化學實驗技術競賽中乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯的測定★

易承學，汪 萍，朱邵晴，趙蒙蒙

（1.鎮江市高等專科學校醫藥技術學院，江蘇 鎮江 212028；2.鎮江市功能化學重點實驗室，江蘇 鎮江 212028）

全國職業院校技能大賽是教育部牽頭發起、聯合34 家部委和事業組織舉辦的一項公益性、國際性職業院校師生綜合技能競賽活動，是我國職業教育一項重大制度設計和創新。2023 年全國職業院校技能大賽（高職組）化學實驗技術賽項包含原料分析與目標產品合成（模塊一）、產品質量分析和評價（模塊二）、實驗室安全與氣相色譜仿真（模塊三）3 個模塊。在模塊一部分，參賽選手需要根據賽題，利用原材料合成得到乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯三者當中的某一種。在模塊二部分，選手需要使用氣相色譜儀對合成產物進行鑒定，并定量分析。為了準確測定合成產物中乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯等低碳酯的含量，筆者采用氣相色譜法，以乙酸異戊酯為內標物，通過大量實驗確立了最優的實驗條件，旨在滿足該賽項結果性考核要求，提高比賽成績。4 種化合物的結構式見圖1。

圖1 4 種化合物的結構式

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

GC-2014C 氣相色譜儀，配有氫火焰離子化檢測器，日本島津公司；GL2004B 型電子分析天平，精度0.000 1 g，上海佑科儀器儀表有限公司。

標準品乙酸乙酯（純度99.9%，批號C15897573），上海麥克林生化科技股份有限公司；乙酸丙酯（純度99.8%，批號P8XLN）、乙酸丁酯（純度99.9%，批號RVSKK）、內標物乙酸異戊酯（純度99.6%，批號48BSL），梯希愛（上海）化成工業發展有限公司；無水乙醇（純度≥99.7%，批號20230825），國藥集團化學試劑有限公司；乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯合成產物，實驗室自制。

1.2 方法

1.2.1 色譜條件

色譜柱為毛細管柱（SK-1，30 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣為高純氮氣（純度≥99.999%），恒流模式，柱流速1.0 mL/min，進樣口溫度200 ℃，檢測器溫度250 ℃，氫氣流速40 mL/min，空氣流速400 mL/min，尾吹氣流速30 mL/min。柱溫采用程序升溫，初始40 ℃保持3.5 min，接著以40 ℃/min 的速率升溫至180 ℃，保持1 min。進樣體積1.0 μL，分流比50∶1。

1.2.2 溶液配制

1）內標物溶液。精密稱取乙酸異戊酯適量至50 mL容量瓶，無水乙醇稀釋至刻度，配成78.996 mg/mL的內標物溶液，搖勻，即得。

2）混合標準品溶液。精密稱取標準品乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯適量，置于同一50 mL容量瓶中，加無水乙醇稀釋后定容，搖勻，作為混合標準品儲備液，其質量濃度依次為36.126、30.576、32.278 mg/mL。分別精密吸取該儲備液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL于25 mL容量瓶中，各精密加入1.0 mL內標物溶液，無水乙醇稀釋至刻度，搖勻，制成系列質量濃度混合標準品溶液。具體質量濃度值如表1 所示。

表1 混合標準品溶液質量濃度表 單位：mg/mL

3）供試品溶液。精密稱取自制的合成產物2 g（精確至0.000 1 g），置25 mL容量瓶中，加無水乙醇稀釋至刻度，搖勻。精密吸取該溶液1.0 mL，置25 mL容量瓶中，精密加入1.0 mL內標物溶液，無水乙醇定容至刻度，搖勻，即得。

4）空白對照溶液。以無水乙醇作為空白對照溶液。

2 實驗結果

2.1 方法專屬性實驗

取“1.2.2”混合標準品溶液和空白對照溶液各1.0 μL 注入氣相色譜儀，按照“1.2.1”的色譜條件進行測定，記錄色譜圖。結果顯示，上述4 種化合物均能得到很好的分離，且峰形尖銳對稱，出峰順序依次為乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和乙酸異戊酯，其保留時間分別為3.508、4.821、6.176、6.910 min。其他成分無干擾，典型色譜圖見圖2。

圖2 氣相色譜圖

2.2 初始柱溫考察

初始柱溫是影響樣品分離度的重要因素[3-4]。以3 號混合標準品溶液為樣品，選擇40、50、60、70 ℃等4 個初始溫度，其他色譜條件不變，用于考察最佳初始柱溫。具體條件如下：SK-1 色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），柱流速1.0 mL/min，進樣口溫度200 ℃，檢測器溫度250 ℃，氫氣流速40 mL/min，空氣流速400 mL/min，尾吹氣流速30 mL/min。柱溫采用程序升溫，初始柱溫保持3.5 min，接著以40 ℃/min 的速率升溫至180 ℃，保持1 min。進樣體積1.0 μL，分流比50∶1。

考察結果如圖3 所示，當初始柱溫為40 ℃時，乙醇溶劑峰能夠與乙酸乙酯色譜峰完全分離。隨著初始柱溫逐漸升高，出峰時間整體提前，由于乙醇溶劑峰寬較寬，未能與乙酸乙酯色譜峰達到有效的基線分離，導致樣品分析重復性變差，同時4 種化合物的峰面積逐漸變小，峰形變差。最終確定初始柱溫為40 ℃。

圖3 初始柱溫考察結果

2.3 線性關系與定量限

在本方法所確定的色譜條件下，精密吸取表1 中的各系列質量濃度溶液1.0 μL 進樣分析，每種溶液連續進樣2 次，記錄色譜峰面積。以各組分標準品與內標物峰面積之比的2 次平均值（y）為縱坐標，以各組分標準品質量濃度（x）為橫坐標，進行線性回歸分析。采用逐步稀釋法，以10 倍信噪比（S/N）計算方法的定量限。乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯的線性方程、相關系數（r）、濃度范圍和定量限結果見表2。

表2 線性方程、相關系數與定量限

2.4 精密度實驗

取同一混合標準品溶液，按照“1.2.1”項下色譜條件連續進樣測定6 次，記錄色譜圖，考察儀器的精密度。結果化合物峰面積的相對標準偏差（RSD）均小于3%（n=6），表明該儀器精密度良好。見表3。

表3 精密度實驗結果（n=6）

2.5 重復性實驗

分別取同一批次的乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯合成產物適量，按“1.2.2”項下方法制備供試品溶液6 份，進樣測定，內標法計算其含量。結果合成產物中乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯的平均質量分數分別為94.6%、92.8%、91.5%，RSD 分別為4.01%、3.98%，3.36%（n=6），說明本方法重復性好。

2.6 穩定性實驗

將供試品溶液在室溫下放置，分別于0、2、4、8、12、24 h 時取樣1 μL 依法測定，考察樣品的穩定性。計算乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯峰面積的RSD 分別為3.94%，4.66%、4.39%（n=6），表明24 h 內供試品溶液在室溫下放置穩定。

2.7 加標回收率實驗

取已測知含量的同一批乙酸乙酯合成產物適量，置25 mL容量瓶中，共15 份，均分3 組，按照此合成產物溶液濃度的80%、100%、120%，每組分別添加一定量的乙酸乙酯標準品，以及1.0 mL內標物溶液，最后用無水乙醇定容，配制成低、中、高3 種質量濃度的待測液。照“1.2.1”項下分析條件測定并計算回收率。乙酸丙酯和乙酸丁酯的加標回收率試驗同法操作。平均回收率和精密度的結果見表4。

表4 加標回收率和精密度結果（n=5）

2.8 樣品測定

各取3 批乙酸乙酯（批號20230919，20230920，20230921）、乙酸丙酯（批號20231010，20231011，20231012）、乙酸丁酯（批號20231016，20231017，20231018）合成產物，精密稱量后按“1.2.2”項下方法制備供試品溶液，測定含量。結果表明，3 批樣品中乙酸乙酯的含量分別為94.6%、96.2%和93.1%，乙酸丙酯的含量分別為92.8%、93.4%和89.5%，乙酸丁酯的含量分別為91.5%、88.3%和90.2%。

3 討論

化學實驗技術是利用現代化學技術對各類天然或合成材料進行定性與定量分析、制備與合成及其物理與化學性能測量的專門技術技能，是檢驗檢測與認證認可服務業從業人員的關鍵技術技能[3]。在產品質量分析和評價（模塊二）部分，教師選手與學生選手需合作完成分析儀器調試和條件設置、目標產品定量分析、結果計算與工作報告編制等3 個具體任務，競賽時間210 min。這就要求選手們熟練掌握分析儀器設備、溶液配制、標準工作曲線制作等理論應用及操作技能，還需遵守有關勞動安全、健康環保以及質量保證等條例和規定。筆者所建立的分析方法，能夠實現乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和乙酸異戊酯的快速分離，一次測定總運行時間僅需約7.5 min，為高效完成競賽目標提供了有力保障。

4 結論

筆者通過優化實驗條件，建立了乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯的氣相色譜分析方法，取得了良好的效果。以乙酸異戊酯為內標物，樣品采用無水乙醇稀釋，程序升溫模式，通過SK-1 毛細管柱分離后進入FID 檢測器測定。結果表明，該方法靈敏、準確，操作簡單，分析速度快，重復性好，適用于化學實驗技術競賽中乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯的同時測定。