CN103675182B

CN103675182B - 无稳定标样uv-hplc检测易分解含能有机物的快速准确定值方法

Info

Publication number: CN103675182B
Application number: CN201310652188.3A
Authority: CN
Inventors: 贾林; 张林军; 杨彩宁; 张冬梅; 杜姣姣; 王琼; 常海; 陈曼; 王景荣; 罗红艳
Original assignee: Xian Modern Chemistry Research Institute
Current assignee: Xian Modern Chemistry Research Institute
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2033-12-04
Also published as: CN103675182A

Abstract

本发明公开了一种无稳定标样UV-HPLC检测易分解含能有机物的快速准确定值方法，取适量易分解含能有机物样品进行多次精制作为该有机物的标样，准确称量这种标样和杂质标样制成标准溶液，注入UV-HPLC仪，校准仪器响应信号，分别得到它们的质量响应因子，计算杂质质量响应因子相对于该有机物质量响应因子的倍数k，以后再用该UV-HPLC仪器检测这种易分解含能有机物样品时，样品不需称量只需简单配制成试样溶液，注入该UV-HPLC，检测出的杂质响应值除以上述测出的倍数k进行修正，将主峰响应值做分子，除以主峰响应值和杂质的修正响应值的总和，这样就可计算出这个样品的纯度。

Description

无稳定标样UV-HPLC检测易分解含能有机物的快速准确定值方法

技术领域

本发明属于有机物分析检测领域，主要涉及有机物质准确定值的方法，尤其涉及一种无稳定标样UV-HPLC检测易分解含能有机物的快速准确定值方法。

背景技术

某些含能有机化合物本身不稳定，光、热、潮气、样品中的杂质等能加速其分解，一般这些不稳定物质在应用中都需要对其采取一些特殊的处理技术（如用惰性物质包覆）对其进行钝化，便于其后的使用。

产品中的杂质有些是主体物质的分解产物，有些是合成过程中的副产物，对其自身有催化作用，或不利于其后产品使用，都需要控制或除去，所以需要对钝化处理前的产品进行纯度检测。另外为监控钝化处理效果，需要对钝化处理后放置一定时间的产品再进行检测。再者，在科研阶段需要用准确定值方法研究对比不同生产纯化工艺及钝化处理技术。从以上三方面的需求可以看出这种易分解有机物的纯度进行准确定值的重要性。

UV-HPLC具有高效分离、检测器响应范围广、检测杂质灵敏度高、能在常温下检测的优点，相比较其它定量方法在易分解有机物的定值方面更有优势。样品和杂质通过UV-HPLC中安装的液相色谱柱和流动相的作用分离，然后用UV检测器检测。

UV检测器是紫外吸收检测器的简称，是液相色谱（HPLC）仪中使用最广泛的一种检测器，可将流动池中溶质吸收的紫外光强度转换成电信号进行记录，流动池中的溶质在一定浓度范围内对紫外光的吸收服从Lambert-Beer定律。UV检测器是一种选择性检测器，人所共知的缺点是对于不同化合物其检测结果的灵敏度存在数量级的差异，即单位质量各组分在UV检测器上的响应值相差非常大。所以一般用UV-HPLC准确定值需要有纯度较高的该目标物作标样来校准UV响应信号，得到该目标物的质量响应因子，然后检测试样溶液，通过试样溶液中该目标物的响应信号和前面得到的质量响应因子可算出试样中该目标物的质量，结合样品的称样量计算出该目标物在样品中的含量。这样的检测计算方法叫内标法或外标法，计算结果准确，而且不要求待测样品中所有组分都有响应值。

用内标法或外标法准确定值时，用标样校准仪器响应信号是首先必做的工作，而且由于流动相品质的变化、UV灯的衰减、色谱柱的老化、环境温度的变化、操作人员动作不一致等因素的影响，使得仪器的校准响应信号在空间和时间上的重复性较差，不但不同的UV-HPLC仪器要各自校准，即使同一台仪器也应每次做试验时用标样当场先校准仪器信号，因此每次检测都需要标样。

对于常见的稳定的物质标样，可以配制成标准溶液存放到冰箱中，基本保证3个月内无任何可察觉变化，每次检测样品时只需从冰箱中取出校准仪器信号即可。还有一些有机物质在溶解状态会分解或转化，可以将固体存放在干燥器中避光保存，检测时临时配制成标准溶液校准仪器信号。

但是有些含能有机物即使在固体状态下也非常不稳定，容易分解，所以得不到稳定的标样用于校准仪器信号，遇此情况时准确定值有一定难度。目前采用的方法是，要么每次临时分出一部分样品进行精制作为标样校准仪器信号，要么用面积归一化法检测。用前一种方法使得常规定值因标样的临时制备而变得工作量非常大、费时间，还不能保证“标样”的重复性。用后一种方法只能得到相对含量，不能得到准确含量。这是因为用面积归一化法定值立足点是：假定试样中所有组分的质量响应因子（单位质量的峰面积）都是一样的。而前面已经说，过通常不同化合物在UV检测器上有不同的质量响应因子，有些还相差非常大。因此，易分解含能有机化合物的准确定值一直没有一个合适的方法。

居里夫人在《居里夫人自传》中说道：“我特别重视改进实验室的测量方法。如我所讲过的，镭的发现就多亏了能够进行精确的测量。我相信，有了高效率的定量测量方法还有可能做出新的发现。”同样，我们也认为为了进一步开展这类易分解含能有机物的研究，有必要找寻一种准确快速的定值方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种快速准确定值方法，用于无稳定标样UV-HPLC检测易分解含能有机物。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

步骤一，取适量易分解含能有机物样品进行多次精制作为该有机物的标样，准确称量这种标样和杂质标样制成标准溶液，配制的该有机物和杂质标准溶液的质量浓度比例应与样品中有机物和杂质的质量比例相当；

步骤二，调节UV-HPLC仪操作参数，使试样溶液中各杂质峰与主体物质峰的分离度≥1.5；

步骤三，待UV-HPLC仪稳定后，注入标准溶液校准UV-HPLC仪响应信号，选择合适检测波长，使得该波长下杂质的质量响应因子大于该有机物的质量响应因子；

步骤四，在选定的波长下检测标准溶液，根据UV-HPLC仪响应信号及称样量，分别计算该易分解有机物和杂质的质量响应因子，计算杂质质量响应因子相对于该有机物质量响应因子的倍数k，至此UV-HPLC仪信号校准工作结束，以后再用此UV-HPLC仪检测这种易分解化合物样品时不需要再用标准溶液校准该UV-HPLC仪信号；

步骤五，样品不需称量简单配制成试样溶液，注入该UV-HPLC仪，检测各杂质和主体物质的响应值；

步骤六，修正杂质响应值，即检测出的杂质响应值除以上述测出的倍数k；

步骤七，将主峰响应值做分子，除以主峰响应值和杂质的修正响应值的总和，这样就可计算出样品中易分解有机物的纯度。

上述的杂质和主体物质在UV-HPLC上都有响应值。

上述主体物质虽然不稳定很容易分解或变质，但能通过精制得到纯度较高的单品，并在校准仪器期间的变化小于仪器信号的正常波动，其变化对校准结果无明显影响。

所述各杂质能得到稳定的纯品，或与主体物质一样虽然不稳定，但能通过精制得到纯度高的单品，并在校准UV-HPLC仪期间内变化对校准结果无明显影响。

本发明的无稳定标样UV-HPLC检测易分解含能有机物的快速准确定值方法，具体有以下技术优势：

1、无需每次检测实际样品都要临时将一部分产品另行精制为标样。

2、检测实际样品时，省去称量、定容的步骤，也不用现场先用标样溶液校准仪器信号，检测速度快。

3、因为试样溶液配制简单，不需称量及定容，减少了误差来源，缩短试样配制时间相当于减少分解，所以总的说来检测结果更准确。

4、对进样体积的准确性、重复性都要求不高，降低对操作人员的要求。

本发明的方法也同样适用于能得到稳定标样的稳定样品纯度的准确快速定值。

根据申请人所进行的资料检索，至今还未发现与本申请的无稳定标样UV-HPLC检测易分解含能有机物的快速准确定值方法相关文献报道。

附图说明

图1是实施例试验中，某批精制后ADN配制的标准溶液放置2d后用UV-HPLC检测的色谱图（保留时间为1.7min色谱峰是AN；保留时间为2.9min色谱峰是ADN；保留时间为2.4min杂质峰是放置2d才出现的，开始时没有，说明随着时间延长分解产物增多）。

图2是实施例试验中，用含量98.4%ADN配制的溶液中ADN和AN随着该溶液放置时间的延长，色谱峰面积分别减少和增加的趋势（色谱条件在17天试验中保持一模一样）。

图3是实施例试验中，用DAD检测器检测ADN在200nm～400nm波段的紫外吸收图谱。

图4是实施例试验中，用DAD检测器检测AN在200nm～400nm波段的紫外吸收图谱。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

根据申请人的研究表明，有些含能有机化合物本身不稳定，光、热、潮气、杂质都能加速其分解反应。合成出纯品后通过一些技术处理手段（如用惰性物进行包覆）增加其稳定便于应用。为了更深入地开展研究工作需要对其纯度进行准确定值。

本实施例给出一种新的无稳定标样UV-HPLC检测易分解含能有机物的快速准确定值方法，具体按如下步骤操作：

步骤三，待UV-HPLC仪稳定后，注入标准溶液校准仪器响应信号，选择合适检测波长，使得该波长下杂质的质量响应因子大于该含能有机物的质量响应因子；

步骤四，在选定的波长下检测标准溶液，根据仪器响应信号及称样量，分别计算该易分解有机物和杂质的质量响应因子，计算杂质质量响应因子相对于该有机物质量响应因子的倍数k（至此校准仪器信号工作结束，以后再用此仪器检测这种易分解化合物样品时不需要再用标准溶液校准该仪器信号）；

经申请人的实验证明，上述的杂质和主体物质在UV-HPLC仪上都有响应值。

主体物质虽然不稳定很容易分解或变质，但能通过精制得到纯度较高的单品，并在校准仪器期间的变化小于仪器信号的正常波动，其变化对校准结果无明显影响。

各杂质能得到稳定的纯品或如主体物质一样虽然不稳定但能通过精制得到纯度高的单品，并在校准仪器期间内变化对校准结果无明显影响。

上述方法同样适用于能得到稳定标样的稳定样品纯度的准确快速定值。

以下是申请人给出的具体实施例。

实施例1：ADN纯度的准确定值

ADN是高能氧化剂二硝酰胺铵（NH₄N(NO₂)₂）的简称，能量密度高，安全性能好，含ADN的推进剂比通常推进剂的推力可提高5%～10%，可作为下一代不敏感弹药和低特征信号推进剂的候选氧化剂。但与其它含能物质相比ADN更不稳定，在常温常压下很快分解为硝酸铵（AN）和N₂O(呈气态逸出)。另外AN还是ADN合成时的副产物。AN与ADN具有相似的结构，它们都是离子键化合物，因此很难由ADN中将AN除净，再去除AN的过程中，其它杂质更早地被除净。这些微量AN能使ADN晶格分子移动的自由度增加，稳定性降低，加速了ADN的分解。光、热、潮气也能加速ADN分解，但又有实验证明，干燥ADN较含有少量水（＞0.2%）的ADN，其分解速度增加上千倍。

从以上情况可以看出，很难得到稳定的ADN纯品，且其储存条件非常苛刻。

1实验

1.1标准溶液和试样溶液的配制

ADN标准溶液：0.02911g精制ADN至10ml容量瓶，加水定容，混匀。

AN标准溶液：0.00157g精制AN至10ml容量瓶，加水定容，混匀。

试样溶液：取约30mg样品，加水约10ml，混匀。

1.2仪器设备和操作条件

液相色谱仪：美国Varian公司VARIAN ProStar液相色谱仪，配DAD检测器，装有phenomenex Synergi4u Hydro-RP80A150×4.60mm色谱柱；美国Aglilent公司1120Compact LC液相色谱仪，配自动进样器和UV检测器，装有Aglilent HC-C184.6×150mm5μm色谱柱。

流动相：A:B=乙腈:pH3水溶液=10:90.

流速：1ml/min。

检测波长：215nm。

进样量：标准溶液是1.0μl，试样溶液0.5～1.0μl均可（但应保证试样溶液中的色谱峰在UV检测器线性响应范围内）。

1.3检测标准溶液计算质量响应因子S_i及k值

检测ADN和AN两个标准溶液，获得UV检测器响应信号——色谱峰面积A，A除以称样量，得到ADN和AN质量响应因子S₁和S₂，分别为1254169mAU·μs/mg和2219492mAU·μs/mg，计算S₂相对于S₁的倍数k（k=S₂÷S₁=1.8）。

1.4检测试样溶液计算样品纯度

用UV-HPLC检测试样溶液，得到试样溶液中ADN和AN的色谱峰面积A_ADN和A_AN，结合上述计算值k=1.8，求出ADN的含量ω（ω=A_ADN÷(A_ADN+A_AN÷1.8）×100%）。

2讨论

流动相和检测波长的选择

ADN和AN都是离子键化合物，极易溶于水，为改善峰型减少拖尾，使用pH3水溶液和乙腈的混合溶液（体积比为90:10）。

选择检测波长的原则是：选择杂质比主体物质质量响应因子大的波长作为检测波长。因为在此波长下，不但杂质的检测灵敏度高，而且高浓度的主体物质检测灵敏度稍低，这相当于扩大了主体物质浓度的线性检测上限，因为如前所述，UV定量是建立在Lambert-Beer定律上的，吸光系数小意味着待测物质的浓度更大些也不会使仪器信号偏离线性定量范围。从图3和4的DAD扫描的紫外吸收波长，可以看到ADN的第一、二最大吸收在215nm和284nm左右，而AN在短波长处的吸收最强，随着波长的增长，紫外吸收迅速衰减。用两个标准溶液校准仪器响应信号，发现波长＜220nm时，AN的质量响应因子S₂均大于ADN的质量响应因子S₁。结合仪器基线的稳定性，本实验选择215nm为两个物质的共同检测波长。

2.2ADN纯品稳定性考察

考察ADN溶液的稳定性：称取0.03376g纯度为98.8%的ADN，加水配制成10ml的溶液，放在冰箱冷藏室保存，定期用1120Compact LC液相色谱仪进行检测（17天内检测条件保持一致），计算ADN分解率а（其中：A_ADN0——第0天时ADN的峰面积；A_ADNi——第i天时ADN的峰面积）和AN的增长率b（其中：A_AN0——第0天时AN的峰面积；A_AN——第i天时AN的峰面积），数据列于表1，色谱图见图1，根据色谱峰面积A和保存时间Time作图，见图2。从图2可以清晰地看出，即使将ADN溶液避光冷藏，但是在17天的时间里有37.0%的ADN分解，分解产物为AN，AN增加了19.6倍。

表1：ADN溶液的稳定性考察试验

考察ADN固体的稳定性：将少量用1120Compact LC液相色谱仪检测纯度为99.6%的ADN放入塑料样品管并盖严，放在干燥器中，干燥器放入实验柜中避光存放，15天后检测纯度变为98.4%。

以上两个考察试验说明ADN不稳定，不管是固体状态还是制成溶液都难以稳定保存。

2.3ADN计算公式的推导

列出本发明所述定值方法的推导过程，以利于分析讨论影响检测结果准确度的因素。ADN含量与试样溶液中ADN和AN响应值（色谱峰面积）及k的推导过程描述如下：

ω = \frac{m_{1}}{m_{1} + m_{2}} = \frac{\frac{A_{1}}{S_{1}}}{\frac{A_{1}}{S_{1}} + \frac{A_{2}}{S_{2}}} = \frac{A_{1}}{A_{1} + \frac{A_{2} S_{1}}{S_{2}}} = \frac{A_{1}}{A_{1} + \frac{A_{2}}{k}}

其中：ω——ADN含量；m₁——注入UV-HPLC的试样溶液中的ADN质量；m₂——注入UV-HPLC的试样溶液中的AN质量；A₁——试样溶液中ADN的色谱峰面积；A₂——试样溶液中AN的色谱峰面积；S₁——ADN的质量响应因子；S₂——AN的质量响应因子；k——S₂相对于S₁的倍数。

2.4ADN含量检测结果准确度影响因素的分析

从以上ADN含量ω公式计算推导过程可以看出，ω检测结果准确度的影响因素主要是检测试样溶液时的色谱峰面积A₁、A₂和检测标准溶液时计算的k。

A₁、A₂与注入UV-HPLC的ADN和AN的质量有关，该质量又与试样称样量、定容体积、进样体积等因素有关，但总的规律是色谱峰A₁、A₂与这些因素都是正比例线性关系。在同一张色谱图上（即同一次进样检测），A₁与A₂增大或减小的倍数是一样的，假设该倍数是n，则

ω_{n} = \frac{A_{n 1}}{A_{n 1} + \frac{A_{n 2}}{k}} = \frac{{nA}_{1}}{{nA}_{1} + \frac{{nA}_{2}}{k}} = \frac{A_{1}}{A_{1} + \frac{A_{2}}{k}} = ω

（ω_n为另一次检测结果，检测时峰面积有变化），可以看出ADN含量计算结果没变（ω_n=ω），说明试样称样量、定容体积、进样体积等因素的变动虽然能导致色谱峰面积的改变，但含量检测结果不变，即不用严格控制这些因素也可保证检测结果的准确性，减少了误差来源。而且因为ADN本身的不稳定性，样品应该及时检测，减少准确称样和定容的步骤会减少试样制备时间，这在一定程度上避免了ADN的分解，进一步保证检测结果准确性。

k是通过检测标准溶液通过计算得到的。k=S₂÷S₁，其中：S₁是主体物质ADN的质量响应因子，S₂是杂质AN的质量响应因子，S₁＜S₂。k的准确度和ADN、AN的稳定性、称样量、定容体积、注入UV-HPLC体积及色谱峰重复性等因素有关，除ADN、AN稳定性外，其它因素与其它UV-HPLC定值检测一样，此处不再赘述。从上述“2.2”中可以看出ADN不论是固体状态还是液体状态都是易变化分解的，故精制好作为标样的ADN后应尽快进行标准溶液的配制和检测（不超过1h），以此保证检测结果的准确性。

3结论

用本发明所述的无稳定标样UV-HPLC检测易分解有机物的快速准确定值方法，不但能够减少每次样品检测时需另取部分样品进行精制作为标样校准仪器的麻烦，而且一旦校准好仪器，以后每次用该仪器检测实际样品时不需要再花时间校准仪器信号，再加上可以简化配制实际样品溶液的操作，总的来说能节省检测时间，减少误差来源，能快速准确地得到检测结果。

Claims

1.一种无稳定标样UV-HPLC检测易分解含能有机物的快速准确定值方法，其特征在于，按如下步骤操作：

步骤三，待UV-HPLC仪稳定后，注入标准溶液校准UV-HPLC仪响应信号，选择合适检测波长，使得该波长下杂质的质量响应因子大于该含能有机物的质量响应因子；

步骤四，在选定的波长下检测标准溶液，根据仪器响应信号及称样量，分别计算该易分解有机物和杂质的质量响应因子，计算杂质质量响应因子相对于该有机物质量响应因子的倍数k，至此仪器信号校准工作结束，以后再用此仪器检测这种易分解化合物样品时不需要再用标准溶液校准该仪器信号；

步骤七，将主峰响应值做分子，除以主峰响应值和杂质的修正响应值的总和，这样就可计算出样品中易分解有机物的纯度；

其中，所述的杂质和主体物质在UV-HPLC上都有响应值；

所述的主体物质虽然不稳定很容易分解或变质，但能通过精制得到纯度较高的单品，并在校准仪器期间内的变化小于仪器信号正常波动的变化，对校准结果无明显影响；

所述的各杂质能得到稳定的纯品，或与主体物质一样虽然不稳定，但能通过精制得到纯度高的单品，并在校准UV-HPLC仪期间的变化对校准结果无明显影响。