CN115718149A - 一种甲基吡唑的纯度分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲基吡唑的纯度分析方法，属于化学物质检测技术领域。甲基吡唑在军用和民用工业中都有很广泛的应用，且是1‑甲基‑3,4,5‑三硝基吡唑(MTNP)的主要原料，但目前为止尚未建立其纯度分析方法。通过探究甲基吡唑及主要杂质碳酸二甲酯的气相色谱分离体系，建立了甲基吡唑的纯度分析方法，得出了最佳的测试条件：SE‑54毛细色谱柱(50m×0.25mm×0.25μm)固定相为：5％苯基，95％二甲基聚硅氧烷，气化室温度220℃，检测器温度220℃，柱温90℃，载气压为0.14MPa，进样量1uL，各物质分离度均大于1.5。采用内标法进行定量分析，测得内标标准曲线，线性相关系数均大于0.999，加标回收率在96.3％～99％之间，RSD均不大于0.5，具有良好的准确度和精密度。
Description
技术领域
本发明属于化学物质检测技术领域，具体涉及一种甲基吡唑的纯度分析方法。
背景技术
甲基吡唑是一种有机化工原料，在各个领域都有广泛应用，广泛应用于医药、电子和农产品等行业。分子式为C4H6N2，结构式如图6甲基吡唑结构式示意图，沸点127.00℃，常温下为无色液体，折射率1.477。同时可以作为含能材料1-甲基-3，4，5-三硝基吡唑(MTNP)的原材料。MTNP因其高能不敏感特性优于以往任何一种TNT潜在替代物，为高能不敏感弹药装药综合性能的跨越提供了优异的候选物，目前各国正在开展其合成方法工艺、熔铸炸药配方及工艺研究。而甲基吡唑作为MTNP的主要原料，其制备工艺及纯度分析的研究却没有更进一步的发展，这直接影响了MTNP的合成、成本及应用研究。
色谱法是分析化学中发展最快、应用最广的分析方法之一。因色谱法具有强大的组分分离、定性和定量功能，使其目前成为复杂样品组分分离分析不可或缺的有力手段。由于甲基吡唑没有紫外吸收且沸点较低，所以使用气相色谱对其进行检测。气相色谱具有高选择性、高灵敏度、高准确度和高精密度等优点。可用于气体、易挥发液体和固体样品定性和定量分析。由于其具有分离效率高、分析速度快、样品用量少、选择性好、灵敏度高、操作简单等特点，在诸多领域有着广泛的应用，气相色谱仪器也已成为非常普及的分析仪器。
一直以来甲基吡唑的制备方法主要有吡唑甲基化和醛胺缩合两种方式，这两种方式中无论是硫酸二甲酯、烷基卤化物等甲基化试剂还是联氨及其衍生物都含有剧毒，且部分原料价格昂贵，不适用于目前保护环境，绿色化工的要求。因此开展了以碳酸二甲酯为甲基化试剂，对吡唑进行甲基化合成甲基吡唑的实验研究。对于碳酸二甲酯和吡唑已经有了较完善的制备工艺和纯度分析方法，碳酸二甲酯选用HP-INNOWax毛细管色谱柱及氢火焰离子化检测器(FID)，采用二阶程序升温，以正丁醇为内标物，建立了测定碳酸二甲酯含量的气相色谱法。吡唑则可选择OV-17毛细管色谱柱以正十六烷为内标，对吡唑进行定量分析。但目前甲基吡唑纯度分析的方法尚未建立，本研究通过建立基于高效气相色谱法的甲基吡唑纯度分析方法，采用内标法甲基吡唑及主要杂质碳酸二甲酯进行定量检测，为甲基吡唑工业化生产与产品质量控制提供技术支撑。
发明内容
针对目前为止尚未建立甲基吡唑的纯度分析方法的问题，本发明提供了一种甲基吡唑的纯度分析方法。
为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种甲基吡唑的纯度分析方法，包括以下步骤：
步骤1，甲基吡唑标准溶液配制：用微量注射器分别精密量取甲基吡唑标准样品0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mL于10mL容量瓶中，准确加入0.5mL1,2-二氯乙烷作为内标物，用甲醇稀释至刻度线，摇匀，使甲基吡唑的体积分数分别为：2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％；
步骤2，甲基吡唑样品溶液配置：取0.5mL甲基吡唑样品于10mL容量瓶内，准确加入0.5mL 1,2-二氯乙烷，用甲醇稀释至刻度线，摇匀；
步骤3，测定：在色谱条件下，待仪器稳定后进样测定，先测定甲基吡唑标准溶液，然后测定甲基吡唑样品溶液，分别记录甲基吡唑和内标物1,2-二氯乙烷的峰面积；
步骤4，含量计算：将溶液中的甲基吡唑标准样品与内标物1,2-二氯乙烷的峰面积比与甲基吡唑含量进行线性回归，求得线性回归方程；将甲基吡唑样品溶液中甲基吡唑与内标物1,2-二氯乙烷的峰面积比代入线性回归方程，求得甲基吡唑样品溶液中甲基吡唑的含量，再转成甲基吡唑样品中甲基吡唑的实际含量。
所述色谱条件是：色谱柱：SE-54毛细色谱住(50m×0.25mm×0.25μm)固定相为：5％苯基，95％二甲基聚硅氧烷；气化室温度：220℃；检测器温度：220℃；柱温：90℃；进样量1uL；载气：高纯氮气≥99.99％，载气压为0.14MPa。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
本发明通过探究甲基吡唑及主要杂质碳酸二甲酯的气相色谱分离体系，建立了甲基吡唑的纯度分析方法，得出了最佳的测试条件：SE-54毛细色谱住(50m×0.25mm×0.25μm)固定相为：5％苯基，95％二甲基聚硅氧烷；气化室温度220℃；检测器温度220℃；柱温90℃；载气压为0.14MPa；进样量1uL，各物质分离度均大于1.5。采用内标法进行定量分析，测得内标标准曲线，线性相关系数均大于0.999，加标回收率在96.3％～99％之间，RSD均不大于0.5，具有良好的准确度和精密度。
附图说明
图1甲基吡唑标准样品和内标物1,2-二氯乙烷气相图；
图2甲基吡唑样品及内标1,2-二氯乙烷气相图；
图3甲醇、甲基吡唑、1,2-二氯乙烷在不同柱温下分离情况示意图；
图4甲醇、甲基吡唑、1,2-二氯乙烷在不同载气压中分离情况示意图；
图5甲基吡唑标准曲线示意图；
图6甲基吡唑结构式示意图。
具体实施方式
实施例1
1.1主要仪器与试剂
气相色谱仪：上海科创GC9800型，带氢火焰离子化检测器(FID)及配套色谱数据处理工作站；
KCA-2LP型空气发生器；KCH-300Ⅱ型氢气发生器；
甲醇色谱级：纯度≥99.90，天津市康科德科技有限公司；
1,2-二氯乙烷：纯度≥99.0，天津市风船化学试剂科技有限公司；
碳酸二甲酯：纯度≥98.0％，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
甲基吡唑：标准样品≥98.0％，萨恩化学技术有限公司；
实验室合成甲基吡唑样品；
1.2色谱条件：
色谱柱：SE-54毛细色谱住(50m×0.25mm×0.25μm)固定相为：5％苯基，95％二甲基聚硅氧烷；气化室温度：220℃；检测器温度：220℃；柱温：90℃；进样量1uL；载气：高纯氮气(≥99.99％)，载气压为0.14MPa。
1.3甲基吡唑的纯度分析方法
步骤1，甲基吡唑标准溶液配制：用微量注射器分别精密量取甲基吡唑标准样品0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mL于10mL容量瓶中，准确加入0.5mL1,2-二氯乙烷作为内标物，用甲醇稀释至刻度线，摇匀，使甲基吡唑的体积分数分别为：2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％；
步骤2，甲基吡唑样品溶液配置：取0.5mL甲基吡唑样品于10mL容量瓶内，准确加入0.5mL 1,2-二氯乙烷，用甲醇稀释至刻度线，摇匀；
步骤3，测定：在色谱条件下，待仪器稳定后进样测定，先测定甲基吡唑标准溶液，然后测定甲基吡唑样品溶液，分别记录甲基吡唑和内标物1,2-二氯乙烷的峰面积；
步骤4，含量计算：将溶液中的甲基吡唑标准样品与内标物1,2-二氯乙烷的峰面积比与甲基吡唑含量进行线性回归，求得线性回归方程；将甲基吡唑样品溶液中甲基吡唑与内标物1,2-二氯乙烷的峰面积比代入线性回归方程，求得甲基吡唑样品溶液中甲基吡唑的含量，再转成甲基吡唑样品中甲基吡唑的实际含量。
实施例2色谱柱的选择
选用HP-INNOWax、SE-54、SE-30毛细色谱柱进行比较试验，试验结果表明SE-54毛细色谱柱的分离效果最好，出峰快，峰形对称，甲基吡唑峰、主要杂质碳酸二甲酯峰、溶剂甲醇峰均能得到有效的分离。甲基吡唑标准样品及实验室合成甲基吡唑样品的色谱图如图1图2所示，图1中特征峰依次表示1-甲醇，2-1,2-二氯乙烷，3-甲基吡唑；图2中特征峰依次表示1-甲醇，2-碳酸二甲酯，3-1,2-二氯乙烷，4-甲基吡唑。
实施例3色谱柱柱温
温度是气相色谱分析的重要操作变数之一，它直接影响到色谱柱的选择性、分离效率及检测器灵敏度的稳定性。柱温选择的基本原则是在保证组分充分分离前提下，尽量缩短分析时间。提高柱温可以改善气相传质速率，使此过程加快，有利于提高柱效能，但提高柱温的严重影响是柱子选择性降低、分离效果变差。所以分别测试柱温为80℃、90℃、100℃的条件下，各组分的分离情况。结果如图3所示，80℃时甲基吡唑峰形不对称，90℃和100℃时各组分峰形皆对称，所以在保证各组分峰形对称及分离度的前提下柱温为90℃时气相色谱中各组分峰分离效果最好。
实施例4载气压
载气压过低，会使样品组分在色谱柱中的滞留时间延长，各组分分离效果不好，载气压太高，则降低分离效能，选用0.12、0.13、0.14、0.15MPa的载气压进行试验，如图4所示，试验结果表明，当载气压为0.12、0.13时无法实现各组分的分离；当载气压为0.14、0.15时各组分都得到了很好的分离，且峰形对称，为了不降低分离效能，尽量选择小的载气压，所以本实验选择载气压为0.14MPa。
实施例5工作曲线
在最优色谱条件下，对不同浓度范围内的甲基吡唑标准溶液进行高效液相色谱分析，从浓度由低到高依次进样，每个浓度进样三次，内标法标准曲线如图5所示。由图5可知，甲基吡唑的线性范围为0.2-0.8mL，线性方程为Y＝2.6527X-0.251，其中甲基吡唑含量为X，甲基吡唑与内标物1,2-二氯乙烷的峰面积比为Y，相关系数r＝0.99911。
实施例6分离度
为考察各组分是否满足定量分析要求，对相邻组分间的分离度(R)进行计算。一般把分离度R>1.5时，作为能够把相邻两峰完全分离的标志，通过分析实验测定结果表1所示，可知各组分满足定量分析要求。
分离度计算方法：R＝2(t2-t1)/(Y1+Y2)，式中:t1，t2分别为相邻两组分的保留值时间；Y1，Y2分别为相应组分的峰底宽度。
表1各组分分离度
实施例7定性测定
本试验是根据未知物与已知物中相同组分的保留时间相同进行定性，考虑到产物主要有碳酸二甲酯，甲基吡唑，为了测定条件的一致性分别取甲基吡唑，碳酸二甲酯和内标1,2-二氯乙烷及它们的混合物在选定的色谱条件下分析。其结果见表2。
表2定性测试结果
实施例8精密度试验
在色谱条件下，按实验方法测定不同的甲基吡唑样品，结果见表3。由表3可知，测定3种样品中甲基吡唑含量的相对标准偏差分别为0.4641％、0.1659％、0.0988，表明本方法的精密度良好。
表3精密度实验结果
实施例9加标回收试验
采用加标回收率试验来定量分析结果的准确度，回收率越接近100％，该方法的准确度就越高。在色谱条件下，按实验方法测定不同的甲基吡唑样品，然后加入一定量的甲基吡唑标准样品，同法测定甲基吡唑含量，加入甲基吡唑标准样品前后的含量差即为甲基吡唑标准样品在样品中的含量，再除以实际加入样品的体积，计算回收率，结果见表2。由表2可知，测定甲基吡唑的加标回收率如表4，表明本方法的准确度较高。
表4加标回收实验结果
综上所述，本发明针对甲基吡唑合成反应定量分析产品纯度检测的需求，开展了基于气相色谱的分析方法构建、验证和杂质的检测研究。
(1)通过对比影响气相色谱分析的相关因素如毛细色谱柱的选择；载气流速、柱温、进样器温度、检测器温度的确定，建立甲基吡唑纯度分析的最佳条件，甲基吡唑及主要杂质碳酸二甲酯得到高效分离，各物质分离度大于1.5，且峰形对称。
(2)选择1,2-二氯乙烷做内标，采用内标法对甲基吡唑进行了定量分析，该方法灵敏度、准确度、精密度均满足高效气相色谱法定性和定量分析要求。
(3)此方法用于使用碳酸二甲酯甲基化吡唑合成甲基吡唑的方法中各组分定量检测，可准确得到产物甲基吡唑的纯度。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (2)
1.一种甲基吡唑的纯度分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，甲基吡唑标准溶液配制：用微量注射器分别精密量取甲基吡唑标准样品0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mL于10mL容量瓶中，准确加入0.5mL1,2-二氯乙烷作为内标物，用甲醇稀释至刻度线，摇匀，使甲基吡唑的体积分数分别为：2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％；
步骤2，甲基吡唑样品溶液配置：取0.5mL甲基吡唑样品于10mL容量瓶内，准确加入0.5mL 1,2-二氯乙烷，用甲醇稀释至刻度线，摇匀；
步骤3，测定：在色谱条件下，待仪器稳定后进样测定，先测定甲基吡唑标准溶液，然后测定甲基吡唑样品溶液，分别记录甲基吡唑和内标物1,2-二氯乙烷的峰面积；
步骤4，含量计算：将溶液中的甲基吡唑标准样品与内标物1,2-二氯乙烷的峰面积比与甲基吡唑含量进行线性回归，求得线性回归方程；将甲基吡唑样品溶液中甲基吡唑与内标物1,2-二氯乙烷的峰面积比代入线性回归方程，求得甲基吡唑样品溶液中甲基吡唑的含量，再转成甲基吡唑样品中甲基吡唑的实际含量。
2.根据权利要求1所述的一种甲基吡唑的纯度分析方法，其特征在于：所述色谱条件是：色谱柱：SE-54毛细色谱住50m×0.25mm，0.25μm；固定相为：5％苯基，95％二甲基聚硅氧烷；气化室温度：220℃；检测器温度：220℃；柱温：90℃；进样量1uL；载气：高纯氮气≥99.99％，载气压为0.14MPa。
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