HPLC法測定乙醇酸甲酯水解產物乙醇酸含量

周祎 徐宏 蔣月明(中國石化揚子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

0 引言

中國石化揚子石油化工有限公司合成氣制乙醇酸裝置工藝原理：首先，合成氣在催化劑的作用下生成草酸二甲酯；然后，草酸二甲酯加氫生產乙醇酸甲酯；最后，乙醇酸甲酯再水解生成乙醇酸[1]。該套裝置生產的乙醇酸產品中乙醇酸質量分數大概在50%～80%范圍之間。目前，乙醇酸質量分數沒有相應的檢測標準。前期主要采用酸堿滴定法、氣相色譜法等進行測定。酸堿滴定法測定的是被測樣品中總酸(包括乙醇酸、乙醇酸聚和物、草酸以及其他酸性物質)質量分數，因此無法準確測定乙醇酸含量。另外乙醇酸沸點為100℃，當加熱至沸點時，乙醇酸會分解，造成氣相色譜法響應小、線性差，影響準確定量。由于乙醇酸兼有醇(含有羥基)與酸(含有羧基)的雙重性質，對紫外光區有吸收，因此，可以采用紫外檢測器的HPLC法檢測乙醇酸含量[2]。

筆者通過實驗建立了HPLC法測定乙醇酸方法：HP-C18色譜分離柱，紫外檢測器，柱溫：35℃，流動相：0.06%(質量分數)磷酸水溶液和乙腈(體積比為95:5)，流速：0.6mL/min，檢測波長：210nm。實驗方法中乙醇酸和乙醇酸甲酯響應值與濃度間線性良好(乙醇酸和乙醇酸甲酯工作曲線的相關系數r分別是0.9995和0.9995)，乙醇酸和乙醇酸甲酯兩組分回收率為96.6%～103.8%，精密度為1.16%～3.93%。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

賽默飛U3000高效液相色譜儀(配自動進樣器)，紫外檢測器；乙腈(HPLC級)，德國Merck公司；磷酸(HPLC級),美國Dikma公司；乙醇酸和乙醇酸甲酯(分析純)，國藥集團。

1.2 儀器參數條件

色譜柱： HP-C18色譜分離柱(4.6mm×150mm，5μm)；柱溫：35℃；流動相：質量分數為0.06%磷酸水溶液和乙腈(二者體積比為95:5)；流速：0.6mL/min；檢測波長：210nm；進樣量：0.5μL。

1.3 標準溶液配制

稱取乙醇酸標準物質50g，用蒸餾水稀釋至100g，配制成質量分數為50%的標準儲備溶液，搖勻待用。分別稱取1g、2g、5g、10g、15g、20g標準儲備液，同樣蒸餾水稀釋至50g，乙醇酸標準溶液中乙醇酸質量分數分別為1%、2%、5%、10%、15%、20%，均經過0.45μm的濾膜過濾，待用。

稱取乙醇酸甲酯標準物質0.25g，用乙腈稀釋至50g，配制成質量分數為0.5%的標準儲備溶液，搖勻待用。分別稱取1g、5g、10g、20g、30g、40g標準儲備液，用乙腈稀釋至50g，乙醇酸甲酯標準溶液中乙醇酸甲酯質量分數分別為0.01%、0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%，均經過0.45μm的有機相濾膜過濾，待用。

1.4 樣品溶液配制

將中國石化揚子石油化工有限公司合成氣制乙醇酸裝置生產所得乙醇酸產品用蒸餾水稀釋5～8倍，經過0.45μm濾膜過濾，待用。

2 結果與討論

2.1 檢測波長的選擇

查閱資料[3-4]，HPLC法測定乙醇酸含量均使用紫外檢測器，檢測波長為210nm，因此，檢測波長確定為210nm。

2.2 色譜柱的選擇

HP-C18色譜柱以全覆蓋的鍵合硅膠為填料，具有優異的穩定性。可使用100%的水相做流動相，具有高的選擇性和分離效率，可分離酸性、中性和堿性有機化合物，以及許多藥物和多肽等。考慮到合成氣制乙醇酸裝置生產所得乙醇酸產品是酸性溶液，且含有大量的水，因此，選用HP-C18色譜柱。

2.3 流動相的選擇

(1)分別采用純水、乙腈的水溶液(體積比為95:5)、0.06%(質量分數)磷酸水溶液和乙腈(體積比為95:5)作為流動相檢測乙醇酸樣品。

從圖1、2、3可知，以純水作流動相，乙醇酸和乙醇酸甲酯的柱效明顯偏低，并且分析時間較長。以乙腈的水溶液(體積比為95:5)作流動相，乙醇酸和乙醇酸甲酯達到基線分離，但乙醇酸甲酯峰出現拖尾現象，基線產生漂移。以0.06%(質量分數)磷酸水溶液和乙腈(體積比為95:5)作為流動相，乙醇酸甲酯和乙醇酸達到基線分離，乙醇酸甲酯峰沒有拖尾現象。

(2)考察0.06%磷酸水溶液和乙腈比例關系對分離度的影響，按照不同體積比作流動相，檢測乙醇酸樣品。

圖1 純水作流動相時乙醇酸樣品的譜圖

圖2 乙腈的水溶液(體積比為95:5)作流動相時乙醇酸樣品譜圖

圖3 0.06%(質量分數)磷酸水溶液和乙腈(體積比為95:5)作流動相時乙醇酸樣品譜圖

從表1可知，隨著乙腈含量的增大，各組分分離度明顯降低。當分離度達到1.5時，乙醇酸和乙醇酸甲酯與相鄰組分才能完全分開，因此，采用0.06%(質量分數)磷酸水溶液和乙腈(體積比為95:5)作為乙醇酸樣品檢測時的流動相。

表1 磷酸水溶液和乙腈不同體積比作流動相時乙醇酸樣品各組分的分離度

2.4 流動相流速的選擇

采用0.06%(質量分數)磷酸水溶液和乙腈(體積比為95:5)作為乙醇酸樣品檢測時的流動相，考察流動相在不同流速下樣品、乙醇酸、乙醇酸甲酯的出峰時間和分離度。

從表2可知，隨著流動相流速的減小，各組分保留時間都逐漸增加，樣品的分離度逐漸增大，綜合考慮組分保留時間及樣品的分離度，因此，選擇流動相流速為0.6mL/min。

表2 流動相不同流速下乙醇酸樣品各組分保留時間和分離度

2.5 樣品稀釋倍數的選擇

乙醇酸樣品中主要成分乙醇酸，酸性比較強，考慮色譜柱的使用壽命，采取稀釋后分析，樣品還需要檢測含量比較小的乙醇酸甲酯、草酸等組分，稀釋倍數不宜太大，考察乙醇酸樣品與蒸餾水按照不同比例稀釋時溶液是pH值、乙醇酸和乙醇酸甲酯含量。

表3 乙醇酸樣品不同比例稀釋時溶液pH值、乙醇酸和乙醇酸甲酯的含量

從表3可知，乙醇酸樣品按照不同比例稀釋，不影響乙醇酸和乙醇酸甲酯含量的測定，因此，綜合考慮色譜柱使用壽命和儀器的穩定性，選擇樣品稀釋5～8倍。

2.6 標準曲線的線性關系

將1.3配制的乙醇酸、乙醇酸甲酯標準溶液，注入高效液相色譜儀，以組分含量為橫坐標，以峰面積為縱坐標繪制標準曲線。

從圖4、5可知，乙醇酸和乙醇酸甲酯工作曲線的相關系數r分別為0.9995和0.9995，說明該方法試驗中乙醇酸和乙醇酸甲酯響應值與濃度之間線性關系良好。

圖4 乙醇酸工作曲線

圖5 乙醇酸甲酯工作曲線

2.7 樣品分析

將乙醇酸樣品用蒸餾水稀釋5～8倍，并過濾的樣品注入高效液相色譜儀，具體見圖6。

圖6 乙醇酸樣品標準譜圖

2.8 精密度和回收率

2.8.1 精密度試驗

按照1.2儀器參數條件和1.4樣品溶液配制，對三個不同乙醇酸樣品進行重復性測定。

從表4可知：三個不同樣品分別六次平行試驗測定結果相對標準偏差為1.16%～3.93%。

表4 HPLC法測定乙醇酸樣品精密度試驗

2.8.2 回收率試驗

將乙醇酸樣品1，分成四份，稱取相同樣品質量，分別加入不同質量的乙醇酸和乙醇酸甲酯，再稀釋6倍，按照1.2儀器參數條件進行測定，得出回收率。

從表5可知，乙醇酸回收率在97.4%～103.8%；乙醇酸甲酯回收率在96.6%～102.4%。

表5 HPLC法測定乙醇酸樣品回收率試驗

3 結語

選擇HP-C18色譜柱、210nm檢測波長，柱溫為35℃，流動相為0.06%(質量分數)磷酸水溶液和乙腈(體積比為95:5)，流速為0.6mL/min，采用HPLC法能夠使乙醇酸和乙醇酸甲酯完全分離，在6min內完成定量檢測，該方法簡便快速。在實際檢測樣品時，精密度和回收率均達到檢測要求。