高效液相色谱法测定吡虫啉杀虫剂中4种关键杂质残留量

王根林,孟 颖

(江苏扬农化工集团有限公司,扬州 225009)

吡虫啉是一种新型超高效内吸性广谱烟碱类杀虫剂[1],其作用机理是选择性抑制昆虫烟碱型乙酰胆碱受体,从而阻断神经系统信号正常传导,起到杀虫作用[2],具有高效、高选择性、低毒、低污染等特点,在卫生害虫防治领域具有广阔的应用前景[3]。目前,缩合法生产吡虫啉是国内企业最广为应用的一种方法[4],该方法由咪唑烷与2-氯-5-氯甲基吡啶在碱性条件下进行缩合反应制得吡虫啉,在合成反应液和粗品中存在或残留硝酸胍、硝基胍、咪唑烷和2-氯-5-氯甲基吡啶,在精制过程中无法完全去除,从而影响产品质量,因此这些杂质的测定对吡虫啉成品质量控制有重要意义。已报道的吡虫啉检测方法主要有高效液相色谱法[5-6]、气相色谱法[7-8]、光谱法[9-10]、电化学法[11]和液相色谱-质谱法[12]等,上述分析方法局限于对吡虫啉主含量或个别杂质的测定,对硝酸胍、硝基胍、咪唑烷和2-氯-5-氯甲基吡啶的同时测定方法目前尚无研究。针对该问题,本工作采用高效液相色谱法,实现了吡虫啉中4种关键杂质的同时分析,可用于吡虫啉成品质量的检测与控制。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 1260型高效液相色谱仪,配二极管阵列检测器(DAD);XPE 205 型电子天平;Milli-Q Academic型超纯水纯化系统。

混合标准溶液:400 mg·L-1,称取硝酸胍、硝基胍、咪唑烷、2-氯-5-氯甲基吡啶各40.0 mg,加入20%(体积分数,下同)甲醇溶液超声溶解,转移至100 mL容量瓶中,用20%甲醇溶液定容,配制成硝酸胍、硝基胍、咪唑烷、2-氯-5-氯甲基吡啶的质量浓度均为400 mg·L-1的混合标准溶液。

硝酸胍、2-氯-5-氯甲基吡啶、七氟丁酸、三氟乙酸和五氟丙酸,纯度均不小于99%;吡虫啉,纯度不小于98.5%;硝基胍、咪唑烷,纯度不小于98%;乙酸铵为分析纯;试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

Agilent Eclipse XDB C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm);柱温30 ℃;进样体积5.0μL;流量0.3 mL·min-1;检测波长270 nm;流动相A 为甲醇,B为含10 mmol·L-1七氟丁酸的20 mmol·L-1乙酸铵溶液。梯度洗脱程序:0～5 min时,A 为15%;5～10 min 时,A 由15%升至75%,保持5 min;15～17 min 时,A 由75%降至15%,保持3 min。

1.3 试验方法

称取吡虫啉样品2.000 g,用20%甲醇溶液超声溶解后定容至100 mL,经0.22μm 有机相针式过滤头过滤,取滤液按仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 流动相的选择

试验考察了甲醇-水、甲醇-乙酸铵溶液和甲醇-乙酸铵溶液-七氟丁酸等3种流动相体系对目标化合物分离效果的影响,如图1所示。

由图1可知:在甲醇-水体系中,硝酸胍、硝基胍和咪唑烷出峰太快,保留差,且硝酸胍与硝基胍色谱峰发生重叠,导致无法定性定量;在甲醇-乙酸铵溶液体系中,硝基胍、硝酸胍和咪唑烷的保留有所增强,但分离度仍然没有改善;在甲醇-乙酸铵溶液体系中,加入七氟丁酸后,硝酸胍和硝基胍实现基线分离。

图1 吡虫啉杂质在不同流动相体系下的色谱图Fig.1 Chromatograms of impurities of imidacloprid in different mobile phase systems

硝酸胍与硝基胍均为有机碱类离子化合物,电离能力强,在反相色谱系统中保留较弱,因此利用在流动相中加入离子对试剂与其形成疏水性离子对的特点,增强色谱保留,改善分离效果。由于辛烷磺酸钠、己烷磺酸钠和十二烷基磺酸钠等常用离子对试剂为难挥发性盐,在色谱柱中易析出,从而造成色谱柱损伤、分析结果重现性差等,试验选择在乙酸铵溶液中分别加入三氟乙酸、五氟丙酸和七氟丁酸等3种沸点较低的可挥发性离子对试剂,比较其分离效果。结果表明:随着全氟代有机酸中碳链的增加,离子对化合物在固定相的保留逐渐增强,在七氟丁酸的条件下,硝酸胍、硝基胍和咪唑烷的分离度较好,因此采用七氟丁酸为离子对试剂。增加七氟丁酸的浓度可提高分离度,但其浓度过高(＞20 mol·L-1)会造成各组分保留时间加长,因此试验选择七氟丁酸的浓度为10 mmol·L-1。

2.2 色谱柱的选择

在优化的色谱条件下,依据文献中提及的色谱柱型号,试验选择性能相近的3种色谱柱,分别考察其分离效果,结果如图2所示。

图2 吡虫啉杂质在不同色谱柱下的色谱图Fig.2 Chromatograms of impurities of imidacloprid on different chromatographic columns

由图2可知:吡虫啉主峰与硝酸胍、硝基胍、咪唑烷、2-氯-5-氯甲基吡啶在3种色谱柱上均能实现较好分离。但在此色谱条件下,2-氯-5-氯甲基吡啶在Dikmatech Inspire C18柱(250 mm×4.6 mm,5μm)上保留过强,使得分析效率降低;硝酸胍及硝基 胍 在 Waters Symmetry C18柱(150 mm ×4.6 mm,5μm)上峰形拖尾较明显,对数据的准确性有一定的影响;而5 种目标物在Agilent Eclipse XDB C18柱(250 mm×4.6 mm,5μm)上峰形对称,出峰时间较短,因此试验选择Agilent Eclipse XDB C18柱(250 mm×4.6 mm,5μm)同时测定吡虫啉成品中4种关键杂质含量。

2.3 系统适用性试验

称取吡虫啉2.000 g置于100 mL容量瓶中,加入混合标准溶液5.0 mL。用20%甲醇溶液溶解并稀释至刻度,配制成含杂质质量分数为0.10%的吡虫啉溶液作为系统适用性溶液。将系统适用性溶液按照色谱条件进样分析,连续进样6次。结果显示,空白溶剂无干扰,硝酸胍、硝基胍、咪唑烷、吡虫啉和2-氯-5-氯甲基吡啶的保留时间分别为2.3,3.8,5.3,10.8,14.9 min。连续进样系统适用性溶液,各杂质峰面积的相对标准偏差(RSD)均小于2.0%,保留时间的RSD 均小于1.0%,说明该系统稳定,能满足测定要求。该色谱条件下各组分峰形较好,理论塔板数均大于10 000。

2.4 标准曲线与检出限

移取混合标准溶液0.1,0.5,2.5,5.0,10.0 mL,分别置于5个100 mL 容量瓶中,用20%甲醇溶液稀释至刻度,配制成质量浓度分别为0.4,2.0,10,20,40 mg·L-1的混合标准溶液系列,按仪器工作条件进行测定。以4种关键杂质的质量浓度为横坐标,对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。结果表明:4种关键杂质的质量浓度均在0.4～40 mg·L-1内与其对应的峰面积呈线性关系,线性回归方程和相关系数见表1。

将混合标准溶液不断稀释进样,以3倍信噪比(S/N)和10倍信噪比分别计算方法的检出限(3S/N)和测定下限(10S/N),结果见表1。

表1 线性参数、检出限和测定下限Tab.1 Linearity parameters,detection limits and lower limits of determination

2.5 精密度试验

称取吡虫啉2.000 g,加入混合标准溶液5.0 mL,用20%甲醇溶液稀释,并定容至100 mL容量瓶中。平行配制6份,按色谱条件测定,杂质硝酸胍、硝基胍、咪唑烷、2-氯-5-氯甲基吡啶测定值的RSD 分别为1.4%,1.3%,1.5%,1.7%,结果表明该方法的精密度良好。

2.6 回收试验

称取吡虫啉2.000g,共12份,分别加入400mg·L-1混合标准溶液4.0,5.0,6.0 mL[相当于加标量1.6,2.0,2.4mg,即各杂质的限度量(0.1%)的80%,100%,120%]各4份,用20%甲醇溶液稀释并定容至100 mL,按仪器工作条件测定,每个加标水平平行测定6 次,进行加标回收试验。计算回收率和测定值的RSD,结果见表2。

表2 回收试验结果(n＝6)Tab.2 Results of test for recovery(n＝6)

2.7 样品分析

按照试验方法对3个批次的吡虫啉成品进行分析,采用外标法计算吡虫啉中4种关键杂质的残留量,结果见表3。

表3 样品分析结果Tab.3 Analytical results of samples mg·kg-1

本工作采用高效液相色谱法同时测定吡虫啉成品中硝酸胍、硝基胍、咪唑烷和2-氯-5-氯甲基吡啶的残留量。该方法分离度好、回收率高、检出限低,可高效、准确地实现对吡虫啉成品中微量杂质的测定,可为吡虫啉成品的质量控制提供依据和参考。