气相色谱法同时测定α -乙酰基-γ -丁内酯和甲苯含量

乔翠红， 李美萍， 张生万*, 王志娟

(1.山西大学生命科学学院，山西太原030006；2.中国检验检疫科学研究院，北京 100123)

α-乙酰基-γ-丁内酯(ABL)简称γ-乙酰丁内酯，又称2-乙酰丁酸内酯(2-Acetylbutyrolactone)，它是一种含氧五元杂环衍生物。ABL既是一种重要的有机化工原料[1],也可制备维生素B1和抗心绞痛药物延心痛等药品，如合成三甲基高烯丙基溴、4-甲基-5-乙烯基尼古丁腈,还可以通过聚合反应形成脂肪族聚酯等高聚物成为新型的材料[2]。目前国内合成ABL大都采用甲苯做溶剂[3]，而甲苯能致胚胎毒性和肌肉发育异常，且对中枢神经系统有麻醉作用，因此，准确测定ABL及甲苯含量在该产品的工业化生产质量控制中极为重要。

目前测定ABL含量的方法主要有皂化法[4]、光度法[5]、气相色谱法[6]。现行标准[7，8]中所建立的气相色谱法各组分不能很好的分离，测定结果重复性较差，准确度也难以保证。本实验对同时测定ABL和甲苯含量的气相色谱分离条件进行了系统的考察，对其色谱柱、程序升温条件、柱流量、分流比进行优化，建立的方法能准确测定ABL含量，并且当甲苯含量大于0.0005% 时能同时准确测定甲苯含量。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

GC-2010型气相色谱仪(日本，岛津公司)；电子分析天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)。

ABL标准品、γ-丁内酯(百灵威试剂)；α-(2-四氢呋喃亚基)-γ-丁内酯(自制)；乙酸乙酯、苯、甲苯、丙酮、无水乙醇(色谱纯)。

ABL样品(寿阳县世纪精细化工有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1校正因子的计算方法准确称取49.7668 gα-乙酰基-γ-丁内酯、0.0488 gγ-丁内酯、0.0308 gα-(2-四氢呋喃亚基)-γ-丁内酯、0.0361 g苯、0.0314 g甲苯、0.0315 g丙酮、0.0369 g无水乙醇和0.0285 g乙酸乙酯，置于50 mL容量瓶中，摇匀。按与测定样品相同的实验条件进样3次，取平均值，各组分相对ABL的校正因子fi按以下公式计算:

(1)

式中：As为ABL峰面积；mi为各个物质的质量；Ai为各个物质的峰面积；Ai0为ABL样品中各个物质的峰面积；ms为ABL的质量。

样品中未知物的校正因子用邻近峰的校正因子代替。

1.2.2样品含量计算方法按1.2.1方法求得校正因子后，ABL或甲苯的质量分数为wi，按照下式计算，数值以%表示：

(2)

式中:fi为被测组分i的校正因子；Ai为被测组分i的峰面积；w(H2O)为样品中水的质量分数的数值；∑fiAi为各组分的校正峰面积之和。

2 结果与讨论

2.1 气相色谱分离条件的优化

根据样品中各组分(α-乙酰基-γ-丁内酯、甲苯、γ-丁内酯、α-(2-四氢呋喃亚基)-γ-丁内酯、乙酸乙酯和乙醇等)均为非极性或中等极性物质的特性，以及分子量、沸点相差较大的特点，用于分离的固定液宜选用弱极性、耐高温固定液，所以选择的固定液为100%的聚二甲基硅氧烷弱极性SGE-EN1毛细管色谱柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm)。然后参照文献计算分离度的方法[9]，得出样品中ABL与保留时间较大的相邻峰的分离度，分别对程序升温条件、柱流量和分流比进行选择，样品中ABL与相邻峰的分离度达到最大值的分离条件为最佳条件。

2.1.1程序升温条件的选择在汽化室温度为300 ℃，检测器温度为260 ℃，进样量为0.2 μL，柱流量为0.55 mL/min，分流比为110∶1的条件下，考察了程序升温在80～250 ℃之间，不同的升温速率对ABL样品分离度的影响。结果表明：在程序升温条件为：80 ℃保持5 min，以5 ℃/min升至95 ℃，保持5 min，再以6 ℃/min升至105 ℃，保持1 min，再以8 ℃/min升至120 ℃，保持1 min，再以15 ℃/min升至150 ℃，再以18 ℃/min升至250 ℃，保持10 min，此时ABL与邻近峰的分离度达到最大为0.9644，故选此条件为最佳程序升温条件。

2.1.2柱流量的选择在2.1.1选定的最佳程序升温条件下，考察了柱流量分别为0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90 mL/min时对ABL样品分离度的影响情况，结果见表1。

表1 不同柱流量时样品中ABL与邻近峰的分离度

从表1的结果可知，随着柱流量的增大，ABL与邻近峰的分离度呈先增大后减小的趋势，当柱流量为0.80 mL/min时，分离度达到最大为0.9731。本实验选用柱流量为0.80 mL/min。

2.1.3分流比的选择在2.1.1选定的最佳程序升温条件和2.1.2选定的最佳柱流量0.80 mL/min条件下，考察分流比分别为60∶1、70∶1、80∶1、90∶1、100∶1、110∶1、120∶1 时对ABL样品分离度的影响，结果见表2。从表2的结果可知，随着分流比的增大，ABL与邻近峰的分离度呈先增大后减小的趋势，当分流比为110∶1时，分离度达到最大0.9731。实验选择最佳分流比为110∶1。

表2 不同分流比时ABL与邻近峰的分离度

图1 含甲苯样品的气相色谱图

在选定的气相色谱分离条件下，ABL样品中甲苯与其它成分可得到很好的分离(图1)，图1中的7号峰为甲苯峰，所以在测定ABL含量的同时，就可测得甲苯的含量(甲苯质量分数大于0.0005%)。

2.2 定量分析结果

2.2.1校正因子的测定结果按选定的气相色谱分离条件，并按1.2.1校正因子的计算方法分别求出乙醇、丙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯、γ-丁内酯、α-乙酰基-γ-丁内酯、α-(2-四氢呋喃亚基)-γ-丁内酯的校正因子依次为：1.0994、1.0192、1.2324、0.4580、0.4822、1.1828、1.0000、1.0652。

2.2.2测定甲苯线性范围及检出限按选定的气相色谱分离条件，对甲苯浓度分别为0.00055%、0.00109%、0.00546%、0.0105%、0.05207%、0.1009%、0.2025%、0.5239% 系列标样进行测定，以浓度(X)为横坐标，峰面积(Y)为纵坐标，进行回归分析。结果表明，当甲苯浓度在0.00055%～0.5239%范围内时，其浓度与峰面积呈良好的线性关系，回归方程为:Y=62 159X-1245,相关系数R2=0.9990。同时，计算甲苯检出限为0.000353%。

2.2.3精密度试验按选定的气相色谱分离条件，对甲苯浓度为0.0521%的样品连续测定9次，计算甲苯和ABL含量的相对标准偏差(RSD)分别为1.1%和0.0008%，表明本方法的精密度良好。

2.2.4回收率试验按选定的气相色谱分离条件，对甲苯进行加标回收试验，添加甲苯的量选择四个水平，每个样品平行进样3次， 计算回收率，结果见表3。

表3 甲苯的回收率

从表3可知，甲苯加入量在0.00076%～0.4728% 之间，测甲苯的回收率在96.4%～114.3% 之间，符合ABL含量测定方法要求。

2.2.5样品含量测定结果通过该法测定寿阳世纪精细化工有限公司不同批次样品及浙江某样中ABL和甲苯的含量，并与标准Q/SJH 001-2009测定结果比较，结果见表4。

表4 ABL和甲苯含量测定结果

由表4可知，在选定的ABL含量测定的色谱分离条件下，该法应用于实际样品的测定，能真实反映ABL与相邻峰的分离情况，且能同时准确测定ABL和甲苯含量，而Q/SJH 001-2009测定ABL含量均偏高。

3 结论

通过对色谱柱、程序升温条件、柱流量和分流比进行系统的优化，得到了能对ABL样品进行良好分离的气相色谱分离条件，并能同时准确测定样品中ABL和甲苯的含量，可以更好的控制样品中甲苯残留量，为生产过程中可行的中控方法及产品质量控制标准提供理论依据，在ABL工业化生产中具有重要意义。