乙醇酸甲酯水解制乙醇酸中組分的測定

郭一丹，張育紅，王　川，宋海峰

(中國石化上海石油化工研究院，上海　201208)

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乙醇酸甲酯水解制乙醇酸中組分的測定

郭一丹，張育紅，王川，宋海峰

(中國石化上海石油化工研究院，上海201208)

建立了乙醇酸甲酯水解制乙醇酸中組分及含量的高效液相色譜快速測定方法。采用超高效液相色譜與二極管陣列檢測器/四級桿-飛行時間串聯質譜(UPLC-PDA/Q-ToFMS/MS)聯用技術對乙醇酸產品進行定性分析，高效液相色譜進行檢測，外標法定量。本方法，乙醇酸和乙醇酸甲酯在0.01～100mg/mL范圍內呈現良好的線性關系(r2>0.999)；檢出限分別為0.0102mg/mL和0.0208mg/mL；加標回收率為95%～105%；相對標準偏差(RSD)為0.01%～0.86%。本方法已用于乙醇酸工業生產的過程分析及乙醇酸產品的質量控制。

高效液相色譜；液相色譜-質譜法；乙醇酸；組分；含量

乙醇酸是一種重要的有機合成中間體，廣泛應用于有機合成、高分子降解材料、醫學工程及其他許多領域[1-2]。近年來，隨著生物可降解材料乙醇酸類聚合物在醫學工程領域的廣泛應用，高純度的乙醇酸單體需求量也在不斷增長[3]。

乙醇酸的分析方法目前主要為：酸堿滴定法、比色法、氣相色譜法、液相色譜法等[7-12]。其中，酸堿滴定法和比色法準確性不高，不適用于乙醇酸含量的準確測量；氣相色譜法需將乙醇酸酯化后才能進行分析，較為繁瑣，提高了成本；液相色譜法可以直接進樣分析，已有研究用于實驗室水解條件下乙醇酸甲酯和乙醇酸含量的分析，但對乙醇酸產品中組分種類及含量的分析尚未涉及[12]。

本實驗利用超高效液相色譜與二極管陣列檢測器/四級桿-飛行時間串聯質譜聯用技術對工業乙醇酸產品進行詳細定性分析，確定乙醇酸中存在乙醇酸甲酯和乙醇酸二聚物兩種雜質組分。同時，建立快速高效液相色譜-紫外檢測法直接測定乙醇酸中組分及含量的實驗方法。

1　實　驗

1.1儀器與試劑

20A高效液相色譜系統，日本島津公司(配自動進樣器，10AT和10AD泵，20A多波長紫外檢測器)；ACQUITYUPLC/XevoG2QTOF超高效液相色譜高分辨串聯質譜，美國沃特世公司；配自動進樣器，二極管陣列紫外檢測器；乙腈(HPLC級)，美國Fisher公司；磷酸(HPLC級),美國Dikma公司；超純水，由美國Millipore公司Milli-Q超純水凈化系統制備。

乙醇酸和乙醇酸甲酯(化學純)，國藥集團。

1.2標準溶液配制及標準曲線的繪制

稱取乙醇酸甲酯和乙醇酸標準品各1g于容量瓶，為避免乙醇酸甲酯及乙醇酸中乙醇酸甲酯水解生成乙醇酸，影響定量的準確性，用乙腈溶解至10mL，配制成100mg/mL的標準儲備液。將儲備液用乙腈稀釋成系列濃度為0.01mg/mL、0.1mg/mL、1mg/mL、10mg/mL、50mg/mL和100mg/mL的標準工作液，注入高效液相色譜，繪制標準曲線。

1.3樣品溶液配制

將適量樣品用乙腈稀釋至標準曲線范圍內，等待上機。

1.4色譜條件和質譜條件

1.4.1高效液相色譜條件

高效液相色譜條件：色譜柱：ZorbaxEclipsePlusC18(4.6mm×150mm，5μm)；柱溫：35 ℃；流動相：水(含0.06%的磷酸):乙腈=95:5，流速：1.0mL/min；檢測波長：210nm；進樣量：1μL。

1.4.2超高效液相色譜和質譜條件

超高效液相色譜條件：色譜柱:HSST3 (2.1mm×100mm，1.7μm);柱溫：30 ℃；流動相：水:甲醇；梯度洗脫(正離子模式)：0minV(水):V(甲醇)=85:15；2.5min后V(水):V(甲醇)=55:35；4min后V(水):V(甲醇)=10:90；流速：0.45mL/min; 梯度淋洗(負離子模式)：0min用V(水):V(甲醇)=70:30；2.5min后V(水):V(甲醇)=55:35；3.5min后V(水):V(甲醇)=10:90；流速：0.45mL/min；進樣量：3μL。

質譜條件:電噴霧電離源(ESI)，正離子或負離子掃描模式；毛細管電壓2kV；錐孔電壓30eV；離子源溫度：120 ℃；脫溶劑溫度450 ℃；錐孔氣流量50L/h；脫溶劑氣(N2)流速900L/h。

2　結果與討論

2.1乙醇酸產品中組分的定性分析

圖1　工業裝置乙醇酸實際樣品總離子流圖

圖2　工業裝置乙醇酸實際樣品質譜圖

圖3　乙醇酸二聚物二級質譜圖(負離子模式)

圖4　乙醇酸及乙醇酸二聚物的UPLC-PDA光譜圖

圖5　乙醇酸二聚物結構圖

2.2高效液相色譜法的線性范圍及檢出限

本實驗采用高效液相色譜-紫外檢測法進行乙醇酸樣品中組分的定量分析。按照1.3配制乙醇酸甲酯和乙醇酸系列標準溶液，吸取1μL直接進樣檢測，記錄色譜圖，以峰面積Y對標樣濃度X(mg/mL)進行線性回歸，乙醇酸甲酯和乙醇酸濃度在0.01～100mg/mL范圍內，線性方程分別為Y=24617X+5394.3和Y=22387X-6803.1，線性相關系數r2均大于0.999，線性關系良好。由于乙醇酸二聚物標準樣品無法獲得，采用乙醇酸標樣做外標，進行半定量分析。

以濃度為0.01mg/mL的標樣進樣,根據信噪比S/N=3,得到乙醇酸和乙醇酸甲酯的最低檢出限LOD分別為0.0102mg/mL和0.0208mg/mL；根據信噪比S/N=10，得到乙醇酸和乙醇酸甲酯的最低定量限LOQ分別為0.038mg/mL和0.069mg/mL。

2.3高效液相色譜法的準確度和精密度實驗

以含低濃度乙醇酸和乙醇酸甲酯的樣品為本底,分別添加不同量的乙醇酸和乙醇酸甲酯標準樣品得低、中、高三個加標濃度的樣品(加標量見表2)，進行回收率實驗，重復測定5次。以測得的峰面積與相應的濃度標準溶液峰面積，計算乙醇酸和乙醇酸甲酯的加標回收率和相對標準偏差，結果見表2。3份平行樣品中，兩種物質的加標回收率在95.4%～104.9%之間，相對標準偏差在0.01%～0.86%之間(n=5)。

表2　加標樣品回收率與相對標準偏差(n=5)Table 2　Recovery and relative standard deviation (RSD)of the spiked samples (n=5)

2.4樣品檢測

2.4.1乙醇酸產品的測定

利用該方法，對國內外不同廠家的乙醇酸產品進行檢測，典型譜圖見圖6所示，并用外標法進行定量，結果見表3。由圖6可以看出，本文所建高效液相色譜方法能很好地應用于乙醇酸產品組分的快速測定，結果良好。由表3可以看出, 對乙醇酸甲酯水解制乙醇酸工藝而言，其產物乙醇酸和雜質組分的含量也與水解控制工藝密切相關。

圖6　乙醇酸實際樣品高效液相色譜圖

表3　乙醇酸實際樣品的典型實驗數據Table 3　Typical data of samples

2.4.2工業裝置不同反應階段樣品分析

利用該方法，對乙醇酸工業裝置水解反應不同階段的樣品進行分析，可得到如圖7所示的乙醇酸甲酯和乙醇酸含量隨時間變化趨勢圖。由圖7可知，該方法還可用于乙醇酸甲酯水解制乙醇酸反應中，組分的測定，有效監控反應過程。

圖7　一定溫度下反應產物中乙醇酸和乙醇酸甲酯含量隨時間變化趨勢圖

3　結　論

建立了乙醇酸甲酯水解體系中乙醇酸和乙醇酸甲酯的定性和定量分析方法，針對乙醇酸和乙醇酸甲酯的極性特點，選擇適用于低碳非強極性的C18柱對乙醇酸和乙醇酸甲酯進行分離，并優化了色譜條件，保證兩種目標待測物在該體系中的有效分離，并采用低進樣量，在保證檢測限的同時保護色譜柱。方法簡便，分析時間較短，樣品在5min內即結束分析，達到了快速分析的目的。實際樣品回收率達到分析要求，結果準確可靠，實用性強。同時，應用于工業生產的產品分析中, 并對產品中未知物開展了進一步分析, 進行初步的質譜定性。不僅對該工藝路線的生產過程可起到指導作用，還可對產品進行有效的質量控制。

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Simultaneous Analysis of Compounds for Methyl Glycolate to Glycolic AcidbyHigh-performanceLiquidChromatography

GUO Yi-dan, ZHANG Yu-hong, WANG Chuan, SONG Hai-feng

(Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology, SINOPEC, Shanghai 201208, China)

AnovelmethodwaspresentedforidentificationandquantificationofcompoundsinGlycolicAcid(GA)byusinghigh-performanceliquidchromatography.Methylglycolate(MG)andglycolicaciddimerwereidentifiedasimpuritiesinGAproductsbyultra-performanceliquidchromatographywithphoto-diodearrayandquadrupole-timeofflightmassspectrometry(UPLC-PDA/Q-ToFMS/MS).High-performanceliquidchromatography-diodearraydetector(HPLC-DAD)wasusedforquantificationanalysisofcompoundsinGA.Externalstandardmethodwasappliedinthisstudy.ThelinearrangeofGAandMGwas0.01～100mg/mL(r2>0.9999),limitsofdetection(LOD,S/N=3)ofGAandMGwere0.0102mg/mLand0.0208mg/mL,respectively,andrecoveriesofGAandMGwerebetween95%～105%.Relativestandarddeviationswerebelow0.01%～0.86%forbothGAandMG.Processingconditionoptimization,processcontrolandqualitycontrolofGAproductioncouldbeappliedeffectivelybyusingthismethod.

high-performanceliquidchromatography;ultra-performanceliquidchromatographywithquadrupole-timeofflightmassspectrometry;glycolicacid;compound;concentration

郭一丹(1985-)，女，碩士，工程師，主要從事石油化工分析研究工作。

TQ225.4,TQ207,O656

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1001-9677(2016)013-0122-04