气相色谱三内标法同时测定苯甲醚产品中五种成分的含量

，，，， ，

(1.陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，陕西 西安 710065；2.国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室，陕西 西安 710065；3.西安佳诚劳务派遣有限公司，陕西 西安 710065)

苯甲醚因其特殊的芳香性与化学惰性，广泛应用于具有特殊香型的精油制造，也是啤酒常用的抗氧化剂、乙烯聚合物紫外线稳定剂和肠道杀虫剂生产的重要化工原料[1-3]。传统制备苯甲醚的方法，主要通过甲基化试剂硫酸二甲酯在碱性水溶液中与苯酚反应制得[4]。硫酸二甲酯虽然是温和高效的甲基化试剂，但因其剧毒易燃，生产废液处理难度大等问题，不符合现代“绿色化工”的生产要求[5]。随着国内产业升级进程不断深入，市场亟待“安全、环保、绿色、低毒”的新制备工艺出现。因此，碳酸二甲酯作为新型甲基化试剂[6]生产的苯甲醚产品逐渐步入市场。

一般地，苯甲醚产品纯度的分析检测方法主要通过色谱分析来实现。硫酸二甲酯与碳酸二甲酯不仅易水解，而且在芳环吸收波段无吸收，同时苯甲醚及其同系物气化温度较低。因此，测定苯甲醚产品往往采用气相色谱法。胡万钢[7]以丁酸乙酯为苯酚的内标物，通过固定液为OV-17的不锈钢填充柱(4m×3mm，60～80目)，100 ℃恒温分离模式，建立气相色谱内标法测定苯甲醚中苯酚的含量，方法相对偏差低于1.396%，检出限低于0.03 mg/mL。陈燕[8]采用乙酸酐为衍生化试剂碱液萃取衍生杂酚，通过固定液为5%SP-1200/1.75%Bentone 34不锈钢填充柱(2 m×3 mm，100～120目)，建立气相色谱外标法，180 ℃恒温分离模式，实现苯甲醚中杂酚总量、杂醚同时测定。杂酚总量、杂醚测定的相对标准偏差为3.8%～9.5%，检出限低于0.5 mg/mL，回收率介于96%～108%之间。目前，文献报道的测试方法主要集中于测定苯甲醚产品中某一种或几种杂质的含量上。鉴于主产物与杂质含量悬殊，整体测定样品中主产物与杂质含量的方法尚未报道。而且，为了提高部分杂质的检出灵敏度，往往需要进行繁琐、复杂的柱前衍生，因此需要建立一种快速、准确、简便的分析方法同时测定苯甲醚产品中主产物与杂质的含量，以期规范产品质量与指导生产用料。

本文依据商品化苯甲醚产品的特性，分别筛选适合定量分析的气相色谱内标物，考察方法的线性范围、检出限与定量限、回收率、重复性等指标，并对两种不同工艺生产的苯甲醚实际样品定量分析，实现同时准确测定苯甲醚产品中的杂质与主产物含量的质量需求。

1 实验部分

1.1 试验试剂

苯甲醚(99.9%，ANI)，淮安德邦化工有限公司；碳酸二甲酯(99.0%，DMC)，上海梯希爱化成工业发展有限公司；乙基环己烷(99.0%)，上海梯希爱化成工业发展有限公司；苯酚(99.5%，Phen)，上海国药集团化学试剂有限公司；邻甲基苯甲醚(99.5%，o-MA)，上海国药集团化学试剂有限公司；对甲基苯甲醚(99.5%，p-MA)，上海国药集团化学试剂有限公司；1,4-二氧六环(99.5%)，上海国药集团化学试剂有限公司；4-乙基甲苯(99.0%)，上海麦克林生化科技有限公司；对二甲苯(99.0%)，Alfa Aesar and Aladdin Reagent Co.，Ltd.，实验所用试剂皆优于分析纯。

1.2 实验仪器

气相色谱仪(7890B)，Agilent Technologies,Inc.；配备FID检测器和HP-5毛细管色谱柱(30 m×0.32mm×0.25 μm)，数据采集与处理系统采用Agilent Openlab系统；分析天平(XS205DU)，Mettler-Toledo,LLC。

1.3 实验方法

1.3.1 色谱条件

Agilent J&K HP-5毛细管色谱柱(30 m×0.32mm×0.25 μm)；进样口温度：200 ℃；进样量：0.2 μL；分流比：20∶1；程序升温：起始温度50 ℃，保持1 min，然后以5 ℃/min的升温速率升至75℃，最后以10 ℃/min的速率升温至220℃，持续1 min；载气流速：1 mL/min(N2)；检测器温度：250 ℃；空气/氢气/尾吹流量：350 mL·min-1/40 mL·min-1/25 mL·min-1。

1.3.2 溶液配制

1.3.2.1 配制杂质储备液

分别称取1.5000 g碳酸二甲酯，0.4000 g苯酚，0.5000 g邻甲基苯甲醚，0.1000 g对甲基苯甲醚于100 mL容量瓶中，并用对二甲苯充分溶解、定容，制成浓度为15 mg/mL碳酸二甲酯、4 mg/mL苯酚、5 mg/mL邻甲基苯甲醚、1 mg/mL对甲基苯甲醚杂质储备液。

1.3.2.2 配制杂质内标储备液

分别称取0.2500 g 1,4-二氧六环，0.0750 g 4-乙基甲苯于10 mL容量瓶中，对二甲苯充分溶解、定容，制成浓度为25.0 mg/mL 1,4-二氧六环、7.5 mg/mL 4-乙基甲苯杂质内标储备液。

1.3.2.3 杂质校正工作液的配制

分别移取0.1 mL，0.2 mL，0.3 mL，0.4 mL，0.5 mL杂质储备液与0.1 mL杂质内标储备液置于5个5 mL容量瓶中，对二甲苯定容后，充分摇匀后得到系列杂质校正工作液。

1.3.2.4 苯甲醚校正工作液的配制

分别称取0.2500 g，0.5000 g，1.0000 g，2.0000 g，2.9000 g苯甲醚与1.6000 g乙基环己烷于5只5 mL容量瓶中，对二甲苯定容后充分混合，待测。

1.3.2.5 样品测试

分别移取2.5 mL苯甲醚样品、0.1 mL杂质内标储备液、称取1.6000 g乙基环己烷于5.0 mL容量瓶中，用对二甲苯定容，摇匀制成样品待测液。待气相色谱仪基线稳定后，分别吸取0.2 μL样品工作液，记录各物质的色谱峰的积分面积，样品工作液平行测定12次，各组分的含量依据式(1)计算，计算所得各组分的浓度，采用格鲁布斯检验法，按99%的置信度取舍结果，再将各组分浓度平均值按式(2)归一化。

(1)

式中：mi——组分i的样品工作液浓度(m/v)，mg/mL；

Ai——组分i的积分面积；

A5——相应内标的积分面积；

m5——相应内标质量，(m/v)，mg/mL；

a——内标校正曲线的斜率；

b——内标校正曲线的截距。

(2)

式中：wi——组分i的质量百分数，%；

mi——组分i的样品工作液浓度(m/v)，mg/mL。

2 结果与讨论

2.1 内标物选择与定性实验

一般地，虽然气相色谱内标法的准确度和精密度较高，但内标物的选择往往具有难度，因此限制了内标法的应用范围。选择内标物时应当遵循[9]：(1)内标物应与试样中各组分独立分离，且不被包含于试样组分中；(2)内标物应与样品充分互溶，且不发生反应；(3)内标物与待测物的色谱出峰位置相近，且不与样品中任何组分重叠。苯酚通过碳酸二甲酯甲基化得到的苯甲醚产品中，往往包含碳酸二甲酯、苯甲醚、苯酚、邻甲基苯甲醚、对甲基苯甲醚五种物质，且苯甲醚与四种的杂质的含量浓度相差较大。因此建立内标法时，应当依据待测物质色谱性质，匹配不同的内标物，满足内标物筛选原则。通过前期实验，分别筛选1,4-二氧六环为碳酸二甲酯的内标物，乙基环己烷为苯甲醚的内标物，4-乙基甲苯为苯酚、邻甲基苯甲醚、对甲基苯甲醚的内标物。

为了验证内标物与样品主产物、杂质的色谱性质，分别配制杂质浓度为碳酸二甲酯(2.6 mg/mL)、苯酚(0.2 mg/mL)、邻甲基苯甲醚(0.78 mg/mL)、对甲基苯甲醚(0.16 mg/mL)的杂质溶液；内标混液：1,4-二氧六环(2.5 mg/mL)、4-乙基甲苯(1.5 mg/mL)、乙基环己烷(38 mg/mL)；苯甲醚主产物溶液(400 mg/mL)注入气相色谱仪，对物质的色谱峰分离度、保留时间进行考察。色谱分离情况如图1所示。

1：碳酸二甲酯；2：1,4-二氧六环；3：乙基环己烷；4：苯甲醚； 5：4-乙基甲苯；6：苯酚；7：邻甲基苯甲醚；8：对甲基苯甲醚；9：对二甲苯 图1 四种杂质杂质、三种内 标物、苯甲醚色谱分离图Fig.1 The separation chromatogram of four impurities, three internal substance and anisole

苯甲醚样品中碳酸二甲酯(R.T.，3.323 min)、1,4-二氧六环(R.T.，4.072 min)、乙基环己烷(R.T.，6.095 min)、苯甲醚(R.T.，8.179 min)、4-乙基甲苯(R.T.，8.735 min)、苯酚(R.T.，8.999 min)、邻甲基苯甲醚(R.T.，9.643 min)、对甲基苯甲醚(R.T.，9.837 min)几种物质在对二甲苯溶液中完全互溶，其各物质色谱峰可以达到完全分离，R>1.5；苯甲醚样品中不包含内标三种物质，且内标物与待标物质出峰位置毗邻，也不与体系中任何组分相重叠。因此三种内标物质筛选合理。

2.2 线性关系考察

由于苯甲醚样品中主产物与杂质的含量相差较大，且不在相同的数量级。因此需要针对四种杂质与苯甲醚主产物依据色谱条件，分别构建内标校正曲线。然后，以待分析物质峰面积(Ai)与相应内标物面积(As)之比为横坐标，各组分的质量浓度(Mi)与相应内标物的质量浓度(Ms)之比为纵坐标进行线性回归，得到碳酸二甲酯、苯甲醚、苯酚、邻甲基苯甲醚、对甲基苯甲醚的标准曲线分别为：Y=2.0464X+0.0095(R2=0.9999)，线性范围：0.15～0.75 mg/mL，检出限：0.0094 g/L，定量限：0.031 g/L；Y=1.2506X+0.0003(R2=1.0000)，线性范围：54.17～589.6 mg/mL，检出限：0.033 g/L，定量限：0.11 g/L；Y=1.3684X+0.0933(R2=0.9994)线性范围：0.04～0.2 mg/mL，检出限：0.0093 g/L，定量限：0.031 g/L；Y=1.0553X+0.0037(R2=0.9998)，线性范围：0.05～0.25 mg/mL，检出限：0.012 g/L，定量限：0.041 g/L；Y=1.0838X+0.0024(R2=0.9995)，线性范围：0.01～0.05mg/mL，检出限：0.0029 g/L，定量限：0.0097 g/L。

2.3 仪器精密度考察

分别取同一杂质校正工作液与苯甲醚校正工作液，重复进样6次，计算碳酸二甲酯、苯酚、邻甲基苯甲醚、对甲基苯甲醚、苯甲醚几种物质含量的RSD，分别为0.188%、0.792%、0.180%、0.233%，0.0951%，结果表明仪器精密度良好。

2.4 样品回收率考察

由于杂质与苯甲醚产品主产物含量不在一个数量级，因此将杂质和主产物的加标回收率试验分开进行。

对于杂质的加标回收率实验：取已知各杂质含量的苯甲醚样品2.5 mL于5.0 mL容量瓶中，并加入0.1 mL杂质内标储备液，分0.5 eq，1.0 eq，1.5 eq三个水平分别加标，共完成6组三水平加标液，测定各杂质的含量。由于样品中并不包含苯酚，因此需要针对苯酚进行空白加标，三水平加标量分别为0.13 mg/mL、0.26 mg/mL、0.39 mg/mL。对于主产物的加标回收率实验：取已知主含量的苯甲醚样品稀释至一定浓度，分0.5 eq，1.0 eq，1.5 eq三个水平分别加标，固定加入1.6000 g乙基环己烷配成溶液，共完成6组三水平加标液，测定苯甲醚的含量，如表1所示。碳酸二甲酯的样品加标回收率：98.7%～104.3%，平均回收率：101.8%，RSD：1.27%；苯甲醚的样品加标回收率：99.5%～100.5%，平均回收率：100.1%，RSD：0.33%；苯酚的空白加标回收率：96.4%～103%，平均回收率：100.35%，RSD：2.19%；邻甲基苯甲醚的样品加标回收率：95.6%～101.6%，平均回收率：99.5%，RSD：1.31%；对甲基苯甲醚样品加标回收率：99.2%～105.0%之间，平均回收率：102.4%，RSD：1.77%，表明该方法准确度良好。

表1 杂质与主产物的加标试验(n=6)Table 1 Results of recovery tests of impurities and main products (n=6)

2.5 重复性试验

于5.0 mL容量瓶中，平行配制6份碳酸二甲酯(0.6 mg/mL)，苯酚(0.4 mg/mL)，邻甲基苯甲醚(0.2 mg/mL)，对甲基苯甲醚(0.06 mg/mL)的杂质混液，并加入0.1 mL杂质内标储备液，用对二甲苯稀释定容，平行分成六份。同样的，在5.0 mL容量瓶中，平行配制6份苯甲醚(484.0 mg/mL)与乙基环己烷(319.25 mg/mL)混液，用对二甲苯稀释定容后，依据色谱条件分别测定碳酸二甲酯、苯酚、邻甲基苯甲醚、对甲基苯甲醚四种杂质，与苯甲醚的含量，其RSD分别为0.22%、2.9%、0.074%、0.42%，0.0909%，表明该方法的重复性较好。

2.6 样品测试与显著性评价

取市售两种不同生产工艺苯甲醚样品依据1.2.2-(5)所述方法分别制得样品待测液，注入气相色谱仪分别计算杂质与主产物的含量，色谱分离情况如图2所示。为了分析数据的离散程度，特采用格布鲁斯法对12组数据进行显著性评价，将离群值剔除后，再计算各物质平均值。两种苯甲醚样品的格布鲁斯检验表，分别如表2，表3所示。从表2中，发现样品1中邻甲基苯甲醚的第一组数据具有显著性差异，因此需要将测试样品的第一组数据全部剔除，采用余下11组数据计算各组分含量的平均值。表3中，发现样品2的12组数据无离群值，为了方便对比，采用11组数据进行计算各组分含量的平均值，并归一化。如表4所示。

A.市售苯甲醚样品1；B.市售苯甲醚样品2 1. 碳酸二甲酯；2. 1,4-二氧六环；3. 乙基环己烷；4. 苯甲醚；5. 4-乙基甲苯；6. 邻甲基苯甲醚；7. 对甲基苯甲醚 图2 市售不同苯甲醚样品测试分离图Fig.2 The separation chromatogram of two different commercial anisole samples表2 样品1格布鲁斯检验法显著性评价G0.99,12=2.55[10](n=12)Table 2 Evaluation of the significantdifference of sample 1G0.99,12=2.55[10](n=12)

注：“-”代表未检出。

表3 样品2格布鲁斯检验法显著性评价G0.99,12=2.55[10](n=12)Table 3 Evaluation of the significant difference of sample 2 G0.99,12=2.55[10](n=12)

表3(续)

注：“-”代表未检出。

表4 两种苯甲醚样品中5中成分的含量(n=11)Table 4 The content of five components of two different sorts of anisole samples

注：“-”代表未检出。

3 结论

本文通过筛选合适的气相色谱内标物，构建了同时准确测定苯甲醚产品中主产物与杂质分析方法。体系中各物质可以实现快速完全分离，线性拟合度高，检出限与定量限较低，方法重复性以及平均回收率结果满意，并采用格布鲁斯检验法对样品测试结果进行显著性评价。本方法操作简便、分析快速、不需样品预处理，能够为生产、用户和质量评定提供必要的技术支撑。