n i f i t n 1 1 0 6 ) p r o v i d e d w i t h a 3 5 0 t l ll o o p . T h e a b s o r b a n c e p e a k o f th e r e s u l ti n ga m i n o c h r o m e i s fo l l o w e d u si n g t he s p e c t r o p h o t o -

V 3 5 0 / ., I )P u m ~ ~ R 2 .7m ) X 3 9 0 n m~ ~ .. .. .. .. RecorderT 65o Cw a t e r I 2 m l/ m i n~ 0 . 4 M Waste4 m l/ m i nT 6 5 = C p o l y e t h y le n e e c i p ie n t

F i g. 1. S c h e m a t i c d i a g r a m o f t h e f l o w - in j e c t io n m a n i f o l d u s e df o r t h e d e t e r m i n a t i o n o f c a t e h o l a m i n e s .

2.3. Procedure2.3 .1 . Cont inuou s-f low procedureS a m p l e s o l u t i o n ( 3 5 0 / z l ) c o n t a i n i n g c a t e -c h o l a m i n e w a s i n j e c te d in t o M i l li - Q w a t e r ( t e m p e r -a t u r e 6 5 C ) a n d t h e n s o d i u m h ) d r o x i d e s o l u t i o n( 0 . 4 M ) w a s a d d e d . T h e s o l u t i o n p a s s e d t h r o u g h ar e a c t o r ( 2 . 7 m l e n g t h , 0 . 5 m m i . d . ) T h e s o l u t i o nw a s c a r r i e d t o t h e f l o w c e l l , a n d t h e a b s o r b a n c ew a s r e c o r d e d .T h e v a r i a t i o n o f a b s o r b a n c e w a s m o n i t o r e d a t3 9 0 n m t h r o u g h o u t t h e r e a c t i o n . E a c h s o l u t i o n w a sa s s a y e d i n t r ip l i c a te . S i x t y p o i n t s p e r m i n u t e w e r em e a s u r e d . T h e p e a k s w e r e s t o r e d i n t h e c o m p u t e r ,s m o o t h e d b y S a v i z k y G o l a y f i l t er i ng [ 2 1 ] u s i n gs e v e n e x p e r i m e n t a l p o i n t s , t h e b a s e l i n e w a s o b -t ai n ed w i th D A T A L E A D E R S o ft w a re , a n d fo re v e r y p e a k t h e g r e a t e s t h e i g h t w a s o b t a i n e d .2.3 .2 . Determ inat ion o f ca techolamines inpharmaceut icals

A n a p p r o p i a t e d i l u t i o n w i t h b u f f e r s o l u t i o n( 0 .0 5 M A c H / A c p H 4 .8 ) o f t h e p h a r m a c e u t i c a lf o r m u l a t i o n w a s a ll t h a t w a s r e q u i r e d , a f t e r w h i c ht h e p r o c e d u r e d e s c r i b e d a b o v e w a s c a r r i e d o u t .

3 . R e s u l t s a n d d i s c u s s i o nD o p a m i n e a n d a d r e n a l i n e s o l u t i o n s i n a l k a l i n e

m e d i u m a r e h y d r o l y z e d an d o x i d iz e d by a t m o -s p h e r ic o x y g e n g i v i n g y e ll o w b r o w n i s h c o l o r -a t i o n s d u e t o a m i n o c h r o m e d e r i v a t i v e s [ 2 2 , 2 3 ] .T h e s e c o m p o u n d s a r e v e ry u n s t a bl e [ 2 4 - 2 7 ]. S o m es p e c t r o p h o t o m e t r i c m e t h o d s u s e t h e h ig h r e a c t iv i tyo f t he a m i n o c h r o m e i n o r d e r t o g i ve c o u p li n gr e a c t i o n s w i t h a n o t h e r r e a g e n t ( v a n i l l i n [2 8] , p - a n -i s a l d e h y d e [ 2 9 ] , p - t o l u a l d e h y d e [ 2 9 ] , b e n z a l d e h y d e[ 2 9 ] , 1 , 2 - d i n i t r o a n t h r a c e n e [ 3 0 ] , 2 - a m i n o p h e n o l[ 3 0 ] , t h i o s e m i c a r b a z i d e [ 3 1 ] . H o w e v e r , k i n e t i ca u t o m a t e d m e t h o d s , s u c h a s F I A , c a n b e u s e dt o a v o i d t h e i n s t a b i l i t y p r o b l e m a n d r e p r o d u c -i bl e s p e c t r o p h o t o m e t r i c m e a s u r e m e n t s o f th ea m i n o c h r o m e i n a l k al i ne m e d i u m c a n b e a c h ie v e d.


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J.J. Berzas Nevado et al. /J . Phar m. Biomed. Anal. 14 (1996) 571 5771.5

573

1 .0

0 .510, 6

/ t 4

"00 . 02 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0W a v e l e n g t h ( n m )

Fig . 2 . A bsorp t ion spec tra of dopam ine (2 x l0 -4 M) with NaO H up to pH 12.6 at different times (numbers ab ove spectra as timesin seconds).0 ,2

0 , 1 5

t- '~0,10

0 , 0 5b

f

0 0 0 , 5 1 1 , 5 2 2 , 5 3 3 , 5 4 4 , 5 5R e a c t o r L e n g t h ( m )

Fig. 3. Ab sorb anc e vs. length of reacto r run a t 390 nm. Catecholamine concentration = 2 x 10 4 M: (a) dopamine; (b) adrenaline.Volume injected = 350 i~1; tem pera ture = 65C; NaO H concentration = 0.4 N; flo w rate = 2.0 ml m in -


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57 4 J.J. Berzas Nevado et al. ' J. Pharm. Biomed. Anal. 14 (1996) 571 5770 , 2 5

0 , 2

0,15cO

. o 0 , 1

0 , 0 5

0 0

~ - ~ .--o - - - ~ ' ~

0 , 1 . 0 , 2 0 , 3 0 , 4 0 ,5 0 , 6 0 , 7 0 , 8N a O H ( N )

Fig . 4 . I n f lu e n c e o f s o d i u m h y d r o x i d e c o n c e n t r a t i o n . ) . = 39 0 n m . C a t e c h o l a m i n e c o n c e n t r a t i o n = 2 x 1 0 4 : ( a ) d o p a m i n e ; ( b )adren a l ine . V olum e in jec ted = 350 gl ; t em pera tu re = 65C; f low ra te - 2 .(1 ml m in ~; r eac to r l ength - 2 .7 m.0 , 2 5

0 , 2

o 0 , 1 5- -O"Q 0,1

0 , 0 5

05 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 50 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0V o l u m e i n j e c t e d ( ~ 1 )

Fig . 5 . A b s o r b a n c e v e r s u s v o l u m e i n j e c te d , r u n a t 39 0 n m . C a t e c h o l a m i n e c o n c e n t r a t i o n = 2 x 10 --4 M : ( a ) d o p a m i n e ; ( b )a d r e n a l i n e . Te m p e r a t u r e = 6 5 C ; f lo w r a t e = 2 . 0 m l r a i n ' ; r e a c t o r l e n g t h = 2 .7 m ; N a O H c o n c e n t r a t i o n = 0 .4 N .A s o b s e r v e d i n F i g . 2 , t h e a b s o r p t i o n s p e c t r u m

o f a d o p a m i n e s o l u t i o n i n b a s i c m e d i u m i s v e r yd e p e n d e n t o n t im e . S i m i l a r b e h a v i o u r w a s o b -s e r v e d f o r a d r e n a l i n e s o l u t i o n s . W e h a v e s e l ec t e d3 9 0 n m a s t h e w a v e l e n g t h f o r o b t a i n i n g t h e F I A -g r a m s .

3.1. Eff ect of the reaction variablesT h e i n f l u e n c e s o f t h e r e a c t i o n v a r i a b l e s w e r e

s t u d i e d fo r b o t h c a t e c h o l a m i n e s b y c h a n g i n g e a c hv a r i a b l e i n t u r n w h i l e k e e p i n g a l l o t h e r s u n -c h a n g e d . T h e v a r i a b l e s s t u d i e d w e re : v o l u m e i n -


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J.J. Berzas Nevado et al. / J. Pharm. Biomed. Anal. 14 (1996) 571 577 575

j e c t e d ; l e n g t h o f t h e r e a c t o r ; f l o w r a t e ; h y d r o x i d ec o n c e n t r a t i o n ; a n d t e m p e r a t u r e . R e a c t o r l e ng t hw a s v a r i e d b e t w e e n 1 0 0 a n d 4 0 0 c m ; a r e a c t o r o f2 7 0 c m l e n g t h w a s s e l e c t e d a s a p p r o p i a t e ( s e e F i g .3).

F i g. 4 s h o w s t h e i n f l u e n c e o f t h e s o d i u m h y -d r o x i d e c o n c e n t r a t i o n o n t h e p e a k h e i g h t f o r d o -p a m i n e a n d a d r e n a l i n e . A 0 .4 M s o l u t i o n o fs o d i u m h y d r o x i d e w a s s e l e c t e d a s s u i t a b l e .S o d i u m h y d r o x i d e s o l u t i o n m u s t b e c o n t a i n e d i na p o l y e t h y l e n e r e c i p i e n t .

S m a l l p e a k s a r e o b t a i n e d w h e n t h e r e a c t o r r e -m a i n s a t r o o m t e m p e r a t u r e , s o t h e t e m p e r a t u r e o ft h e r e a c t o r b a t h w a s v a r i e d b e t w e e n 2 0 a n d 8 5 Ca n d 6 5 C w a s c h o s e n a s a p p r o p r i a t e .

T h e v o l u m e i n j e c t e d w a s v a r i e d b e t w e e n 1 5 0a n d 4 5 0 /~ 1. T h e p e a k h e i g h t i n c r e a s e d w h e n t h ev o l u m e i n j e c t e d w a s i n c r e a s e d u p t o 3 0 0 p l( F i g . 5 ) . A t h i g h e r v o l u m e s t h e p e a k h e i g h t r e -m a i n e d v i r t u a l ly c o n s t a n t . T h e v o l u m e c h o s e nwas 35 0 / z l .

W a t e r a n d s o d i u m h y d r o x i d e s o l u t i o n w e r ep u m p e d a t t h e s a m e f l ow r a t e. T h e f l o w r a t e w a sv a r i e d b e t w e e n 1 .2 5 a n d 4 .2 5 m l m i n ~. T h e p e a kh e i g h t d i d n o t i n c r e a s e s i g n i f i c a n t l y f o r f l o w r a t e su p t o 1 .2 5 m l m i n ~, b u t t h e p e a k w i d t h d e -

c~0

j.j. berzas nevado et al- flow-injection spectrophotometric determination of adrenaline and dopamine...

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