CN110632197A - 一种二硫化二苯并噻唑生产工艺中苯并噻唑及其衍生物的分析检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于苯并噻唑及其衍生物的分析技术领域,具体公开了一种二硫化二苯并噻唑(DM)生产工艺中苯并噻唑及其衍生物的分析检测方法,本发明采用经过封端处理的高纯硅胶C18色谱柱分离,二极管阵列检测器检测,用外标法测定DM反应液、淋洗液、废水中的苯并噻唑‑2‑亚磺酸钠、2‑巯基苯并噻唑、苯并噻唑‑2‑酮、苯并噻唑等的含量,为二硫化二苯并噻唑合成工艺中控分析、反应终点判断、反应机理研究、杂质在套用过程中的累积情况和限值的确定,以及母液净化处理、废水监控过程提供测定方法。
Description
技术领域
本发明涉及苯并噻唑及其衍生物的分析技术领域,特别是涉及二硫化二苯并噻唑生产工艺中苯并噻唑-2-亚磺酸钠(BT-2-亚磺酸钠)、2-巯基苯并噻唑(MBT)、苯并噻唑-2-酮(BT-2-酮)、苯并噻唑(BT)的同时分析检测方法。
背景技术
二硫化二苯并噻唑(DM)俗称促进剂DM,具有硫化速度快,硫化曲线平坦,易于在橡胶中分散等特点,是一种通用型的硫化促进剂,广泛应用于制造轮胎、胶鞋、胶管、电缆等橡胶制造行业;同时可用作医药中间体合成原料。由于DM是国内外应用最广泛的硫化促进剂之一,国内年产能约4万吨。目前,DM的合成方法主要以2-巯基苯并噻唑(MBT/M)为原料,用氧化剂氧化得到。常用氧化剂有双氧水、亚硝酸钠、氯气、氧气等。由于双氧水具有低毒易分解的特点,符合绿色环保要求,大多数都采用双氧水氧化工艺进行生产。但是,由于反应过程中存在其他杂志以及中间体,目前尚无检测方法用以跟踪反应进程、研究反应机理以及为中控分析、母液净化、废水排放等方面提供检测方法。
该反应中存在的杂质以及中间体主要信息如下所示:
高效液相色谱法同时测定苯并噻唑-2-亚磺酸钠(BT-2-亚磺酸钠)、2-巯基苯并噻唑(MBT)、苯并噻唑-2-酮(BT-2-酮)、苯并噻唑(BT)的方法未见文献报道。
发明内容
本发明的目的是为二硫化二苯并噻唑合成工艺提供一种质量控制方法,能够快速、准确的测定反应液中BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT的含量,用于研究反应机理和考察反应进程;用于淋洗液中各组分含量的测定,考察杂质在套用过程中的积累情况,以确定套用批次;还可以用于监测母液净化处理程度和废水排放是否达标。
本发明通过以下技术方案实现,其具体步骤为:
(1)配制标准品储备液:称取BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT标准品于4个100mL的容量瓶中,分别加入甲醇溶解,定容,得各组分的标准储备液;
(2)配制标准品溶液:分别移取标准品储备液,用初始流动相稀释,定容,过滤,配制成一系列混合标准品溶液,标准品溶液浓度范围为1.8mg/mL~1000mg/mL;
(3)配制样品溶液:准确称取样品,用初始流动相溶解,定容,过滤,得样品溶液;
(4)标准品溶液的测定:将步骤(2)得到的系列标准品溶液进行高效液相色谱测定,以标准品溶液浓度为横坐标,以峰面积为纵坐标,绘制各组分的标准曲线;
(5)样品溶液的测定:将步骤(3)得到的样品溶液进行高效液相色谱测定,根据步骤(4)的标准曲线计算样品溶液中的各组分的含量。
进一步地,步骤(2)中,混合标准溶液中BT-2-亚磺酸钠标准溶液浓度为2.324mg/L~929.6mg/L,MBT标准溶液浓度为2.089mg/L~835.6mg/L,BT-2-酮标准溶液浓度为2.023mg/L~809.1mg/L,BT标准溶液浓度为1.818mg/L~727.2mg/L。
进一步地,步骤(3)中,反应液的称样量为0.01g~0.2g,淋洗液的称样量为0.5g~2.0g,废水的称样量为5.0g~8.0g,定容体积为10mL,以确保标准溶液和样品溶液中BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT含量在标准曲线范围内。或根据样品中组分含量调整称样量,保证各组分含量在标准曲线范围内。
进一步地,步骤(4)、(5)中,所述色谱测定条件如下:
色谱柱:经过封端处理的高纯硅胶C18色谱柱(250mm×4.6mm,5μm);
流速:1.0mL/min;
洗脱模式:梯度洗脱;
检测器:二极管阵列检测器;
检测波长:220nm±5nm;
柱温:20℃~40℃;
进样量:5μL~20μL;
流动相A为甲醇,流动相B为1mmol/L~100mmol/L的乙酸铵水溶液,优选10mmol/L的乙酸铵水溶液;采用梯度洗脱方式分离,梯度洗脱程序如下:
更进一步地,优选的流动相条件为流动相为:
时间,min | 流动相A(甲醇) | 流动相B(10mmol/L乙酸铵) |
0 | 40 | 60 |
5 | 40 | 60 |
7 | 85 | 15 |
17 | 85 | 15 |
20 | 40 | 60 |
30 | 40 | 60 |
进一步地,该方法向淋洗液中加入BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT,再用本发明的检测方法进行测定,得到BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT的含量,与实际添加BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT的量进行比较,以验证本发明检测方法的准确性。
在二硫化二苯并噻唑生产工艺中,为了将产品中包含的杂质洗掉,需要在产品离心时用甲醇-水溶液淋洗产品,淋洗产生的溶液即为本发明所述的淋洗液。由于此部分溶液需要套用,因此需要检测该溶液中的杂质含量,监测杂质累积情况,防止累积量过大,残留到产品中。
更进一步地,得到BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT的加标回收率分别为97.22%~102.04%、96.89%~104.58%、97.16%~103.28%、97.57%~102.95%。
本发明的有益效果为:本发明采用二极管阵列检测器(DAD/PDA),可在全波长范围内(190nm~400nm)扫描,可根据不同物质的最大吸收波长,结合杂质的吸收光谱,分别选择波长作为待测组分检测波长。也可以根据待测物吸收光谱选择一个合适的波长检测。通过筛选色谱柱类型,选择经过封端处理的高纯硅胶C18色谱柱结合缓冲盐,能够显著改善峰形、减少色谱峰拖尾情况。同时,使用乙酸铵缓冲盐可将该方法转移到UPLC,无需再考察添加剂的使用。本发明在较短的时间内实现BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT的同时测定,同时得到较高的准确度和回收率,为DM合成工艺提供了可靠的检测手段。
附图说明
图1为各组分光谱图;
图2为实施例1所述条件下标准品溶液色谱图;
图3为实施例1所述条件下淋洗液色谱图;
图4为实施例1所述条件下废水色谱图;
图5为实施例2所述极端条件1下淋洗液色谱图;
图6为实施例2所述极端条件2下淋洗液色谱图;
图7为实施例3所述条件下标准品溶液色谱图;
图8为实施例4所述条件下标准品溶液色谱图的色谱图(甲醇:乙酸铵=80:20);
图9为实施例4所述条件下标准品溶液色谱图的色谱图(甲醇:乙酸铵=40:60);
图10为实施例5所述条件下淋洗液色谱图;
图11为为各组分的标准曲线图;
图中:1为BT-2-亚磺酸钠,2为MBT,3为BT-2-酮,4为BT。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案,但是本发明并不局限于此。
实施例1(优选条件)
采用岛津LC 2030C型号高效液相色谱仪、Hypersil Gold C18(250mm×4.6mm,5μm)色谱柱;
流速:1.0mL/min;
检测器:二极管阵列检测器;
检测波长:220nm;
柱温:30℃;
进样量:10μL;
流动相:以甲醇和10mmol/L乙酸铵为流动相A和流动相B,采用梯度洗脱方式分离,梯度洗脱程序如下,标准品溶液色谱图见图2,样品溶液色谱图见图3、图4。
图2中,BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT的保留时间分别为4.366min、10.572min、11.509min、12.387min,分离度均>1.5,满足基线分离要求。使用此色谱条件测定淋洗液和废水亦得到满意效果。
实施例2
极端条件1
采用岛津LC 2030C型号高效液相色谱仪、Hypersil Gold(250mm×4.6mm,5μm)色谱柱;
流速:1.0mL/min;
检测器:二极管阵列检测器;
检测波长:215nm;
柱温:20℃;
进样量:5μL;
流动相:以甲醇和1mmol/L乙酸铵为流动相A和流动相B,采用梯度洗脱方式分离,梯度洗脱程序如下,淋洗液色谱图见图5。
时间,min | 流动相A(甲醇) | 流动相B(1mmol/L乙酸铵) |
0 | 30 | 70 |
5 | 30 | 70 |
7 | 90 | 10 |
17 | 90 | 10 |
20 | 30 | 70 |
30 | 30 | 70 |
图5中,BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT的保留时间分别为4.497min、9.606min、11.720min、12.288min,分离度>1.5,满足基线分离要求。
极端条件2
采用岛津LC 2030C型号高效液相色谱仪、Hypersil Gold(250mm×4.6mm,5μm)色谱柱;
流速:1.0mL/min;
检测器:二极管阵列检测器;
检测波长:225nm;
柱温:20℃;
进样量:5μL;
流动相:以甲醇和100mmol/L乙酸铵为流动相A和流动相B,采用梯度洗脱方式分离,梯度洗脱程序如下,淋洗液色谱图见图6。
时间,min | 流动相A(甲醇) | 流动相B(100mmol/L乙酸铵) |
0 | 45 | 55 |
5 | 45 | 55 |
7 | 90 | 10 |
17 | 90 | 10 |
20 | 45 | 55 |
30 | 45 | 55 |
图6中,BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT的保留时间分别为3.886min、8.175min、8.704min、9.545min,分离度>1.0,满足基线分离要求。
实施例3(对比试验):普通C18色谱柱谱图
采用岛津LC 2030C型号高效液相色谱仪、Inertsil OSD-SP C18(250mm×4.6mm,5μm)色谱柱;
流速:1.0mL/min;
洗脱模式:梯度洗脱;
检测器:二极管阵列检测器;
检测波长:220nm;
柱温:30℃;
进样量:10μL;
流动相:以甲醇和10mmol/L乙酸铵为流动相A和流动相B,采用梯度洗脱方式分离,梯度洗脱程序如下,标准溶液色谱图见图7。
时间,min | 流动相A(甲醇) | 流动相B(10mmol/L乙酸铵) |
0 | 40 | 60 |
5 | 40 | 60 |
7 | 85 | 15 |
17 | 85 | 15 |
20 | 40 | 60 |
30 | 40 | 60 |
由图7中可看出,在未经过封端处理的普通C18色谱柱上,化合物组分中的硫醇基与色谱柱中的硅羟基作用力增大,色谱峰拖尾,峰形较差,不能得到尖锐对称的色谱峰。对比图2,采用经过封端处理的高纯硅胶C18色谱柱可有效降低待测物组分与色谱柱的作用力,提高分离度,得到良好峰形。
实施例4(对比试验):80:20、40:60等度洗脱
采用岛津LC 2030C型号高效液相色谱仪、Hypersil Gold C18(250mm×4.6mm,5μm)色谱柱;
流速:1.0mL/min;
检测器:二极管阵列检测器;
检测波长:220nm;
柱温:30℃;
进样量:10μL;
洗脱模式:等度洗脱;
流动相:甲醇:乙酸铵(10mmol/L)=80:20和40:60。
当甲醇:乙酸铵(10mmol/L)=80:20时,如图8所示,BT-2-酮,BT没有分开,且BT-2-亚磺酸钠色谱峰出峰时间太短,测定样品溶液时一些极性较大的化合物与BT-2-亚磺酸钠同时出峰。
当甲醇:乙酸铵(10mmol/L)=40:60时,如图9所示,BT-2-亚磺酸钠色谱峰出峰时间延后但M、BT-2-酮和BT分离度和峰形均不理想,而且出峰时间太长。直接使用等度洗脱条件不能将四种待测组分在较短的时间内实现完全分离。
实施例5(对比试验):不加乙酸铵
采用岛津LC 2030C型号高效液相色谱仪、Hypersil Gold(250mm×4.6mm,5μm)色谱柱;流动相不添加乙酸铵,淋洗液色谱图见图10。
流速:1.0mL/min;
洗脱模式:梯度洗脱;
检测器:二极管阵列检测器;
检测波长:220nm;
柱温:30℃;
进样量:10μL;
流动相:以甲醇和水为流动相A和流动相B,采用梯度洗脱方式分离,梯度洗脱程序如下:
时间,min | 流动相A(甲醇) | 流动相B(水) |
0 | 40 | 60 |
5 | 40 | 60 |
7 | 85 | 15 |
17 | 85 | 15 |
20 | 40 | 60 |
30 | 40 | 60 |
如图10所示,流动相中不添加乙酸铵作为离子抑制剂时,色谱峰出峰时间延长,且峰形对称性较添加乙酸铵差,BT组分谱峰较宽。
实施例6:线性范围
在优选的色谱分析条件下,配制一系列浓度的混合标准品溶液,以浓度为横坐标,以各组分峰面积为纵坐标,绘制标准曲线,结果见图11。测定样品溶液时,可根据样品中待测物含量适当调整曲线范围或者分段绘制曲线(如测定废水时,适当降低标准曲线最低点,同时减小最大点浓度,使待测物含量处于曲线范围内,以便得到最佳结果)。
标准曲线浓度范围
待测物 | 标准曲线线性方程 | 线性范围,mg/L |
BT-2-亚磺酸钠 | y=13489x+2182.6 | 2.324~929.6 |
MBT | y=11675x+7796.8 | 2.089~835.6 |
BT-2-酮 | y=14148x-7814.1 | 2.023~809.1 |
BT | y=10650x+6668.2 | 1.818~727.2 |
从图11中可看出,标准曲线线性范围较宽,线性相关系数均在0.999以上,线性良好,满足测定要求。
实施例7:加标回收率试验
(1)标准品溶液的制备:称取0.1162g BT-2-亚磺酸钠(精制)、0.1055g MBT(99%)、0.1032g BT-2-酮(98%)和0.1006g BT(98%),用甲醇溶解定容至25mL,配成4.648mg/mL、4.1778mg/mL、4.045mg/mL、3.944mg/mL的BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT标准储备液。分别移取5μL、10μL、50μL、100μL、200μL、500μL至10mL容量瓶中,配成混合标准系列。
(2)样品溶液的制备:分别称取0.8733g、1.0256g、1.0002g、1.2755g、1.5060g、1.1639g、1.0904g淋洗液,用流动相溶解定容至10mL,混合均匀后过滤0.45μm滤膜。
(3)标准品溶液的测定:待仪器稳定后,将步骤(1)得到的溶液进行高效液相色谱测定并绘制标准曲线。
(4)样品溶液的测定:将步骤(2)得到的溶液进行高效液相色谱测定。
(5)将步骤(4)的测定结果根据步骤(3)的标准曲线计算各组分含量,结果如下:
淋洗液中四种组分的含量
样品编号 | BT-2-磺酸钠,mg/kg | MBT,mg/kg | BT-2-酮,mg/kg | BT,mg/kg |
1 | 231.8 | 650.3 | 14.5 | 36.6 |
2 | 229.2 | 633.7 | 14.3 | 36.0 |
3 | 245.7 | 640.0 | 13.1 | 38.7 |
4 | 216.5 | 661.5 | 14.2 | 38.1 |
5 | 230.2 | 655.7 | 13.7 | 37.9 |
6 | 222.5 | 638.8 | 13.9 | 35.7 |
7 | 241.0 | 644.4 | 14.2 | 36.6 |
平均值 | 231.0 | 646.3 | 14.0 | 37.1 |
RSD,% | 4.34 | 1.54 | 3.36 | 3.09 |
以淋洗液中BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT含量为231.0mg/kg、646.3mg/kg、14.0mg/kg、37.1mg/kg计算,称取约1g淋洗液,将BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT标准溶液按照样品中各组分含量的25%、50%、100%加入到称取的淋洗液中,测定加标回收率,结果如下:
加标回收率
从上表可看出,BT-2-亚磺酸钠的加标回收率在97.22%~102.04%之间,MBT的加标回收率在96.89%~104.58%之间,BT-2-酮的加标回收率在97.16%~103.28%之间,BT的加标回收率在97.57%~102.95%之间,满足一般样品测定加标回收率在90%~110%的范围,表明该方法测定结果准确可靠。
Claims (6)
1.一种二硫化二苯并噻唑生产工艺中苯并噻唑及其衍生物的分析检测方法,其特征在于,采用高效液相色谱进行分析检测,采用的色谱柱为经过封端处理的高纯硅胶C18色谱柱,采用二极管阵列检测器检测,流动相为甲醇和乙酸铵水溶液,采用梯度洗脱方式分离。
2.根据权利要求1所述的一种二硫化二苯并噻唑生产工艺中苯并噻唑及其衍生物的分析方法,其特征在于,所述的色谱条件为:
色谱柱:经过封端处理的高纯硅胶C18色谱柱,规格250mm×4.6mm,5μm;
流速:1.0mL/min;
洗脱模式:梯度洗脱;
检测器:二极管阵列检测器;
检测波长:215nm~225nm;
柱温:20℃~40℃;
进样量:5μL~20μL;
流动相A为甲醇,流动相B为1mmol/L~100mmol/L的乙酸铵水溶液;
梯度洗脱程序如下:
3.根据权利要求1所述的一种二硫化二苯并噻唑生产工艺中苯并噻唑及其衍生物的分析检测方法,其特征在于,其具体步骤为:
(1)配制标准品储备液:分别称取BT-2-亚磺酸钠、MBT、BT-2-酮、BT标准品于4个100mL的容量瓶中,分别加入甲醇溶解,定容,得各组分的标准储备液;
(2)配制标准品溶液:分别移取标准品储备液,用初始流动相稀释,定容,过滤,配制成一系列混合标准品溶液,标准品溶液浓度范围为1.8mg/mL~1000mg/mL;
(3)配制样品溶液:准确称取样品,用初始流动相溶解,定容,过滤,得样品溶液;
(4)标准品溶液的测定:将步骤(2)得到的标准品溶液系列进行高效液相色谱测定,以标准品溶液浓度为横坐标,以峰面积为纵坐标,绘制各组分的标准曲线;
(5)样品溶液的测定:将步骤(3)得到的样品溶液进行高效液相色谱测定,根据步骤(4)的标准曲线计算样品溶液中的各组分的含量。
4.根据权利要求3所述的一种二硫化二苯并噻唑生产工艺中苯并噻唑及其衍生物的分析检测方法,其特征在于,步骤(2)中,混合标准品溶液中BT-2-亚磺酸钠标准溶液浓度为2.324mg/L~929.6mg/L,MBT标准溶液浓度为2.089mg/L~835.6mg/L,BT-2-酮标准溶液浓度为2.023mg/L~809.1mg/L,BT标准溶液浓度为1.818mg/L~727.2mg/L。
5.根据权利要求3所述的一种二硫化二苯并噻唑生产工艺中苯并噻唑及其衍生物的分析检测方法,其特征在于,步骤(3)中所述样品为二硫化二苯并噻唑反应液或淋洗液或废水或其混合物。
6.根据权利要求5所述的一种二硫化二苯并噻唑生产工艺中苯并噻唑及其衍生物的分析检测方法,其特征在于,步骤(3)中反应液的称样量为0.01g~0.2g,淋洗液的称样量为0.5g~2.0g,废水的称样量为5.0g~8.0g,定容体积为10mL。
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CN102435685A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-05-02 | 科迈化工股份有限公司 | 用高效液相色谱仪测定2-巯基苯并噻唑纯度的方法 |
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Patent Citations (1)
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CN102435685A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-05-02 | 科迈化工股份有限公司 | 用高效液相色谱仪测定2-巯基苯并噻唑纯度的方法 |
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