高效液相色譜法測定咪唑生產(chǎn)工藝中反應(yīng)液中咪唑及2種雜質(zhì)2-甲基咪唑和4-甲基咪唑

王冰玉，趙文英，曹曉榮，項(xiàng)曙光，?

(1.青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，青島 266042；2.齊魯師范學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，濟(jì)南 250200)

咪唑，又稱甘噁啉或1，3-二氮雜茂，其化學(xué)式為C3H4N2，是一種五元雜環(huán)化合物，一般為無色棱形結(jié)晶體或微黃色結(jié)晶體，具有腐蝕性、刺激性、毒性等特點(diǎn)。咪唑是一種重要的化工中間體，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、固化劑[1]等方面都有著廣泛的應(yīng)用，其國外市場需求量每年都以30%的速度遞增。在工業(yè)生產(chǎn)中，咪唑由甲醛、乙二醛和氨水反應(yīng)得到，其生產(chǎn)過程中反應(yīng)液(堿性水溶液)的含水量高達(dá)80%以上，且會(huì)產(chǎn)生2-甲基咪唑和4-甲基咪唑等主要副產(chǎn)物，這將影響后期精餾提純和咪唑產(chǎn)品的質(zhì)量。

國內(nèi)外關(guān)于甲基咪唑、乙基咪唑、硝基咪唑的檢測方法報(bào)道的較多，包括紫外光譜法[2]、液相色譜法[3-4]、氣相色譜法[5]、液相色譜-質(zhì)譜法[6-10]、離子色譜法[11-12]、毛細(xì)管電泳法[13-14]等，但咪唑的檢測方法報(bào)道較少。文獻(xiàn)[15]以己烷磺酸鈉為離子對試劑，以甲醇-磷酸二氫鉀/磷酸緩沖液為流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫，測定了克霉唑陰道片中微量咪唑；文獻(xiàn)[16]先用丹磺酰氯進(jìn)行了柱前衍生，然后用乙酸乙酯萃取、乙腈定容后，采用C18色譜柱進(jìn)行色譜分離，用乙腈-水為流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫，用熒光檢測器測定了煙用添加劑中微量咪唑的含量。

由于咪唑反應(yīng)液的含水量高且含有多種雜質(zhì)，不宜采用氣相色譜和紫外光譜的分析方法。高效液相色譜法是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一項(xiàng)高效、快速的分離分析技術(shù)，適用于含水溶液體系中的常量和微量組分的分析。本工作擬采用高效液相色譜法測定反應(yīng)液中的咪唑及其雜質(zhì)，以期建立一種高效、準(zhǔn)確、快速的分析方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

EClass 3100型高效液相色譜儀，配DAD 3100型二極管陣列檢測器和Chromsoft型色譜工作站；AL 204型分析天平；FRQ-1002T 型超聲清洗儀。

離子對試劑溶液:稱取6 g十二烷基硫酸鈉、3 g磷酸二氫鉀于2 L 的廣口瓶中，加入水1 300 mL進(jìn)行溶解，用磷酸調(diào)節(jié)pH 為3.5，超聲至無氣泡，加入870 mL乙腈，超聲至無氣泡，待用。

單標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:稱取咪唑(2-甲基咪唑或4-甲基咪)標(biāo)準(zhǔn)品0.100 0 g，加水溶解并定容至100.0 mL，搖勻，配制成1 000 mg·L－1標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:移取適量的咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，用水稀釋，配制成10，20，40，60，80，100 mg·L－1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

咪唑標(biāo)準(zhǔn)品的純度為99.5%；2-甲基咪唑標(biāo)準(zhǔn)品的純度為98%；4-甲基咪唑標(biāo)準(zhǔn)品的純度為98%；十二烷基硫酸鈉、磷酸二氫鉀、磷酸均為分析純；乙腈為一級色譜純；試驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

Supersil-ODS-B 色譜柱(250 mm×4.6 mm，5μm)，柱溫30 ℃；流動(dòng)相為體積比為40∶60的乙腈-離子對試劑溶液；等度洗脫；流量1.0 mL·min－1；檢測波長210 nm；進(jìn)樣量20μL。

1.3 試驗(yàn)方法

稱取過濾后的咪唑反應(yīng)液樣品0.050 0 g 于100 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，在儀器工作條件下測定，以外標(biāo)法定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析條件優(yōu)化結(jié)果

按照儀器工作條件考察了離子對試劑溶液中十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量濃度分別為10，13，16，19，22，25 mmol·L－1，離子對試劑溶液pH 分別為2.5，3.0，3.5，4.0，等度洗脫中離子對試劑溶液在流動(dòng)相溶液中的比例按5%的降幅從70%逐級降至30%時(shí)對20 mg·L－1混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中咪唑的峰形、保留時(shí)間及咪唑和2-甲基咪唑、4-甲基咪唑分離情況的影響。結(jié)果表明:當(dāng)十二烷基硫酸鈉的濃度為10～25 mmol·L－1時(shí)，咪唑的保留時(shí)間為7.0～9.1 min，其峰面積隨著十二烷基硫酸鈉質(zhì)量濃度的增大而減小，綜合考慮，確定離子對試劑溶液中十二烷基硫酸鈉的濃度為16 mmol·L－1；當(dāng)離子對試劑溶液pH 為2.5～4.0時(shí)，咪唑的保留時(shí)間基本不變，峰面積隨著pH 的增大稍有降低，綜合考慮，確定離子對試劑溶液的pH 為3.5。當(dāng)離子對試劑溶液在流動(dòng)相溶液中的比例為70%時(shí)，咪唑及雜質(zhì)的分離較好，但咪唑的保留時(shí)間較長，為30min；隨著離子對試劑溶液比例的降低，保留時(shí)間逐漸縮短，但咪唑及雜質(zhì)的分離效果變差，綜合考慮，確定離子對試劑溶液在流動(dòng)相溶液中的比例為60%。在此優(yōu)化條件下，咪唑的保留時(shí)間約為8.5 min，2-甲基咪唑和4-甲基咪唑的保留時(shí)間分別為9.3，10.1 min。三者的分離度均大于2.0，達(dá)到良好分離，且峰形較好，3種物質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖見圖1。

圖1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of the mixed standard solution

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照儀器工作條件對混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測定，以3種待測物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，其對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明:咪唑、2-甲基咪唑和4-甲基咪唑標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍均為10～100 mg·L－1，其線性回歸方程分別為y＝50.77x＋222.4，y＝86.53x＋241.3，y＝78.34x＋325.0；相關(guān)系數(shù)分別為0.999 6，0.999 1，0.999 5。

2.3 檢出限和測定下限

按照儀器工作條件對0.01 mg·L－1混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，以3倍信噪比計(jì)算檢出限(3S/N)，咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑的檢出限分別為0.02，0.02，0.03 mg·L－1。以10倍信噪比計(jì)算測定下限(10S/N)，咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑的測定下限分別為0.07，0.07，0.10 mg·L－1，換算成樣品中3種物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，其測定下限分別為0.035%，0.036%，0.051%，滿足咪唑反應(yīng)液中雜質(zhì)的檢測技術(shù)指標(biāo)要求(單個(gè)雜質(zhì)的測定下限不大于0.5%)。

2.4 精密度試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對反應(yīng)液重復(fù)測定8次，咪唑的測定結(jié)果分別為10.10%，10.15%，10.14%，10.11%，10.18%，10.17%，10.14%，10.16%，計(jì)算測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為0.27%，表明該方法精密度良好。

2.5 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

在反應(yīng)液中添加20，100 mg·L－1等2個(gè)濃度水平的咪唑標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，每個(gè)水平重復(fù)5次。結(jié)果顯示:20 mg·L－1添加水平的咪唑回收率分別為99.7%，101%，99.7%，100%，100%，平均回收率為100%；100 mg·L－1添加水平的咪唑回收率分別為99.0%，98.9%，99.5%，99.3%，99.1%，平均回收率為99.2%，回收試驗(yàn)結(jié)果表明其準(zhǔn)確度滿足常量分析的要求。

2.6 方法比對

對同一反應(yīng)釜中不同的反應(yīng)時(shí)間所取樣品(編號為樣品1?！珮悠?＃)分別按照本方法和氣相色譜法(實(shí)驗(yàn)室自建方法)進(jìn)行測定。在用本方法測定時(shí)，樣品1?！珮悠?＃中咪唑的測定結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))分別為10.71%，10.55%，10.30%，10.14%，10.18%，10.11%，10.12%，10.13%，10.12%，平均值為10.26%，RSD 為2.1%；反應(yīng)液中咪唑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)自10.71%逐漸降低至10.12%，這是由于在咪唑合成反應(yīng)初始階段，出現(xiàn)返混，反應(yīng)液中咪唑的含量較高，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，返混程度降低，產(chǎn)物趨于穩(wěn)定；在用氣相色譜法測定時(shí)，這9個(gè)樣品中咪唑的測定結(jié)果分別為11.07%，10.94%，10.76%，10.52%，10.58%，10.45%，10.45%，10.49%，10.44%，平均值為10.64%，RSD 為2.2%；本方法和實(shí)驗(yàn)室自建方法結(jié)果吻合，且兩者RSD 差異不大，說明了本方法的可靠性。2-甲基咪唑在樣品中有檢出，但其含量低于測定下限；4-甲基咪唑在樣品中未檢出。

樣品1的色譜圖見圖2。

圖2 樣品1＃的色譜圖Fig.2 Chromatogram of the sample 1＃

本工作建立了高效液相色譜測定反應(yīng)液中咪唑及2種雜質(zhì)的方法，該方法簡單方便，適用性好，準(zhǔn)確性好，效率高，為咪唑合成反應(yīng)條件的優(yōu)化、工藝生產(chǎn)過程的監(jiān)測、產(chǎn)品質(zhì)量的控制提供可靠、有效的方法。