高效液相色譜法測定咪唑生產工藝中反應液中咪唑及2種雜質2-甲基咪唑和4-甲基咪唑

王冰玉，趙文英，曹曉榮，項曙光，?

(1.青島科技大學 化工學院，青島 266042；2.齊魯師范學院 化學與化工學院，濟南 250200)

咪唑，又稱甘噁啉或1，3-二氮雜茂，其化學式為C3H4N2，是一種五元雜環化合物，一般為無色棱形結晶體或微黃色結晶體，具有腐蝕性、刺激性、毒性等特點。咪唑是一種重要的化工中間體，在醫藥、農藥、固化劑[1]等方面都有著廣泛的應用，其國外市場需求量每年都以30%的速度遞增。在工業生產中，咪唑由甲醛、乙二醛和氨水反應得到，其生產過程中反應液(堿性水溶液)的含水量高達80%以上，且會產生2-甲基咪唑和4-甲基咪唑等主要副產物，這將影響后期精餾提純和咪唑產品的質量。

國內外關于甲基咪唑、乙基咪唑、硝基咪唑的檢測方法報道的較多，包括紫外光譜法[2]、液相色譜法[3-4]、氣相色譜法[5]、液相色譜-質譜法[6-10]、離子色譜法[11-12]、毛細管電泳法[13-14]等，但咪唑的檢測方法報道較少。文獻[15]以己烷磺酸鈉為離子對試劑，以甲醇-磷酸二氫鉀/磷酸緩沖液為流動相進行梯度洗脫，測定了克霉唑陰道片中微量咪唑；文獻[16]先用丹磺酰氯進行了柱前衍生，然后用乙酸乙酯萃取、乙腈定容后，采用C18色譜柱進行色譜分離，用乙腈-水為流動相進行梯度洗脫，用熒光檢測器測定了煙用添加劑中微量咪唑的含量。

由于咪唑反應液的含水量高且含有多種雜質，不宜采用氣相色譜和紫外光譜的分析方法。高效液相色譜法是20世紀70年代發展起來的一項高效、快速的分離分析技術，適用于含水溶液體系中的常量和微量組分的分析。本工作擬采用高效液相色譜法測定反應液中的咪唑及其雜質，以期建立一種高效、準確、快速的分析方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

EClass 3100型高效液相色譜儀，配DAD 3100型二極管陣列檢測器和Chromsoft型色譜工作站；AL 204型分析天平；FRQ-1002T 型超聲清洗儀。

離子對試劑溶液:稱取6 g十二烷基硫酸鈉、3 g磷酸二氫鉀于2 L 的廣口瓶中，加入水1 300 mL進行溶解，用磷酸調節pH 為3.5，超聲至無氣泡，加入870 mL乙腈，超聲至無氣泡，待用。

單標準儲備溶液:稱取咪唑(2-甲基咪唑或4-甲基咪)標準品0.100 0 g，加水溶解并定容至100.0 mL，搖勻，配制成1 000 mg·L－1標準儲備溶液。

混合標準溶液系列:移取適量的咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑標準儲備溶液，用水稀釋，配制成10，20，40，60，80，100 mg·L－1的混合標準溶液系列。

咪唑標準品的純度為99.5%；2-甲基咪唑標準品的純度為98%；4-甲基咪唑標準品的純度為98%；十二烷基硫酸鈉、磷酸二氫鉀、磷酸均為分析純；乙腈為一級色譜純；試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

Supersil-ODS-B 色譜柱(250 mm×4.6 mm，5μm)，柱溫30 ℃；流動相為體積比為40∶60的乙腈-離子對試劑溶液；等度洗脫；流量1.0 mL·min－1；檢測波長210 nm；進樣量20μL。

1.3 試驗方法

稱取過濾后的咪唑反應液樣品0.050 0 g 于100 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，在儀器工作條件下測定，以外標法定量。

2 結果與討論

2.1 分析條件優化結果

按照儀器工作條件考察了離子對試劑溶液中十二烷基硫酸鈉的質量濃度分別為10，13，16，19，22，25 mmol·L－1，離子對試劑溶液pH 分別為2.5，3.0，3.5，4.0，等度洗脫中離子對試劑溶液在流動相溶液中的比例按5%的降幅從70%逐級降至30%時對20 mg·L－1混合標準溶液中咪唑的峰形、保留時間及咪唑和2-甲基咪唑、4-甲基咪唑分離情況的影響。結果表明:當十二烷基硫酸鈉的濃度為10～25 mmol·L－1時，咪唑的保留時間為7.0～9.1 min，其峰面積隨著十二烷基硫酸鈉質量濃度的增大而減小，綜合考慮，確定離子對試劑溶液中十二烷基硫酸鈉的濃度為16 mmol·L－1；當離子對試劑溶液pH 為2.5～4.0時，咪唑的保留時間基本不變，峰面積隨著pH 的增大稍有降低，綜合考慮，確定離子對試劑溶液的pH 為3.5。當離子對試劑溶液在流動相溶液中的比例為70%時，咪唑及雜質的分離較好，但咪唑的保留時間較長，為30min；隨著離子對試劑溶液比例的降低，保留時間逐漸縮短，但咪唑及雜質的分離效果變差，綜合考慮，確定離子對試劑溶液在流動相溶液中的比例為60%。在此優化條件下，咪唑的保留時間約為8.5 min，2-甲基咪唑和4-甲基咪唑的保留時間分別為9.3，10.1 min。三者的分離度均大于2.0，達到良好分離，且峰形較好，3種物質混合標準溶液的色譜圖見圖1。

圖1 混合標準溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of the mixed standard solution

2.2 標準曲線

按照儀器工作條件對混合標準溶液系列進行測定，以3種待測物的質量濃度為橫坐標，其對應的峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結果表明:咪唑、2-甲基咪唑和4-甲基咪唑標準曲線的線性范圍均為10～100 mg·L－1，其線性回歸方程分別為y＝50.77x＋222.4，y＝86.53x＋241.3，y＝78.34x＋325.0；相關系數分別為0.999 6，0.999 1，0.999 5。

2.3 檢出限和測定下限

按照儀器工作條件對0.01 mg·L－1混合標準溶液進行測定，以3倍信噪比計算檢出限(3S/N)，咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑的檢出限分別為0.02，0.02，0.03 mg·L－1。以10倍信噪比計算測定下限(10S/N)，咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑的測定下限分別為0.07，0.07，0.10 mg·L－1，換算成樣品中3種物質的質量分數計，其測定下限分別為0.035%，0.036%，0.051%，滿足咪唑反應液中雜質的檢測技術指標要求(單個雜質的測定下限不大于0.5%)。

2.4 精密度試驗

按照試驗方法對反應液重復測定8次，咪唑的測定結果分別為10.10%，10.15%，10.14%，10.11%，10.18%，10.17%，10.14%，10.16%，計算測定值的相對標準偏差(RSD)為0.27%，表明該方法精密度良好。

2.5 準確度試驗

在反應液中添加20，100 mg·L－1等2個濃度水平的咪唑標準溶液進行加標回收試驗，每個水平重復5次。結果顯示:20 mg·L－1添加水平的咪唑回收率分別為99.7%，101%，99.7%，100%，100%，平均回收率為100%；100 mg·L－1添加水平的咪唑回收率分別為99.0%，98.9%，99.5%，99.3%，99.1%，平均回收率為99.2%，回收試驗結果表明其準確度滿足常量分析的要求。

2.6 方法比對

對同一反應釜中不同的反應時間所取樣品(編號為樣品1＃～樣品9＃)分別按照本方法和氣相色譜法(實驗室自建方法)進行測定。在用本方法測定時，樣品1＃～樣品9＃中咪唑的測定結果(質量分數)分別為10.71%，10.55%，10.30%，10.14%，10.18%，10.11%，10.12%，10.13%，10.12%，平均值為10.26%，RSD 為2.1%；反應液中咪唑的質量分數自10.71%逐漸降低至10.12%，這是由于在咪唑合成反應初始階段，出現返混，反應液中咪唑的含量較高，隨著反應的進行，返混程度降低，產物趨于穩定；在用氣相色譜法測定時，這9個樣品中咪唑的測定結果分別為11.07%，10.94%，10.76%，10.52%，10.58%，10.45%，10.45%，10.49%，10.44%，平均值為10.64%，RSD 為2.2%；本方法和實驗室自建方法結果吻合，且兩者RSD 差異不大，說明了本方法的可靠性。2-甲基咪唑在樣品中有檢出，但其含量低于測定下限；4-甲基咪唑在樣品中未檢出。

樣品1的色譜圖見圖2。

圖2 樣品1＃的色譜圖Fig.2 Chromatogram of the sample 1＃

本工作建立了高效液相色譜測定反應液中咪唑及2種雜質的方法，該方法簡單方便，適用性好，準確性好，效率高，為咪唑合成反應條件的優化、工藝生產過程的監測、產品質量的控制提供可靠、有效的方法。