高效液相色譜法測(cè)定電合成反應(yīng)液中的3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP

曹軍艷，葛慶平，李嬌嬌，王建設(shè)，王留成，宋成盈，趙建宏

(1.鄭州大學(xué) 化工能源學(xué)院，河南 鄭州450001;2.河南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，河南鄭州，450004)

0 引言

3，6-二氯吡啶甲酸(英文名 3，6-dichloropicolinic acid，中文簡(jiǎn)稱3，6-DCP)是一種低殘留新型除草劑，具有作用機(jī)制獨(dú)特、在土壤中代謝分解快﹑無(wú)殘效等特點(diǎn)［1］.目前，3，6-DCP 的合成方法主要有水解法、化學(xué)還原法和電化學(xué)還原法等［1-4］.其中以 3，4，5，6-四氯吡啶甲酸(3，4，5，6-TCP)為原料的電化學(xué)還原法由于具有反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低及環(huán)境友好等特點(diǎn)，已成為近年研究的熱點(diǎn)［5-7］.3，6-DCP的電化學(xué)合成過(guò)程一般采用NaOH作支持電解質(zhì)，常溫下于水溶液中直接電還原 3，4，5，6-TCP 生成 3，6-DCP，電解液中主要包含產(chǎn)品 3，6-DCP、中間物 3，5，6-三氯吡啶甲酸、未反應(yīng)的 3，4，5，6-TCP 及副產(chǎn)物 3，5，6-三氯-4-羥基吡啶-2-甲酸等多種物質(zhì)，建立一種方便、快速、準(zhǔn)確的電解液分析方法對(duì)該電化學(xué)合成工藝的深入研究有重要意義.目前，單獨(dú)3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP 的分析有氣相色譜法和液相色譜法［4，7］.氣相色譜分析法需對(duì)樣品進(jìn)行酯化處理，操作繁瑣;液相色譜法分析3，6-DCP和3，4，5，6-TCP時(shí)需采用不同的流動(dòng)相體系，但同時(shí)分析反應(yīng)液中這兩種物質(zhì)的方法未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道.筆者采用高效液相色譜法，對(duì)電合成反應(yīng)液中的3，6-DCP 和3，4，5，6-TCP 進(jìn)行了同時(shí)測(cè)定.該方法簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確，可為3，6-DCP的生產(chǎn)工藝優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量控制提供有效的支持.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Aglient 1200型高效液相色譜儀(美國(guó)安捷倫公司);UV22401PC型紫外-可見(jiàn)分光光度儀(日本島津公司);AW220型分析天平(日本島津公司);KQ-100E型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司).

3，6-DCP標(biāo)準(zhǔn)樣(純度≥99.5%，天津阿法埃莎化學(xué)試劑公司);3，4，5，6-TCP標(biāo)準(zhǔn)樣(純度≥99.5%，橫店集團(tuán)東陽(yáng)英洛華綠色電化學(xué)有限公司);甲醇和乙腈均為色譜純(天津四友精細(xì)化學(xué)品有限公司)，冰乙酸和磷酸均為分析純(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，磷酸二氫鉀為分析純(天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司)，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水，自制.

1.2 色譜分析條件

Hypersil C18(150 mm ×4.6 mm i.d，填料粒度5μm)色譜柱;紫外檢測(cè)器，檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm;流動(dòng)相為V(乙腈)∶V(體積分?jǐn)?shù)為1%的冰乙酸水溶液)=15∶85;流速1.0 mL/min;柱溫25℃，進(jìn)樣量20μL.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確移取10 mL冰乙酸于1 000 mL容量瓶中，加水定容，搖勻，用0.45μm濾膜過(guò)濾備用.

分別準(zhǔn)確稱取一定量的 3，6-DCP和3，4，5，6-TCP的標(biāo)準(zhǔn)樣于50 mL容量瓶中，用乙腈溶解并定容，使用0.45μm濾膜過(guò)濾后備用.

準(zhǔn)確稱取待測(cè)反應(yīng)液樣品0.5～1.8 g(精確到0.1 mg)，置于50 mL容量瓶中，使用乙腈溶解并定容，0.45μm濾膜過(guò)濾后進(jìn)樣分析，采用峰面積外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量［8］.

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜分析條件的優(yōu)化

2.1.1 檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇

分別選取一定濃度的 3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP標(biāo)準(zhǔn)液，在UV22401PC型紫外分光光度儀上進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描，結(jié)果顯示 3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP的最大吸收波長(zhǎng)分別為299.5 nm和304 nm.本實(shí)驗(yàn)最終選取280 nm作為檢測(cè)波長(zhǎng)，雖然在該檢測(cè)波長(zhǎng)下 3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP 的吸收強(qiáng)度稍有降低，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)流動(dòng)相乙腈在該波長(zhǎng)下吸收雜質(zhì)峰較少，基線穩(wěn)定，所以選用280 nm作為最佳檢測(cè)波長(zhǎng).

2.1.2 流動(dòng)相組成的選擇

試驗(yàn)了甲醇-水，乙腈-水，磷酸二氫鉀-磷酸-乙腈，磷酸二氫鉀-乙腈流動(dòng)相體系.結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除乙腈-水體系，采用其他流動(dòng)相體系時(shí)存在著或分離效果不好，或峰展太寬、峰形較差等問(wèn)題.而當(dāng)采用乙腈-水體系時(shí)，柱壓較低，分離效果較好，進(jìn)一步通過(guò)調(diào)節(jié)不同乙腈比例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)乙腈在流動(dòng)相中的體積分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，反應(yīng)液中各物質(zhì)的分離效果最好且保留時(shí)間適當(dāng)，峰形也得到了改善，但是 3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP均存在一定的拖尾現(xiàn)象.

出現(xiàn)拖尾或峰形不對(duì)稱現(xiàn)象的原因，可能是因?yàn)?，6-DCP 和3，4，5，6-TCP 為弱酸性物質(zhì)，在溶液中發(fā)生部分電離，呈現(xiàn)出離子態(tài)和分子態(tài)共存狀態(tài)所致［9］.所以，在分析這兩種物質(zhì)時(shí)，選擇在流動(dòng)相中加入少量冰乙酸來(lái)抑制溶質(zhì)的離子化，以獲得對(duì)稱的色譜峰.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)流動(dòng)相為V(乙腈)∶V(體積分?jǐn)?shù)為1%的冰乙酸水溶液)=15∶85時(shí)，待測(cè)液中各物質(zhì)的分離效果最佳且峰形對(duì)稱.

圖1為上述所優(yōu)化的色譜操作條件下標(biāo)準(zhǔn)樣品和反應(yīng)樣品的色譜圖，其中3，6-DCP和3，4，5，6-TCP的保留時(shí)間分別為2.8 min和16.3 min.由圖1可知，兩種待測(cè)物質(zhì)與反應(yīng)中間產(chǎn)物及雜質(zhì)的分離良好，基線平穩(wěn)且峰型對(duì)稱.

圖1 標(biāo)準(zhǔn)樣品及反應(yīng)液樣品的色譜圖Fig.1 Chromatograms of standard sample and synthetic sample

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

采用逐步稀釋法分別配制一系列不同濃度的3，6-DCP 和3，4，5，6-TCP 標(biāo)準(zhǔn)樣，所有樣品溶液均經(jīng)0.45μm濾膜過(guò)濾，每個(gè)濃度水平均平行進(jìn)樣3次，記錄各個(gè)濃度的峰面積.以標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)量濃度x為橫坐標(biāo)，峰面積y為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸.3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP 的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程、線性范圍和相關(guān)系數(shù)均列于表1中.以3倍信噪比分別求得 3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP 的檢出限也列于該表中.由表1可以看出，在所選定的色譜條件下測(cè)定 3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP 的線性范圍較寬，線性關(guān)系均較好.

2.3 方法的精密度

取含 3，6-DCP、3，4，5，6-TCP 3 個(gè)不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)制備液樣品，按前述優(yōu)化的色譜條件，每個(gè)樣品均分別連續(xù)測(cè)定3次，考察對(duì)3，6-DCP和3，4，5，6-TCP測(cè)定結(jié)果的精密度，結(jié)果見(jiàn)表2.可以看出，3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP 測(cè)定結(jié)果的最大相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.58%和0.40%，顯然，測(cè)定的重復(fù)性良好.

2.4 方法的回收率

取已知 3，6-DCP、3，4，5，6-TCP 含量的反應(yīng)液樣品3組，分別加入已知量的標(biāo)準(zhǔn)樣品，進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)，結(jié)果列于表3中.由表3可以看出:3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP 的加標(biāo)回收率分別在99.88% ～100.5%、99.89% ～100.1%，表明該分析方法具有較高的準(zhǔn)確度，可用于3，6-DCP的合成工藝優(yōu)化、質(zhì)量控制及其它相關(guān)研究中.

表1 3，6-DCP 和3，4，5，6-TCP 的回歸分析及檢出限Tab.1 Regression analysis and detection limits of 3，6-DCP and 3，4，5，6-TCP

表2 方法的精密度Tab.2 Precision of the method

表3 3，6-DCP 和3，4，5，6-TCP 的回收率Tab.3 Recoveries of 3，6-DCP and 3，4，5，6-TCP

3 結(jié)論

使用Hypersil C18型分離柱，以V(乙腈)∶V(體積分?jǐn)?shù)為1%的冰乙酸水溶液)=15∶85為流動(dòng)相.建立了反應(yīng)液中 3，6-DCP 和 3，4，5，6-TCP同時(shí)檢測(cè)的HPLC方法.該法可在18 min之內(nèi)完成，3，6-DCP，3，4，5，6-TCP 標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均大于0.999，線性范圍分別為0.02～1.85 g/L和0.01～1.21 g/L，平均加標(biāo)回收率分別為100.2%和99.98%，測(cè)定結(jié)果的最大相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.58%和0.40%，是一種簡(jiǎn)便、重現(xiàn)性好、結(jié)果準(zhǔn)確的分析檢測(cè)方法.

［1］ 馬淳安，儲(chǔ)誠(chéng)普，徐穎華，等.3，6-二氯吡啶甲酸合成方法進(jìn)展［J］.化工學(xué)報(bào)，2011，62(9):2398-2405.

［2］ MARC E H，JON A O，THOMAS J D，et al.2-Hydricarbyl-3，6-dichloropyridine compounds［P］.US:5084576，1992-05-28.

［3］ STANLEY D M.Preparation of 3，6-dichloropicolinic acid［P］.US:4087431，1978-05-02.

［4］ DEMETRIOSK，F(xiàn)RED Y E，JIML，et al.Electrolytic production of certain trichloropicolinic acids and/or 3，6-dichloropicolinic acid［P］.US:4217185，1980-08-12.

［5］ 馬淳安，徐穎華，褚有群，等.3，6-二氯吡啶甲酸電化學(xué)合成及其工業(yè)化生產(chǎn)［J］.化工學(xué)報(bào)，2010，61(3):699-703.

［6］ 范謙，姚理，任杰，等.3，6-二氯甲酸的電解合成方法［P］.中國(guó)專利:ZL200710050524.1，2009-06-17.

［7］ MA Chun-an，LI Mei-chao，LIU Yan-na，et al.In situ FTIR studies on the electrochemical hydrodechlorination of 3，4，5，6-tetrachloropicolinic acid on Ag cathode［J］.Electrochimica Acta，2010，55:3171-3174.

［8］ 趙建宏，李磊，武紅旗，等.高效液相色譜法測(cè)定疊氮磷酸二苯酯(DPPA)的含量［J］.鄭州大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版，2008，29(1):21-22.

［9］ 吳志強(qiáng)，郭志武，靳海波，等.2，6-萘二甲酸的高效液相色譜分析［J］.分析試驗(yàn)室，2005，24(1):25-26.