2-氯-3-硝基苯甲酸的分析

吳 若，肖瑛子，黃超群，龐懷林

(1.江西天宇化工有限公司長沙分公司，長沙 410209；2.南通泰禾化工股份有限公司，南通 226407)

2-氯-3-硝基苯甲酸，分子式為C7H4ClNO4，化學結構見圖1，是由南通泰禾化工股份有限公司自主研發的環丙氟蟲胺重要中間體[1-3]，是近期發展較快的一種重要精細化工中間體，目前國內外仍無大規模產業化。

圖1 2-氯-3-硝基苯甲酸的結構式

目前關于2-氯-3-硝基苯甲酸的分析方法少。為了與環丙氟蟲胺工藝生產過程的原料和雜質分離，本文采用高效液相色譜法，根據分離度與峰型對分析條件進行研究[4-5]，選擇了甲醇+磷酸水混合溶液為流動相，建立了適用于2-氯-3-硝基苯甲酸樣品的定量分析方法。該方法分離效果好，操作簡單快速。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

LC-20AT型高效液相色譜儀配SPD-M20A二極管陣列檢測器和色譜工作站(日本島津公司)；ATY224型電子天平(日本島津公司)；SXC-10JZ型超聲波清洗儀(湖南尚辛創儀器設備有限公司)；UPH-1-10L型純水超純水一體機(四川宜家水處理科技有限公司)；0.22 μm濾膜(水系、有機系，彼西絡科技有限公司) 甲醇(色譜純，韓國SKchemicals)；磷酸(AR，國藥集團)；2-氯-3-硝基苯甲酸標樣，已知質量分數99.0% (長沙嘉橋生物科技有限公司提供，上海曉明檢測技術服務有限公司定值)；2-氯-3-硝基苯甲酸試樣樣品(江西天宇化工有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 色譜條件

色譜柱為島津Shim-pack C18不銹鋼柱(柱長250 mm，內徑4.6 mm，內裝5 μm填充物)；流動相為甲醇+0.1%磷酸水溶液(45+55，體積比)，經0.22μm濾膜過濾和脫氣，流速為1.0 mL/min；檢測波長為236 nm；柱溫為(40±2) ℃；進樣體積為5 μL。在該色譜操作條件下，2-氯-3-硝基苯甲酸的保留時間約為10.07 min。2-氯-3-硝基苯甲酸標樣和試樣色譜圖見圖2和圖3。

圖2 2-氯-3-硝基苯甲酸標樣高效液相色譜圖(500 μg/mL)

圖3 2-氯-3-硝基苯甲酸試樣高效液相色譜圖(500 μg /mL)

1.2.2 測定步驟

1.2.2.1 標樣溶液的配制

稱取0.05 g (精確至0.000 1 g) 2-氯-3-硝基苯甲酸標樣置于100 mL容量瓶中，加入甲醇溶解，放入超聲波清洗儀中超聲3 min，待溶液冷卻至室溫后用甲醇定容，搖勻。

1.2.2.2 試樣溶液的配制

稱取含0.05 g (精確至0.000 1 g) 2-氯-3-硝基苯甲酸試樣置于100 mL容量瓶中，加入甲醇溶解，放入超聲波清洗儀中超聲3 min，待溶液冷卻至室溫后用甲醇定容，搖勻。

1.2.2.3 測定

按上述操作條件，待儀器基線穩定后，連續注入數針標樣溶液，待相鄰2針的峰面積相對變化小于1.0%時，按照標樣溶液、試樣溶液、試樣溶液、標樣溶液的順序進樣測定。

1.3 計算

將測得的2針試樣溶液以及試樣前后2針標樣溶液中2-氯-3-硝基苯甲酸峰面積分別進行平均。試樣中2-氯-3-硝基苯甲酸的質量分數ω(%)按式(1)計算：

式中：ω為試樣中苯并呋喃酮的質量分數(%)；A2為試樣溶液中2-氯-3-硝基苯甲酸峰面積的平均值；m1為標樣的質量的數值(g)；P為標樣中2-氯-3-硝基苯甲酸的質量分數(%)；A1為標樣溶液中2-氯-3-硝基苯甲酸峰面積的平均值；m2為試樣的質量的數值(g)。

2 結果和分析

2.1 色譜條件的選擇

為了實現2-氯-3-硝基苯甲酸與雜質的有效分離，根據其化學結構特點，對乙腈和水、甲醇和水、乙腈與磷酸水溶液、甲醇與磷酸水溶液4種組合，在Shim-pack GIST、ODS-3和Waters 3款C18色譜柱上進行比較選擇。經過試驗比較，確定流動相為甲醇和0.1%磷酸水溶液，比例為45∶55 (體積比)，流速為1.0 mL/min。Shim-pack GIST C18耐受pH為1~8，比ODS-3和Waters的pH 2~8要寬，因此選擇Shim-pack GIST C18色譜柱。

通過高效液相色譜儀的SPD-M20A二極管陣列檢測器進行紫外光譜掃描，得到2-氯-3-硝基苯甲酸的紫外吸收光譜圖，其最大吸收波長為197 nm，隨著波長增大吸收強度遞減。通過多次試驗，波長在236 nm時2-氯-3-硝基苯甲酸及其他雜質峰都有很好的吸收且峰型平緩，因此選236 nm為檢測波長。

經過不同溫度點的進樣試驗，柱溫在30~40 ℃，出峰保留時間的變化差異不顯著；故選擇柱效最佳且與高效液相色譜試樣檢測池一致的40 ℃作為此方法的分析溫度。

在此條件下，基線平穩，2-氯-3-硝基苯甲酸與其他雜質得到較好地分離，且峰型對稱，測定時間短，檢測效率高。

2.2 分析方法的特異性

采用峰純度來鑒別2-氯-3-硝基苯甲酸。2-氯-3-硝基苯甲酸標樣和試樣的最小峰純度相似度分別為1.00和0.999 9，最小峰純度閾值為0.99~1.01，分別為1.00和0.999 9，最小峰純度指數均為0，非負值，說明標樣和試樣色譜峰中均不含有雜質峰。

2.3 分析方法的線性相關性

分別稱取6份2-氯-3-硝基苯甲酸標樣于6個100 mL容量瓶中，加入甲醇溶解，放入超聲波清洗儀中超聲3 min，待溶液冷卻至室溫后用甲醇定容，搖勻。

以2-氯-3-硝基苯甲酸質量濃度(x，μg/mL)為橫坐標和峰面積(y)為縱坐標繪制標準曲線，線性回歸方程為y=10 890x+63 662，相關系數R2=1。結果見表1和圖4。可見，2-氯-3-硝基苯甲酸的質量濃度為150.27~1187.31 μg/mL時有良好的線性關系。

表1 2-氯-3-硝基苯甲酸的質量濃度及其相應峰面積值

圖4 2-氯-3-硝基苯甲酸的質量濃度與其相應峰面積之間的線性關系圖

2.4 分析方法的精密度

稱取已知含量試樣6個，按上述色譜操作條件進行分析，測得2-氯-3-硝基苯甲酸的質量分數，試驗結果詳見表2。2-氯-3-硝基苯甲酸的標準偏差為0.15%，變異系數為0.16%，說明方法精密度良好，能滿足日常的定量分析。

表2 2-氯-3-硝基苯甲酸試樣的精密度試驗結果

2.5 分析方法的準確度

分別稱取含0.025 g (精確至0.000 1 g) 2-氯-3-硝基苯甲酸試樣置于6個100 mL容量瓶中，加入不同質量的2-氯-3-硝基苯甲酸標樣(精確至0.000 1 g)，按“1.2節溶液的配制”進行配制后測定，結果見表3。由表3可知，2-氯-3-硝基苯甲酸回收率為98.98%~100.44%，平均回收率為99.64%，均在98%~ 102%之間，說明該方法準確度良好，能滿足日常的定量分析。

表3 2-氯-3-硝基苯甲酸的準確度試驗結果

2.6 非分析物的干擾

為防止有效成分中其他物質的干擾，導致分析方法出現誤差。以不含有效成分的空白溶劑為空白試樣，其高效液相色譜圖如圖5所示，經與圖2、圖3對比確認，空白試樣中不含有效成分的干擾物質。

圖5 2-氯-3-硝基苯甲酸溶劑空白的高效液相色譜圖

3 結 論

本文采用高效液相色譜法建立了快速測定2-氯-3-硝基苯甲酸的定量定性方法。經試驗驗證，該方法線性范圍寬、重現性好，準確度高，可以快速地對2-氯-3-硝基苯甲酸進行定性和定量分析，能滿足對產品質量控制的要求。