CN101509903B - 一种乙二醛、乙醛酸的高效液相色谱分析法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种乙二醛、乙醛酸的高效液相色谱分析法。具体的检测步骤为：取适量试样，加入与醛基摩尔比为2∶1～50∶1的DNPH作衍生试剂，用弱酸盐溶液调节pH为1.5～3后，于30～80℃恒温水浴中，反应60～240分钟，得到的衍生物用HPLC分析，紫外检测波长为400-500nm。HPLC分析条件为：流动相为体积比为95/5～50/50的乙腈/水溶液，流速为0.6～2ml/min，柱温为20～50℃，进样量为1～20μL。本发明乙二醛、乙醛酸的高效液相色谱检测法，具有自动化程度高、选择性高、检测灵敏、高效准确等优势。实验结果表明，乙醛、乙酸和草酸对乙二醛和乙醛酸检测不会产生相互干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种乙二醛、乙醛酸的分析法，尤其是涉及一种采用2，4-二硝基苯肼(DNPH)衍生乙二醛、乙醛酸的高效液相色谱分析法。属于化学工业中的化学分析及仪器分析技术领域。
背景技术
乙二醛(glyoxal)又称草酸醛，是最简单的α-二羰基化合物，除了具有脂肪醛的通性外，还具有一些特殊的化学性质，可与醇、胺、酰胺、醛和含羟基的化合物等进行加成或缩合反应，还可以与类蛋白动物胶、纤维素、聚乙烯醇以及脲等发生交联反应，是一种用途十分广泛的化工原料和中间体，在造纸、纺织印染、涂料、医药、建材、石化、环保等方面都有着广泛的应用。
目前，生产乙二醛工艺主要有乙二醇气相氧化法和乙醛硝酸氧化法两种。乙二醇空气氧化法过程简单，产品收率较高，但原料成本相对较高，且产物中含有甲醛，难以满足医药等行业的要求。乙醛硝酸氧化法原材料成本低，反应条件温和，突出优点是产物中不含甲醛，能满足医药、香料及日用化工等行业的要求，近年来倍受关注。然而，关于乙醛氧化法生产乙二醛的产物及副产物的定量检测，工业上一直以来都是采用传统的化学分析测定，工序多，比较耗时，对反应过程各产物的定性及定量的仪器分析方法尚未解决，对乙醛溶液中的乙二醛、乙醛酸的分析方法研究尚未见报道。
近年来，有些学者对乙二醛、乙醛酸的分析进行了研究，如胡军等(胡军，张新胜，吴明东，等.乙二醛阳极氧化制乙醛酸过程的化学分析方法.华东理工大学学报，2001，27(1)：34-37)采用康尼查罗反应测定乙二醛阳极氧化制乙醛酸的电解液中的乙二醛含量，醛总量用亚硫酸钠法测定，乙醛酸的定量用醛总量减去乙二醛的量，检测费时、易受干扰且结果误差大；徐嘉凉等(徐嘉凉，江向东，汤晓东，等.紫外分光光度法测定乙二醛含量的研究.分析试验室，1998，17(5)：41-44)报道使用紫外分光光度法测定乙二醛的含量，取得了一定的成效，但紫外分光光度法不够直观、易受干扰；Shigehisa Uchiyama等(ShigehisaUchiyama，Erika Matsushima，Hiroshi Tokunaga，et.al.Determination oforthophthalaldehyde in air using 2，4-dinitrophenylhydrazine-impregnated silicacartridge and high-performance liquid chromatography.Journal of Chromatography A，2006，(1116)：165-171.)报道了采用2，4-二硝基苯肼作为衍生试剂检测空气中邻苯二醛的方法，但该法中邻苯二醛与2，4-二硝基苯肼反应生成了邻苯二醛单腙和邻苯二醛二腙，而不是全部生成邻苯二醛二腙，且二者易相互转化，不易定量。如何准确有效地分析乙醛溶液中乙二醛和乙醛酸的含量是一项亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有的分析方法结果误差大、定量不准等不足，而提供了一种采用2，4-二硝基苯肼(DNPH)衍生乙二醛、乙醛酸的高效液相色谱分析法。
本发明的技术方案为：一种乙二醛、乙醛酸的高效液相色谱(HPLC)分析方法，其具体步骤如下：
A、乙二醛标准曲线的绘制
1)、乙二醛标准溶液的配制：用移液管移取适量乙二醛溶液，用去离子水稀释，并定容，配制5～7个浓度介于0.001g/L与0.05g/L之间的乙二醛标准溶液；
2)、衍生试剂的配制：用乙腈溶解溶解2，4-二硝基苯肼简称为DNPH试剂，配制得0.1～2g/LDNPH溶液；
3)、乙二醛衍生试样的制取：分别取相同体积、不同浓度的上述步骤1)中乙二醛标准溶液，分别加入相同体积的步骤A中2)配制的DNPH溶液，其中DNPH与最高浓度乙二醛标准溶液中醛基的摩尔比为2∶1～50∶1，用弱酸盐溶液调节pH为1.5～3后，于30～80℃恒温水浴中，反应60～240分钟得到所需的目标产物；
4)、配制pH为2～5的去离子水，与色谱纯乙腈一起作为液谱分析流动相；
5)、用高效液相色谱分析上述步骤3)所配制的不同浓度的乙二醛衍生试样，采用紫外吸收检测器，色谱分析条件为：
色谱柱：ZORBAX Eclipse XDB-C18，5μm，4.6×250mm；
流动相：乙腈与水的体积比为95/5～50/50；
流速：0.6～2ml/min；
柱温：20～50℃；
进样量：1～20μL；
检测波长：400～500nm。
6)、以不同浓度的乙二醛衍生物的响应峰面积对浓度作图，得到乙二醛的标准曲线；
B、乙醛酸标准工作曲线的绘制
1)、乙醛酸标准溶液的配制方法：分别称取不同质量的乙醛酸试样，用去离子水溶解，并定容，配制5～7个浓度为0.005g/L～0.2g/L之间的乙醛酸标准溶液；
2)、配制与步骤A中2)浓度相同的DNPH溶液；
3)、乙醛酸衍生试样的制取：取与步骤A中3)的乙二醛标准溶液体积相同的、步骤B中1)配制的不同浓度的乙醛酸标准溶液，加入与步骤A中3)相同体积的DNPH溶液，用弱酸盐溶液调节pH为1.5～3后，于30～80℃恒温水浴中，反应60～240分钟得到目标衍生物；
4)、采用与A中4)-6)同样的步骤绘制乙醛酸的标准曲线；
C、未知浓度样品的衍生和检测
1)、配制与步骤A中2)浓度相同的DNPH溶液；
2)、取与步骤A中3)的乙二醛标准溶液体积相同、含有未知浓度乙二醛和乙醛酸的混合溶液，加入与步骤A中3)相同体积的DNPH溶液，用弱酸盐溶液调节pH为1.5～3后，于30～80℃恒温水浴中，反应60～240分钟得到衍生样品；
3)、采用与A中4)-5)相同的步骤对衍生样品进行高效液相色谱分析；
D、将衍生试样的检测结果分别与乙二醛标准曲线和乙醛酸标准曲线进行比照，求得样品溶液中乙二醛和乙醛酸的含量。
上述乙二醛标准溶液配制中可配制5～7个浓度为0.002g/L～0.02g/L之间的乙二醛标准溶液。乙醛酸标准溶液配制中可配制5～7个浓度为0.01g/L～0.1g/L之间的乙醛酸标准溶液。
上述A、B、C步骤中衍生过程优选DNPH与醛基的摩尔比为5∶1～20∶1，在50～70℃恒温水浴中，反应120～180分钟。
上述A、B、C步骤中高效液相色谱检测过程优选流动相中的去离子水的pH＝2.0～3.5。
上述A、B、C步骤中高效液相色谱检测过程优选可变波长紫外吸收检测器。
有益效果：
本发明的乙二醛、乙醛酸的高效液相色谱检测法，具有自动化程度高、选择性高、检测灵敏、高效准确等优势，不仅能检测单一物种，也能同时检测两种物质。实验结果表明，该法在检测乙醛氧化制备乙二醛所得反应液(即乙二醛、乙醛酸、乙醛等的混合液)的组成时，对主产物乙二醛和副产物乙醛酸的定量测定取得了很好的效果。因此，本发明不仅能够快速灵敏地检测单一物种，且为乙醛氧化制备乙二醛工艺提供了一种高准确度的检测方法，弥补化学分析法过程繁琐、准确度低、易受干扰等不足，对于乙醛氧化制备乙二醛工艺的改进和发展具有现实意义。有关的实验结果可从以下的实施例中进一步说明。
附图说明
图1-1、1-2分别为实施例1中高效液相色谱检测乙二醛-DNPH衍生物的液相色谱图和标准曲线。
图2-1、2-2分别为实施例1中高效液相色谱检测乙醛酸-DNPH衍生物的液相色谱图和标准曲线。
图3为实施例1中高效液相色谱检测乙二醛、乙醛酸、乙醛混合溶液的DNPH衍生物的液相色谱图。
图4为实施例2中乙醛氧化制备乙二醛过程产物的DNPH衍生物的液相色谱图。
具体实施方式
下面实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例1：
A、乙二醛标准曲线的绘制
a)、乙二醛标准溶液的配制：取40wt％乙二醛溶液1mL，于50mL容量瓶中，用去离子水定容得10g/L乙二醛溶液，移取1mL于100mL容量瓶中定容得0.1g/L乙二醛溶液，分别移取1，1.5，2.5，3.5，5，10mL于50mL容量瓶中，定容得0.002，0.003，0.005，0.007，0.01，0.02g/L乙二醛标准样品溶液；
b)、乙二醛-DNPH衍生试样的制取：分别取0.002，0.003，0.005，0.007，0.01，0.02g/L乙二醛标准样品溶液1mL，加入10mL0.2g/LDNPH溶液(乙腈溶解)，利用5％磷酸溶液调节pH为2，于60℃恒温水浴中，反应120分钟，得到不同浓度的乙二醛-DNPH衍生物；
c)、采用Agilent 1100型高效液相色谱仪为分析仪，配有标准自动进样器，可变波长扫描紫外检测器(190nm～600nm)以及Agilent色谱工作站。色谱条件为：ZORBAX Eclipse XDB-C18色谱柱，乙腈与水(pH为3～4)的体积比为80/20，流速为0.8ml/min，柱温为25℃，进样量为10μL，检测波长为460nm。依次检测不同浓度的乙二醛-DNPH衍生物，采用Agilent化学工作站对实验数据进行记录处理。乙二醛-DNPH衍生产物(0.02g/L)高效液相色谱图见图1-1。图中横坐标为保留时间/min，纵坐标为吸收度/mAU。从图1-1可知，a峰(保留时间为2.82min)和b峰(保留时间为5.85min)分别对应DNPH和乙二醛二腙，并没有乙二醛单腙的谱峰存在，说明采用这种方法乙二醛全部生成乙二醛二腙，而没有乙二醛单腙生成，因此不会干扰乙二醛的准确定量；
d)、以不同浓度的乙二醛-DNPH衍生物的响应峰面积对浓度作图，得到乙二醛的标准曲线，如图1-2所示。图1-2表明，采用本方法测定的乙二醛浓度C(g/L)与其衍生得到的乙二醛二腙的谱峰面积A之间，在0.002～0.02g/L浓度范围内表现出较好的线性关系。线性回归方程为y＝-3.017+40238.309x，线性回归系数R＝0.9993，乙二醛检测限为0.11mg/L。
B、乙醛酸标准曲线的绘制
a)、乙醛酸标准溶液的配制：称取0.1g乙醛酸于100mL容量瓶中，用去离子水定容得1g/L乙醛酸溶液；从该溶液中分别移取0.5，1.5，2.5，3.5，4.5，5mL于50mL容量瓶中，定容得0.01，0.03，0.05，0.07，0.09，0.1g/L的乙醛酸标准溶液；
b)、乙醛酸-DNPH衍生物的制取：分别取0.01，0.03，0.05，0.07，0.09，0.1g/L乙醛酸标准样品溶液1mL，加入10mL0.2g/LDNPH溶液(乙腈溶解)，利用5％磷酸溶液调节pH为2，于60℃恒温水浴中，反应120分钟，得到不同浓度的乙醛酸-DNPH衍生物；
c)、在与实施例1中A相同的色谱条件下，依次检测不同浓度的乙醛酸-DNPH衍生物，采用Agilent化学工作站对实验数据进行记录处理。乙醛酸-DNPH衍生物(0.1g/L)的结果如图2-1所示。图中横坐标为保留时间/min，纵坐标为吸收度/mAU。由图2-1可知，a峰(保留时间为2.82min)和c峰(保留时间为2.58min)分别对应DNPH和乙醛酸腙。
d)、以不同浓度的乙醛酸-DNPH衍生产物的响应峰面积对浓度作图，得到乙醛酸的标准曲线，如图2-2所示。图2-2表明，采用本方法测定的乙醛酸浓度C(g/L)与其衍生得到的乙醛酸腙的液谱峰面积A之间，在0.01～0.1g/L浓度范围内表现出很好的线性关系。线性回归方程为y＝-0.662+563.342x，线性回归系数R＝0.9996，乙醛酸的检测限为0.35mg/L。
C、配制0.1g/L乙醛、0.01g/L乙二醛和0.1g/L乙醛酸的混合溶液，取1ml该混合溶液，加入10mL0.2g/LDNPH溶液(乙腈溶解)，利用5％磷酸溶液调节pH为2后，于60℃恒温水浴中，反应120分钟。在实施例1中A给定的色谱条件下进行检测，结果如图3所示。图3中横坐标为保留时间/min)，纵坐标为吸收度/mAU。从图3可知，在相应的DNPH、乙二醛二腙、乙醛酸腙的保留时间处出现三个峰a，b，c，峰的分离度很好，d峰(保留时间为4.08min)对应的是乙醛-DNPH衍生物—乙醛腙，不会干扰乙二醛二腙和乙醛酸腙的出峰，表明该测定方法对检测乙二醛和乙醛酸具有很好的选择性。将乙二醛二腙的峰面积和乙醛酸腙的峰面积分别代入乙二醛标准曲线回归方程和乙醛酸标准曲线回归方程得乙二醛浓度0.00991g/L、乙醛酸浓度为0.1014g/L，检测结果与配制的实际浓度几乎一致，表明该测定方法用于检测乙醛溶液中的乙二醛和乙醛酸含量是准确可靠的。
实施例2：
采用该法对乙醛氧化制备乙二醛的混反应产物溶液进行检测：将反应液稀释10000倍，取1mL稀释样，加入10mL0.2g/LDNPH溶液(乙腈溶解)，利用5％磷酸溶液调节pH为2后，于60℃恒温水浴中，反应120分钟。结果如图4所示。图中横坐标为保留时间/min，纵坐标为吸收度/mAU。从图4可见，在相应的DNPH、乙二醛二腙的保留时间处出现两个峰a，b，峰的分离度很好。除此之外没有其他的谱峰，说明乙醛酸和乙醛的含量很低，甚至低于检测限，另外副产物乙酸、草酸对乙二醛二腙的检测也没有干扰。将乙二醛二腙的峰面积代入乙二醛标准曲线回归方程得到样品中乙二醛的浓度为0.00538g/L，乘以10000倍得反应液中乙二醛浓度为53.8g/L。
Claims (1)
1.一种乙醛、乙二醛、乙醛酸混合溶液的高效液相分析方法，其具体步骤如下：
A、乙二醛标准曲线的绘制
a)、乙二醛标准溶液的配制：取40wt％乙二醛溶液1mL，于50mL容量瓶中，用去离子水定容得10g/L乙二醛溶液，移取1mL于100mL容量瓶中定容得0.1g/L乙二醛溶液，分别移取1，1.5，2.5，3.5，5，10mL于50mL容量瓶中，定容得0.002，0.003，0.005，0.007，0.01，0.02g/L乙二醛标准样品溶液；
b)、乙二醛-DNPH衍生试样的制取：分别取0.002，0.003，0.005，0.007，0.01，0.02g/L乙二醛标准样品溶液1mL，加入10mL0.2g/L用乙腈溶解的DNPH溶液，利用5％磷酸溶液调节pH为2，于60℃恒温水浴中，反应120分钟，得到不同浓度的乙二醛-DNPH衍生物；
c)、色谱条件为：采用Agilent 1100型高效液相色谱仪为分析仪，配有标准自动进样器，190～600nm可变波长扫描紫外检测器以及Agilent色谱工作站；ZORBAX Eclipse XDB-C18色谱柱，乙腈与pH为3～4的水的体积比为80/20，流速为0.8ml/min，柱温为25℃，进样量为10uL，检测波长为460nm；依次检测不同浓度的乙二醛-DNPH衍生物，采用Agilent化学工作站对实验数据进行记录处理；
d)、以不同浓度的乙二醛-DNPH衍生物的响应峰面积对浓度作图，得到乙二醛的标准曲线；
B、乙醛酸标准曲线的绘制
a)、乙醛酸标准溶液的配制：称取0.1g乙醛酸于100mL容量瓶中，用去离子水定容得1g/L乙醛酸溶液；从该溶液中分别移取0.5，1.5，2.5，3.5，4.5，5mL于50mL容量瓶中，定容得0.01，0.03，0.05，0.07，0.09，0.1g/L的乙醛酸标准溶液；
b)、乙醛酸-DNPH衍生物的制取：分别取0.01，0.03，0.05，0.07，0.09，0.1g/L乙醛酸标准样品溶液1mL，加入10mL0.2g/L用乙腈溶解的DNPH溶液，利用5％磷酸溶液调节pH为2，于60℃恒温水浴中，反应120分钟，得到不同浓度的乙醛酸-DNPH衍生物；
c)、在与步骤A中c相同的色谱条件下，依次检测不同浓度的乙醛酸-DNPH衍生物，采用Agilent化学工作站对实验数据进行记录处理；
d)、以不同浓度的乙醛酸-DNPH衍生物的响应峰面积对浓度作图，得到乙醛酸的标准曲线；
C、配制0.1g/L乙醛、0.01g/L乙二醛和0.1g/L乙醛酸的混合溶液，取1ml该混合溶液，加入10mL0.2g/L用乙腈溶解的DNPH溶液，利用5％磷酸溶液调节pH为2后，于60℃恒温水浴中，反应120分钟得到衍生样品，在步骤A中c给定的色谱条件下对衍生样品进行检测，将衍生样品的峰面积分别代入乙二醛标准曲线回归方程和乙醛酸标准曲线回归方程得乙二醛和乙醛酸的浓度。
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