HPLC法测定乙醇酸甲酯水解产物乙醇酸含量

周祎 徐宏 蒋月明(中国石化扬子石油化工有限公司，江苏 南京 210048)

0 引言

中国石化扬子石油化工有限公司合成气制乙醇酸装置工艺原理：首先，合成气在催化剂的作用下生成草酸二甲酯；然后，草酸二甲酯加氢生产乙醇酸甲酯；最后，乙醇酸甲酯再水解生成乙醇酸[1]。该套装置生产的乙醇酸产品中乙醇酸质量分数大概在50%～80%范围之间。目前，乙醇酸质量分数没有相应的检测标准。前期主要采用酸碱滴定法、气相色谱法等进行测定。酸碱滴定法测定的是被测样品中总酸(包括乙醇酸、乙醇酸聚和物、草酸以及其他酸性物质)质量分数，因此无法准确测定乙醇酸含量。另外乙醇酸沸点为100℃，当加热至沸点时，乙醇酸会分解，造成气相色谱法响应小、线性差，影响准确定量。由于乙醇酸兼有醇(含有羟基)与酸(含有羧基)的双重性质，对紫外光区有吸收，因此，可以采用紫外检测器的HPLC法检测乙醇酸含量[2]。

笔者通过实验建立了HPLC法测定乙醇酸方法：HP-C18色谱分离柱，紫外检测器，柱温：35℃，流动相：0.06%(质量分数)磷酸水溶液和乙腈(体积比为95:5)，流速：0.6mL/min，检测波长：210nm。实验方法中乙醇酸和乙醇酸甲酯响应值与浓度间线性良好(乙醇酸和乙醇酸甲酯工作曲线的相关系数r分别是0.9995和0.9995)，乙醇酸和乙醇酸甲酯两组分回收率为96.6%～103.8%，精密度为1.16%～3.93%。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

赛默飞U3000高效液相色谱仪(配自动进样器)，紫外检测器；乙腈(HPLC级)，德国Merck公司；磷酸(HPLC级),美国Dikma公司；乙醇酸和乙醇酸甲酯(分析纯)，国药集团。

1.2 仪器参数条件

色谱柱： HP-C18色谱分离柱(4.6mm×150mm，5μm)；柱温：35℃；流动相：质量分数为0.06%磷酸水溶液和乙腈(二者体积比为95:5)；流速：0.6mL/min；检测波长：210nm；进样量：0.5µL。

1.3 标准溶液配制

称取乙醇酸标准物质50g，用蒸馏水稀释至100g，配制成质量分数为50%的标准储备溶液，摇匀待用。分别称取1g、2g、5g、10g、15g、20g标准储备液，同样蒸馏水稀释至50g，乙醇酸标准溶液中乙醇酸质量分数分别为1%、2%、5%、10%、15%、20%，均经过0.45μm的滤膜过滤，待用。

称取乙醇酸甲酯标准物质0.25g，用乙腈稀释至50g，配制成质量分数为0.5%的标准储备溶液，摇匀待用。分别称取1g、5g、10g、20g、30g、40g标准储备液，用乙腈稀释至50g，乙醇酸甲酯标准溶液中乙醇酸甲酯质量分数分别为0.01%、0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%，均经过0.45μm的有机相滤膜过滤，待用。

1.4 样品溶液配制

将中国石化扬子石油化工有限公司合成气制乙醇酸装置生产所得乙醇酸产品用蒸馏水稀释5～8倍，经过0.45μm滤膜过滤，待用。

2 结果与讨论

2.1 检测波长的选择

查阅资料[3-4]，HPLC法测定乙醇酸含量均使用紫外检测器，检测波长为210nm，因此，检测波长确定为210nm。

2.2 色谱柱的选择

HP-C18色谱柱以全覆盖的键合硅胶为填料，具有优异的稳定性。可使用100%的水相做流动相，具有高的选择性和分离效率，可分离酸性、中性和碱性有机化合物，以及许多药物和多肽等。考虑到合成气制乙醇酸装置生产所得乙醇酸产品是酸性溶液，且含有大量的水，因此，选用HP-C18色谱柱。

2.3 流动相的选择

(1)分别采用纯水、乙腈的水溶液(体积比为95:5)、0.06%(质量分数)磷酸水溶液和乙腈(体积比为95:5)作为流动相检测乙醇酸样品。

从图1、2、3可知，以纯水作流动相，乙醇酸和乙醇酸甲酯的柱效明显偏低，并且分析时间较长。以乙腈的水溶液(体积比为95:5)作流动相，乙醇酸和乙醇酸甲酯达到基线分离，但乙醇酸甲酯峰出现拖尾现象，基线产生漂移。以0.06%(质量分数)磷酸水溶液和乙腈(体积比为95:5)作为流动相，乙醇酸甲酯和乙醇酸达到基线分离，乙醇酸甲酯峰没有拖尾现象。

(2)考察0.06%磷酸水溶液和乙腈比例关系对分离度的影响，按照不同体积比作流动相，检测乙醇酸样品。

图1 纯水作流动相时乙醇酸样品的谱图

图2 乙腈的水溶液(体积比为95:5)作流动相时乙醇酸样品谱图

图3 0.06%(质量分数)磷酸水溶液和乙腈(体积比为95:5)作流动相时乙醇酸样品谱图

从表1可知，随着乙腈含量的增大，各组分分离度明显降低。当分离度达到1.5时，乙醇酸和乙醇酸甲酯与相邻组分才能完全分开，因此，采用0.06%(质量分数)磷酸水溶液和乙腈(体积比为95:5)作为乙醇酸样品检测时的流动相。

表1 磷酸水溶液和乙腈不同体积比作流动相时乙醇酸样品各组分的分离度

2.4 流动相流速的选择

采用0.06%(质量分数)磷酸水溶液和乙腈(体积比为95:5)作为乙醇酸样品检测时的流动相，考察流动相在不同流速下样品、乙醇酸、乙醇酸甲酯的出峰时间和分离度。

从表2可知，随着流动相流速的减小，各组分保留时间都逐渐增加，样品的分离度逐渐增大，综合考虑组分保留时间及样品的分离度，因此，选择流动相流速为0.6mL/min。

表2 流动相不同流速下乙醇酸样品各组分保留时间和分离度

2.5 样品稀释倍数的选择

乙醇酸样品中主要成分乙醇酸，酸性比较强，考虑色谱柱的使用寿命，采取稀释后分析，样品还需要检测含量比较小的乙醇酸甲酯、草酸等组分，稀释倍数不宜太大，考察乙醇酸样品与蒸馏水按照不同比例稀释时溶液是pH值、乙醇酸和乙醇酸甲酯含量。

表3 乙醇酸样品不同比例稀释时溶液pH值、乙醇酸和乙醇酸甲酯的含量

从表3可知，乙醇酸样品按照不同比例稀释，不影响乙醇酸和乙醇酸甲酯含量的测定，因此，综合考虑色谱柱使用寿命和仪器的稳定性，选择样品稀释5～8倍。

2.6 标准曲线的线性关系

将1.3配制的乙醇酸、乙醇酸甲酯标准溶液，注入高效液相色谱仪，以组分含量为横坐标，以峰面积为纵坐标绘制标准曲线。

从图4、5可知，乙醇酸和乙醇酸甲酯工作曲线的相关系数r分别为0.9995和0.9995，说明该方法试验中乙醇酸和乙醇酸甲酯响应值与浓度之间线性关系良好。

图4 乙醇酸工作曲线

图5 乙醇酸甲酯工作曲线

2.7 样品分析

将乙醇酸样品用蒸馏水稀释5～8倍，并过滤的样品注入高效液相色谱仪，具体见图6。

图6 乙醇酸样品标准谱图

2.8 精密度和回收率

2.8.1 精密度试验

按照1.2仪器参数条件和1.4样品溶液配制，对三个不同乙醇酸样品进行重复性测定。

从表4可知：三个不同样品分别六次平行试验测定结果相对标准偏差为1.16%～3.93%。

表4 HPLC法测定乙醇酸样品精密度试验

2.8.2 回收率试验

将乙醇酸样品1，分成四份，称取相同样品质量，分别加入不同质量的乙醇酸和乙醇酸甲酯，再稀释6倍，按照1.2仪器参数条件进行测定，得出回收率。

从表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法测定乙醇酸样品回收率试验

3 结语

选择HP-C18色谱柱、210nm检测波长，柱温为35℃，流动相为0.06%(质量分数)磷酸水溶液和乙腈(体积比为95:5)，流速为0.6mL/min，采用HPLC法能够使乙醇酸和乙醇酸甲酯完全分离，在6min内完成定量检测，该方法简便快速。在实际检测样品时，精密度和回收率均达到检测要求。