CN112557432A - 一种双-(n-双（二甲胺基）亚甲基)-氯化亚胺盐催化剂的含量测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核磁共振氢谱测定双‑(N‑双（二甲胺基）亚甲基)‑氯化亚胺盐催化剂含量的方法，具体步骤包括：内标物试样溶液的配置和核磁共振氢谱检测；待测双‑(N‑双（二甲胺基）亚甲基)‑氯化亚胺盐样品的加入及核磁共振氢谱检测；对核磁共振氢谱中各个特征峰进行归属，确定待测化合物特征峰和内标物特征峰，并分别积分，所得数据代入相关公式计算含量。该方法具有操作简便、采样量少、重现性好、准确度高等优点，可对合成反应所需催化剂的含量进行快速准确定量。
Description
技术领域
本发明涉及分析化学技术领域，具体涉及一种利用核磁共振氢谱测定双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐催化剂含量的方法。
背景技术
含氟芳香化合物是医药、农药、染料等精细化学品的重要中间体，该类化合物用以合成除草剂、杀菌剂、抗肿瘤药物、抗精神药物、抗老年痴呆药物、功能染料等产品具有独特的功效。芳香氟化物的合成和应用已经成为各国研究机构、企业研究的重点。制备氟代芳烃时，由于芳烃与金属氟化物不互溶，往往需要采用相转移催化剂，可有效促进氟化反应的进行，使得反应更温和、迅速，获得更高的芳香氟化物选择性和收率。常见的催化剂有冠醚、吡啶盐、四苯基膦盐、N-烷基共轭离子型季胺盐。其中，N-烷基共轭离子型季胺盐催化剂是近年来新发展起来的一类催化剂，由于其高活性、耐高温等优点得到广泛的关注和应用。
在专利CN103553974A、CN1718572A中，研究了N-烷基共轭离子型季胺盐催化剂的合成制备过程及应用于Halex反应中的良好效果，但是未找到任何文献报道的关于催化剂质量控制的方法。本实验室研发人员在实际应用中发现，N-烷基共轭离子型季胺盐非常容易吸潮，在存放过程中样品即使发生少量吸潮、污染等变化都会严重影响其真实含量，无法准确把握Halex反应中催化剂的真实用量，继而影响反应收率。结合催化剂本身价格昂贵、不易制得、在反应中需要精准使用的特点，因此开发一种避免使用N-烷基共轭离子型季胺盐标准品的含量测定方法非常必要。
定量核磁共振技术是一种日趋成熟的仪器分析方法，其基本原理是H-NMR中的共振峰面积与该共振峰包含氢原子个数成正比，该法的优点是不依赖于被测物的高纯度标准品、无需引入任何校正因子、速度快、简单准确。
因此，利用H-NMR技术，选择廉价稳定的内标物，对N-烷基共轭离子型季胺盐催化剂的含量测定是一项非常有意义的研究工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种快速、简便、准确的双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐含量测定方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐催化剂含量测定方法，所述化合物的组成结构如下所示：
其特征在于包括如下步骤：
(1)称取质量为mB的内标物，加入氘代试剂超声溶解，转移至核磁管中，加核磁管帽密封，之后对配置好的内标溶液进行核磁共振氢谱测试；
(2)将测试完成的内标溶液核磁管取下，加入质量为mA的双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐样品，加核磁管帽密封，用超声波震荡仪超声至混合均匀得到待测物溶液；对待测物溶液再次进行核磁共振氢谱测试；
(3)测试结束后，对步骤(1)和步骤(2)分别获得的核磁共振氢谱中的特征峰进行归属，确定待测物特征峰和内标物特征峰，用手动方式依次进行相位校正、基线校正和化学位移校正，根据所选的定量峰及积分范围进行积分并取平均值，分别得到双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐特征峰积分面积和内标物特征峰积分面积，将数据代入下式得到相应的含量：
其中，X为待测双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐质量分数，
mB为内标物的质量，
mA为双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐样品的质量，
MB为内标物的相对分子质量，
MA为双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐的相对分子质量，
NB为1mol内标物定量峰包含的氢个数，
NA为1mol双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐定量峰包含的氢个数，
AB为内标物特征信号峰的峰面积，
AA为双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐的特征信号峰的峰面积，
PB为内标物的纯度。
优选的，所述步骤(1)和(2)中定量核磁共振氢谱测试条件为：共振频率为400MHz，测试温度20～45℃，谱宽10ppm，脉冲角度为30～90度，扫描次数为≥32次。
优选的，所述氘代溶剂包括氘代氯仿、氘代二甲基亚砜、氘代甲醇、氘代乙腈和氘代丙酮、氘代水中的一种或者两种。
优选的，所述内标物为高纯品或标准品的联苯、1,3,5-三甲苯、对苯二酚、1,4-二氧六环、马来酸或顺丁烯二酸酐。
优选的，所述双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐样品的检测浓度为5～100mg/ml；进一步的，所述双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐样品的检测浓度为10～50mg/ml；在本发明的优选实施方式中，所述双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐样品的检测浓度为11～46mg/ml。
优选的，所述内标物加入量应使其在核磁共振氢谱中的定量峰积分面积和双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐定量峰积分面积控制在一定范围内，这一条件的控制是由于在核磁定量时，相对照的两个特征峰积分面积值之比不应相差倍数过多，具体实际实验中发现，内标特征峰积分面积与催化剂特征峰积分面积之比为1：0.2～5之间，定量积分对最终结果影响较小；进一步的，内标特征峰积分面积与催化剂特征峰积分面积之比为1：0.5～2；在本发明的优选实施方式中，内标特征峰积分面积与催化剂特征峰积分面积之比为1：0.6～1.5。
优选的，延迟时间作为定量核磁的重要参数，对于最终定量积分的结果有着直接的影响，延迟时间过短可能导致采集到的信号为未恢复平衡状态质子，导致特征峰出峰不完全，定量结果不准确。延迟时间多长则导致检测时间过长。通过系列实验同时考虑实验结果的准确性、重现性及检测方法的快速性，最终确定选择10～30s的延迟时间，这一参数范围可以保证内标物和样品都达到完全弛豫并恢复平衡状态，从而保证样品含量的准确性；在本发明的优选实施例中，延迟时间选择15～25s。
本发明优点及有益效果如下：本发明首次利用1H-NMR技术，选择廉价稳定的内标物，对双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐催化剂进行含量测定，克服了常规高效液相色谱外标检测方法过程中需要准确含量标准品的问题。本发明整个方法操作简便，消耗试剂少，节约成本，重现性好，所需样品量少，测定快速，可及时为合成提供有力的数据。
附图说明
图1是实施例1中核磁共振氢谱图；
图2是实施例2中核磁共振氢谱图；
图3是实施例3中核磁共振氢谱图；
图4是实施例4中核磁共振氢谱图；
具体实施方式
以下结合实例说明本发明，但不限制本发明。在本领域内，技术人员对本发明所做的简单替换或改进均属于本发明所保护的技术方案内。
实施例1：
1、现有一批自制合成的双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐催化剂样品，放置一段时间，外观观察样品吸潮，合成人员使用催化剂之前需要知道准确含量，采用核磁氢谱法进行分析，具体步骤包括：
(1)准确称取内标对苯二酚29.22mg、双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐27.54mg至样品瓶中，加入0.6mL氘代甲醇溶解后转移至核磁管，进行核磁氢谱测试。核磁共振波谱仪的共振频率为400MHZ，脉冲倾倒角为30度，测试温度30℃，谱宽10ppm，延迟时间15s。
(2)如图1所示，选择化学位移在δ＝2.91ppm处甲基共振峰为催化剂样品的定量峰。催化剂定量峰与内标定量峰δ＝6.65ppm完全分离，且不受其他共振峰的干扰，满足定量要求。将所得氢谱进行积分处理，内标对苯二酚特征峰积分面积与催化剂特征峰积分面积之比为1：1.49，按照公式求得样品中双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐的含量为58.87％，重复6次，标准偏差为0.25％，相对标准偏差为0.23％。
实施例2：
1、现有一批自制合成的双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐催化剂样品，放置一段时间，外观观察样品吸潮，合成人员使用催化剂之前需要知道准确含量，采用核磁氢谱法进行分析，具体步骤包括：
(1)准确称取内标马来酸41.50mg、双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐17.63mg至样品瓶中，加入0.6mL氘代乙腈溶解后转移至核磁管，进行核磁氢谱测试。核磁共振波谱仪的共振频率为400MHZ，脉冲倾倒角为30度，测试温度25℃，谱宽10ppm，延迟时间20s。
(2)如图2所示，选择化学位移在δ＝3.11ppm处甲基共振峰为催化剂样品的定量峰。催化剂定量峰与内标定量峰δ＝6.39ppm完全分离，且不受其他共振峰的干扰，满足定量要求。将所得氢谱进行积分处理，内标马来酸特征峰积分面积与催化剂特征峰积分面积之比为1：1.52，按照公式求得样品中双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐的含量为63.41％，重复6次，标准偏差为0.12％，相对标准偏差为0.20％。
实施例3：
1、现有一批自制合成的双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐催化剂样品，放置一段时间，外观观察样品吸潮，合成人员使用催化剂之前需要知道准确含量，采用核磁氢谱法进行分析，具体步骤包括：
(1)准确称取内标1，4-二氧六环6.87mg、双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐13.25mg至样品瓶中，加入0.6mL氘水溶解后转移至核磁管，进行核磁氢谱测试。核磁共振波谱仪的共振频率为400MHZ，脉冲倾倒角为30度，测试温度23℃，谱宽10ppm，延迟时间25s。
(2)如图3所示，选择化学位移在δ＝2.86ppm处甲基共振峰为催化剂样品的定量峰。催化剂定量峰与内标定量峰δ＝3.67ppm完全分离，且不受其他共振峰的干扰，满足定量要求。将所得氢谱进行积分处理，内标1,4-二氧六环特征峰积分面积与催化剂特征峰积分面积之比为1：1.09，按照公式求得样品中双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐的含量为52.89％，重复6次，标准偏差为0.10％，相对标准偏差为0.18％。
实施例4：
1、现有一批自制合成的双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐催化剂样品，外观干燥，预测纯度较高，合成人员使用催化剂之前需要知道准确含量，采用核磁氢谱法进行分析，具体步骤包括：
(1)准确称取内标对苯二酚22.06mg、双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐6.83mg至样品瓶中，加入0.6mL氘代DMSO溶解后转移至核磁管，进行核磁氢谱测试。核磁共振波谱仪的共振频率为400MHZ，脉冲倾倒角为30度，测试温度30℃，谱宽10ppm，延迟时间20s。
(2)如图4所示，选择化学位移在δ＝2.86ppm处甲基共振峰为催化剂样品的定量峰。催化剂定量峰与内标定量峰δ＝6.57ppm完全分离，且不受其他共振峰的干扰，满足定量要求。将所得氢谱进行积分处理，内标对苯二酚特征峰积分面积与催化剂特征峰积分面积之比为1：0.69，按照公式求得样品中双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐的含量为82.78％，重复6次，标准偏差为0.25％，相对标准偏差为0.20％。
各实施例中内标和催化剂的定量峰包含的氢个数参见表1中N的数值。
表1实施例中所用氘代试剂及内标物质参数
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种核磁共振氢谱测定双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐催化剂含量的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)称取质量为mB的内标物，加入氘代试剂超声溶解，转移至核磁管中，加核磁管帽密封，之后对配置好的内标溶液进行核磁共振氢谱测试；
(2)将测试完成的内标溶液核磁管取下，加入质量为mA的双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐样品，加核磁管帽密封，用超声波震荡仪超声至混合均匀得到待测物溶液；对待测物溶液再次进行核磁共振氢谱测试；
(3)测试结束后，对步骤(1)和步骤(2)分别获得的核磁共振氢谱中的特征峰进行归属，确定待测物特征峰和内标物特征峰，用手动方式依次进行相位校正、基线校正和化学位移校正，根据所选的定量峰及积分范围进行积分并取平均值，分别得到双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐特征峰积分面积和内标物特征峰积分面积，将数据代入下式得到相应的含量：
其中，mB为内标物的质量，mA为双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐样品的质量，MB为内标物的相对分子质量，MA为双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐的相对分子质量，NB为1mol内标物定量峰包含的氢个数，NA为1mol双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐定量峰包含的氢个数，AB为内标物特征信号峰的峰面积，AA为双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐的特征信号峰的峰面积，PB为内标物的纯度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述内标为联苯、1,3,5-三甲苯、对苯二酚、1,4-二氧六环、马来酸或顺丁烯二酸酐中的一种或者两种以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述氘代试剂为氘代氯仿、氘代二甲基亚砜、氘代甲醇、氘代乙腈和氘代丙酮、氘代水中的一种或者两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述待测物溶液中双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐样品的浓度为5～100mg/ml。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述双-(N-双(二甲胺基)亚甲基)-氯化亚胺盐样品的检测浓度为10～50mg/ml。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述内标特征峰积分面积与催化剂特征峰积分面积之比为1：0.2～5。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述内标特征峰积分面积与催化剂特征峰积分面积之比为1：0.5～2。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于核磁共振测试的频率为400MHz，测试温度20～45℃，谱宽10ppm，脉冲角度为30～90度，扫描次数为≥32次。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于延迟时间为10～50s。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述延迟时间为10～30s。
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