超高效液相色谱法快速分析异丙苯中的过氧化氢异丙苯与酚类化合物

刘俊彦，李继文，王 川

（中国石化 上海石油化工研究院，上海 201208）

超高效液相色谱法快速分析异丙苯中的过氧化氢异丙苯与酚类化合物

刘俊彦，李继文，王 川

（中国石化 上海石油化工研究院，上海 201208）

采用超高效液相色谱建立了快速分析异丙苯中的过氧化氢异丙苯与酚类杂质的方法，该方法采用BEH C18（1.7 μm×2.1 mm×100 mm）反相色谱柱，以乙腈/水为流动相，流量0.4 mL/min，采用梯度洗脱，紫外检测波长为220 nm。实验结果表明，目标组分分离效果良好，分析周期为8 min，分析周期短。标样的测试结果表明，各目标化合物在各自配制的浓度范围内呈现良好的线性响应，回归系数均大于0.999，各目标组分的最低检出限为0.235～1.167 mg/L。实际试样中的加标回收率为89.74%～102.26%，6次重复测定的相对标准偏差均小于等于3.18%，定量结果准确可靠，数据精密度良好。将超高效液相色谱应用于异丙苯中微量过氧化氢异丙苯与酚类化合物杂质的分析，为异丙苯生产企业提供了一种简便、快速、准确的分析方法。

超高效液相色谱；酚类；过氧化氢异丙苯；异丙苯

超高效液相色谱法（UPLC）是在高效液相色谱（HPLC）基础上发展的一种新兴技术，采用小颗粒柱填料，提高了灵敏度和分辨率，各项性能均比HPLC优越，具有检测速度快、检出限低、污染少等优点。与HPLC相比，UPLC的速度、灵敏度及分离度分别是HPLC的3～9倍、3倍及1.7倍，缩短了分析时间，同时减少了溶剂用量，降低了分析成本。UPLC在药物分析［1］、蛋白组和代谢组分离分析［2］、食品安全监测［3］、水污染监控［4］、大气污染物分析等领域发挥了重要作用。

工业异丙苯中的酚类化合物主要为苯酚，也可能存在甲酚、二甲酚、异丙基酚、苯甲醛、苯乙酮、苯乙醇及其异构体。这些化合物是一种游离基捕获剂，会抑制异丙苯的某些化学反应（如异丙苯的氧化反应等），严重影响了异丙苯产品的质量及下游产品的生产工艺，因此必须严格控制。目前SH/ T 1744—2004［5］中规定工业用异丙苯中酚类含量小于5 mg/kg。迄今为止，异丙苯中酚类含量的测定方法主要采用SH/T 1748—2004［6］与SH/T 1747—2004［7］。SH/T 1748—2004采用HPLC分离异丙苯中的酚类化合物与过氧化氢异丙苯（CHP），使用C18反相色谱柱，分离周期超过20 min。SH/T 1747—2004采用分光光度法，利用苯酚与4-氨基安替比林反应所呈现的颜色，通过测定472 nm处的吸光度，并根据比尔定律确定苯酚的含量。分光光度法测定的是异丙苯中酚类化合物的总量，但不同形态的酚类的反应活性有差异，从而对测定结果的准确性有显著影响。

CHP是工业用异丙苯中的另一种重要杂质。在一定条件下，CHP易分解为苯酚和丙酮，因此它的存在不仅会影响苯酚的指标，而且作为过氧化物还会影响异丙苯的安全性能。SH/T 1744—2004［6］中规定CHP含量小于100 mg/kg。CHP的测定方法有SH/T 1746—2004［8］，采用分光光度法测定异丙苯中CHP的含量。由于试剂中的溶解氧和空气中的氧影响测定，必须予以脱除和控制，造成分析方法操作繁琐、条件苛刻。

本工作将UPLC用于异丙苯中酚类和CHP的分析，使用紫外检测对目标化合物进行定量分析。与现行国标方法相比，简单快速、检测限更低、更环保，适用于异丙苯产品的质量控制。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

苯酚、邻甲酚、对甲酚、间甲酚、2-异丙基苯酚、3-异丙基苯酚、4-异丙基苯酚、苯、甲苯、乙苯、α-甲基苯乙烯：纯度均大于99%，Sigma公司；CHP：纯度80%，Sigma公司，配制标样时对CHP进行含量修正。

Waters公司的UPLC ACQUITY I Class型超高效液相色谱仪。HPLC级乙腈、HPLC级甲醇：Thermofisher公司；超纯水为Milli-Q超纯水。BEH C18反相色谱柱：1.7 μm×2.1 mm×100 mm，Waters公司。

1.2 试样配制

分别称取不同的标准化合物溶于甲醇中，制备约1 g/L的标准溶液储备液。分别吸取适量标准溶液储备液，用甲醇稀释，得1#～5#系列标准溶液。系列标准溶液中，苯酚的质量浓度范围为21.67～541.67 mg/L、对甲酚的质量浓度范围为20.01～501.11 mg/L、邻甲酚的质量浓度范围为21.47～536.67 mg/L、4-异丙基苯酚的质量浓度范围为21.22～530.56 mg/L、2-异丙基苯酚的质量浓度范围为18.82～470.56 mg/L、CHP的质量浓度范围为22.18～554.44 mg/L。

1.3 色谱分析条件

流动相A为纯水、流动相B为纯乙腈，流动相流量为0.4 mL/min，色谱柱温为40 ℃，进样量为1 μL。色谱梯度：0～4 min，40%～60%B；4～5 min，60%～80%B；5～8 min，80%B。紫外检测波长为220 nm。

2 结果与讨论

2.1 色谱分离条件的优化

目前国标HPLC法能将工业异丙苯中的主要有机杂质苯酚、对甲酚/间甲酚、邻甲酚、CHP、4-异丙基苯酚/3-异丙基苯酚、2-异丙基苯酚、苯、甲苯、乙苯等与异丙苯完全分离，且杂质峰均在异丙苯主峰前流出，有利于各杂质的准确测定。目前，国标推荐的色谱柱规格为250 mm×4.6 mm，色谱填料粒径为5 μm，在67.5%（φ）乙腈水溶液下进行等度分离，分析周期超过20 min，酚类与CHP的分离时间约为10 min。模拟异丙苯实际试样，在纯异丙苯中分别加入酚类杂质标样、CHP和芳烃标样（苯、甲苯、乙苯、α-甲基苯乙烯）。使用国标推荐的等度分离方法在UPLC色谱柱上分离上述试样，结果见图1。由图1可见，等度分离条件下，对甲酚与间甲酚保留时间相同，与邻甲酚分离不完全；苯与4-异丙基苯酚保留时间相同；4-异丙基苯酚与2-异丙基苯酚的分离效果较差。优化色谱条件，使用梯度洗脱分离目标化合物，结果见图2。由图2可见，在梯度洗脱分离条件下，4 min内可完成所有酚类与CHP的分离，分离效果优于等度分离。分离结束后色谱柱在4 min内完成平衡，并可进行下一试样的分析，分析周期为8 min。在优化后的UPLC梯度分离条件中，对甲酚与间甲酚、4-异丙基苯酚与3-异丙基苯酚共流出，无法分离，此结果与现有国标结果相同。

UPLC是基于小颗粒填料的新技术，在HPLC基础上发展而来。UPLC与HPLC有相同的原理，根据van Deemeter方程，随着颗粒度减小，理论塔板高度（HETP）下降，1.7 μm颗粒提供的柱效比5 μm颗粒提供的柱效高3倍，分离度提高了70%；且随着填料颗粒的减小，HETP最小值区域扩大，能在更宽的流量范围内得到最高柱效，在保持高分离度的同时优化流速、提高分析速度、缩短分离时间。由于使用小于2 μm的固定相填料，且在高线速及比HPLC更高的压力下操作，显著提高了分辨率、灵敏度及分析速度，色谱性能有了极大改善。

图1 目标化合物在等度分离条件下的UPLC色谱图Fig.1 UV chromatogram of the target compounds in isocratic elution mode.

图2 目标化合物在梯度洗脱分离条件下的UPLC色谱图Fig.2 UV chromatogram of the target compounds in gradient elution mode.

2.2 标准溶液的线性关系与检出限

对1#～5#标准溶液进行分析，以各化合物紫外峰面积对含量进行线性回归，分别得到目标化合物的线性方程、线性范围、回归系数、最低定量限（LOQ）与最低检出限（LOD）。LOQ以10倍信噪比（S/N= 10）计算，LOD以3倍信噪比（S/N= 3）计算。每份标准溶液测定6次，计算峰面积并取平均值，结果见表1。从表1可看出，各化合物在各自的含量范围内具有良好的线性关系。因此，通过该方法建立的定量曲线可用于实际试样中酚类与CHP的检测分析。

表1 目标化合物的线性关系与检出限Table 1 Linear ranges，regression coefficients(r2)，linear regression equations and limit of detection(LOD) of the target compound

2.3 实际试样的测定

采用1.3节的色谱条件和2.2节测得的标准曲线，对实际异丙苯试样进行分析，实际试样中CHP和酚类杂质的测定结果见表2。从表2可看出，定量分析结果的重复性良好。

表2 实际试样的测定结果（n=6）Table 2 Analysis results of the real samples(n=6)

2.4 方法的准确性与精密度

为了考察方法的准确性和精密度，在实际异丙苯试样中进行加标回收率和重复性实验。在异丙苯试样中加标配制2个不同质量浓度的标样Ⅰ和Ⅱ，分别进行定量分析，每个标样重复测定6次，标准试样加标量与分析结果见表3。由表3可见，各加标组分的回收率在89.74%～102.26%之间，相对标准偏差（n = 6）小于等于3.18%，说明该方法定量结果准确可靠，数据精密度良好。

表3 回收率与重复性Table 3 Repeatability and recovery of the standard sample(n=6)

3 结论

1）使用UPLC快速分离技术，实现了异丙苯中微量CHP与酚类的快速定性和定量分析，将目标杂质分析时间缩短至4 min，分析周期为8 min。

2）各化合物在配制浓度范围内呈现良好的线性响应，回收率为89.74%～102.26%、6次重复测定的相对标准偏差均小于等于3.18%，定量准确，分析快速，为测定异丙苯中的微量杂质提供了一种新的快速分析方法。

［1］ Wren S A，Tchelitcheff P. Use of ultra-performance liquid chromatography in pharmaceutical development［J］.J Chromatogr，A，2006，1119（1/2）：140-146.

［2］ Wilson I D，Nicholson J K，Castro-Perez J，et al. High resolution “ultra performance” liquid chromatography coupled to TOF mass spectrometry as a tool for differential metabolic pathway profiling in functional genomic studies［J］.J Proteome Res，2005，4（2）：591-598.

［3］ Leandro C C，Hancock P，Fussell R J，et al. Comparison of ultra-performance liquid chromatography and high-performance liquid chromatography for the determination of priority pesticides in baby foods by tandem quadrupole mass spectrometry［J］.J Chromatogr A，2006，1103（1）：94-101.

［4］ Mezcua M，Aguera A，Lliberia J L，et al. Application of ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry to the analysis of priority pesticides in groundwater［J］.J Chromatogr A，2006，1109（2）：222-227.

［5］ 中国石油化工股份有限公司. SH/T 1744—2004 工业用异丙苯［S］.北京：中国石化出版社，2004.

［6］ 中国石油化工股份有限公司. SH/T 1748—2004 工业用异丙苯中酚类化合物和过氧化氢异丙苯含量的测定 高效液相色谱法［S］.北京：中国石化出版社，2004.

［7］ 中国石油化工股份有限公司. SH/T 1747—2004 工业用异丙苯中苯酚含量的测定——分光光度法［S］.北京：中国石化出版社，2004.

［8］ 中国石油化工股份有限公司. SH/T 1746—2004 工业用异丙苯中过氧化合物含量的测定——分光光度法［S］.北京：中国石化出版社，2004.

（编辑 王 萍）

Application of ultra-performance liquid chromatography in analysis of cumenehydroperoxide and phenols in cumene

Liu Junyan，Li Jiwen，Wang Chuan
（Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology，Shanghai 201208，China）

The fast-quantitative analysis of cumene hydroperoxide and phenols in cumene by applying ultra-performance liquid chromatography(UPLC) was established. Target compounds in real sample were accurately qualified and quantified through a comprehensive analysis of the LC in a gradient elution mode with the flow rate of 0.4 mL/min. A BEH（1.7 μm×2.1 mm×100 mm）was applied for the separation coupled with UV detection(220 nm). The new method therefore effectively realized the ultra-fast analysis within 4 min for the target compounds and 8 min for total analysis. The UV peak area for each compound was used for quantitation calculation. The UV signal response of target compounds showed a good linear relationship with the corresponding concentration and the linear regression coefficients were greater than 0.999. The limits of detection of the method were 0.235-1.167 mg/L. The method recoveries were 89.74%-102.26%. The study provided a new strategy for ultra-fast analysis of byproducts in cumene by applying UPLC.

ultra-performance liquid chromatography；phenols；cumene hydroperoxide；cumene

1000-8144（2017）07-0934-04

TQ 207.4

A

10.3969/j.issn.1000-8144.2017.07.017

2017-01-06；［修改稿日期］2017-05-12。

刘俊彦（1984—），男，上海市人，博士，高级工程师，电话 021-68462197-6203，电邮 liujy.sshy@sinopec.com。

工业技术