醛類化合物檢測方法中腙類物質(zhì)的衍生條件

王 偉，盧志剛，張桂珍

1.南京市玄武區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，江蘇 南京 210018 2.江蘇出入境檢驗(yàn)檢疫局，江蘇 南京 210001

空氣中VOCs通過人機(jī)體生物膜進(jìn)入血液體系的途徑有3種：呼吸道吸收、消化道吸收、皮膚吸收，其已被發(fā)現(xiàn)具有基因毒性和致癌性[1]。目前從室內(nèi)空氣中檢測出的200余種VOCs中主要涉及脂肪烴、芳香烴、醛類、酮類、氯化烴類[2]，許多化合物已被國際癌癥研究中心(IARC)證明為第一類和第二類致癌物[3-6]。VOCs中的醛是影響室內(nèi)空氣質(zhì)量品質(zhì)(IAQ)的主要因素之一[7]，室內(nèi)空氣質(zhì)量不僅影響人們身體健康，而且影響人的工作精神和效率，一些研究也表明在所有影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的因素中，VOCs是導(dǎo)致“建筑病態(tài)綜合癥(SBS)”的主要因素[8]。為此發(fā)達(dá)國家紛紛出臺(tái)法規(guī)以限制揮發(fā)性有害物質(zhì)，對(duì)醛等有毒有害物質(zhì)分析方法的研究也進(jìn)一步深化。

空氣中醛類化合物測定方法通常是用2,4-二硝基苯肼(DNPH)的硅膠吸附管主動(dòng)采集一定體積的空氣，空氣中醛類化合物組分與吸附管中的DNPH反應(yīng)，衍生為相應(yīng)的醛-2,4-二硝基苯腙，經(jīng)乙腈洗脫、反相液相色譜柱分離，以紫外檢測器或二級(jí)陣列管檢測器高效液相色譜儀測定。顯然，醛-2,4-二硝基苯腙的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備，對(duì)測定過程具有重要意義。通常純品醛-2,4-二硝基苯腙制做方法是定量的DNPH加入過量的醛，酸性條件下衍生化制備醛-2,4-二硝基苯腙。過程為先以乙腈反復(fù)純化DNPH，直至重結(jié)晶的DNPH中雜質(zhì)腙含量不大于0.2%，以HPLC測定其純度，純化后的DNPH在酸性條件下與加入的過量醛衍生化醛-2,4-二硝基苯腙，再經(jīng)清洗、純化去除多余的醛及酸，干燥后測定其純度。該過程復(fù)雜、醛消耗量極大，不適合實(shí)驗(yàn)室操作。采用酸性條件下，定量的醛中加入過量DNPH法制備醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，方法簡單、快速。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

高效液相色譜儀(HPLC1200)，二極管陣列檢測器(美國)；色譜柱為ZORBAX ODS C18柱(250 mm×6 mm，5 μm，美國)；色譜純?cè)噭阂译妗⒓状?美國)；2,4-二硝基苯肼(日本)，含水量50%；微量進(jìn)樣針(美國):1、5、10、100、1 000 μL，2、5 mL；鹽酸為優(yōu)級(jí)純，二次去離子水；分析天平精度2/10 000(瑞士)；Nicolet 6700傅里葉紅外光譜儀(美國)；14種醛-2，4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)試劑(美國)：規(guī)格TO11/IP-6A，技術(shù)參數(shù)信息見表1；15種醛單體標(biāo)準(zhǔn)試劑(美國)，信息見表2。

表1 14種2，4-二硝基苯醛類衍生物的腙技術(shù)參數(shù)信息

表2 15種醛單體標(biāo)準(zhǔn)試劑信息

1.2 HPLC分析條件

色譜柱為ZORBAX ODS C18柱(250 mm×6 mm，5 μm)；流動(dòng)相為A相乙腈, B相超純水；流速為1 mL/min，柱溫30 ℃；淋洗梯度為初始60%A+ 40% B，20 min時(shí)75%A+25% B，35 min時(shí)90% A+10%B，45 min時(shí)60% A+40%B；色譜柱平衡時(shí)間為5 min；激發(fā)波長為230 nm；發(fā)射波長為(403±5)、360 nm；進(jìn)樣量為20 μL。

1.3 醛- 2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

稱取約0.1 g DNPH于TGA坩堝中，氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，以5 ℃/min升溫至105 ℃，恒溫至DNPH達(dá)到恒重，計(jì)算其含水率。

50 mL具塞三角燒瓶中各加入10 mL 適當(dāng)濃度的鹽酸溶液，再加入約0.02 g(干基)的DNPH具塞，超聲充分振蕩使DNPH盡可能溶解，加入適量醛并使DNPH過量，再次置于超聲振蕩5～10 min，使醛類與DNPH充分衍生化，轉(zhuǎn)移至100 mL棕色容量瓶，加入乙腈并充分震蕩，使過量DNPH與醛-2,4-二硝基苯腙充分溶解，并定容至刻度，即獲得醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)溶液母液。取適量母液以乙腈稀釋至適當(dāng)?shù)臐舛?，為待用?biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.4 醛-2,4-二硝基苯腙系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制

用1 000 μL微量進(jìn)樣針，吸取200 μL醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)試劑于1 mL色譜瓶中，再準(zhǔn)確加入適量乙腈，搖勻，可獲得濃度為6 μg/mL醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)溶液，再依次稀釋至濃度為3、0.6、0.12、0.024、0.005 μg/mL的混合醛-2,4-二硝基苯腙系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 DNPH/醛摩爾比對(duì)15種醛物質(zhì)DNPH衍生化結(jié)果的影響

圖1給出了1.0 mol/L鹽酸溶液中不同DNPH/醛類物質(zhì)摩爾比對(duì)DNPH衍生化結(jié)果的影響。

圖1 DNPH/醛類物質(zhì)摩爾比對(duì)衍生化結(jié)果的影響

由圖1可見，當(dāng)DNPH/醛摩爾比大于1∶1時(shí)，甲醛、苯甲醛、異戊醛、對(duì)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譜峰面積趨于穩(wěn)定，繼續(xù)增加DNPH/醛摩爾比，衍生物數(shù)量不再發(fā)生變化；對(duì)于丙醛、丁醛、戊醛、鄰甲基苯甲醛、己醛、2-庚烯醛、辛醛、壬醛，DNPH/醛摩爾比大于2∶1時(shí)，衍生物的色譜面積趨于穩(wěn)定。綜上，醛類物質(zhì)與DNPH在1.0 mol/L鹽酸溶液中，合適的衍生條件為DNPH/醛類摩爾比不小于2∶1。

2.2 鹽酸濃度對(duì)15種醛類物質(zhì)DNPH衍生化結(jié)果的影響

圖2給出了過量DNPH(DNPH/醛摩爾比大于2.0)條件下，0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.0 mol/L鹽酸溶液中醛類物質(zhì)衍生化產(chǎn)物色譜圖。

圖2 鹽酸濃度對(duì)醛類物質(zhì)DNPH衍生化結(jié)果的影響

由圖2可見，當(dāng)鹽酸濃度為0.5～3.0 mol/L時(shí)，甲醛、鄰甲基苯甲醛、己醛、丙醛、丁醛、戊醛、2,5二甲基苯甲醛衍生物色譜峰面積趨于穩(wěn)定，不再隨著酸度的升高發(fā)生變化；2-庚烯醛、壬醛、庚醛色譜面積隨著酸度的提高呈現(xiàn)上升形態(tài)。當(dāng)鹽酸濃度為0.5～2.5 mol/L時(shí)，苯甲醛、異戊醛、對(duì)鄰甲基苯甲醛衍生物色譜峰面積趨于穩(wěn)定，不再隨著酸度的升高發(fā)生變化；當(dāng)鹽酸濃度大于1.0 mol/L時(shí)，辛醛、2-乙基己醛衍生物色譜峰面積趨于穩(wěn)定，不再隨著酸度的升高發(fā)生變化。由此可確定，醛類物質(zhì)與DNPH在鹽酸中衍生化的酸度條件為1.0～2.0 mol/L。

2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)醛類物質(zhì)DNPH衍生化結(jié)果的影響

圖3給出15種醛類物質(zhì)不同衍生化時(shí)間(室溫15～25 ℃)條件下，衍生化產(chǎn)物的色譜測定數(shù)據(jù)，由圖3可見，衍生化時(shí)間對(duì)DNPH衍生化結(jié)果無影響，考慮到超聲振蕩有助于反應(yīng)物的充分混合，選擇超聲振蕩時(shí)間為5 min。

2.4 衍生化結(jié)果的確認(rèn)

2.4.1 采用有證標(biāo)準(zhǔn)樣品驗(yàn)證

表3給出了醛-2,4-二硝基苯腙有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線法對(duì)衍生化制得的醛-2,4-二硝基苯腙的測定數(shù)據(jù)。

圖3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)醛類物質(zhì)衍生化結(jié)果的影響

表3 標(biāo)準(zhǔn)溶液結(jié)果的驗(yàn)證

由表3可見，DNPH過量法制得的甲醛、丙醛、丁醛、苯甲醛、異戊醛、戊醛、鄰-苯甲醛、p-苯甲醛、己醛和2,5-二甲基苯甲醛的2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)溶液中各組分腙的理論質(zhì)量(以相應(yīng)醛計(jì))與測定值(使用腙有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線)相對(duì)偏差為0.04%～1.91%。

2.4.2 紅外驗(yàn)證

圖4給出了紅外光譜法對(duì)衍生化制得的醛-2,4-二硝基苯腙的測定數(shù)據(jù)。DNPH過量法制得的丙醛、丁醛、異戊醛、戊醛、苯甲醛、對(duì)甲基苯甲醛、2,5-二甲基苯甲醛、2-庚烯醛、庚醛、2-乙基己醛、辛醛、壬醛的2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)溶液中未發(fā)現(xiàn)羰基基團(tuán)紅外光譜峰。

圖4 衍生化標(biāo)準(zhǔn)溶液紅外光譜圖

顯然，1.0 mol/L鹽酸溶液中DNPH/醛類摩爾比不小于2∶1條件下，醛類物質(zhì)與DNPH可充分衍生化。

3 結(jié)論

室溫環(huán)境中，醛類物質(zhì)與DNPH充分衍生化條件為1.0 mol/L鹽酸溶液中，DNPH/醛類摩爾比不小于2∶1。

定量的醛中加入過量DNPH法制備醛-2,4-二硝基苯腙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，相比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室操作方法簡單、快速，所制備的腙類物質(zhì)可作為測試用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

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