有机酯中有机杂质的无标样GC－FID准确定量方法

摘要

本发明公开了有机酯样品中有机杂质的无标样GC－FID准确定值方法，样品加溶剂配制成试样溶液，用更少量的该样品配制成参考溶液，两种溶液分别注入GC（气相色谱仪）进行分离，用FID（氢火焰离子化检测器）进行检测，以参考溶液中的主体物质校准仪器响应信号，计算相对质量响应值，认为该相对质量响应值等于各杂质的相对质量响应值，计算出该样品中有机杂质的准确含量。本发明有效解决了样品中有机杂质没有相应标样的问题，为有机酯类物质的产品质量控制提供可靠的数据。

权利要求

1.一种有机酯中有机杂质的无标样GC－FID准确定值方法，其特征在于，按如下步骤操作：步骤一，准确称取有机酯样品放入容量瓶中，加溶剂溶解、定容，制成试样溶液；

步骤二，根据样品中的杂质含量，准确称取更少量的该样品放入另一容量瓶中，加溶剂溶解、定容，制备成参考溶液；

步骤三，调节气相色谱仪操作参数，使试样溶液气化完全，使试样溶液中各杂质峰与溶剂峰或主体物质峰的分离度≥1.5，使得这些杂质峰的检测不被溶剂峰和主体物质峰干扰；

步骤四，待气相色谱仪稳定后，用进样器分别将试样溶液和参考溶液注入气相色谱仪进行分离检测；

步骤五，以参考溶液中的主体物质校准仪器响应信号，计算相对质量响应值，认为该相对质量响应值等于各杂质的相对质量响应值，计算试样溶液中的有机杂质含量；

所述的杂质都是主体物质的同系物、同分异构体或空间异构体，杂质和主体物质在FID上均有响应、沸点均低于420℃，主体物质纯度≥98％，参考溶液中主体物质的色谱峰面积与试样溶液中待定量的有机杂质的色谱峰面积在一个数量级。

说明书

有机酯中有机杂质的无标样GC－FID准确定量方法

技术领域

[0001] 本发明属于有机杂质分析检测领域，主要涉及有机杂质准确定量，尤其涉及有机酯中有机杂质的无标样准确定量方法。

背景技术

[0002] 有机化工产物在合成制备时，由于所用原料杂质较多、合成过程副反应多、合成时使用有机溶剂等原因，制备成的粗品中会有很多杂质，后期需通过精馏、重结晶等纯化工艺减少杂质提高产物纯度。通过纯化工艺，粗品中的无机杂质、溶剂、物理化学性质和主体物质相差较大的有机杂质容易除去，但主体物质的同系物、同分异构体及空间异构体等有机杂质由于物理化学性能和主体物质相似，不容易完全除去，经常会残留在产物中，影响产品的纯度，有时会影响产品的使用性能。故有机杂质准确定值在很多领域里是有机产品质量检测的重点。

[0003] 在定值有机杂质时，GC－FID由于具有高效分离、检测器响应范围广、仪器价格便宜、运行成本低的优点被广泛使用。通过GC中安装的毛细管柱将样品中各组分分离，然后用FID检测器检测。FID检测器是目前用得最普遍的GC检测器之一，具有灵敏度高、测量范围广、可靠性高等优点。

[0004] GC毛细管柱分离原理是：由于试样中各组分柱填料的作用性能的差异，经多次的分配而相互分离。

[0005] FID工作原理是：检测器内有一个小的氢火焰在过量的空气中燃烧，在火焰周围有一个静电场。从色谱柱洗脱出来的有机化合物在火焰中燃烧。燃烧中形成了离子碎片和自由电子；由电极收集它们，即产生出比例于试样质量的电流信号。

[0006] 一般用GC－FID准确定值需要有纯度较高的该目标物作标样来校准FID电响应信号，表明该电流值代表的目标物的质量，才能计算出该目标物在样品中的含量。这样的检测计算方法叫内标法或外标法，计算结果准确。但合成的有机酯样品中的众多杂质往往没有相应的纯度较高的标样，所以只能用面积百分比法定量。

[0007] 面积百分比法是认为单位质量的各组分（包括主体物质和杂质）在FID上的电信号响应程度是一样的，认为某组分在样品中的含量等于其电响应信号占总电响应信号的比例。用此方法定量时，应保证每个色谱峰完整——即不是“平顶峰”，因为“平顶峰”意味着电信号没有被记录完全，采用残缺的信号进行计算是不准确的。有很多色谱工作站能记录检测的电信号都有上限，这就要求样品的进样量不能太大，否则主峰很有可能“平顶”。当有机酯纯度较高（纯度超过98％）时，主体物质和杂质不在一个数量级，如果因为顾及需完整检测主体物质的电信号而适当减少进样量，会致使很多微量杂质相对来说进样量少而检测不出来。

[0008] 另外，当杂质很小、主体物质含量很高时，它们被载气分别带入FID检测器，量小的组分和量大的组分明显燃烧氛围不同、相对离子化效率不同，偏离定量线性关系；另外，低含量组分在色谱柱上有一定的吸附损失，不能全部到达FID被检测。

[0009] 由于上述三个原因使得在这种情况下用面积百分比法对有机杂质定量误差较大。本发明确定的杂质定量方法克服了上述弊端，在没有杂质标样、样品中组分浓度相差很大的情况下，杂质定值更接近真实值，准确程度明显优于面积百分比法。

发明内容

[0010] 本发明的目的在于，提供一种有机酯中有机杂质的无标样GC－FID准确定量方法。

[0011] 为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

[0012] 有机酯中有机杂质无标样GC－FID准确定值方法，其特征在于，按如下步骤操作：

[0013] 步骤一，准确称取有机酯样品于容量瓶中，加溶剂溶解、定容，制成试样溶液；

[0014] 步骤二，根据样品中的杂质含量，准确称取更少量的该样品放入另一容量瓶中，加溶剂溶解、定容，制备成参考溶液；

[0015] 步骤三，调节气相色谱仪操作参数，使试样溶液气化完全，使试样溶液中各杂质峰与溶剂峰或主体物质峰（以下简称主峰）的分离度≥1.5，使得这些杂质峰的检测不被溶剂峰和主体物质峰干扰；

[0016] 步骤四，待气相色谱仪稳定后，用进样器分别将试样溶液和参考溶液注入气相色谱仪进行分离检测；

[0017] 步骤五，以参考溶液中的主体物质校准仪器响应信号，计算相对质量响应值，认为该相对质量响应值等于各杂质的相对质量响应值，计算试样溶液中的有机杂质含量。

[0018] 上述的杂质都是主体物质的同系物、同分异构体或空间异构体，杂质和主体物质在FID上均有响应、沸点均低于420℃，主体物质纯度≥98％，参考溶液中主体物质的色谱峰面积与试样溶液中待定量的有机杂质的色谱峰面积在一个数量级。

[0019] 本发明的有机酯中有机杂质无标样GC－FID准确定值方法，具体有以下三方面的技术优势：

[0020] 1、可以提高杂质的检测灵敏度。本方法可以加大试样检测量，即加大了有机杂质的进样量，提高了杂质的检测限，此时主体物质虽然容易呈现“平顶峰”，但因其不参与计算，不会影响定量结果。

[0021] 2、主体物质和杂质同时被色谱柱分离、FID检测时，因只关注杂质而不对主体色谱峰进行评价，所以可以避开定量时因含量差异较大导致定量偏离线性关系的燃烧氛围不同、相对离子化效率不同及色谱柱吸附等问题。

[0022] 3、所用仪器、试剂经济易得，方法简便、容易实现。参考溶液用主体物质配制，纯度高、经济，检测仪器用常规GC－FID，无需另行购置仪器、试剂。

[0023] 根据申请人所进行的资料检索，至今还未发现“有机酯中有机杂质的无标样GC－FID准确定值方法”文献报道。

附图说明

[0024] 图1是实施例一试验中，模拟样品DBP试样溶液色谱图，GC-FID操作条件为③。

[0025] 图2是实施例一试验中，模拟样品DBP试样溶液色谱图，GC-FID操作条件为②。

[0026] 图3是实施例二试验中，样品DBS试样溶液色谱图（进样量大，主峰DBS呈平顶峰）。

[0027] 图4是实施例二试验中，样品DBS试样溶液色谱图（适当减少进样量，主峰DBS是完整峰型）。

[0028] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

[0029] 根据申请人的研究表明，有机酯在合成制备过程中会产生很多杂质，需精制纯化提高纯度，无机杂质容易除去，但与主体物质分子量相近的同系物、同分异构体及空间异构体等有机杂质由于物理化学性质和主体物质相似，不容易除去，会残留在产品中，影响产品的纯度和性能，有时会影响产品的使用。故有机杂质准确定值是很多领域产品质量检测的重点。

[0030] 在定值有机杂质时，若用GC－FID法准确定值，首先需要有该目标物的标样（纯度较高的该目标物）来校准仪器响应信号，才能计算出该目标物在样品中的含量，称为外标法或内标法。当没有标样时只能用面积百分比法定量。面积百分比法认为各单位质量组分（包括主体物质和各杂质）在检测器上的电信号响应程度是一样的，认为某组分在样品中的含量等于其电响应信号占总电响应信号的比例。

[0031] 用面积百分比法对有机酯中有机杂质定量会存在如下三个弊端：

[0032] A、有机酯纯度较高（超过98％）时，杂质含量基本在微量甚至是痕量水平，基本在FID的检出限附近，为了能检测更多的杂质，通常会采用加大杂质进样量的方式，但同时也加大了主体物质的进样量。有很多色谱工作站能记录检测的电信号都有上限，主体物质进样量大很有可能主峰是“平顶峰”。“平顶峰”意味着电信号没有被记录完全，用此数据进行计算很明显计算结果误差较大。

[0033] B、当杂质很小、主体物质含量很高时，它们被载气分别带入检测器，量小的组分和量大的组分明显燃烧氛围不同、相对离子化效率不同，偏离定量线性关系。

[0034] C、相对于高含量的组分，低含量组分在色谱柱上有更大比例的吸附损失，偏离定量线性关系。

[0035] 基于以上三个弊端，认为故有机酯中有机杂质用面积百分比法定量不够准确。

[0036] 本实施例给出一种新的有机酯中有机杂质的无标样GC－FID准确定值方法，具体按以下步骤操作：

[0037] 步骤一，准确称取有机酯样品于容量瓶中，加溶剂溶解、定容，制成试样溶液；

[0038] 步骤二，根据样品中的杂质含量，准确称取更少量的该有机酯样品于另一容量瓶中，加溶剂溶解、定容，制成杂质的参考溶液；

[0039] 步骤三，调节气相色谱仪操作参数，使试样溶液气化完全，使试样溶液中各杂质峰与溶剂峰或主峰的分离度≥1.5；使得这些杂质峰的检测不被溶剂峰和主体物质峰干扰；

[0040] 步骤四，待气相色谱仪稳定后，用进样器分别将试样溶液和参考溶液注入气相色谱仪进行分离检测；

[0041] 步骤五，以参考溶液中的主体物质校准仪器响应信号，计算相对质量响应值，认为该相对质量响应值等于各杂质的相对质量响应值，计算试样溶液中的有机杂质含量。

[0042] 经申请人的实验证明，所选择酯类的杂质的参考溶液不限于用该酯类配制，与该酯类分子量相近的同系物均可配制成杂质的参考溶液。可通过加大或减小试样溶液和参考溶液的配制浓度的方式，使参考溶液中主体物质的色谱峰面积与试样溶液中待定量的有机杂质的色谱峰面积在一个数量级。杂质和溶剂峰或主峰的分离度较小达不到基线分离的要求时，可降低色谱柱箱温度。

[0043] 对于每种样品，在操作中平行检测二次，即可用平均值进行计算。

[0044] 以下是申请人给出的具体实施例。

[0045] 实施例1：有机酯模拟样品DBP的杂质定值

[0046] 本实施例配制了一个杂质量已知的模拟样品DBP（杂质是0.24%的DEP和0.27%的DOP），用本发明的方法对杂质进行定值。假定杂质没有相应标样，不能用外标法或内标法定值。同时用面积百分比法进行定值。将本发明的检测数据和面积百分比法的检测数据与真实值进行比较。

[0047] 1、模拟样品DBP的配制

[0048] 准确称取分析纯邻苯二甲酸二乙酯（DEP）0.05096g、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）0.05564g、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）20.72382g混合在一起，配制成DBP模拟样品，即该DBP模拟样品中含有“杂质”0.24%DEP和0.27%DOP。

[0049] 2、试样溶液和参考溶液的配制

[0050] 准确称取DBP模拟样品8.0117g于25ml容量瓶中，加乙醇溶解、定容，即为试样溶液。

[0051] 准确称取DBP模拟样品0.02382g于另一25ml容量瓶中，加乙醇溶解、定容，即为参考溶液。

[0052] 3、仪器设备和操作条件

[0053] 色谱柱：Agilent DB-130m×0.53mm×1.00um。

[0054] 气相色谱仪：北分瑞利分析仪器公司3420GC，配有BF-2002色谱工作站。

[0055] GC－FID操作条件：

[0056] ①气化室290℃；检测室290℃；柱温在190℃保持2min后，15℃/min升温至290℃，在290℃保持9min；

[0057] ②气化室290℃；检测室290℃；柱温在180℃保持2min后，20℃/min升温至290℃，在290℃保持9min；

[0058] ③气化室290℃；检测室290℃；柱温在210℃保持2min后，10℃/min升温至290℃，在290℃保持9min；

[0059] ④气化室290℃；检测室290℃；柱温在170℃开始以10℃/min升温至220℃后，20℃/min升温至在290℃保持9min；

[0060] 4、分离度对定量准确性的影响试验

[0061] 检测模拟样品DBP中的杂质DEP、DOP含量，结果见表1，表中①、②、③、④指上述“3”中所示GC－FID操作条件，n表示检测次数。

[0062] 从表1中数据可知，在GC-FID操作条件③下，DEP和溶剂峰分离效果不好，DEP在溶剂峰的尾部，未达到基线分离（见图1），峰面积的积分受到影响，峰面积小于真实值，计算DEP检测值只有0.13％（真值0.24%），相对误差45.8％，产生误判。而GC-FID操作条件为②时，DEP和溶剂峰分离效果好（见图2），DEP定值0.23%（真值0.24%），相对误差只有8.3％。故需定值的组分在溶剂峰或主体物质峰尾出现时，应通过调节GC－FID条件使它们达到良好分离，否则会使得测量值较多地小于真实值。

[0063] 表1 模拟样品DBP中杂质DEP、DOP检测结果

[0064]

[0065] 5、两种方法定值结果的比较试验

[0066] 达到基线分离的情况下（DEP的定值排除色谱条件③时的数值），用本方法检测计算的数值和真实值的相对误差分别为12.5％、8.3％、8.3％、3.7％、3.7％、7.4％、3.7％，同样色谱操作条件下用面积百分比法定值（控制进样量，使主峰不平顶），相对误差分别为116.6％、8.3％、4.2％、22.2％、11.1％、7.4％、33.3％，说明本方法检测计算结果准确度远高于面积百分比法（数据见表1）。

[0067] 6、结论

[0068] 在没有相应杂质标样的情况下，只要满足基线分离条件后，用本方法定值样品中的杂质，准确度明显高于面积百分比法。而且，样品浓度和进样量固定后，GC－FID的操作条件（即色谱柱升温速率、色谱柱起始温度）的变化都不会引起定值的明显变化，说明本方法对GC-FID操作条件要求不苛刻、适应性好。

[0069] 实施例2：DBS标准物质侯选物中有机杂质定值

[0070] 某批DBS（正癸二酸二丁酯）样品用减压蒸馏的方法进行纯化，获得纯度很高的DBS样品作为标准物质侯选物。其中的杂质用GC-MS检测，并结合工艺过程，定性为丁醇、癸二酸乙酯丁酯、壬二酸二丁酯、癸二酸丙酯丁酯、主体物质的空间异构体、癸二酸丁酯戊酯、C11酸二丁酯、C12酸二丁酯，共8个杂质。其中丁醇可以找到对照品，用常规GC－FID外标法检测。其余7个杂质无相应的市售试剂或标样，若这7个杂质也用外标法定值，需要专门分别合成出纯度≥95％的7个产品，成本太高，不被采纳。因杂质处于微痕量水平，有些基本在GC-FID的检测限附近，为观察杂质情况，需要增加杂质的进样量，但这同时也增加了主体物质的进样量，使用的色谱工作站记录峰高的上限为1300mV，此时主体物质的响应信号不能被正常记录，呈现平顶峰状态，平顶峰意味着记录的该色谱峰面积小于真实值，导致整个色谱峰面积之和小于真实值，所以此时用面积百分比法对杂质定值远大于真实值。而用本发明的杂质定值方法可以同时准确定值杂质的含量和数量。以下通过具体试验数据对这两种杂质定量方法进行比较。

[0071] 1、试样溶液和参考溶液的配制

[0072] 准确称取DBS标准物质候选物2.45542g于25ml容量瓶中，加乙酸乙酯溶解、定容，即为试样溶液。准确称取DBS标准物质侯选物0.00431g于另一25ml容量瓶中，加乙酸乙酯溶解、定容，即为参考溶液。

[0073] 2、仪器设备和操作条件

[0074] 色谱柱：Agilent DB-130m×0.53mm×1.00um。

[0075] 气相色谱仪：北分瑞利分析仪器公司3420GC，配有BF-2002色谱工作站。

[0076] GC－FID操作条件：气化室290℃；检测室290℃；初始柱温为200℃，然后以5℃/min升温。

[0077] 3、检测杂质个数比较试验

[0078] 用本法检测，可以增加进样量，不同时间分别检测共4次，每次均能检测出7个杂质（见图3，在工作站上调整标尺也无法看到峰顶。另：丁醇和溶剂峰混合在一起）。用面积百分比法检测，因为色谱工作站记录数据的限制，故不能进样量太大，杂质检出个数为5个（见图4，在工作站上调整标尺可看到峰顶），比本法少2个。这主要是因为仪器对杂质的检测限是一定的，进样量少时，个别杂质的质量太小，响应信号混在基线噪声中，致使检测不出。

[0079] 4、定值准确性比较试验

[0080] 为观察杂质情况，加大DBS样品进样量，致使样品中主峰DBS呈平顶峰，若用面积百分比法定量则杂质总量为3.61％。用本法定量，不同时间分别检测共7次，杂质总量分别为0.37％、0.35％、0.36％、0.34％、0.35％、0.37％、0.35％。减少进样量，避免主峰秃顶，用面积百分比法定值，杂质总含量分别为0.37％、0.31％、0.37％。具体数据见表2。

[0081] 5、结论

[0082] 综合比较，用本法进行DBS标准物质侯选物中有机杂质定值，对进样量限制较少，可以同时观察杂质个数和含量，在没有相应杂质标样的情况下，本检测方法准确度高于面积百分比法。

[0083] 表2 DBS不同检测计算方法数据比较

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