CN113495109B - 一种化学合成反应溶液或母液中苯甲酸或苯甲酸钠的快速检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种化学合成反应溶液及母液中苯甲酸或苯甲酸钠的快速检测方法，该方法为高效液相色谱法，所用色谱柱为氨基柱，流动相由氢氧化钠水溶液和甲醇组成，其中，氢氧化钠水溶液的pH为8~11，甲醇占流动相总量的体积百分比为10%~90%。本发明实现了有机合成反应液、母液中的苯甲酸或苯甲酸钠含量的快速、准确测定，有利于合成反应在线监控和苯甲酸的回收利用，具有良好的经济效益和社会效益。以氨基柱为色谱柱、以碱性甲醇水溶液为流动相的色谱条件在本技术领域均为首创。本发明的方法简便，易于操作，所测色谱峰峰型极好、没有杂峰干扰，结果准确可靠，重现性好，成本低，所用试剂廉价易得，且毒性小，不存在设备腐蚀问题，便于推广应用。

Description

一种化学合成反应溶液或母液中苯甲酸或苯甲酸钠的快速检测方法

技术领域

本发明涉及一种苯甲酸或苯甲酸钠的检测方法，尤其是涉及一种化学合成反应溶液或母液中苯甲酸或苯甲酸钠的快速检测方法。

背景技术

在有机合成领域，有些合成反应会产生副产物苯甲酸或苯甲酸钠，对这些副产物进行有效回收，不仅能够获得一定的经济效益，还可减少环保处理费用。对合成反应液中的苯甲酸（钠）进行快速准确检测，既可以监控反应进行程度，也可以为回收工艺提供数据参考。

目前，涉及到苯甲酸或苯甲酸钠的检测方法包括紫外分光光度法、气相色谱法、气相色谱-质谱联用法、液相色谱法、酸碱滴定法等。

国标GB1886.183-2016用酸碱滴定法检测苯甲酸含量，方法准确快速，但是仅适用于纯品苯甲酸的检测，应用范围狭窄，当产品含有其他酸性物质时，不能使用。

公开号CN111443055A的专利中公开了一种煤生物降解产物中苯甲酸的检测方法，采用紫外分光光度法，检测225nm吸收值，对煤生物降解产物中的苯甲酸进行测定，该方法简便快捷，检测成本低。但是当产品中含有能够吸收225nm紫外光的其他物质时，会产生误差，所以该检测方法有很大局限性。

公开号CN102230926A的专利中公开了一种测定烟用添加剂中苯甲酸含量的方法、公开号CN201010134417的专利中公开了一种检测奶酪中苯甲酸含量的方法，均是采用气相色谱-质谱方法检测苯甲酸的含量，操作简单，但是设备投资高、数据处理复杂、检测误差高，不具备推广性。

公开号CN201510235616的专利中公开了检测食品中苯甲酸的方法，采用高效液相检测方法，使用C18色谱柱，流动相0.05%磷酸+乙醇，吸收波长224nm。该方法操作简单、数据准确，但是使用磷酸，长期使用会腐蚀设备。

公开号CN201310671651的专利中公开了一种溶液中对羟基苯甲酸甲酯和苯甲酸钠的含量检测方法，采用高效液相方法检测：使用C18柱，流动相1%乙酸-乙腈，该方法使用的乙腈毒性较大，而且价格较高，流动相成本较高。

公开号CN110455953A的专利中公开了一种快速同时检测本乳酸、苯甲酸以及山梨酸的方法，采用高压液相检测方法，使用C18色谱柱，用0.02mol乙酸铵溶液+甲醇做流动相，测定220nm吸收值，同时检测苯甲酸等三个成分。该方法存在如下缺陷：在乙酸铵缓冲流动相中，苯甲酸与苯甲酸铵共存，二者保留时间极为接近、吸收峰交叠，没有标准的正态吸收峰（如图1），因此不可能得到准确数据。CN110618206A流动相与CN110455953A相同，也存在相同问题。CN107976496A中公开的检测方法也存在类似缺陷，检测结果不准确。

祝伟霞等人在论文《高效液相色谱法测定乳饮料和奶制品中苯甲酸和山梨酸》中，提出高压液相色谱检测方法：使用C18色谱柱，流动相为磷酸盐缓冲溶液+甲醇，检测波长227nm。该方法操作简单，材料成本低，但是存在缺陷：苯甲酸在磷酸盐 pH中性条件下，苯甲酸与苯甲酸钠共存，二者保留时间极为接近、吸收峰交叠，没有标准的正态吸收峰（如图2），因此不可能得到准确数据。

综上所述，目前的检测方法存在以下问题：1. 没有关于化学合成溶液中苯甲酸（钠）的检测方法；2.已有的方法分别存在检测误差大、试剂毒性大、成本高、仪器贵重等方面的某种问题。

发明内容

本发明的目的就是提供一种化学合成反应溶液或母液中苯甲酸或苯甲酸钠的快速检测方法，以解决现有检测方法存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种化学合成反应溶液或母液中苯甲酸或苯甲酸钠的快速检测方法，该方法为高效液相色谱法，所用色谱柱为氨基柱，流动相由氢氧化钠水溶液和甲醇组成，其中，氢氧化钠水溶液的 pH为8~11，甲醇占流动相总量的体积百分比为10%~90%；流动相流速为0.5～2.0mL/min；氨基柱柱温为25～35℃；检测波长为225～235nm。

优选的，氢氧化钠水溶液的 pH为9。

优选的，甲醇占流动相总量的体积百分比为10%。

优选的，流速：1.0 mL/min，柱温：30 ℃，检测波长230nm。

所用氨基柱选自ThermoFisher氨基色谱柱中的Hypersil Gold Amino、SyncronisAmino或Hypersil APS-2系列色谱柱，优选为ThermoHypersil APS-2系列氨基色谱柱，氨基柱规格为：5μm*4.6mm*250 mm。

本发明方法的具体步骤为：

（1）溶液的配制：

苯甲酸钠标准储备液：准确称取苯甲酸钠1.000g，用适量去离子水溶解，定容至1000 mL，此标准储备液浓度为1000 mg/L。

苯甲酸钠标准使用液：将苯甲酸钠标准储备液进行稀释（稀释所用溶剂为 pH=9的甲醇水溶液），得到浓度为20、40、80、100、120、140、160、180、200 、300、400mg/L的标准使用液，做线性范围及标准曲线备用。

（2）色谱条件：按照上述要求准备色谱柱和流动相，并设置好流速、柱温和检测波长，其中：色谱柱：ThermoHypersil APS-2氨基柱（5μm*4.6mm*250 mm）；流动相：流动相A：NaOH水溶液（pH=9.0）,流动相B：色谱级甲醇，配比A：B=90：10；流速：1.0 mL/min；柱温：30℃；检测器：紫外检测器，230 nm；进样量：20 μL。

（3）线性范围及标准曲线的绘制：将步骤（1）中的苯甲酸钠标准使用液经过0.45 μm微孔滤膜过滤后，按照步骤（2）色谱条件进行检测。以浓度为横坐标、吸收峰面积为纵坐标，绘制检测曲线，考察线性范围并绘制标准曲线。

（4）稳定性考察实验：

以100 mg/L苯甲酸钠水溶液为检测对象，按照前述色谱条件进行7次平行实验，相对标准偏差为0.53%，说明该方法具有良好的稳定性。

（5）待测样品预处理与检测：

预处理步骤：根据待测化学合成反应液或母液的特点，用水、甲醇或甲醇水溶液进行稀释，稀释后将待测液调节至碱性，优选 pH=9，稀释后苯甲酸钠浓度在50-120mg/L为宜；测试前，样品须经过0.45 μm针孔滤膜过滤；

检测步骤：按照步骤（2）色谱条件进行检测，依据色谱峰面积与苯甲酸钠标准曲线线性回归方程，结合稀释倍数和分子量，计算出反应液或母液中苯甲酸钠含量。

本发明实现了有机合成反应液、母液中的苯甲酸或苯甲酸钠含量的快速、准确测定，有利于合成反应在线监控和苯甲酸或苯甲酸钠的回收利用，具有良好的经济效益和社会效益。以氨基柱为色谱柱、以氢氧化钠水溶液-甲醇为流动相的色谱条件在本技术领域均为首创。

本发明以氢氧根型氨基柱为色谱柱，以氢氧化钠水溶液-甲醇为流动相（优选 pH=9），样品解析过程也是色谱柱再生过程，这样不但减少了其他方法中的色谱柱再生过程，减少溶剂消耗，更重要的是可以保证连续进样，特别适合自动化生产在线检测。

本发明的方法简便，易于操作，所测色谱峰峰型极好、没有杂峰干扰，结果准确可靠（数据准确性达99.5%），重现性好，成本低，所用试剂廉价易得，且毒性小，不存在设备腐蚀问题，便于推广应用。

本发明的检测方法不仅可用于有机合成及药物合成反应液及母液的检测或者在线监测，还可以用于其他产品（如食品、饮料、烟草、发酵产品等）的检测（区别是样品前处理方法不同），应用范围宽广。

附图说明

图1是C18柱扫描100mg/L苯甲酸标准样品（流动相：0.02mol/L乙酸铵︰甲醇=95︰5）检测图谱。

图2是C18柱扫描100mg/L苯甲酸标准样品（流动相：磷酸盐︰甲醇=90︰10）检测图谱。

图3是本发明方法100mg/L苯甲酸钠标准品检测图谱。

图4是本发明苯甲酸钠检测范围曲线。

图5是本发明苯甲酸钠标准曲线。

图6实施例2米诺地尔中间体合成母液的检测图谱。

图7是苯甲酸粗品第1批检测图谱。

图8是苯甲酸粗品第2批检测图谱。

图9是苯甲酸粗品第3批检测图谱。

具体实施方式

在以下各实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法，所用试剂未表明来源和规格的均为市售分析纯或色谱纯。

实施例1

1、仪器与试剂

（1）仪器

高效液相色谱仪（SHIMADZU LC-20AT），配备紫外检测器、Thermo Hypersil APS-2氨基柱（5μm*4.6mm*250 mm）；

分析天平（METTLER MX205）；

pH计（雷磁 PHS-3C）。

（2）试剂

纯水为GB/T 6682规定的一级水（以下简称去离子水）；

苯甲酸钠、氢氧化钠溶液（ pH=9）、色谱级甲醇。

2、相关工作试剂的配制

（1）苯甲酸钠标准储备液：准确称取苯甲酸钠1.000 g，用适量去离子水溶解，定容至1000 mL，此标准储备液浓度为1000 mg/L；

（2）苯甲酸钠标准使用液：将标准储备液稀释，得到浓度为20、40、80、100、120、140、160、180、200 、300、400mg/L的标准使用液，做线性范围及标准曲线检测备用。

3、色谱条件

（1）色谱柱：Thermo Hypersil APS-2氨基柱（5μm*4.6mm*250 mm）；

（2）流动相：流动相A：NaOH溶液（ pH=9.0），流动相B：色谱级甲醇，配比A︰B=90︰10；

（3）流速：1.0 mL/min；

（4）柱温：30 ℃；

（5）检测器：紫外检测器，230 nm；

（6）进样量：20 μL。

用以上色谱条件检测100mg/L苯甲酸钠标准品结果如图3。

4、标准曲线的建立

（1）检出限、定量限、线性范围的确定

依据信噪比S/N=3为检出限（LOD），以10倍信噪比对应的浓度作为定量下限（LOQ），结果如下：检出限=0.01 mg/L，定量下限=0.035 mg/L。由图4可以看出，苯甲酸钠浓度在20-400 mg/L时，该方法呈现良好的线性关系。

（2）标准曲线的绘制

在考察该方法的线性范围时，浓度范围跨度过大，为使测定结果更加精准，须缩小苯甲酸钠浓度检测范围，故选择浓度50-120mg/L，建立更加准确的标准曲线。

依照上述液相色谱条件，分别将不同浓度的苯甲酸钠标准使用液注入液相色谱仪中。注入前，样品经过0.45 μm针孔滤膜过滤。以苯甲酸钠浓度为横坐标，色谱峰面积为纵坐标，拟合线性回归方程，建立苯甲酸钠检测标准曲线，结果如图5所示。

经过分析，拟合方程如下：

y=67811x+199943

其中，y=苯甲酸钠色谱峰面积，

x=苯甲酸钠浓度，mg/L，

R²=0.9999，

因此该标准曲线具有良好的线性关系。

碱性条件下，苯甲酸以苯甲酸钠形式存在，结合苯甲酸与苯甲酸钠相对分子质量，苯甲酸含量的计算公式为：

a=122.12*(y-199943)/(67811*144.11)

其中，a-苯甲酸浓度，mg/L；

     y-测试样品色谱峰面积，mV•min；

     122.12-苯甲酸相对分子质量，g/mol；

     144.11-苯甲酸钠相对分子质量，g/mol；

     199943、67811-回归方程系数。

以平行测定结果的算数平均值为准，在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过5％。

5、稳定性考察实验

以100 mg/L苯甲酸钠水溶液为实验对象，按照前述色谱条件进行7次平行实验，每组实验结果及相对标准偏差见下表：

通过平行试验可知，该方法稳定性良好，7次实验结果相对标准偏差为0.53%，具有良好的可重复性。

实施例2：药物合成母液中苯甲酸钠含量的测定

本实施例检测对象是药物米诺地尔中间体合成母液，检测其中苯甲酸钠含量。苯甲酸钠是米诺地尔生产过程的副产物，按照米诺地尔生产工艺，其中间体合成母液苯甲酸钠含量在11%左右。

将待测的米诺地尔合成母液用纯净水稀释1000倍（苯甲酸钠含量在110mg/L左右，在50-120 mg/L最佳检测范围中），稀释后将待测液的 pH调节至碱性，优选为9。

经过稀释的母液注入液相色谱前，须经过0.45 μm针孔滤膜过滤。

按照实施例1所述色谱条件，对上述合成母液稀释液进行检测，色谱峰见图6（米诺地尔中间体母液稀释液高压液相检测谱图，目标主峰峰型完美，杂质峰与主峰相距较远，不会影响数据的准确性）。将色谱峰面积代入计算式中，得到苯甲酸钠含量为113.56mg/L。

按照上述检测对象和方法，进行7次平行实验，结果如下表所示。

实验结果显示，样品相对平均偏差为0.199%，实验结果具有良好的稳定性。

实施例3：粗品苯甲酸含量检测

以米诺地尔中间体合成母液为原料，制备苯甲酸粗品，用本发明方法检测多批苯甲酸粗品含量。检测方法及其中三批粗品检测结果如下：

检测样品准备：精确称取粗品苯甲酸0.5克（或者0.3克），置于500ml容量瓶中，加入0.10mol/L氢氧化钠溶液41ml（或25ml) ，摇匀，置于超声清洗器中超声10～20分钟，摇匀，用 pH=9的氢氧化钠溶液定容至500ml，摇匀。取该溶液10.00ml，置于100ml容量瓶，用纯净水准确稀释至100ml，该稀释液样品浓度为100mg/L左右。该稀释的样品溶液注入液相色谱前，须经过0.45 μm针孔滤膜过滤。

检测及结果：按照实施例1所述色谱条件，对上述样品稀释液进行检测，色谱峰见图7、图8、图9（苯甲酸粗品碱性稀释液高压液相检测谱图）。按照吸收峰面积及相关计算公式得到不同粗品含量，结果如下：（说明：不同粗品制备工艺方法、参数不一样，导致苯甲酸粗品杂质含量不同，苯甲酸粗品检测谱图4.05min杂质峰面积不同。选择三批含量为高、中、低三个样品的数据）。

Claims (6)

1.一种苯甲酸或苯甲酸钠的含量检测方法，其特征是，该方法为高效液相色谱法，所用色谱柱为氨基柱，流动相由氢氧化钠水溶液和甲醇组成，氢氧化钠水溶液的pH为8~11，甲醇占流动相总量的体积百分比为10%~90%，流动相流速为0.5～2.0mL/min；氨基柱柱温为25～35℃；检测波长为225～235nm。

2.根据权利要求1所述的苯甲酸或苯甲酸钠的含量检测方法，其特征是，所用氨基柱为ThermoHypersil APS-2系列氨基色谱柱。

3.根据权利要求1所述的苯甲酸或苯甲酸钠的含量检测方法，其特征是，包括以下步骤：

将待测液稀释至待测液中苯甲酸钠的浓度为50-120mg/L，调整待测液呈碱性，再经微孔滤膜过滤后，进行检测，依据色谱峰面积与苯甲酸钠标准曲线线性回归方程，计算苯甲酸钠含量，或者折算成苯甲酸含量。

4.根据权利要求3所述的苯甲酸或苯甲酸钠的含量检测方法，其特征是，所述微孔滤膜为0.45 μm微孔滤膜。

5.根据权利要求3所述的苯甲酸或苯甲酸钠的含量检测方法，其特征是，所用样品稀释剂为水、甲醇或甲醇水溶液，稀释后将待测液调整至pH=9。

6.权利要求1所述的检测方法的应用，其特征在于，用于化学合成和药物合成反应液及母液中苯甲酸或苯甲酸钠的含量检测。

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