邻苯二甲醛/巯基乙醇柱前衍生-高效液相色谱法测定水中3种氟乙胺类化合物的含量

杨媖舒 ,金昊坤 ,舒耀皋∗

(1.上海化工研究院有限公司 环境安全评价实验室,上海 200062;2.上海化学品公共安全工程技术研究中心,上海 200062;3.上海化工院检测有限公司 环境安全评价实验室,上海 200062)

含氟低级脂肪胺是一种重要的化工原料,广泛应用在医药、农药、染料等领域中,是生产医药和农药的关键原料和中间体[1-2],具有毒性大、反应活性高等特点,大量使用与排放会对自然环境带来不可忽视的影响[3-5]。胺类化合物的检测方法主要为高效液相色谱法(HPLC)[6-9]。但是,采用HPLC测定氟乙胺类化合物[如2-氟乙胺(FEA)、2,2-二氟乙胺(DFEA)和2,2,2-三氟乙胺(TFEA)]的文献较少[10]。含氟低级脂肪胺结构中缺少紫外吸收基团,测定前需要用衍生试剂将该化合物转化为具有紫外吸收基团的衍生产物。目前已投入应用且较为成熟的衍生试剂有邻苯二甲醛(OPA)[11-13]、丹磺酰氯(DNS-Cl)[14]和2-(9-吖啶酮)-乙酸(AAA)[15]等,但无法达到对氟乙胺类混合物中各组分同时定量分析的目的。文献[10]采用衍生试剂氯甲酸-9-芴甲酯(FMOC-Cl)衍生化上述3种氟乙胺类化合物,但是衍生过程需在加热条件下进行,反应所得产物降解速率慢但易析出,反应后需冷却至室温并经有机相滤膜过滤后方可进样,且样品溶液的保存时间不宜过长。鉴于此,本工作以OPA/2-巯基乙醇为衍生试剂(OPT),所得线性范围更宽、测定下限更低、灵敏度更高、分析时间更短,无需过滤即可直接进样,衍生步骤更加简洁,衍生完成后,以HPLC 测定FEA、DFEA 和TFEA 的含量,可为水中含氟低级脂肪胺含量的测定提供方法参考。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Alliance e2695型高效液相色谱仪,配四元梯度输液泵、2998型光电二极管阵列检测器、120位自动进样器和工作站;DGG-9070A 型电热恒温鼓风干燥箱。

单标准储备溶液:取适量2-氟乙胺盐酸盐、DFEA 和TFEA 标准品,分别用水溶解并定容至50 mL容量瓶中,配制成FEA、DFEA 和TFEA 质量浓度分别为0.996,0.810,0.990 g·L－1的单标准储备溶液。

单标准溶液系列:取适量FEA、DFEA 和TFEA 单标准储备溶液,用水逐级稀释,配制成质量浓度均为0.05,0.25,0.5,2.5,5,25,50,80,240,250,500 mg·L－1的单标准溶液系列。

四硼酸钠溶液:1.0 g·L－1,取0.500 2 g十水合四硼酸钠,用水定容至500 mL容量瓶中,于4 ℃冷藏保存。

OPA储备溶液:13.5 g·L－1,避光称取0.675 2 g OPA,用甲醇溶解并定容至50 mL 容量瓶中。使用时用水稀释成1.5～6.75 g·L－1(稀释2～9倍)的OPA 溶液,于4 ℃避光保存。

2-巯基乙醇储备溶液:21.6 g·L－1,取适量2-巯基乙醇,用四硼酸钠溶液溶解并定容至50 mL容量瓶中。使用时用四硼酸钠溶液稀释成2.400～10.800 g·L－1(稀释2～9倍)的2-巯基乙醇溶液,于2～8 ℃冷藏保存。

OPT 溶液:由相同稀释倍数的OPA 溶液与2-巯基乙醇溶液以体积比1∶5混合配制而成,于4℃避光冷藏保存。

2-氟乙胺盐酸盐、DFEA 和TFEA 标准品的纯度分别为95%,97%,98%;OPA 和2-巯基乙醇均为化学纯,十水合四硼酸钠为优级纯;甲醇和乙腈为色谱纯;试验用水为超纯水,电阻率为18.2 MΩ·cm。

1.2 仪器工作条件

Waters Atlantis T3色谱柱(150 mm ×4.6 mm,5μm);柱温40 ℃;流量1.0 mL·min－1;进样量20.0μL;检测波长226 nm。流动相A 为乙腈,B为水。梯度洗脱程序:0～3.00 min 时,A 为40.0%;3.00～3.50 min时,A 由40.0%升 至60.0%,保持5.00 min;8.50～9.00 min时,A 由60.0%降至40.0%,保持4.00 min。

1.3 试验方法

水样经0.22μm 亲水滤膜过滤后,分取500μL,加入1.0 g·L－1四硼酸钠溶液200μL、稀释倍数3.375的OPT 溶液300μL,混合后加入300μL水,于25 ℃下避光反应5 min,上机测定FEA 和DFEA 的含量。继续在25 ℃下避光反应55 min,测定TFEA 的含量。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

3种氟乙胺衍生物的色谱图见图1。

图1 3种氟乙胺衍生物的色谱图Fig.1 Chromatogram of the 3 fluoroethylamine derivatives

2.2 衍生条件的选择

以OPT 为衍生试剂时,FEA、DFEA 衍生反应极快,生成的衍生物的降解速率也极快。针对以上问题,采用了以下措施:①优化并控制衍生试剂用量;②优化并控制衍生温度,避免温度波动;③优化并严格控制衍生时间以及样品溶液放置时间;④考察了单标进样和混标进样的测定效果,以确定进样方式;⑤全程避光。

试验考察了OPT 溶液稀释倍数分别为1,2,2.7,3.375,5.4,9倍时对3种衍生物峰面积的影响,结果见图2。

图2 衍生试剂用量对3种氟乙胺衍生物峰面积的影响Fig.2 Effect of derivative reagent amount on the peak area of the 3 fluoroethylamine derivatives

由图2可知,当稀释倍数不小于2.7时,3种氟乙胺衍生物峰面积基本稳定。为了使待测物衍生完全,试验选择的OPT 溶液的稀释倍数为3.375。

考察了衍生温度依次为25,40,50 ℃时对3种氟乙胺衍生物峰面积的影响。结果显示:衍生温度越高,3 种衍生物的峰面积越低,因此试验选择在25 ℃下进行衍生反应。

取50 mg·L－1FEA 标 准 溶 液167 μL、50 mg·L－1DFEA 标准溶液167μL、50 mg·L－1TFEA 标准溶液167μL、1.0 g·L－1四硼酸钠溶液200μL、稀释倍数3.375的OPT 溶液300μL,混合后加入300μL水,混匀后作为混标,考察了衍生时间分别为1,5,10,15,20,30,40,60,120,180,240,300,360,420,480,540,600,660 min时3种氟乙胺类化合物衍生物峰面积的影响,结果见图3。

由图3 可知:衍生时间在1～60 min 内时,TFEA 衍生物峰面积快速增加,其他两种氟乙胺衍生物峰面积整体呈缓慢下降趋势;衍生时间在60～120 min内时,3种氟乙胺衍生物峰面积基本稳定;衍生时间继续增加,氟乙胺衍生物峰面积整体呈快速下降趋势,说明3 种氟乙胺衍生物在逐步降解。经过反复试验,TFEA 衍生时间选择60 min,FEA和DFEA 衍生时间选择5 min。

图3 3种氟乙胺衍生物的峰面积随衍生时间的变化Fig.3 Changes of peak areas of the 3 fluoroethylamine derivatives with derivative time

2.3 标准曲线和检出限

按照试验方法测定TFEA、FEA 和DFEA 单标准溶液系列,以各氟乙胺类化合物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:FEA、DFEA 标准曲线的线性范围均为2.5～500 mg·L－1,TFEA 标准曲线的线性范围为5～250 mg·L－1,其他线性参数见表1。

以标准曲线最低浓度点质量浓度的10倍与该点信噪比的比值计算检出限,结果见表1。

表1 线性参数和检出限Tab.1 Linearity parameters and detection limits

2.4 精密度和准确度试验

取10 mg·L－1FEA、DFEA标准溶液各250μL(加标水平1),加入1.0 g·L－1四硼酸钠溶液200μL、稀释倍数3.375的OPT 溶液300μL、水样300μL,于25℃避光反应5 min;取10 mg·L－1TFEA 标准溶液500μL(加标水平2)、1.0 g·L－1四硼酸钠溶液200μL、稀释倍数3.375的OPT 溶液300μL、水样300μL,于25 ℃避光反应60 min,反应完成后,按照仪器工作条件测定。随同处理100 mg·L－1FEA、DFEA 和TFEA 标准溶液。每个加标水平平行测定5次,计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD),结果显示,水样中各目标物均未检出,回收率和RSD 见表2。

表2 精密度和回收试验结果(n＝5)Tab.2 Results of tests for precision and recovery(n＝5)

本工作以OPT 溶液衍生化水中FEA、DFEA和TFEA,以HPLC 测定。该方法简单、快速、线性范围宽、准确度高、精密度好,具有一定的应用价值。