CN112946092A - 一种氘代有机发光材料氘代纯度的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氘代有机发光材料氘代纯度的评价方法，属于分析化学技术领域。本发明将核磁共振、HPLC‑UV、HPLC‑MS三种分析技术结合起来，经过核磁共振确认氘代位置是否正确后，通过选择合适的色谱条件、调整流动相比例达到主物质与杂质分离，HPLC‑UV面积归一法测得材料纯度、HPLC‑MS确认未氘代材料含量，根据公式算得氘代材料纯度；优势互补，开发出的检测方法能准确检测目标物氘代纯度，成功解决了材料质量控制中无参考检测方法的难题，为生产活动提供科学可靠的检测数据，为产品的质量控制提供有效保障。
Description
技术领域
本发明属于分析化学领域，具体涉及一种氘代有机发光材料氘代纯度的评价方法。
背景技术
有机发光二极管，有主动发光、亮度高、功耗低等众多优点，是很有发展前景的一个显示技术，但在当前也存在成本高、寿命短、色彩偏移、材料稳定性较差等缺点，这些都限制了有机发光二极管发展。为了解决这些问题，将有机发光二极管材料某些基团氘代之后，性能会得到明显提升，而且稳定性更好，提高了有机发光二极管器件的寿命。有机发光材料对纯度要求极高，但目前还没有官方标准检测方法，对于有机发光材料氘代纯度评价，更是需要联用多种检测方法才能获得，这大大增加了质量控制的难度，因此，为了更好对产品实行质量控制，需要开发合适的检测方法。
对于氘代化合物，核磁共振能准确定位氘代位置，但用核磁共振难以对氘代物进行准确定量；HPLC-UV法，灵敏度高、分离效率高、专一性好、分析速度快、操作方便，能将产物与杂质分离，是一种很好的定量分析方法，但对于氘代材料，由于与未氘代材料极性相差太小，难以分离，因此也就无法分析氘代与未氘代的含量；HPLC-MS根据分子量以及电荷来鉴定物质，灵敏度高，定量准确，已成为化学、医药等领域中应用最广的分析技术之一，对氘代物分析有明显优势。综上所述，将核磁共振、HPLC-UV、HPLC-MS三种分析技术充分结合起来，优势互补，对于有机发光材料氘代纯度表征有很大的应用前景。
发明内容
针对上述领域中的空白，本发明将核磁共振、HPLC-UV、HPLC-MS三种分析技术结合起来，优势互补，能准确检测出材料氘代纯度，用于评价有机发光材料的氘代纯度，成功解决了材料质量控制中无参考检测方法的难题，为生产活动提供科学可靠的检测数据，为产品的质量控制提供有效保障。
本发明通过以下技术来实现：
一种氘代有机发光材料氘代纯度的评价方法，主要包括以下三大步骤：1)核磁共振法确认氘代有机发光材料氘代位置准确性：将氘代前与氘代后的材料用核磁共振以同样的条件进行1H谱检测，通过图谱对比判断氘代位置是否正确；2)氘代有机发光材料HPLC-UV法纯度确认：选择合适的溶剂、检测波长、柱温、流速，筛选色谱柱，通过调整流动相比例达到主物质与杂质分离，用面积归一法对氘代有机发光材料纯度进行定量确认，即氘代有机发光材料中氘代与未氘代材料总百分含量之和；3)氘代有机发光材料HPLC-MS法氘代纯度确认：选择合适的质谱条件参数以提高响应值，以氘代前材料配制标样溶液，以氘代后材料配制样品溶液，把标样与样液同时上机检测，选择合适定量离子，通过定量离子响应值单点外标法计算未氘代材料含量，再结合面积归一法含量计算出材料氘代纯度。
式中：
X——氘代纯度，％ Ci——样品浓度，mg/L CS——标样浓度，mg/L
Ai——样品定量离子响应值 As——标样定量离子响应值 B——氘代有机发光材料面积归一法含量，％。
所述氘代有机发光材料HPLC-MS法氘代纯度确认的方法为：通过对界面电压、雾化气流速、加热块温度、脱溶剂管温度参数的调整，筛选出合适的质谱条件参数；配制未氘代材料溶液并稀释，得到标样溶液；配制氘代后材料溶液，得到样品溶液；将标液与样液同时上机检测；选择合适定量离子，通过定量离子响应值单点外标法计算未氘代材料含量，再结合面积归一法含量计算材料氘代纯度。
所述标样溶液的稀释浓度以确保标样溶液和样品溶液两者的定量离子响应值基本一致为准。
所述氘代有机发光材料为式(I)所示的化合物，
所述定量离子为+555(M+H)。
所述质谱条件参数如下：离子模式：正离子模式；界面电压：4.0Kw；雾化气流速：1.5L/min；加热块温度：400℃；干燥气流速：15L/min；脱溶剂管温度：280℃；离子扫描范围：530～580。
所述氘代有机发光材料氘代位置准确性确认为：溶剂为CDCL3，配样浓度为20mg/mL，用Varian 400MHz超导核磁共振波谱仪检测1H谱，根据理论值结果，对比氘代前后1H变化情况，判断氘代位置是否为目标位置。
所述氘代有机发光材料纯度确认中HPLC-UV检测条件为：选择二氯甲烷为溶剂，流动相为：甲醇-四氢呋喃＝95-5；选择色谱柱为Inertsil ODS-SP 4.6×250mm 5μm或InertSustain C18 4.6×250mm 5μm；设置的流速1.0mL/min或1.2mL/min；柱温为：40℃、35℃或30℃；检测波长：254nm；总分析时间为25min。
优选色谱柱：InertSustain C18 4.6×250mm 5μm，优选流速：1.0mL/min；优选柱温：40℃。
所述主物质与杂质分离判断标准为:①在最终检测方法流动相比例基础上进一步增加流动相极性，主峰没有多分出杂质；②用二极管阵列检测器对主峰进行纯度检测，以999为阈值限值，纯度因子要在阈值限值内。
所述用面积归一法对氘代有机发光材料纯度进行定量确认的方法为：样品用二氯甲烷配制成1000mg/L溶液，同时进行样品空白实验，最终结果积分时扣除样品空白干扰，以S/N≥3积分小杂质峰，面积归一法定量，得到材料的百分含量B。
本发明有显著的效果：氘代有机发光材料经过核磁共振确认氘代位置是否正确后，通过选择合适的色谱条件、调整流动相比例达到主物质与杂质分离，HPLC-UV面积归一法测得材料纯度、HPLC-MS确认未氘代材料含量，根据公式算得氘代材料纯度。在HPLC-UV面积归一法中，由于未氘代与氘代材料的极性相差很小，无法分开，因此得到的是除去杂质后未氘代与氘代的百分含量总和；HPLC-MS中，通过定量离子的响应值计算得到氘代纯度。在本发明成功地解决了这类无可参考检测方法的有机发光材料氘代纯度检测难题，得到科学可靠的检测结果，为产品的质量控制提供有效保障。
附图说明
图1为本发明实施例1的紫外光谱图谱
图2为本发明实施例1的DAD纯度图谱
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
对以下结构的有机发光材料进行氘代纯度评价：
注：氘代前分子式：C39H42N2O；分子量(m/z)：554.33(100.0％)，555.33(43.0％)，556.34(8.9％)，557.34(1.3％)。
氘代后分子式：C39H36D6N2O；分子量(m/z)：560.37(100.0％)，561.37(42.6％)，562.37(9.2％)，563.38(1.2％)。
实验仪器与试剂
安捷伦HPLC-1260，配DAD检测器；Varian 400MHz超导核磁共振波谱仪；岛津HPLC-MS(配UV检测器，质谱配DUIS-ESI+APCI双离子源)；分析天平(梅特勒托利多)；0.45μm有机滤膜；HPLC级甲醇、二氯甲烷、四氢呋喃；其他实验室常用玻璃器皿。
1.产物氘代位置确认过程：
将氘代前后的材料用CDCL3配成浓度为20mg/mL的溶液，用Varian 400MHz超导核磁共振波谱仪检测，结果如下：
氘代前材料：1H NMR(400MHz,CDCL3)δ8.72(d,J＝7.7Hz,1H),8.23(s,1H),8.09(d,J＝7.5Hz,2H),8.02(s,2H),8.01(s,2H),7.95(s,1H),7.57(m,1H),7.44–7.37(m,2H),7.17–7.10(m,2H),7.06(s,1H),2.32(s,3H),2.10(s,3H),1.88(s,3H),1.41(s,18H).
从产品结构上分析，目标氘代位置化学位移约为1.88ppm与2.10ppm。
1.1氘代后材料A：1H NMR(400MHz,CDCL3)δ8.68(d,J＝7.6Hz,1H),8.21(s,1H),8.07(d,J＝7.3Hz,2H),8.00(s,2H),7.98(s,2H),7.91(s,1H),7.53(m,1H),7.40–7.34(m,2H),7.12–7.08(m,2H),7.02(s,1H),2.19(s,0.1H),2.08(s,0.1H),1.85(s,0.2H),1.40(s,9H).
与未氘代前的1H谱对比，从以上数据看1.40ppm、1.85ppm、2.08ppm、2.19ppm信号都变低，证明除了目标位置(1.85ppm、2.08ppm)被氘代之外，非目标位置上的H也被氘代，最后得到非目标氘代材料，需要对氘代条件进行优化。
1.2氘代后材料B：1H NMR(400MHz,CDCL3)δ8.70(d,J＝7.6Hz,1H),8.21(s,1H),8.08(d,J＝7.6Hz,2H),8.01(s,2H),7.98(s,2H),7.90(s,1H),7.52(m,1H),7.42–7.33(m,2H),7.16–7.08(m,2H),7.05(s,1H),2.31(s,3H),2.10(s,1H),1.86(s,2H),1.42(s,18H).
与氘代前的1H谱对比，除了目标位置1.86ppm、2.10ppm信号变低外，其他位置基本不变，但目标位置信号还比较强，证明还有较多材料未完成氘代，需要继续对材料进行氘代。
1.3氘代后材料C：1H NMR(400MHz,CDCL3)δ8.71(d,J＝7.8Hz,1H),8.21(s,1H),8.11(d,J＝7.4Hz,2H),8.03(s,2H),8.00(s,2H),7.96(s,1H),7.55(m,1H),7.45–7.35(m,2H),7.19–7.12(m,2H),7.03(s,1H),2.34(s,3H),2.13(s,0.01H),1.91(s,0.01H),1.42(s,18H).
与未氘代前的1H谱对比，目标位置1.91ppm、2.13ppm信号变得很低，其他位置H信号基本不变，说明氘代位置正确，并且大部分材料都完成了氘代。
2.材料C的HPLC-UV含量检测方法优化
2.1溶剂选择：材料C在二氯甲烷中溶解性良好，选择二氯甲烷做溶剂。
2.2检测波长选择：用HPLC-DAD进行对材料C进行光谱扫描，范围为190nm～700nm，结果本化合物λmax＝254nm，选择254nm作为检测波长，见附图1。
2.3色谱柱选择：考虑有机发光材料行业对杂质严格要求以及仪器硬件条件情况，本次考察色谱柱规格为4.6×250mm 5μm，在同等的色谱条件下(主要色谱参数，流动相：甲醇-四氢呋喃＝8-2；柱温：40℃；流速：1.0mL/min；检测波长：254nm；进样量：5μL；材料溶液浓度：1mg/mL)，研究比较了①InertSustain C18 4.6×250mm 5μm；②Inertsil ODS-SP4.6×250mm 5μm；③Ecosil 120-5-C18 SH 4.6×250mm 5μm；④Agilent ZORBAX SB-C184.6×250mm 5.0μm等4根色谱柱对检测结果的影响。
结论：从峰形、柱压、主峰保留时间等因素综合考虑，最终选择的色谱柱为InertSustain C18 4.6×250mm 5μm或者Inertsil ODS-SP 4.6×250mm 5μm，优选InertSustain C184.6×250mm 5μm。
2.4柱温：在同等的色谱条件下(主要色谱参数，流动相：甲醇-四氢呋喃＝8-2；色谱柱：InertSustain C18 4.6×250mm 5μm；流速：1.0mL/min；检测波长：254nm；进样量：5μL；材料溶液浓度：1mg/mL)，本次考察了30℃、35℃、40℃、45℃四个柱温下对检测的影响。
结论：从柱压、主峰保留时间、杂质分离等因素综合考虑，最终选择的柱温为40℃、35℃或者30℃，优选柱温40℃。
2.5流速：在同等的色谱条件下(主要色谱参数，流动相：甲醇-四氢呋喃＝8-2；色谱柱：InertSustain C18 4.6×250mm 5μm；柱温：40℃；检测波长：254nm；进样量：5μL；材料溶液浓度：1mg/mL)，分别考察0.7mL/min、1.0mL/min、1.2mL/min、1.5mL/min四个流速对检测结果的影响。
结论：从峰形、柱压、主峰保留时间、杂质分离等因素综合考虑，最终选择的流速为1.0mL/min或者1.2mL/min，优选1.0mL/min。
2.6流动相调整：在同等的色谱条件下，考察不同比例流动相对杂质分离的影响，见表1。
表1流动相调整结果汇总
结论：从杂质的分离情况与总分析时间综合考虑，最终选择的流动相为甲醇-四氢呋喃＝95-5，总分析时间为25min。
本材料最终色谱条件，色谱柱：InertSustain C18 4.6×250mm 5μm；流动相：甲醇-四氢呋喃＝95-5；柱温：40℃；流速：1.0mL/min；检测波长：254nm；材料浓度：1000mg/L；进样量：5μL；总分析时间25min。
用以上检测方法对材料进行检测，扣除空白干扰，此时的面积归一法含量就是材料含量，得本产品面积归一法含量为98.72％。
但由于氘代前后的物质极性相差极小，所以本含量包括材料氘代前后的，那么氘代材料的纯度有多少？由第三步确认。
3.材料氘代度确认
3.1LCMS灵敏度调整——用二氯甲烷配制浓度为1000mg/L氘代前材料溶液，稀释成10mg/L溶液上机验证，根据化合物的结构信息，选择+555(M+H)作为考察离子。
3.1.1界面电压对响应值影响。其他主要质谱参数如下，离子模式：正离子模式；雾化气流速：1.0L/min；加热块温度：300℃；脱溶剂管温度：200℃；干燥气流速：15L/min；离子扫描范围：530～580。
表2界面电压考察
| 界面电压，Kw | 2.0 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 |
| 响应值+555(M+H) | 8971 | 9268 | 10321 | 11069 | 11127 | 11156 |
从以上数据可以看出，增加界面电压有利于提高响应值，考虑到电压过高影响到仪器寿命，最终界面电压选择性价比最高的4.0Kw。
3.1.2雾化气对响应值影响。其他主要质谱参数如下，离子模式：正离子模式；界面电压：4.0Kw；加热块温度：300℃；脱溶剂管温度：200℃；干燥气流速：15L/min；离子扫描范围：530～580。
表3雾化气流速考察
| 雾化气流速，L/min | 0.5 | 1 | 1.2 | 1.5 |
| 响应值+555(M+H) | 5628 | 11069 | 11573 | 12624 |
从以上数据可以看出，加大雾化气流速有利于提高响应值，最终选择雾化气流速：1.5L/min。
3.1.3加热块温度对响应值影响。其他主要质谱参数如下，离子模式：正离子模式；界面电压：4.0Kw；雾化气流速：1.5L/min；脱溶剂管温度：200℃；干燥气流速：15L/min；离子扫描范围：530～580。
表4加热块温度考察
| 加热块温度，℃ | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 |
| 响应值+555(M+H) | 10213 | 12624 | 13059 | 14126 | 14206 | 14189 |
从以上数据可以看出，提高加热块温度有利于提高响应值，考虑到加热块过高影响到仪器寿命，最终加热块温度选择400℃。
3.1.4脱溶剂管温度对响应值影响。其他主要质谱参数如下，离子模式：正离子模式；界面电压：4.0Kw；雾化气流速：1.5L/min；加热块温度：400℃；干燥气流速：15L/min；离子扫描范围：530～580。
表5脱溶剂管温度考察
| 脱溶剂管温度，℃ | 150 | 200 | 250 | 280 | 300 |
| 响应值+555(M+H) | 11135 | 14126 | 15243 | 16624 | 16656 |
从以上数据可以看出，提高脱溶剂管温度有利于提高响应值，考虑到加热块过高影响到仪器寿命，最终脱溶剂管温度选择280℃。
最终质谱参数设置如下，离子模式：正离子模式；界面电压：4.0Kw；雾化气流速：1.5L/min；加热块温度：400℃；干燥气流速：15L/min；脱溶剂管温度：280℃；离子扫描范围：530～580。
氘代有机发光材料氘代纯度的检测，标液配制为：配制浓度为1000mg/L氘代前材料溶液，稀释成10mg/L；样品溶液配制：配制浓度为1000mg/L样品(氘代后材料)溶液(注：根据氘代后材料+555(M+H)的响应值对标样进行合理稀释，保证两者的响应值基本一致，以减少误差。)；用以上优化好的色谱与质谱条件，将标液和样品溶液同时上机检测，HPLC-UV测得材料面积归一法含量为：98.72％；HPLC-MS测得标液+555(M+H)响应值为：16624；样品+555(M+H)响应值为：18921，根据以下公式算得材料氘代纯度为：97.60％。
式中：
X——氘代材料纯度，％ Ci——样品浓度，mg/L CS——标样浓度，mg/L
Ai——样品+555响应值 As——标样+555响应值 B——材料面积归一法含量，％
1.精密度确认
对同一个材料同时进行6次平行检测，分别计算纯度与氘代度RSD，％。
表6精密度实验结果汇总
结果：材料6平行纯度RSD为0.17％，氘代度RSD为0.45％，精密度良好。
2.准确度确认
在样液中添加3个浓度水平的未氘代物，每个浓度点做三个平行实验。
根据精密度实验测得的本底值，在材料溶液中添加未氘代物，添加量为5mg/L、10mg/L、20mg/L，上机检测。
表7准确度实验结果汇总
三个浓度点加标回收率均在85％～115％之间，回收率良好，满足药典对准确度的要求。
3.材料溶液稳定性验证
将配置好的氘代有机发光材料样品溶液，分别在0小时，4小时，12小时，24小时测定一次，样品面积归一法纯度与+555(M+H)响应值变化的结果见下表。
表8材料溶液稳定性结果汇总
| 放置时间，小时 | 0 | 4 | 12 | 24 | 平均值 | RSD,％ |
| 面积归一法含量，％ | 98.72 | 98.86 | 98.67 | 98.91 | 98.79 | 0.11 |
| 样品响应值+555(M+H) | 18921 | 19764 | 17961 | 20066 | 19178 | 4.93 |
小结：在24小时内，同一材料面积归一法含量RSD为0.11％，+555(M+H)响应值RSD为：4.93％＜5.0％，表明材料溶液在24H内稳定良好。
结论：本发明将核磁共振、HPLC-UV、HPLC-MS三种分析技术结合起来，优势互补，解决了有机发光材料氘代纯度检测无参考检测方法的难题，得到科学可靠的检测结果，为生产活动提供科学可靠的检测数据，为产品的质量控制提供有效保障，具有重要的意义。本实施例虽然只是针对上述结构的氘代材料进行评价，但其他结构的氘代有机发光材料也可以按照以上的思路进行分析。
Claims (10)
1.一种氘代有机发光材料氘代纯度的评价方法，主要包括以下三大步骤：1)核磁共振法确认氘代有机发光材料氘代位置准确性：将氘代前与氘代后的材料用核磁共振以同样的条件进行1H谱检测，通过图谱对比判断氘代位置是否正确；2)氘代有机发光材料HPLC-UV法纯度确认：选择合适的溶剂、检测波长、柱温、流速，筛选色谱柱，通过调整流动相比例达到主物质与杂质分离，用面积归一法对氘代有机发光材料纯度进行定量确认，即氘代有机发光材料中氘代与未氘代材料总百分含量之和；3)氘代有机发光材料HPLC-MS法氘代纯度确认：选择合适的质谱条件参数以提高响应值，以氘代前材料配制标样溶液，以氘代后材料配制样品溶液，把标样与样液同时上机检测，选择合适定量离子，通过定量离子响应值单点外标法计算未氘代材料含量，再结合面积归一法含量计算出材料氘代纯度；
所述步骤3)的计算出材料氘代纯度的公式方法为：
式中：
X—氘代纯度％，Ci—样品浓度mg/L，CS—标样浓度mg/L，Ai—样品定量离子响应值，As—标样定量离子响应值，B—氘代有机发光材料面积归一法含量％。
2.根据权利要求1所述的评价方法，所述氘代有机发光材料HPLC-MS氘代纯度确认的方法为：通过对界面电压、雾化气流速、加热块温度、脱溶剂管温度参数的调整，筛选出合适的质谱条件参数；配制未氘代材料溶液并稀释，得到标样溶液；配制氘代后材料溶液，得到样品溶液；将标液与样液同时上机检测；选择合适定量离子，通过定量离子响应值单点外标法计算未氘代材料含量，再结合面积归一法含量计算材料氘代纯度；所述标样溶液的稀释浓度以确保标样溶液和样品溶液两者的定量离子响应值基本一致为准。
3.根据权利要求2所述的评价方法，所述氘代有机发光材料为式(I)所示的化合物，
4.根据权利要求3所述的评价方法，所述定量离子为+555(M+H)。
5.根据权利要求3所述的评价方法，所述质谱条件参数如下：离子模式：正离子模式；界面电压：4.0Kw；雾化气流速：1.5L/min；加热块温度：400℃；干燥气流速：15L/min；脱溶剂管温度：280℃；离子扫描范围：530-580。
6.根据权利要求3所述的评价方法，所述核磁共振法确认氘代有机发光材料氘代位置准确性为：溶剂为CDCL3，配样浓度为20mg/mL，用Varian 400MHz超导核磁共振波谱仪检测1H谱，根据理论值结果，对比氘代前后1H变化情况，判断氘代位置是否为目标位置。
7.根据权利要求3所述的评价方法，所述氘代有机发光材料HPLC-UV法纯度确认中HPLC-UV检测条件为：选择二氯甲烷为溶剂，流动相为：甲醇-四氢呋喃＝95-5；选择色谱柱为Inertsil ODS-SP 4.6×250mm 5μm或InertSustain C18 4.6×250mm 5μm；设置的流速1.0mL/min或1.2mL/min；柱温为：40℃、35℃或30℃；检测波长：254nm；总分析时间为25min。
8.根据权利要求7所述的评价方法，所述色谱柱为InertSustain C18 4.6×250mm 5μm；流速：1.0mL/min；柱温为40℃。
9.根据权利要求8所述的评价方法，所述主物质与杂质分离判断标准为:①在最终检测方法流动相比例基础上进一步增加流动相极性，主峰没有多分出杂质；②用二极管阵列检测器对主峰进行纯度检测，以999为阈值限值，纯度因子要在阈值限值内。
10.根据权利要求9所述的评价方法，所述用面积归一法对氘代有机发光材料纯度进行定量确认的方法为：样品用二氯甲烷配制成1000mg/L溶液，同时进行样品空白实验，最终结果积分时扣除样品空白干扰，以S/N≥3积分小杂质峰，面积归一法定量，得到材料的百分含量B。
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