醛类化合物检测方法中腙类物质的衍生条件

2014-03-27卢志刚张桂珍

中国环境监测 2014年5期

王伟，卢志刚，张桂珍

1.南京市玄武区环境保护监测站，江苏南京 210018 2.江苏出入境检验检疫局，江苏南京 210001

空气中VOCs通过人机体生物膜进入血液体系的途径有3种：呼吸道吸收、消化道吸收、皮肤吸收，其已被发现具有基因毒性和致癌性[1]。目前从室内空气中检测出的200余种VOCs中主要涉及脂肪烃、芳香烃、醛类、酮类、氯化烃类[2]，许多化合物已被国际癌症研究中心(IARC)证明为第一类和第二类致癌物[3-6]。VOCs中的醛是影响室内空气质量品质(IAQ)的主要因素之一[7]，室内空气质量不仅影响人们身体健康，而且影响人的工作精神和效率，一些研究也表明在所有影响室内空气质量的因素中，VOCs是导致“建筑病态综合症(SBS)”的主要因素[8]。为此发达国家纷纷出台法规以限制挥发性有害物质，对醛等有毒有害物质分析方法的研究也进一步深化。

空气中醛类化合物测定方法通常是用2,4-二硝基苯肼(DNPH)的硅胶吸附管主动采集一定体积的空气，空气中醛类化合物组分与吸附管中的DNPH反应，衍生为相应的醛-2,4-二硝基苯腙，经乙腈洗脱、反相液相色谱柱分离，以紫外检测器或二级阵列管检测器高效液相色谱仪测定。显然，醛-2,4-二硝基苯腙的标准物质的制备，对测定过程具有重要意义。通常纯品醛-2,4-二硝基苯腙制做方法是定量的DNPH加入过量的醛，酸性条件下衍生化制备醛-2,4-二硝基苯腙。过程为先以乙腈反复纯化DNPH，直至重结晶的DNPH中杂质腙含量不大于0.2%，以HPLC测定其纯度，纯化后的DNPH在酸性条件下与加入的过量醛衍生化醛-2,4-二硝基苯腙，再经清洗、纯化去除多余的醛及酸，干燥后测定其纯度。该过程复杂、醛消耗量极大，不适合实验室操作。采用酸性条件下，定量的醛中加入过量DNPH法制备醛-2,4-二硝基苯腙标准物质，方法简单、快速。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

高效液相色谱仪(HPLC1200)，二极管阵列检测器(美国)；色谱柱为ZORBAX ODS C18柱(250 mm×6 mm，5 μm，美国)；色谱纯试剂：乙腈、甲醇(美国)；2,4-二硝基苯肼(日本)，含水量50%；微量进样针(美国):1、5、10、100、1 000 μL，2、5 mL；盐酸为优级纯，二次去离子水；分析天平精度2/10 000(瑞士)；Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪(美国)；14种醛-2，4-二硝基苯腙标准试剂(美国)：规格TO11/IP-6A，技术参数信息见表1；15种醛单体标准试剂(美国)，信息见表2。

表1 14种2，4-二硝基苯醛类衍生物的腙技术参数信息

表2 15种醛单体标准试剂信息

1.2 HPLC分析条件

色谱柱为ZORBAX ODS C18柱(250 mm×6 mm，5 μm)；流动相为A相乙腈, B相超纯水；流速为1 mL/min，柱温30 ℃；淋洗梯度为初始60%A+ 40% B，20 min时75%A+25% B，35 min时90% A+10%B，45 min时60% A+40%B；色谱柱平衡时间为5 min；激发波长为230 nm；发射波长为(403±5)、360 nm；进样量为20 μL。

1.3 醛- 2,4-二硝基苯腙标准溶液的制备

称取约0.1 g DNPH于TGA坩埚中，氮气保护条件下，以5 ℃/min升温至105 ℃，恒温至DNPH达到恒重，计算其含水率。

50 mL具塞三角烧瓶中各加入10 mL 适当浓度的盐酸溶液，再加入约0.02 g(干基)的DNPH具塞，超声充分振荡使DNPH尽可能溶解，加入适量醛并使DNPH过量，再次置于超声振荡5～10 min，使醛类与DNPH充分衍生化，转移至100 mL棕色容量瓶，加入乙腈并充分震荡，使过量DNPH与醛-2,4-二硝基苯腙充分溶解，并定容至刻度，即获得醛-2,4-二硝基苯腙标准溶液母液。取适量母液以乙腈稀释至适当的浓度，为待用标准工作溶液。

1.4 醛-2,4-二硝基苯腙系列标准工作溶液配制

用1 000 μL微量进样针，吸取200 μL醛-2,4-二硝基苯腙标准试剂于1 mL色谱瓶中，再准确加入适量乙腈，摇匀，可获得浓度为6 μg/mL醛-2,4-二硝基苯腙标准溶液，再依次稀释至浓度为3、0.6、0.12、0.024、0.005 μg/mL的混合醛-2,4-二硝基苯腙系列标准工作溶液。

2 结果与讨论

2.1 DNPH/醛摩尔比对15种醛物质DNPH衍生化结果的影响

图1给出了1.0 mol/L盐酸溶液中不同DNPH/醛类物质摩尔比对DNPH衍生化结果的影响。

图1 DNPH/醛类物质摩尔比对衍生化结果的影响

由图1可见，当DNPH/醛摩尔比大于1∶1时，甲醛、苯甲醛、异戊醛、对甲基苯甲醛、2,5-二甲基苯甲醛、庚醛、2-乙基己醛衍生物的色谱峰面积趋于稳定，继续增加DNPH/醛摩尔比，衍生物数量不再发生变化；对于丙醛、丁醛、戊醛、邻甲基苯甲醛、己醛、2-庚烯醛、辛醛、壬醛，DNPH/醛摩尔比大于2∶1时，衍生物的色谱面积趋于稳定。综上，醛类物质与DNPH在1.0 mol/L盐酸溶液中，合适的衍生条件为DNPH/醛类摩尔比不小于2∶1。

2.2 盐酸浓度对15种醛类物质DNPH衍生化结果的影响

图2给出了过量DNPH(DNPH/醛摩尔比大于2.0)条件下，0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.0 mol/L盐酸溶液中醛类物质衍生化产物色谱图。

图2 盐酸浓度对醛类物质DNPH衍生化结果的影响

由图2可见，当盐酸浓度为0.5～3.0 mol/L时，甲醛、邻甲基苯甲醛、己醛、丙醛、丁醛、戊醛、2,5二甲基苯甲醛衍生物色谱峰面积趋于稳定，不再随着酸度的升高发生变化；2-庚烯醛、壬醛、庚醛色谱面积随着酸度的提高呈现上升形态。当盐酸浓度为0.5～2.5 mol/L时，苯甲醛、异戊醛、对邻甲基苯甲醛衍生物色谱峰面积趋于稳定，不再随着酸度的升高发生变化；当盐酸浓度大于1.0 mol/L时，辛醛、2-乙基己醛衍生物色谱峰面积趋于稳定，不再随着酸度的升高发生变化。由此可确定，醛类物质与DNPH在盐酸中衍生化的酸度条件为1.0～2.0 mol/L。