化学实验技术竞赛中乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯的测定★

易承学，汪 萍，朱邵晴，赵蒙蒙

（1.镇江市高等专科学校医药技术学院，江苏 镇江 212028；2.镇江市功能化学重点实验室，江苏 镇江 212028）

全国职业院校技能大赛是教育部牵头发起、联合34 家部委和事业组织举办的一项公益性、国际性职业院校师生综合技能竞赛活动，是我国职业教育一项重大制度设计和创新。2023 年全国职业院校技能大赛（高职组）化学实验技术赛项包含原料分析与目标产品合成（模块一）、产品质量分析和评价（模块二）、实验室安全与气相色谱仿真（模块三）3 个模块。在模块一部分，参赛选手需要根据赛题，利用原材料合成得到乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯三者当中的某一种。在模块二部分，选手需要使用气相色谱仪对合成产物进行鉴定，并定量分析。为了准确测定合成产物中乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯等低碳酯的含量，笔者采用气相色谱法，以乙酸异戊酯为内标物，通过大量实验确立了最优的实验条件，旨在满足该赛项结果性考核要求，提高比赛成绩。4 种化合物的结构式见图1。

图1 4 种化合物的结构式

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

GC-2014C 气相色谱仪，配有氢火焰离子化检测器，日本岛津公司；GL2004B 型电子分析天平，精度0.000 1 g，上海佑科仪器仪表有限公司。

标准品乙酸乙酯（纯度99.9%，批号C15897573），上海麦克林生化科技股份有限公司；乙酸丙酯（纯度99.8%，批号P8XLN）、乙酸丁酯（纯度99.9%，批号RVSKK）、内标物乙酸异戊酯（纯度99.6%，批号48BSL），梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；无水乙醇（纯度≥99.7%，批号20230825），国药集团化学试剂有限公司；乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯合成产物，实验室自制。

1.2 方法

1.2.1 色谱条件

色谱柱为毛细管柱（SK-1，30 m×0.25 mm×0.25 μm），载气为高纯氮气（纯度≥99.999%），恒流模式，柱流速1.0 mL/min，进样口温度200 ℃，检测器温度250 ℃，氢气流速40 mL/min，空气流速400 mL/min，尾吹气流速30 mL/min。柱温采用程序升温，初始40 ℃保持3.5 min，接着以40 ℃/min 的速率升温至180 ℃，保持1 min。进样体积1.0 μL，分流比50∶1。

1.2.2 溶液配制

1）内标物溶液。精密称取乙酸异戊酯适量至50 mL容量瓶，无水乙醇稀释至刻度，配成78.996 mg/mL的内标物溶液，摇匀，即得。

2）混合标准品溶液。精密称取标准品乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯适量，置于同一50 mL容量瓶中，加无水乙醇稀释后定容，摇匀，作为混合标准品储备液，其质量浓度依次为36.126、30.576、32.278 mg/mL。分别精密吸取该储备液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL于25 mL容量瓶中，各精密加入1.0 mL内标物溶液，无水乙醇稀释至刻度，摇匀，制成系列质量浓度混合标准品溶液。具体质量浓度值如表1 所示。

表1 混合标准品溶液质量浓度表 单位：mg/mL

3）供试品溶液。精密称取自制的合成产物2 g（精确至0.000 1 g），置25 mL容量瓶中，加无水乙醇稀释至刻度，摇匀。精密吸取该溶液1.0 mL，置25 mL容量瓶中，精密加入1.0 mL内标物溶液，无水乙醇定容至刻度，摇匀，即得。

4）空白对照溶液。以无水乙醇作为空白对照溶液。

2 实验结果

2.1 方法专属性实验

取“1.2.2”混合标准品溶液和空白对照溶液各1.0 μL 注入气相色谱仪，按照“1.2.1”的色谱条件进行测定，记录色谱图。结果显示，上述4 种化合物均能得到很好的分离，且峰形尖锐对称，出峰顺序依次为乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和乙酸异戊酯，其保留时间分别为3.508、4.821、6.176、6.910 min。其他成分无干扰，典型色谱图见图2。

图2 气相色谱图

2.2 初始柱温考察

初始柱温是影响样品分离度的重要因素[3-4]。以3 号混合标准品溶液为样品，选择40、50、60、70 ℃等4 个初始温度，其他色谱条件不变，用于考察最佳初始柱温。具体条件如下：SK-1 色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），柱流速1.0 mL/min，进样口温度200 ℃，检测器温度250 ℃，氢气流速40 mL/min，空气流速400 mL/min，尾吹气流速30 mL/min。柱温采用程序升温，初始柱温保持3.5 min，接着以40 ℃/min 的速率升温至180 ℃，保持1 min。进样体积1.0 μL，分流比50∶1。

考察结果如图3 所示，当初始柱温为40 ℃时，乙醇溶剂峰能够与乙酸乙酯色谱峰完全分离。随着初始柱温逐渐升高，出峰时间整体提前，由于乙醇溶剂峰宽较宽，未能与乙酸乙酯色谱峰达到有效的基线分离，导致样品分析重复性变差，同时4 种化合物的峰面积逐渐变小，峰形变差。最终确定初始柱温为40 ℃。

图3 初始柱温考察结果

2.3 线性关系与定量限

在本方法所确定的色谱条件下，精密吸取表1 中的各系列质量浓度溶液1.0 μL 进样分析，每种溶液连续进样2 次，记录色谱峰面积。以各组分标准品与内标物峰面积之比的2 次平均值（y）为纵坐标，以各组分标准品质量浓度（x）为横坐标，进行线性回归分析。采用逐步稀释法，以10 倍信噪比（S/N）计算方法的定量限。乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯的线性方程、相关系数（r）、浓度范围和定量限结果见表2。

表2 线性方程、相关系数与定量限

2.4 精密度实验

取同一混合标准品溶液，按照“1.2.1”项下色谱条件连续进样测定6 次，记录色谱图，考察仪器的精密度。结果化合物峰面积的相对标准偏差（RSD）均小于3%（n=6），表明该仪器精密度良好。见表3。

表3 精密度实验结果（n=6）

2.5 重复性实验

分别取同一批次的乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯合成产物适量，按“1.2.2”项下方法制备供试品溶液6 份，进样测定，内标法计算其含量。结果合成产物中乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯的平均质量分数分别为94.6%、92.8%、91.5%，RSD 分别为4.01%、3.98%，3.36%（n=6），说明本方法重复性好。

2.6 稳定性实验

将供试品溶液在室温下放置，分别于0、2、4、8、12、24 h 时取样1 μL 依法测定，考察样品的稳定性。计算乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯峰面积的RSD 分别为3.94%，4.66%、4.39%（n=6），表明24 h 内供试品溶液在室温下放置稳定。

2.7 加标回收率实验

取已测知含量的同一批乙酸乙酯合成产物适量，置25 mL容量瓶中，共15 份，均分3 组，按照此合成产物溶液浓度的80%、100%、120%，每组分别添加一定量的乙酸乙酯标准品，以及1.0 mL内标物溶液，最后用无水乙醇定容，配制成低、中、高3 种质量浓度的待测液。照“1.2.1”项下分析条件测定并计算回收率。乙酸丙酯和乙酸丁酯的加标回收率试验同法操作。平均回收率和精密度的结果见表4。

表4 加标回收率和精密度结果（n=5）

2.8 样品测定

各取3 批乙酸乙酯（批号20230919，20230920，20230921）、乙酸丙酯（批号20231010，20231011，20231012）、乙酸丁酯（批号20231016，20231017，20231018）合成产物，精密称量后按“1.2.2”项下方法制备供试品溶液，测定含量。结果表明，3 批样品中乙酸乙酯的含量分别为94.6%、96.2%和93.1%，乙酸丙酯的含量分别为92.8%、93.4%和89.5%，乙酸丁酯的含量分别为91.5%、88.3%和90.2%。

3 讨论

化学实验技术是利用现代化学技术对各类天然或合成材料进行定性与定量分析、制备与合成及其物理与化学性能测量的专门技术技能，是检验检测与认证认可服务业从业人员的关键技术技能[3]。在产品质量分析和评价（模块二）部分，教师选手与学生选手需合作完成分析仪器调试和条件设置、目标产品定量分析、结果计算与工作报告编制等3 个具体任务，竞赛时间210 min。这就要求选手们熟练掌握分析仪器设备、溶液配制、标准工作曲线制作等理论应用及操作技能，还需遵守有关劳动安全、健康环保以及质量保证等条例和规定。笔者所建立的分析方法，能够实现乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和乙酸异戊酯的快速分离，一次测定总运行时间仅需约7.5 min，为高效完成竞赛目标提供了有力保障。

4 结论

笔者通过优化实验条件，建立了乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯的气相色谱分析方法，取得了良好的效果。以乙酸异戊酯为内标物，样品采用无水乙醇稀释，程序升温模式，通过SK-1 毛细管柱分离后进入FID 检测器测定。结果表明，该方法灵敏、准确，操作简单，分析速度快，重复性好，适用于化学实验技术竞赛中乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯的同时测定。