化學(xué)工程工藝 外文翻譯 外文文獻(xiàn) 英文文獻(xiàn) 分析工業(yè)鄰苯二甲酸酐產(chǎn)品

外文翻譯（一）精細(xì)化工中間體生產(chǎn)過程中的一個質(zhì)量控制例子：采用反相高效液相色譜法分析工業(yè)鄰苯二甲酸酐產(chǎn)品中的相關(guān)雜質(zhì)Lin-feng Zhou Jun-qin Qiao Hong-zhen Lian Xin Ge摘要：我們制定了一個準(zhǔn)確的反相高效液相色譜法分析工業(yè)鄰苯二甲酸酐（PA）的相關(guān)雜質(zhì)組成成分。其中將順丁烯二酸（順酐水解產(chǎn)物），鄰苯二甲酰亞胺，和苯甲酸從鄰苯二甲酸（PA，PA的水解產(chǎn)物）的C18柱中由乙腈和0.1（V / V）高氯酸水溶液梯度洗脫分離出來。這種方法簡便，靈敏，準(zhǔn)確，已成功地應(yīng)用于工業(yè)PA的質(zhì)量控制。關(guān)鍵詞：精細(xì)化學(xué)品 鄰苯二甲酸酐 相關(guān)雜質(zhì) 高效液相色譜法1.簡介鄰苯二甲酸酐（PA）是一種重要的精細(xì)化工中間體，廣泛用于生產(chǎn)增塑劑，染料，殺蟲劑，藥品，和阻燃劑等1。例如，鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）和DI-2- 乙基己酯（DEHP），是PA的兩個下游產(chǎn)品，已經(jīng)成為近幾十年來用于聚氯乙烯（PVC ）生存中最常見的增塑劑。PA通常在氣相中被鄰二甲苯或萘催化氧化合成，前者的過程比后者更有效，因為前者的工藝更容易實現(xiàn)和更高的產(chǎn)量2。PA作為中間體的質(zhì)量控制，已經(jīng)普遍使用氣相色譜法進(jìn)行分析，但此法的缺點是繁瑣的酯化反應(yīng)和疊嶂的組成部分35。 高效液相色譜法可以被用來定量分析未加工的PA由萘制備時生成的同分異構(gòu)體1,2和1,4 - 萘醌6。此外，通過反相高效液相色譜（RP-HPLC法）分析鄰苯二甲酸（Pa），PA溶液的水解產(chǎn)物可以確定工作環(huán)境下大氣顆粒物中的PA濃度。然而，目前使用高效液相色譜法檢測工業(yè)PA相關(guān)雜質(zhì)的分析報告還沒有，因為研究者的興趣主要集中在氧化催化劑的效果上面810。在中國PA從OX中合成的實際工藝方法之一，在如圖1中，PA被用作合成鄰苯二甲酰亞胺（PI）的中間體。由于相關(guān)雜質(zhì)的存在，即使在非常低的水平，也會顯著影響PA隨后的應(yīng)用，必須十分重視質(zhì)量控制。為了進(jìn)行高效液相色譜法的過程，工業(yè)PA的相關(guān)物質(zhì)應(yīng)該被確定下來11。首先，強(qiáng)氧化反應(yīng)系統(tǒng)可能導(dǎo)致苯環(huán)旁邊兩個PA的羧基破裂，進(jìn)行脫水反應(yīng)生成馬來酸酐（MA）。第二，強(qiáng)氧化會導(dǎo)致一個脫羧反應(yīng)，生成苯甲酸（BA）。此外，在工業(yè)OX中的主要雜質(zhì)甲苯和乙苯通過氧化反應(yīng)可以轉(zhuǎn)變成苯甲酸（BA）。三，鄰苯二甲酰亞胺（PI），作為反應(yīng)第二階段（圖1）的產(chǎn)物，不應(yīng)該在PA樣本中被檢測到。然而，由于相同的反應(yīng)容器被使用在OX氧化反應(yīng)中，這種情況下，在未完全洗凈的反應(yīng)釜中存在著不可避免的微量鄰苯二甲酰亞胺（PI）殘留物也應(yīng)被視為工業(yè)PA雜質(zhì)。雖然有許多其他的副產(chǎn)物，例如，鄰甲基苯甲酸和苯酞，在氧化反應(yīng)后立即存在，但它們可以從未加工的PA中完全分離出來。最后結(jié)論得出，在工業(yè)用途中PA的主要雜質(zhì)應(yīng)包括MA，BA ，PI 。注意到PA和MA在與水接觸時很容易發(fā)生水解反應(yīng)分別生成鄰苯二甲酸（Pa）和馬來酸酐（MA ）13, 14，最主要的組成部分用反相高效液相色譜法在水溶劑和流動相中分離出來的有Ma,PI,Pa,and Ba。通過使用相應(yīng)的酸酐酸水解量，以表明它實際上已經(jīng)在PA分析中被運用7，為了得到良好好的分離效果，對檢測低限（LOD）和高度精確的結(jié)果進(jìn)行觀察。在本文中，一個反相高效液相色譜法已經(jīng)發(fā)展到可以為工業(yè)PA雜質(zhì)控制中分離出PA,MA，PI和Ba。圖.1 在中國的一個PA的實際合成工藝，PA是OX的氧化反應(yīng)產(chǎn)物，也是PI合成工藝中的中間體2.實驗2.1儀器：gilent 1200氣相色譜分析儀，配備了真空脫氣機(jī) 一四元泵 自動進(jìn)樣器 二級管陣列檢測器（DAD ） Agilent化學(xué)臺（(Agilent, Santa Clara, CA, USA)2.2化學(xué)品和試劑：1.參考物質(zhì)（RSs）Ma（99.5），PI（99.5）和Ba（99.5）分別購自上海凌峰化學(xué)試劑（上海，中國），儀征市海帆化工（揚州，中國），上海第一試劑廠（中國上海）。2.MA（99.5），PA（99），琥珀酸進(jìn)行驗證實驗（SA，99.5）均購自上海第一試劑廠）。3.工業(yè)PA樣本，由常州市金燕化工（中國常州）提供。4.乙腈，可用于色譜分析法等級（默克公司，德國達(dá)姆施塔特）5.純水（杭州娃哈哈集團(tuán)，中國）。6.高氯酸（70-72，優(yōu)級純）來自天津試劑三廠（中國天津）7.水溶液：使用前在實驗中透過0.22 LM醋酸纖維素膜過濾得到。2.3色譜條件：1.使用一個Dikma Platisil C18柱（250mm4.6mm內(nèi)徑，5lm）（ Dikma技術(shù)，天津，中國），能夠維持整齊的水溶液為流動相和很寬的pH范圍從1.0至11.0 。2.柱溫保持在30 。3.乙腈混合物（溶劑A）和0.1（V/V）高氯酸溶液（溶劑B ）進(jìn)行梯度洗脫如下：0-9分鐘， 0A ； 9-13分鐘， 0-25A ；13-30分鐘， 25A 30-35分鐘， 25-0 A； 35-50分鐘，0A 4.步驟在最后20分鐘的設(shè)計，改變流動相，返回到初始狀態(tài)，并保持在柱的均衡; 使步驟這樣簡潔從而不會被再次提到。5.在1.0 mL/min的流速進(jìn)行分離。6進(jìn)樣量為10L。檢測波長為220 nm。2.4樣品制備：PA樣品對關(guān)聯(lián)的雜質(zhì)分析的解決方案是通過稱取大約10.00mg的樣品到10mL容積瓶中，溶解并與溶劑C稀釋，最后以50:50的(v/v)和溶劑A、溶劑B混合。馬來酸，鄰苯二甲酰亞胺，苯甲酸標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液的制備分別稱重25.00毫克的RSs到一個25mL容量瓶中，采用溶劑C溶解和稀釋至定容。準(zhǔn)備一個0.1mg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個標(biāo)準(zhǔn)溶液取1.00mL轉(zhuǎn)移到10mL容量瓶中，容量瓶中的混合液再用溶劑C稀釋至定容?；旌蠘?biāo)準(zhǔn)溶液與溶劑C連續(xù)稀釋，從而獲得濃度范圍在0.01至100lg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。在PA樣品溶液中添加標(biāo)準(zhǔn)的MA，PI與Ba，用于優(yōu)化分離條件，先準(zhǔn)備稱重10.00mgPA樣品到一個10 mL容量瓶中，再取1.00mL100 lg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液到這個10mL容量瓶中，最后用溶劑C稀釋至定容。在進(jìn)樣前所有的解決方案進(jìn)行超聲波處理10分鐘。3.結(jié)果與討論3.1色譜條件的優(yōu)化設(shè)計因為所關(guān)心的待測物是弱酸性的化合物的，使用了高氯酸作為離子抑制劑15。 在流動相中通過改變?nèi)軇〢和B的比例，進(jìn)行了分離優(yōu)化。加標(biāo)PA樣品溶液分別注入四個不同中分離條件下：流動第1階段（0-30分鐘，30A），流動第2階段（0-30分鐘，25A），流動第3階段（0-9分鐘，0A;9-13分鐘，0-30A;13-30分鐘，30A），流動第4階段（0-9分鐘，0A;9-13分鐘，0-25A;13-30分鐘，25A）。當(dāng)流動相1和2用于洗脫時，Pa（PA的水解產(chǎn)物，在相同的色譜條件下用平行高效液相色譜法分析PA和Pa標(biāo)準(zhǔn)的解決方案證實，他們有相同的保留時間和紫外吸收光譜）在1mg/mL和Ma(如Pa用同樣的方法確認(rèn)）,Pi,和Ba在10 lg/mL時似乎被良好分離（圖.2a，b）。然而，因為Ma的疏水性很差，它的保留時間幾乎是在很短的時間，所以對它的進(jìn)行定量分析是不可能的?？紤]到MA在極稀的的高氯酸水溶液有很好的保留性能15，從純凈的溶劑B開始梯度洗脫，聽起來會更加合理和有效的。在使用流動相4進(jìn)行時加標(biāo)樣品溶液中的所有成分清楚地分離開來，圖中顯示了良好的峰形和可接受的保留時間（圖.2d）。在流動相3下進(jìn)行時結(jié)果不理想，因為G2（與G1梯度洗脫，相同）峰值覆蓋PA峰值（圖.2c）。因此，流動相4被選定為分離PA相關(guān)雜質(zhì)。梯度洗脫結(jié)果出現(xiàn)的未知峰G1和G2，是因為這兩個峰值表現(xiàn)出來的未知色譜峰是來著空白溶液的實驗對照（圖.4a）。通過Ma, PI, 和 Ba的標(biāo)準(zhǔn)的色譜仔細(xì)檢查，我們發(fā)現(xiàn)，雜質(zhì)1從Ma的RS中來，并推測這是少量的琥珀酸(Sa)。在相同的色譜條件下通過平行高效液相色譜法分析Ma 和 Sa標(biāo)準(zhǔn)的解決方案證實，它們的峰值有相同的保留時間和紫外吸收光譜的結(jié)果。Ma,Pa,PI,和Ba從聯(lián)線的的DAD中得到的紫外吸收光譜（圖.3）如下：其最大吸收波長分別在208nm,218nm，198nm和228nm，195nm和230 nm處?？紤]到所有實驗物質(zhì)共同的吸收和合適的信號噪聲比（S/N），我們最終選擇220nm作為檢測波長。圖.2：在不同的流動相下加標(biāo)PA樣品溶液通過使用高效液相色譜法得到的色譜。列：dikma Platisil C18 ，250 mm 4.6mm內(nèi)徑 5lm。柱溫：30 。流速： 1.0 mL / min。注射體積：10L 檢測波長：220 nm乙腈（溶劑A ）和0.1 （V / V ）高氯酸溶液（溶劑B）組成流動相。流動相：a 030 min, 30% A; b 030 min, 25% A; c 09 min, 0% A; 913 min, 030% A; 1330 min, 30% A;0 d 09 min, 0% A; 913 min, 025% A; 1330 min, 25% A.峰：Ma; 2, Pa; 3, PI; 4, Ba; 1, Sa; g1 and g2，梯度洗脫造成系統(tǒng)峰值圖.3 ：Ma (a), Pa (b), PI (c)和Ba (d)的紫外吸收光譜線。色譜條件同圖.2d相同。3.2校準(zhǔn)曲線的和檢測極限在一系列實驗下每個混合標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)地重復(fù)注射兩次，以避免各種意外發(fā)生，使實驗結(jié)果更加有效。用校準(zhǔn)曲線的線性回歸方程計算出對比峰面積，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。通過線性范圍計算得到各相關(guān)雜質(zhì)的相關(guān)系數(shù)（R）。Ma,PI,和 Ba的檢測限定義的濃度是在當(dāng)S/N為3時，分別為0.02，0.01和0.05 lg/mL（見表1）。當(dāng)10 lg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)注入五次時,Ma,PI,和Ba峰面積的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均低于0.1。3.3在PA樣品中相關(guān)雜質(zhì)分析：在優(yōu)化的色譜條件下,每個樣品溶液都注射兩次。空白溶液在同要注射的樣品溶液之中隨機(jī)注射做為對照實驗,同1.00 lg/m混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖作比較（圖4）。PA相關(guān)雜質(zhì)的分析結(jié)果列于表2，重量百分含量、雜質(zhì)內(nèi)和雜質(zhì)間相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.02 g/mL的LOD水平時樣品中沒有發(fā)現(xiàn)Ma，所以當(dāng)PA產(chǎn)品低于0.002才會出現(xiàn)Ma.PI和Ba含量分別為0.12 和0.06。雜質(zhì)內(nèi)和雜質(zhì)間的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差介于1.9至5.1反相高效液相色譜法程序顯示了良好的精度。 圖.4：色譜有空白溶液（a），混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（b）,和樣品溶液（C）。色譜條件和峰值數(shù)同圖.2d相同。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和Eurachem指南的建議16, 17，個別不確定性的貢獻(xiàn)包括重復(fù)性,樣品質(zhì)量，樣品溶液體積，和相關(guān)雜質(zhì)濃度的確定,量化，還有表示的標(biāo)準(zhǔn)不確定度L(X)，相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度L(X)/X都與每一個具體的來源有關(guān)（見表3）。最終,它們經(jīng)過計算得出合并相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度,也就是說,PI和Ba分別為0.068和0.058。擴(kuò)展不確定度(U)是通過計算合并標(biāo)準(zhǔn)不確定度得出的一個結(jié)果乘以為2覆蓋因子，PI和Ba分別為0.016%和0.007%。從表3中，我們發(fā)現(xiàn)，主要的不確定性的比例來自通過使用線性最小二乘擬合程序的校準(zhǔn)曲線。增加測量的校準(zhǔn)和決心的時候,可以減少結(jié)果的不確定性。增加校準(zhǔn)和測定的測量次數(shù)，可以減少結(jié)果的不確定性。4.總結(jié)工業(yè)PA的有關(guān)物質(zhì)在反相C18柱上通過0.1（V/V）高氯酸水溶液梯度洗脫下具有良好分離的結(jié)果。MA(via Ma)，PI，Ba的含量可使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法準(zhǔn)確的測定出來。在中國的一些制造商中，此反相高效液相色譜法已成功應(yīng)用于工業(yè)PA的質(zhì)量控制。致謝：這項工作得到中國國家基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃，2009CB421601，2011CB911003），中國國家自然科學(xué)基金（20575027，90913012），國家創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金（20821063），和南京工業(yè)大學(xué)分析測試基金的支持。參考文獻(xiàn)1X.D. Zhang，P.D.Siegel，D.M. Lewis,Int.Immunopharmacol.2,239(2002). 2 C.Fumagalli，G.Golinelli,G.Mazzoni,M.Messori,G.Stefani,F.Trifiro,Catal.Lett.21,19 (1993).4M.C. Cucarell, F. Crespo, J. Gas Chromatogr. 6, 39 (1968)4N.R. Foste, M.S. Wainwright, Chromatographia 11, 19 (1978). 5M.S. Wainwright, T.W. Hoffman, J. Chromatogr. Sci. 14, 159 (1976)6M.S. Wainwright, R.P. Chaplin, F. Leonardi, Chromatographia 20, 96 (1985). 7B. Rietz, Anal. Lett. 18, 1193 (1985)8M.P.Gimeno,J.Gascon,C.Tellez,J.Herguido,M.Menendez,Chem.Eng.Process47,1844(2008).9A.I. Anastasov, Chem. Eng. J. 109, 57 (2005). 10A.I. Anastasov, Chem. Eng. Process 42, 449 (2003). 11H.Z. Lian, Y.N. Wei, Talanta 71, 264 (2007). doi:10.1016/j.talanta.2006.03.05412F.J. Healy, H.P. Dengler, United States Patent 005214157A, 199313C.A. Bunton, N.A. Fuller, S.G. Perry, V.J. Shiner, J. Chem. Soc. 2918 (1963). 14J.M. Rosenfelda, C.B. Murphy, Talanta 14, 91 (1967). 15H.Z. Lian, L. Mao, X.L. Ye, J. Miao, J. Pharm. Biomed. Anal. 19, 621 (1999). 16ISO, Guide to the expression of uncertainty in measurement (ISO, 1995)17EURACHEM/CITAC, Quantifying uncertainty in analytical measurement, 2ndedn.