CN107247103A - 一种利用hplc外标法测定硫脲合成中硫脲含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用HPLC外标法测定硫脲合成中硫脲含量的方法，采用Agilent高效液相色谱仪1260，以HILIC色谱柱为分离色谱柱，采用紫外可见吸收检测器，以乙腈、碳酸氢铵水溶液为流动相，采用硫脲为标准样品，用外标法绘制硫脲浓度‑峰面积标准曲线，得出标准曲线的回归方程，通过该回归方程计算得到硫脲含量。本发明能够实现对极性相似的原料、副产物与产物的有效分离，无需对样品进行任何前处理，缩短分析时间，方法简单易行，方便可靠。

Description

一种利用HPLC外标法测定硫脲合成中硫脲含量的方法
技术领域
本发明属于分析技术领域，涉及硫脲的定量分析方法，具体涉及一种利用HPLC外标法测定硫脲合成中硫脲含量的方法。
背景技术
硫脲又名硫代尿素(Thiourea CH4N2S)白色而有光泽的晶体，味苦，密度1.41g/cm3，熔点176～178℃，加热时分解，易溶于水，加热时能溶于乙醇，极微溶于乙醚。熔融时部分发生异构化作用而形成硫氰酸铵。在空气中会缓慢氧化而变黄，与金属铜、银、汞等作用使其表面变黑。
作为重要的化工原料和有机化工中间体，硫脲广泛应用于工业、农业、医药制造业等领域。目前制备硫脲的主要方法有硫氰化胺法、氰胺法以及石灰氮法。而对于利用尿素制备硫脲的全新工艺，在制备过程中会产生单氰胺、双氰胺等副产物，由于极性、性质与硫脲相似，给硫脲的定量产生干扰。
据文献报道，目前硫脲的检测方法主要有化学分析法、电化学法、光度法、离子色谱法等。其中化学分析法、电化学法虽比较简单，但耗时长，人为误差大，且副产物对硫脲的定量结果产生干扰，不能对其进行快速、有效的定量分析。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用HPLC外标法测定硫脲合成中硫脲含量的方法。硫脲含有碳硫键和氨基，有紫外吸收基团，可以利用紫外检测器对样品进行检测。尤其针对以尿素为原料制备硫脲的全新工艺，在制备过程中产生的主要副产物为单氰胺、双氰胺、缩三脲、三聚氰酸，由于这些副产物极性、性质与硫脲相似，给硫脲的定量产生干扰，用一般的分析方法是不易进行分离的，本发明通过配制硫脲、尿素、三聚氰酸、缩三脲、双氰胺、单氰胺的合理标准混合溶液，经过大量的试验得到各组分的准确保留时间与有效的分析参数。但不限于该工艺中的硫脲测定，凡是含有本发明中所述的一种或几种副产物的硫脲样品均可以采用本方法进行定量测定。按照本方法进行检测硫脲含量精密度高，重现性好，准确度高，重复性好，能够实现对样品的直接定量，且分析时间短，方法简单易行，方便可靠，无需对样品进行前处理。
一种利用HPLC外标法测定硫脲合成中硫脲含量的方法，具体步骤如下：
(1)配制硫脲标准溶液：精密称取50.0mg硫脲标准品于烧杯中，加入100ml浓度为0.25mol/L碳酸氢铵水溶液，使样品溶解，转移至500ml容量瓶中，超声溶解，纯乙腈定容至刻度，配成100mg/L的母液VI；分别精确移取10.00ml、20.00ml、25.00ml、25.00ml、20.00ml母液VI于100ml、100ml、100ml、50ml、25ml容量瓶中，纯乙腈定容至刻度，得到标准溶液I、II、III、IV、V，其硫脲浓度分别为10.0mg/L、20.0mg/L、25.0mg/L、50.0mg/L、80.0mg/L；
其中，硫脲标准品纯度99.7％，来源于益丰生化环保股份有限公司；
乙腈为HPLC级，购自西陇科学股份有限公司；
碳酸氢铵为分析纯，购自天津市恒兴试剂制造有限公司；
(2)配制硫脲样品溶液：根据样品中硫脲的大致含量范围，精确称取一定量样品于100ml容量瓶中，加入10ml浓度为0.25mol/L的碳酸氢铵水溶液进行超声溶解，纯乙腈定容，确保测定时硫脲浓度在10～100mg/L之间；
(3)高效液相色谱仪分析：首先将硫脲标准溶液I、II、III、IV、V、VI摇匀后，对其进行分析，并同时记录硫脲的峰面积，采用外标法绘制硫脲的浓度-峰面积标准曲线，得到标准曲线回归方程；然后对硫脲样品溶液进行分析，记录硫脲的峰面积，根据标准曲线回归方程计算硫脲含量，即硫脲质量分数；该步骤的分析条件为：色谱柱为HILIC，柱长为150*4.6mm，柱内径为5um，检测波长为200-250nm，柱温为20-30℃，流动相为乙腈与碳酸氢铵水溶液组成的混合溶液，按体积百分比配比，其中乙腈：88％-98％，0.25mol/L的碳酸氢铵水溶液：2％-12％；流速为0.5-1ml/min，进样量20μl。在这样的色谱条件下对硫脲进行检测，成本最少、时间最省、分离效果最好。
其中，检测器为可变波长检测器，仪器型号为Agilent1260，采购自美国安捷伦公司。
精确称取硫脲3.5mg、原料尿素5.0mg、副产物A 1.0mg、副产物B 5.0mg、副产物C3.5mg与副产物D 3.6mg置于100mL容量瓶中，加入碳酸氢铵水溶液20mL超声溶解，再用乙腈稀释至刻度、摇匀，经0.45μm微孔滤膜过滤，得到标准混合样品，其进样量为20μl，用以确定各组分保留时间如下表：
组分 三聚氰酸 硫脲 双氰氨 缩三脲 尿素 单氰氨
保留时间(min) 4.62 5.85 6.63 8.20 9.13 13.5
本发明中以HILIC为分离色谱柱，实验中发现，选取不同固定相的色谱柱，ZORBAXSB-C18、Hypersil ODS、Hypersil BDS、Hypersil ODS、HILIC、SHIMADZU VP-ODS、InertsilODS-SP、Extend-C18、ZORBAX ODS、LiChrosorb C18，在其它条件完全相同的条件下进样，以HILIC作为分离色谱柱对于硫脲及其原料尿素、副产物均具有良好的选择性，能够将硫脲与其他组分完全分离。色谱柱温度为20-30℃，若温度过高(>40℃)，副产物三聚氰酸容易分解，这样的温度范围内，在其它条件完全相同条件下进样，对样品的分离度，峰形，对称度等方面影响较小，所有组分均能实现良好分离。
本发明中选用乙腈、碳酸氢铵水溶液作为流动相，与采用甲醇作为有机相相比，样品的分离度较高、柱内残留样品少。选择碳酸氢铵作为缓冲溶液是因为样品中含有胺基键，碳酸氢铵的加入可以抑制样品在流动相中进行电离，避免由于拖尾造成样品峰变形。流动相为乙腈与0.25mol/L碳酸氢铵水溶液组成的混合溶液，流速为0.5-1ml/min，经实验对比，该条件下对样品的分离度、峰形，对称度等方面影响较小，硫脲样品能实现良好分离。本发明选择外标法便于操作，无需样品中的各组分都被检出，计算简单。
本发明与现有技术相比，该方法精密度高，重现性好，准确度高，重复性好，能够实现对样品的直接检测，避免原料与副产物对产品峰的影响，减少分析时间，方法简单易行，方便可靠。
附图说明
图1为硫脲标准曲线；
图2为实施例1中试液R1样品的液相色谱图；
图3为实施例2中试液R2样品的液相色谱图；
图4为实施例3中试液R3样品的液相色谱图；
图2-4中横坐标代表保留时间(单位：min)，纵坐标代表电压值(单位：mAU)。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。
以下实施例中试剂来源均为：
乙腈为HPLC级，购自西陇科学股份有限公司；
碳酸氢铵为分析纯，购自天津市恒兴试剂制造有限公司；
硫脲标准品纯度99.7％，来源于益丰生化环保股份有限公司；
实施例1
现有一批未知浓度的硫脲样品，硫脲浓度约为40％，需要对硫脲含量进行测定，采用高效液相色谱仪进行检测、外标法定量分析，具体步骤包括：
(1)配制硫脲标准溶液：精密称取50.0mg硫脲标准品于烧杯中，加入100ml浓度为0.25mol/L碳酸氢铵水溶液，使样品溶解，转移至500ml容量瓶中，超声溶解，纯乙腈定容至刻度，配成100mg/L的母液VI。分别精确移取10.00ml、20.00ml、25.00ml、25.00ml、20.00ml母液VI于100ml、100ml、100ml、50ml、25ml容量瓶中，纯乙腈定容至刻度，得到标准溶液I、II、III、IV、V，其硫脲浓度分别为10.0mg/L、20.0mg/L、25.0mg/L、50.0mg/L、80.0mg/L；
(2)配制硫脲样品溶液：分别精密称取40.0mg(m)样品三份于100ml容量瓶中，乙腈定容，得试液R1，S1，T1；
(3)高效液相色谱仪分析：首先将硫脲标准溶液I、II、III、IV、V、VI摇匀后，对其进行分析，并同时记录硫脲的峰面积，采用外标法绘制硫脲的浓度-峰面积标准曲线，得到标准曲线回归方程；然后对硫脲样品溶液进行分析，记录硫脲的峰面积，根据标准曲线回归方程计算硫脲含量，即硫脲质量分数；该步骤的分析条件为：色谱柱为HILIC，柱长为150*4.6mm，柱内径为5um，检测波长为210nm，柱温为20℃，流动相为按体积百分比，乙腈90％与0.25mol/L碳酸氢铵水溶液10％组成的混合溶液，流速为0.8ml/min，进样量20μl。分别计算各试液R1，S1，T1含量，取三次测定结果平均值，得到最终含量为43.6％。
实施例2
现有一批未知浓度的硫脲样品，硫脲浓度约为50％，需要对硫脲含量进行测定，具体步骤为：
一种利用HPLC外标法测定硫脲合成中的硫脲含量的方法，采用高效液相色谱仪进行检测、外标法定量分析，具体步骤包括：
(1)配制硫脲标准溶液：同实施例1的步骤(1)；
(2)配制硫脲样品溶液：分别精密称取60.0mg(m)样品三份于100ml容量瓶中，乙腈定容，得试液R1，S1，T1；
(3)高效液相色谱仪分析：首先将硫脲标准溶液I、II、III、IV、V、VI摇匀后，对其进行分析，并同时记录硫脲的峰面积，采用外标法绘制硫脲的浓度-峰面积标准曲线，得到标准曲线回归方程；然后对硫脲样品溶液进行分析，记录硫脲的峰面积，根据标准曲线回归方程计算硫脲含量，即硫脲质量分数；该步骤的分析条件为：色谱柱为HILIC，柱长为150*4.6mm，柱内径为5um，检测波长为210nm，柱温为23℃，流动相为按体积百分比，乙腈90％与0.25mol/L碳酸氢铵水溶液10％组成的混合溶液，流速为0.8ml/min，进样量20μl。分别计算三次各试液含量，计算平均值，得到最终含量为47.7％。
实施例3
现有一批未知浓度的硫脲样品，硫脲浓度约为60％，需要对硫脲含量进行检测。
一种利用HPLC外标法测定硫脲合成中的硫脲含量的方法，采用高效液相色谱仪进行检测、外标法定量分析，具体步骤包括：
(1)配制硫脲标准溶液：同实施例1的步骤(1)；
(2)配制硫脲样品溶液：分别精密称取96.0mg(m)样品三份于100ml容量瓶中，乙腈定容，得试液R1，S1，T1；
(3)高效液相色谱仪分析：首先将硫脲标准溶液I、II、III、IV、V、VI摇匀后，对其进行分析，并同时记录硫脲的峰面积，采用外标法绘制硫脲的浓度-峰面积标准曲线，得到标准曲线回归方程；然后对硫脲样品溶液进行分析，记录硫脲的峰面积，根据标准曲线回归方程计算硫脲含量，即硫脲质量分数；该步骤的分析条件为：色谱柱为HILIC，柱长为150*4.6mm，柱内径为5um，检测波长为210nm，柱温为28℃，流动相为按体积百分比，乙腈90％与0.25mol/L碳酸氢铵水溶液10％组成的混合溶液，流速为0.8ml/min，进样量20μl。分别计算三次各试液含量，计算平均值，得到最终含量为60.8％。
试验例
1、精密度实验
取实施例1中试液R1为考察对象，摇匀后利用高效液相色谱仪上的20μl定量环精确进样分析6次并同时记录峰面积，比较峰面积得到，其RSD小于0.5％，表明本发明所述的检测方法精密度良好。
表1精密度实验结果
2、稳定性实验
取实施例2中试液R2为考察对象，试液R2于8℃放置，并分别在0h，6h，12h，24h，48h，72h进样20μl并同时记录峰面积，比较峰面积得到，其RSD小于0.5％，表明样品溶液的稳定性良好，因此本发明所述检测方法的稳定性高。
表2稳定性实验结果
3、重现性实验
取实施例3中试液R3为考察对象，由不同研发人员于不同实验室在同一型号仪器上进样6次，测定该方法的重现性。利用高效液相色谱仪上的20μl定量环精确进样分析，并同时记录峰面积比，比较其峰面积比得到RSD小于0.5％，表明本发明所述检测方法的重现性良好。
表3重现性实验结果
4、加标回收实验
为验证该分析方法准确性，精密称取50.0mg硫脲标准品(纯度99.7％)于烧杯中，100ml碳酸氢铵水溶液溶解样品，转移至500ml容量瓶中，乙腈定容至刻度，配成100.0mg/L母液G，分别精确移取25.00ml、25.00ml、25.00ml母液G于100ml容量瓶中，分别加入相当于2.0mg，3.0mg，4.0mg的标准品定容至刻度并标记为试液H、I、J，摇匀后利用高效液相色谱仪上的20μL定量环精确进样分析，并同时记录样品峰面积，根据峰面积计算其加标回收率(见表4)。
表4加标回收率
由表4可以看出，样品回收率测量值在99％-105％之间，能够满足日常分析精度要求，表明可以使用此测试条件作为硫脲含量的分析方法。
通过以上精密度、稳定性、重现性以及加标回收试验可以看出，本发明所述的利用高效液相色谱法检测硫脲含量的方法是方便可行的，该方法精密度高、重现性好、准确度高、重复性好，能够实现对样品的直接检测，无需对样品进行特殊前处理，大大减少分析时间。

Claims (3)

1.一种利用HPLC外标法测定硫脲合成中硫脲含量的方法，其特征在于：采用高效液相色谱仪进行检测、外标法定量分析，具体步骤包括：
(1)配制硫脲标准溶液：精密称取50.0mg硫脲标准品于烧杯中，加入100ml浓度为0.25mol/L碳酸氢铵水溶液，使样品溶解，转移至500ml容量瓶中，超声溶解，纯乙腈定容至刻度，配成100mg/L的母液VI；分别精确移取10.00ml、20.00ml、25.00ml、25.00ml、20.00ml母液VI于100ml、100ml、100ml、50ml、25ml容量瓶中，纯乙腈定容至刻度，得到标准溶液I、II、III、IV、V，其硫脲浓度分别为10.0mg/L、20.0mg/L、25.0mg/L、50.0mg/L、80.0mg/L；
(2)配制硫脲样品溶液：根据样品中硫脲的大致含量范围，精确称取一定量样品于100ml容量瓶中，加入10ml浓度为0.25mol/L的碳酸氢铵水溶液进行超声溶解，纯乙腈定容，确保测定时硫脲浓度在10～100mg/L之间；
(3)高效液相色谱仪分析：首先将硫脲标准溶液I、II、III、IV、V、VI摇匀后，对其进行分析，并同时记录硫脲的峰面积，采用外标法绘制硫脲的浓度-峰面积标准曲线，得到标准曲线回归方程；然后对硫脲样品溶液进行分析，记录硫脲的峰面积，根据标准曲线回归方程计算硫脲含量，即硫脲质量分数；该步骤的分析条件为：色谱柱为HILIC，柱长为150*4.6mm，柱内径为5um，检测波长为200-250nm，柱温为20-30℃，流动相为乙腈与0.25mol/L碳酸氢铵水溶液组成的混合溶液，流速为0.5-1ml/min，进样量20μl。
2.根据权利要求1所述的一种利用HPLC外标法测定硫脲合成中硫脲含量的方法，其特征在于：所述的高效液相色谱仪为Agilent高效液相色谱仪1260。
3.根据权利要求1所述的一种利用HPLC外标法测定硫脲合成中硫脲含量的方法，其特征在于：所述的流动相为乙腈与碳酸氢铵水溶液组成的混合溶液，按体积百分比配比：乙腈：88％-98％，0.25mol/L的碳酸氢铵水溶液：2％-12％。
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