2，2'，4，4'-四溴二苯醚的有機純度分析

崔厚祥 陳 玲 廖澤榮 羅思婷 花秀兵

（廣東省計量科學研究院，廣東 廣州 510405）

0 引言

多溴二苯醚（Polybrominateddiphenyl ethers，PBDEs），化學通式為C12H（0-9）Br（1-10）O，是一組溴原子數不同的二苯醚的同系物，共209種[1]。因具有優異的阻燃性能，被廣泛應用于各種工業產品和日用產品中。并因其具有內分泌干擾、生殖毒性和致癌等生物毒性而備受關注[1-2]。自2004年起，歐盟開始禁止使用PBDEs。

質量平衡法應用最廣泛。質量平衡法中的關鍵是有機純度的測定[3]。該文即采用質量平衡法進行2，2'，4，4'-四溴二苯醚（BDE-47）純度定值，在此基礎上進行甲醇中2，2'，4，4'-四溴二苯醚標準物質研制，并獲批為國家二級標準物質，標準物質編號為GBW（E）084484。保證了該類化合物測定結果的溯源性、準確性和在世界范圍內的可比性，為環境監測、醫學檢驗以及生物科學等領域檢測提供了可靠的技術支撐。

1 試驗部分

1.1 試驗設備和試劑

7890A/5975B型氣質聯用儀、7890B型氣相色譜儀配FID檢測器，生產廠家為美國安捷倫科技公司；e2695型液相色譜儀，配2998型二極管陣列檢測器，生產廠家為美國沃特世公司；C20卡式水分測定儀，生產廠家為美國梅特勒托利多公司；CPA225D電子天平，生產廠家為德國賽多利斯公司。

2，2’，4，4’-四溴二苯醚，標稱純度為≥98%，生產廠家為加拿大多倫多研究化學公司，批號為5-TMH-85-4，定量分析前經氣質聯用和核磁共振進行了定性確認；甲醇，色譜純，德國默克公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 液相色譜方法的建立

準確稱取2，2'，4，4'-四溴二苯醚50 mg，用甲醇定容至25 mL，制得濃度為2.0 mg/mL的甲醇中2，2'，4，4'-四溴二苯醚溶液。將此溶液進行HPLC-DAD分析。液相色譜條件如下：C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，i.d.，5 μm），流動相為甲醇-水（90%～10%，V-V），流速為1.0mL/min，柱溫30℃，進樣量2μL。

1.2.2 液相色譜測定樣品的純度

在原料樣品瓶中的上、中、下位置隨機抽取11個樣品，準確稱量其質量，配制濃度為2.0 mg/mL甲醇中BDE-47溶液，按照所優化的液相色譜方法進行純度測定，每瓶測定2次。

1.2.3 氣相色譜分析

將1.2.1節中所制得的甲醇中2，2'，4，4'-四溴二苯醚溶液進行氣相色譜分析，色譜條件如下：色譜柱為HP-5，0.32 mm×0.25 μm ×30 m，19091J-413；進樣口溫度為250 ℃；檢測器溫度為250 ℃；進樣量2 μL，不分流。柱溫初始溫度為60 ℃，保留0.5 min，先以5 ℃/min升溫至100 ℃，再以10 ℃/min升溫至250 ℃，保留6.5 min。

1.2.4 氣質分析

精確稱取2，2'，4，4'-四溴二苯醚50.1mg，用甲醇定容至50 mL棕色容量瓶中，得到濃度為1.02 mg/mL的甲醇中2，2'，4，4'-四溴二苯醚溶液。將所配制的甲醇中2，2'，4，4'-四溴二苯醚溶液進行氣質聯用分析。氣質條件如下：進樣口溫度為250 ℃；連接口溫度為280℃；離子源溫度為230 ℃；柱流速為1mL/min；進樣量為1 μL，分流比為1：10；掃描范圍為（50～550）u；溶劑延遲為3min；色譜柱為HP-5MS，30 m×0.32 mm×0.25 μm；初始柱溫為60 ℃，以5 ℃/min升溫至200 ℃，保留22 min。

2 結果與討論

2.1 液相色譜法測定BDE-47有機純度結果

對比純甲醇、純乙腈以及乙腈（90%）-水（10%），可以看到甲醇（90%）-水（10%）作為流動相時，雜質的分離效果最佳。因此，該研究選擇甲醇（90%）-水（10%）作為流動相，在此0.08基礎上進行分析方法的優化和雜質分離結果的考察。

先在190nm～400nm對樣品進行全波長掃描，確定BDE-47的檢測波長為210 nm。

在210 nm檢測波長條件下，按照1.2.1節所述液相色譜條件得到BDE-47液相色譜分析結果，如圖1所示。對照樣品液相色譜圖和空白液相色譜圖，BDE-47含有2種有機雜質，并且雜質組分A、雜質組分B與主體組分得到較好的分離。

圖1 BDE-47的液相色譜分析圖

在此條件下，在（0.1～2200）mg/L濃度范圍內，BDE-47峰面積與質量濃度的線性擬合系數為0.9992。

將所配制的11個樣品進行液相色譜分析，采用峰面積歸一化，得到純度分析結果，見表1。

表1 BDE-47的高效液相色譜峰測定結果

經格拉布斯和狄克遜異常值檢驗方法判斷，無異常值。且經檢驗符合正態分布，取11個樣品測量的平均值0.9866為BDE-47液相色譜的純度定值結果。

2.2 氣相色譜測定BDE-47的純度

根據1.2.3節的氣相色譜條件，得到氣相色譜分離效果，如圖2所示。

從圖2可以看出，其與液相色譜一致，氣相色譜也分析得到2個雜質峰，且2個雜質組分A、雜質組分B與主體成分可以得到有效分離。在（1～2500）mg/L濃度范圍內，2，2’，4，4’-四溴二苯醚峰面積與質量濃度的線性擬合系數為0.9992。

圖2 BDE-47液相色譜分析圖

將11個樣品進行氣相色譜分析，得到純度分析結果，見表2。

表2 BDE-47氣相色譜純度測定結果

經格拉布斯和狄克遜異常值檢驗方法判斷，無異常值。且經檢驗符合正態分布，因此取11個樣品測量的平均值0.9886為BDE-47氣相色譜的純度定值結果。

2.3 2，2’，4，4’-四溴二苯醚的色譜定值結果

將2，2'，4，4'-四溴二苯醚液相色譜和氣相色譜得到的純度結果進行等精度檢驗[4]，如公式（1）～公式（3）所示。

查科科倫檢驗臨界表，C

取2種測量方法所得純度值的平均值為BDE-47的有機純度定值結果，如公式（4）所示。

2.4 雜質的定性分析

由氣相色譜和液相色譜分析結果可知，BDE-47中含有2種有機雜質，因此采用氣質聯用分析以對雜質進行初步定性。根據1.2.4節的分析條件，得到BDE-47的分析結果。

根據質譜檢索結果，雜質A為2，2'，4，4'，5-五溴二苯醚，雜質B為2，2'，4，4'，6-五溴二苯醚。

2.5 有機純度定值的不確定度評定

BDE-47的有機純度為氣相色譜定值純度和液相色譜定值純度的平均值，因此BDE-47有機純度定值的不確定度包括液相色譜法定值的不確定度、氣相色譜法定值的不確定度以及方法差異引入的不確定度分量[5-6]。

2.5.1 液相色譜引入的不確定度

高效液相色譜法定值引入的不確定度包括測量重復性引入的不確定度、波長差異引入的不確定度。

2.5.1.1 測量重復性引入的不確定度

重復性不確定度由測量結果的標準偏差給出，從表1可得公式（5）。

2.5.1.2 波長差異引入的不確定度

參照JJF1855-2020《純度標準物質定值技術規范有機純度標準物質》，波長差異引入的不確定度按照公式（6）進行評定。

式中：u2,HPLC為波長差異引入的不確定度；u2-i為雜質i的響應因子差異引入的標準不確定度，計算如公式（7）所示。

式中：Bimaxλ為雜質i最大響應波長下的峰面積百分比；Bicharλ為雜質i定值波長下的峰面積百分比。

在不同波長下進行純度分析，得到主體成分BDE-47、雜質A和雜質B在不同波長下各組分的分析結果，見表3。

表3 不同波長下各組分色譜峰面積百分比

因此，波長差異引入的不確定度為1.85×10-3。

合成重復性引入的不確定度與波長差異引入的不確定度，液相色譜定值引入的不確定度為1.99×10-3。

2.5.2 氣相色譜法引入的不確定度

氣相色譜法引入的不確定度包括重復性引入的不確定度和響應差異引入的不確定度。

2.5.2.1 重復性引入的不確定度

從表2可得重復性引入的不確定度為1.85×10-4。

2.5.2.2 氣相色譜法響應差異引入的不確定度

氣相色譜法定值的另外一個不確定度主要是各化合物在FID上響應因子差異引入的不確定度。參照JJF1855-2020《純度標準物質定值技術規范有機純度標準物質》，響應因子的差異引入的不確定度計算如公式（8）所示。

式中：u2,GC氣相色譜響應差異引入的不確定度；Xi為雜質i的含量；n為雜質的個數，fi與f0分別為雜質i和主體成分的有效碳數，其計算如公式（9）和公式（10）所示。

式中：Mi為雜質i的相對分子質量；Ci為雜質i的碳總相對原子質量，即分子式中碳數目與碳相對原子量的乘積。

式中：M0為主成分的相對分子質量；C0為主成分的碳總相對原子質量，即分子式中碳數目與碳相對原子量的乘積。

根據BDE-47的液相色譜圖和氣相色譜圖，在主體成分的后面有2個雜質出峰。根據2.4節中對雜質的氣質定性分析，雜質組分A為2，2'，4，4'，5-五溴二苯醚，雜質組分B為2，2'，4，4'，6-五溴二苯醚。根據公式（9）和公式（10）分別計算得到f0=0.296，fi=0.255。氣相色譜響應差異引入的不確定度計算結果見表4。

表4 氣相色譜響應差異引入的不確定度

因此得到公式（11）、公式（12）。

2.5.3 色譜定值引入的不確定度

合成液相色譜和氣相色譜定值引入的不確定度分量，BDE-47的有機純度定值不確定度為1.62×10-3。取k=2，BDE-47有機純度的擴展不確定度為0.4%。

3 結語

量值準確性是標準物質最重要的特性之一，定值是標準物質研究的關鍵步驟。該文建立了氣相色譜和液相色譜測定2，2'，4，4'-四溴二苯醚有機純度定值方法，進行了準確定值和不確定度評估。分析結果表明氣相色譜和液相色譜得到的結果是一致的。在此基礎上研制了2，2'，4，4'-四溴二苯醚溶液標準物質，符合均勻性、穩定性及量值溯源的要求，通過了國家二級標準物質定級鑒定，標準物質編號為GBW（E）084484。多溴二苯醚是一類應用廣泛的溴系阻燃劑及其代謝產物，該分析方法的建立為該類化合物標準物質的研制提供了參考方法，并保證了測量結果的溯源性和準確可比性。