醛類化合物檢測方法中腙類物質的衍生條件

王 偉，盧志剛，張桂珍

1.南京市玄武區環境保護監測站，江蘇 南京 210018 2.江蘇出入境檢驗檢疫局，江蘇 南京 210001

空氣中VOCs通過人機體生物膜進入血液體系的途徑有3種：呼吸道吸收、消化道吸收、皮膚吸收，其已被發現具有基因毒性和致癌性[1]。目前從室內空氣中檢測出的200余種VOCs中主要涉及脂肪烴、芳香烴、醛類、酮類、氯化烴類[2]，許多化合物已被國際癌癥研究中心(IARC)證明為第一類和第二類致癌物[3-6]。VOCs中的醛是影響室內空氣質量品質(IAQ)的主要因素之一[7]，室內空氣質量不僅影響人們身體健康，而且影響人的工作精神和效率，一些研究也表明在所有影響室內空氣質量的因素中，VOCs是導致“建筑病態綜合癥(SBS)”的主要因素[8]。為此發達國家紛紛出臺法規以限制揮發性有害物質，對醛等有毒有害物質分析方法的研究也進一步深化。

空氣中醛類化合物測定方法通常是用2,4-二硝基苯肼(DNPH)的硅膠吸附管主動采集一定體積的空氣，空氣中醛類化合物組分與吸附管中的DNPH反應，衍生為相應的醛-2,4-二硝基苯腙，經乙腈洗脫、反相液相色譜柱分離，以紫外檢測器或二級陣列管檢測器高效液相色譜儀測定。顯然，醛-2,4-二硝基苯腙的標準物質的制備，對測定過程具有重要意義。通常純品醛-2,4-二硝基苯腙制做方法是定量的DNPH加入過量的醛，酸性條件下衍生化制備醛-2,4-二硝基苯腙。過程為先以乙腈反復純化DNPH，直至重結晶的DNPH中雜質腙含量不大于0.2%，以HPLC測定其純度，純化后的DNPH在酸性條件下與加入的過量醛衍生化醛-2,4-二硝基苯腙，再經清洗、純化去除多余的醛及酸，干燥后測定其純度。該過程復雜、醛消耗量極大，不適合實驗室操作。采用酸性條件下，定量的醛中加入過量DNPH法制備醛-2,4-二硝基苯腙標準物質，方法簡單、快速。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

高效液相色譜儀(HPLC1200)，二極管陣列檢測器(美國)；色譜柱為ZORBAX ODS C18柱(250 mm×6 mm，5 μm，美國)；色譜純試劑：乙腈、甲醇(美國)；2,4-二硝基苯肼(日本)，含水量50%；微量進樣針(美國):1、5、10、100、1 000 μL，2、5 mL；鹽酸為優級純，二次去離子水；分析天平精度2/10 000(瑞士)；Nicolet 6700傅里葉紅外光譜儀(美國)；14種醛-2，4-二硝基苯腙標準試劑(美國)：規格TO11/IP-6A，技術參數信息見表1；15種醛單體標準試劑(美國)，信息見表2。

表1 14種2，4-二硝基苯醛類衍生物的腙技術參數信息

表2 15種醛單體標準試劑信息

1.2 HPLC分析條件

色譜柱為ZORBAX ODS C18柱(250 mm×6 mm，5 μm)；流動相為A相乙腈, B相超純水；流速為1 mL/min，柱溫30 ℃；淋洗梯度為初始60%A+ 40% B，20 min時75%A+25% B，35 min時90% A+10%B，45 min時60% A+40%B；色譜柱平衡時間為5 min；激發波長為230 nm；發射波長為(403±5)、360 nm；進樣量為20 μL。

1.3 醛- 2,4-二硝基苯腙標準溶液的制備

稱取約0.1 g DNPH于TGA坩堝中，氮氣保護條件下，以5 ℃/min升溫至105 ℃，恒溫至DNPH達到恒重，計算其含水率。

50 mL具塞三角燒瓶中各加入10 mL 適當濃度的鹽酸溶液，再加入約0.02 g(干基)的DNPH具塞，超聲充分振蕩使DNPH盡可能溶解，加入適量醛并使DNPH過量，再次置于超聲振蕩5～10 min，使醛類與DNPH充分衍生化，轉移至100 mL棕色容量瓶，加入乙腈并充分震蕩，使過量DNPH與醛-2,4-二硝基苯腙充分溶解，并定容至刻度，即獲得醛-2,4-二硝基苯腙標準溶液母液。取適量母液以乙腈稀釋至適當的濃度，為待用標準工作溶液。

1.4 醛-2,4-二硝基苯腙系列標準工作溶液配制

用1 000 μL微量進樣針，吸取200 μL醛-2,4-二硝基苯腙標準試劑于1 mL色譜瓶中，再準確加入適量乙腈，搖勻，可獲得濃度為6 μg/mL醛-2,4-二硝基苯腙標準溶液，再依次稀釋至濃度為3、0.6、0.12、0.024、0.005 μg/mL的混合醛-2,4-二硝基苯腙系列標準工作溶液。

2 結果與討論

2.1 DNPH/醛摩爾比對15種醛物質DNPH衍生化結果的影響

圖1給出了1.0 mol/L鹽酸溶液中不同DNPH/醛類物質摩爾比對DNPH衍生化結果的影響。

圖1 DNPH/醛類物質摩爾比對衍生化結果的影響

由圖1可見，當DNPH/醛摩爾比大于1∶1時，甲醛、苯甲醛、異戊醛、對甲基苯甲醛、2,5-二甲基苯甲醛、庚醛、2-乙基己醛衍生物的色譜峰面積趨于穩定，繼續增加DNPH/醛摩爾比，衍生物數量不再發生變化；對于丙醛、丁醛、戊醛、鄰甲基苯甲醛、己醛、2-庚烯醛、辛醛、壬醛，DNPH/醛摩爾比大于2∶1時，衍生物的色譜面積趨于穩定。綜上，醛類物質與DNPH在1.0 mol/L鹽酸溶液中，合適的衍生條件為DNPH/醛類摩爾比不小于2∶1。

2.2 鹽酸濃度對15種醛類物質DNPH衍生化結果的影響

圖2給出了過量DNPH(DNPH/醛摩爾比大于2.0)條件下，0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.0 mol/L鹽酸溶液中醛類物質衍生化產物色譜圖。

圖2 鹽酸濃度對醛類物質DNPH衍生化結果的影響

由圖2可見，當鹽酸濃度為0.5～3.0 mol/L時，甲醛、鄰甲基苯甲醛、己醛、丙醛、丁醛、戊醛、2,5二甲基苯甲醛衍生物色譜峰面積趨于穩定，不再隨著酸度的升高發生變化；2-庚烯醛、壬醛、庚醛色譜面積隨著酸度的提高呈現上升形態。當鹽酸濃度為0.5～2.5 mol/L時，苯甲醛、異戊醛、對鄰甲基苯甲醛衍生物色譜峰面積趨于穩定，不再隨著酸度的升高發生變化；當鹽酸濃度大于1.0 mol/L時，辛醛、2-乙基己醛衍生物色譜峰面積趨于穩定，不再隨著酸度的升高發生變化。由此可確定，醛類物質與DNPH在鹽酸中衍生化的酸度條件為1.0～2.0 mol/L。

2.3 反應時間對醛類物質DNPH衍生化結果的影響

圖3給出15種醛類物質不同衍生化時間(室溫15～25 ℃)條件下，衍生化產物的色譜測定數據，由圖3可見，衍生化時間對DNPH衍生化結果無影響，考慮到超聲振蕩有助于反應物的充分混合，選擇超聲振蕩時間為5 min。

2.4 衍生化結果的確認

2.4.1 采用有證標準樣品驗證

表3給出了醛-2,4-二硝基苯腙有證標準物質的標準曲線法對衍生化制得的醛-2,4-二硝基苯腙的測定數據。

圖3 反應時間對醛類物質衍生化結果的影響

表3 標準溶液結果的驗證

由表3可見，DNPH過量法制得的甲醛、丙醛、丁醛、苯甲醛、異戊醛、戊醛、鄰-苯甲醛、p-苯甲醛、己醛和2,5-二甲基苯甲醛的2,4-二硝基苯腙標準溶液中各組分腙的理論質量(以相應醛計)與測定值(使用腙有證標準物質的標準曲線)相對偏差為0.04%～1.91%。

2.4.2 紅外驗證

圖4給出了紅外光譜法對衍生化制得的醛-2,4-二硝基苯腙的測定數據。DNPH過量法制得的丙醛、丁醛、異戊醛、戊醛、苯甲醛、對甲基苯甲醛、2,5-二甲基苯甲醛、2-庚烯醛、庚醛、2-乙基己醛、辛醛、壬醛的2,4-二硝基苯腙標準溶液中未發現羰基基團紅外光譜峰。

圖4 衍生化標準溶液紅外光譜圖

顯然，1.0 mol/L鹽酸溶液中DNPH/醛類摩爾比不小于2∶1條件下，醛類物質與DNPH可充分衍生化。

3 結論

室溫環境中，醛類物質與DNPH充分衍生化條件為1.0 mol/L鹽酸溶液中，DNPH/醛類摩爾比不小于2∶1。

定量的醛中加入過量DNPH法制備醛-2,4-二硝基苯腙標準物質，相比傳統實驗室操作方法簡單、快速，所制備的腙類物質可作為測試用的標準物質。

[1] 常元勛.環境中有害因素與人體健康 [M].第2版.北京:化學工業出版社,2004：35-36.

[2] 歐超燕,趙進順,楊紅.室內空氣中揮發性有機化合物污染的研究現狀[J]．東南大學學報(醫學版),2003,22(4):282-286.

[3] 劉美霞,石峻嶺,吳世達. IARC：900種有害因素及接觸場所對人類致癌性的綜合評價(一)[J].環境與職業醫學，2006，23(2)：180-184.

[4] 劉美霞,石峻嶺,吳世達. IARC：900種有害因素及接觸場所對人類致癌性的綜合評價(二)[J].環境與職業醫學，2006，23(3)：271-272.

[5] 劉美霞,石峻嶺,吳世達. IARC：900種有害因素及接觸場所對人類致癌性的綜合評價(三)[J].環境與職業醫學，2006，23(5)：447-448.

[6] 劉美霞,石峻嶺,吳世達. IARC：900種有害因素及接觸場所對人類致癌性的綜合評價(四)[J].環境與職業醫學，2007，24(1)：123-126.

[7] 榮海琴，鄭經堂, 王茂章．室內空氣中揮發性有機化合物及多孔炭材料在其脫除中的應用[J]．環境科學進展,1999,7(6)：104-109.

[8] 張國強,宋春玲,陳建隆,等．揮發性有機化合物對室內空氣品質影響研究進展[J]．暖通空調,2001,31(6)：25-31.