正相高效液相色谱法测定叔丁基过氧化氢

马 英，罗小沅，袁 霞，曾小春，吴 剑

（湘潭大学 化工学院，湖南 湘潭 411105）

正相高效液相色谱法测定叔丁基过氧化氢

马 英，罗小沅，袁 霞，曾小春，吴 剑

（湘潭大学 化工学院，湖南 湘潭 411105）

建立了丙烯环氧化反应中叔丁基过氧化氢（TBHP）的高效液相色谱分析方法。考察了色谱柱类型、流动相配比和检测器紫外吸收波长对测定结果的影响，得到了高效液相色谱法测定TBHP含量的适宜分析条件。即采用Hypersil NH2正相色谱柱（250 mm×4.6 mm×5 μm），以体积比80∶20的乙腈-二氯甲烷混合溶液为流动相，流量1.0 mL/min，柱温 30 ℃，紫外检测波长 222 nm。测试结果表明，丙烯环氧化反应产物中的组分在4 min内可完全出峰，并得到良好的分离；TBHP质量浓度在0.17～17.30 mg/mL内时，其与峰面积呈现良好的线性关系，相关系数r=0.999 9，检出限为3.46 μg/mL，加标回收率达99.4%～101.2%。该分析方法准确、快速且灵敏度较高。

叔丁基过氧化氢；正相高效液相色谱；丙烯；环氧化

叔丁基过氧化氢（TBHP）是一种重要的有机过氧化物，主要用做聚氯乙烯等聚合反应的引发剂，也广泛用于合成其他有机过氧化物。1968年，美国Oxriane公司建成世界第一套以TBHP为氧源与丙烯共氧化生产环氧丙烷的工业装置后，以TBHP为氧化剂，用Halcon法氧化丙烯制备环氧丙烷便成为国内外研究的热点［1］。但TBHP在合成过程中副产部分难以分离的二叔丁基过氧化氢［2-4］，该副产物随TBHP进入环氧化反应中，影响环氧化反应的进行。王印堂等［5］曾采用气相色谱法分析了TBHP和二叔丁基过氧化氢的含量，但TBHP的热稳定性不好［6］，95～100 ℃时会发生分解，因此分析结果存在一定偏差。TBHP和二叔丁基过氧化氢分子中都含有—O—O—键，且都具有强氧化性，若采用常规的有机过氧化物的定量分析方法（碘量法）测定TBHP的含量，二叔丁基过氧化氢的强氧化性势必会对检测结果造成影响。目前工业上及实验室中测定TBHP含量的方法仍沿用上述两种方法［7-11］，而对测定同时含有TBHP和二叔丁基过氧化氢的研究尚未见报道。高效液相色谱法是分离测定某些热稳定性差且不易挥发的有机过氧化物最有效的方法［12-13］。

本工作建立了丙烯环氧化反应中TBHP含量的高效液相色谱分析方法，考察了色谱柱类型、流动相配比及检测器吸收波长等因素对定性、定量分析TBHP的影响，并通过加标回收率、重复性实验、稳定性实验以及酸碱性的影响等考察了高效液相色谱分析方法的可行性。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

LC-20AT型液相色谱仪：岛津公司，配有紫外可变波长的紫外检测器、Hypersil NH2正相色谱柱（250 mm×4.6 mm×5 μm）、滤膜孔径为0.45 μm的过滤器和10 μL微量进样器；KQ3200B型超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司。

二氯甲烷、乙腈：色谱纯，天津科密欧化学试剂有限公司；TBHP：纯度73.25%（w），阿拉丁试剂公司。

1.2 色谱条件

流动相是体积比为80∶20的乙腈-二氯甲烷混合溶液，经滤膜过滤后进行脱气处理。流动相流量1.0 mL/min；柱温30 ℃；紫外检测波长222 nm。

1.3 标准溶液的配制

精确称取适量的TBHP标样（精确至0.000 1 g），用体积比为80∶20的乙腈-二氯甲烷混合溶液溶解得到TBHP质量浓度为17.30 mg/mL的标准储备液。用乙腈-二氯甲烷混合溶液稀释TBHP标准储备液，制得TBHP质量浓度分别为0.17，0.87，1.73，4.33，8.65，17.30 mg/mL的标准溶液。

1.4 实际试样的制备

称取丙烯环氧化反应液2 g（精确至0.000 1 g），置于100 mL容量瓶中，加入体积比为80∶20的乙腈-二氯甲烷混合溶剂，定容至刻度线，摇匀后在超声波清洗器中振荡20 min，备用。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的优化

2.1.1 色谱柱的选择

实验过程中采用C18反相色谱柱（250 mm×4.6 mm×5 μm）、C8反相色谱柱（250 mm×4.6 mm×5 μm）和Hypersil NH2正相色谱柱对环氧化反应产物进行分离。实验结果表明，使用Hypersil NH2正相色谱柱时，反应产物中各类物质的分离效果良好。这是由于液-液色谱有正相和反相之分，由于极性化合物更容易被极性固定相所保留，所以正相液-液色谱系统一般可用于分离极性化合物。由于TBHP具有一定的极性，因此使用Hypersil NH2正相色谱柱可很好地分离TBHP和二叔丁基过氧化氢。

2.1.2 流动相的确定

正相色谱柱使用的流动相极性相对较低，如可以氯仿、正己烷或二氯甲烷等溶剂为流动相。经实验发现，以正己烷、氯仿为流动相时，产物中的环氧丙烷和TBHP的色谱峰大部分重叠；若以极性溶剂乙腈为流动相，当流动相流量为1.0 mL/min时，环氧丙烷和TBHP的色谱峰有少部分重叠，分离效果也较差。若以乙腈-二氯甲烷的混合溶液为流动相，可使反应液中的各种物质得到较好分离。乙腈与二氯甲烷的配比对保留时间的影响较大，因此考察了乙腈与二氯甲烷的配比对测定结果的影响。实验结果表明，增加流动相中二氯甲烷的比例会使保留时间延长，当乙腈与二氯甲烷的体积比为 80∶20时，环氧丙烷和TBHP的分离效果和保留时间都令人满意，丙烯环氧化反应产物中的各组分在4 min内可完全出峰。TBHP标样和实际试样的HPLC谱图见图1。

2.1.3 波长的确定

将TBHP标样用体积比为80∶20的乙腈-二氯甲烷混合溶液配成溶液后，用紫外分光光度计在200～500 nm内扫描，结果发现，TBHP在222 nm处有强吸收峰。因此，选择222 nm为TBHP的检测波长。

综上所述，采用高效液相色谱法分析丙烯环氧化反应液的适宜色谱条件为：采用Hypersil NH2正相色谱柱，以体积比80∶20的乙腈-二氯甲烷混合溶液为流动相，流量1.0 mL/min，柱温30 ℃，紫外检测波长222 nm。

2.2 线性回归方程

按照2.1节选择的适宜色谱条件对TBHP标准溶液进行检测，以峰面积（A）为纵坐标，TBHP质量浓度（ρ）为横坐标绘制标准工作曲线，在该测试范围内，TBHP质量浓度与峰面积呈良好的线性关系，线性回归方程为A=611 964.9ρ+23 652.3，线性相关系数r=0.999 9，检出限为3.46 μg/mL。

图1 TBHP标样（A）和实际试样（B）的HPLC谱图Fig.1 Liquid chromatograms of the tert-butyl hydroperoxide(TBHP) standard sample(A) and an actual sample(B).1 TBHP；2 Epoxy propane

2.3 加标回收实验

分别称取10个已知含量的TBHP试样，然后分别加入一定量的TBHP标样，在相同色谱条件下，测定10个试样的加标回收率，实验结果见表1。

表1 TBHP加标回收率的测定Table 1 Determination of the recovery for TBHP

由表1可见，回收率在99.4%～101.2%之间，平均回收率为100.4%，相对标准偏差为0.60%。表明该分析方法具有较好的准确度。

2.4 精密度实验及试样的稳定性

在相同色谱条件下，对同一混合试样平行测定10次，TBHP的平均质量浓度为7.72 mg/mL，相对标准偏差为0.79%，表明该方法的仪器精密度符合要求，重复性较好。

取用于精密度实验的试样，在室温下分别放置12，24 h后再平行测定5次，得到TBHP的平均质量浓度分别为7.73，7.72 mg/mL，相对标准偏差分别为0.52%，0.36%。表明试样的稳定性较好。

2.5 pH的影响

有研究表明，在丙烯环氧化反应过程中会副产少量的低碳羧酸［14］，同时在后续的产物与催化剂分离回收过程中，需加入少量的碱性物质［15］，因此根据实际情况考察了不同pH下反应产物中TBHP的含量，实验结果见表2。

表2 不同pH下反应产物中TBHP的含量Table 2 TBHP content in the reaction products at different pHs

由表2可见，该分析方法受酸碱性的影响不大。

3 结论

（1）采用高效液相色谱法测定了丙烯环氧化反应中TBHP的含量，得到了优化的分析条件，即采用Hypersil NH2正相色谱柱，以体积比80∶20的乙腈-二氯甲烷混合溶液为流动相，流量1.0 mL/min，柱温30 ℃，紫外检测波长222 nm。在此条件下，丙烯环氧化反应产物中的组分在4 min内可完全出峰，并得到良好的分离。

（2）TBHP标准工作曲线相关系数高达0.999 9，加标回收率为99.4%～101.2%，相对标准偏差为0.60%，重复性实验的相对标准偏差为0.79%。

（3） 采用高效液相色谱法测定丙烯环氧化反应中TBHP的含量受酸碱性的影响较小；该方法的精密度和准确度较高，结果准确可靠，且分析速度快，简便，经济，是一种较为理想的检测分析方法。

［1］ 张建. 环氧丙烷生产技术及市场综述［J］. 化工科技，2009，19（5）：75 - 79.

［2］ 谭永生，崔敏华. 叔丁基过氧化氢的合成方法［J］. 高桥石化，2008，23（5）：42 - 45.

［3］ 岳霞丽，姚晶晶，廖李，等. 叔丁基过氧化氢和过氧化二叔丁基合成研究［J］. 应用化工，2008，37（7）：808 - 810.

［4］ 樊真. 交联剂叔丁基过氧化氢的合成研究［J］. 安徽化工，2007，33（6）：47 - 49.

［5］ 王印堂，吴洋，毕兰荣，等.气相色谱法测定叔丁基过氧化氢和二叔丁基过氧化物［J］. 色谱，1994，12（3）：204 -205.

［6］ 艾佑宏，吴慧敏. 有机过氧化物性质和安全性评价［J］. 工业安全与环保，2006，32（3）：48 - 51.

［7］ 黄庆云，徐瑞秋. 萜烯环氧化反应的研究：Ⅰ. 烃基过氧化氢非均相催化萜烯环氧化反应的研究［J］. 北京大学学报，1989，25（4）：427 - 430.

［8］ 章亚东，王振兴，陈霞，等. SO2键合PEG钼（Ⅵ）配合物合成、表征、及对环己烯氧化催化活性［J］. 化工学报，2004，55（11）：1803 - 1808.

［9］ Mojtaba B，Laleh T，Reza L，et al.cis-Dioxo-Molybdenum(Ⅵ)-Oxazoline Complex Catalyzed Epoxidation of Olefins bytert-Butyl Hydrogen Peroxide［J］.Inorg Chim Acta，2009，362（2009）：3698 - 3702.

［10］ 吉林大学化学系有机教研室. 优氯丙烯和叔丁基过氧化氢合成环氧氯丙烷（Halcon法）［J］.石油化工，1974，3（4）：339 - 340.

［11］ 李贵闲，高云艳，张雪梅，等. 叔丁基过氧化氢一步氧化乙苯合成苯乙酮［J］. 石油化工，2011，40（6）：599 - 602.

［12］ Garcyya-Moreno E，Ruiz M A，Barbas C，et al. Determination of Organic Peroxides in Reversed Micelles with a Poly-NMethylpyrrole Horseradish Peroxidase Amperometric Biosensor［J］.Anal Chim Acta，2001，448（1/2）：9 - 17.

［13］ Wang K X，Glaze W H. High-Performance Liquid Chromatography with Postcolumn Derivatization for Simultaneous Determination of Organic Peroxides and Hydrogen Peroxide［J］.J Chromatogr，A，1998，822（2）：207 - 213.

［14］ Texaco Chemical Company. Epoxidation Process for Manufacture of Olefin Oxide and Alcohol：US，5274138A［P］. 1993-12-28.

［15］ MorChem Products，Inc. Recovery of Molybdenum：US，4405572［P］. 1983-09-20.

Determination of tert-Butyl Hydroperoxide by Normal Phase High Performance Liquid Chromatography

Ma Ying，Luo Xiaoyuan，Yuan Xia，Zeng Xiaochun，Wu Jian
（School of Chemical Engineering，Xiangtan University，Xiangtan Hunan 411105，China）

A normal phase high performance liquid chromatography(HPLC) for the determination oftert-butyl hydroperoxide (TBHP) in a propylene epoxidation system was established. The effects of different chromatographic columns，ratio of acetonitrile to dichloromethane as the mobile phase and UV absorption wavelength of the detector on the HPLC method were investigated. Under the appropriate analysis conditions of Hypersil NH2normal phase chromatographic column(250 mm×4.6 mm×5 μm)，volume ratio of acetonitrile to dichloromethane 80∶20，flowrate of the mobile phase 1.0 mL/min，column temperature 30 ℃ and UV absorption wavelength 222 nm，the TBHP in the propylene epoxidation system could be separated in 4 min and a good linear relationship was showed in the range of 0.17-17.30 mg/mL with a correlation coefficient of 0.999 9. The detection limit is 3.46 μg/mL and the recovery is in the range of 99.4%-101.2%. Compared with gas chromatography，the HPLC method is accurate，rapid and sensitive.

tert-butyl hydroperoxide；normal phase high performance liquid chromatography；propylene；epoxidation

1000 - 8144（2012）09 - 1077 - 04

TQ 207.4

A

2012 - 02 - 22；［修改稿日期］2012 - 06 - 28。

马英（1987—），女，湖南省湘潭市人，硕士生，电邮 306661018@qq.com。联系人：吴剑，电话 0731 - 58293545，电邮 wujian@xtu.edu.cn。

国家自然科学基金资助项目（21046001）；湖南省自然科学基金资助项目（10JJ4009）；湖南省科技计划重点项目（2010GK2028）。

（编辑 李明辉）