己二胺中杂质含量的方法开发
摘 要
关键词: 己二胺 行标 分光光度法 填充柱 毛细管柱
目录
图一
在该标准中规定,对于反式1,2-二氨基环己烷的分析按照SH/T 1498.5-1997标准执行。以反式1,2-二氨基环己烷作为标准物质,在PH值为9.80,温度为25℃的条件下与二甲钴形成络合物,在波长355nm处测量其吸光度,并绘制工作曲线。行标中的方法存在一定的局限性:从反应原理上看是样品中所有可与二甲钴形成络合物的组分,不单单是反式1,2-二氨基环己烷,所以会导致分析数据偏高,影响数据的准确度。
对于己二胺中其他杂质在产品与原料中没有体现,但在工艺生产过程中的样品中比较重要,会作为工艺反应与调整的参考。根据参考其他己二胺生产厂家现有的分析方法中对六亚甲基亚胺、N1-乙基己烷-1,6-二胺与分析二己三胺是两个方法,主要区别在于程序升温上。色谱柱都为填充柱:Ф3mm(内径)×1m(长)不锈钢柱,充填剂为阿比松脂20%(wt)+KOH5wt% Diasolid-A(载体)。检测器为FID(氢火焰离子化检测器)。从仪器配置来看,以上方法存在一定的局限性,主要表现在填充柱对于组分的分离效果欠佳,并且填充柱填料易发生变化,导致数据不稳定。
毛细管柱与填充柱相比具有:分离效能高、分析速度快、样品用量少等特点。特别是惰性处理后的色谱柱,固定相比较稳定。对于样品中微量组分的分析,在组分的分离度、检出限、重复稳定性上,毛细管柱明显好于填充柱。极大提高工作效率与数据准确度。
通过多种的色谱柱的试验选择一款最适合己二胺中所有所需杂质的色谱柱,再经过不断的调整优化色谱程序升温,最终实现上述四种杂质、三种方法在一个方法一次运行中全部分析得出。
根据HG/T 3937-2021工业用1,6-己二胺行标中分析己二胺含量的CAM柱(碱脱活的聚乙二醇色谱柱)进行分析,得出各组分的分离情况如图二,图二为己二胺过程样谱图,图三为己二胺产品样谱图,过程样中六亚甲基亚胺没有相应,1,2-二氨基环己烷为两个异构体形态,但出峰为一个大的圆头峰,N1-乙基己烷-1,6-二胺、二己三胺出峰也很不好。产品样中,几个杂质组分基本都没有响应。
图二
图三
利用惰性色谱柱BD-5MS进行样品分析得到图四的色谱图,从谱图可以看出,杂质峰都有较高的响应,特别是在1,2-二氨基环己烷两种形态会分离出来,可以得出样品中各组分在(5%-苯基)-甲基聚硅氧烷固定相的色谱柱中响应较好。但是BD-5MS柱不是碱脱活柱,不适用于分析强碱有机物。
图四
目前安捷伦碱性柱主要有图二中的三种,CP-Wax51,CAM,CP-Sil 8 CB for Amines三种型号。【2.1.1】中用到的CAM柱(碱脱活的聚乙二醇色谱柱),根据图五、图六的性能描述对分析伯胺样品比较好,像己二胺,但是该色谱柱不适合用来分析高碳杂质,并且不建议用溶剂进行冲洗。所以按照行标要求的长期用甲醇进行稀释或者冲洗,会导致色谱柱固定相的不稳定,进而对于微量杂质的外标定量影响比较大,甚至从【2.1.1】中可以看出对于杂质的响应也不太理想。
从三种色谱柱的产品性能可以看出,适用于己二胺中杂质分析的柱子型号为CP-Sil 8 CB for Amines,Agilent J&W CP-Sil 8 CB 胺分析专用柱是一款碱去活的 5% 苯基聚二甲基硅氧烷色谱柱,由于其具有高热稳定性(高达 350 °C),对多种胺(尤其是 C3–C20 胺和醇胺)具有优异的惰性性能。CP-Sil 8 CB for Amines柱与BD-5MS柱相比固定相都为5% 苯基的甲基硅氧烷,所以CP-Sil 8 CB for Amines比较合适。
图五
图六
利用CP-Sil 8 CB for Amines进行运行,通过对程序升温阶段与速率的不断优化,实现1,2-二氨基环己烷两种形态的完全分离出来,其他杂质的出峰也比较规则。
图七
图八
图九
根据分析的指标需求建立不同浓度的外标曲线,如表一、表二、图十。
组分 | m1 | m2 |
| m3 |
| m4 | C | C(mg/kg) |
HMI | 0.2432 | 37.2494 | 0.006529 | 1 | 0.006529 | 35 | 0.000187 | 186.5418 |
| 0.2432 | 37.2494 | 0.006529 | 2.5 | 0.016322 | 35 | 0.000466 | 466.3546 |
| 0.2432 | 37.2494 | 0.006529 | 4 | 0.026116 | 35 | 0.000746 | 746.1673 |
| 0.2432 | 37.2494 | 0.006529 | 5 | 0.032645 | 35 | 0.000933 | 932.7092 |
| 0.2432 | 37.2494 | 0.006529 | 6 | 0.039174 | 35 | 0.001119 | 1119.251 |
N-EtHMD | 0.5083 | 37.2494 | 0.013646 | 1 | 0.013646 | 35 | 0.00039 | 389.8816 |
| 0.5083 | 37.2494 | 0.013646 | 2.5 | 0.034115 | 35 | 0.000975 | 974.7041 |
| 0.5083 | 37.2494 | 0.013646 | 4 | 0.054583 | 35 | 0.00156 | 1559.527 |
| 0.5083 | 37.2494 | 0.013646 | 5 | 0.068229 | 35 | 0.001949 | 1949.408 |
| 0.5083 | 37.2494 | 0.013646 | 6 | 0.081875 | 35 | 0.002339 | 2339.29 |
DCH | 0.5054 | 37.2494 | 0.013568 | 1 | 0.013568 | 35 | 0.000388 | 387.6573 |
| 0.5054 | 37.2494 | 0.013568 | 2.5 | 0.03392 | 35 | 0.000969 | 969.1431 |
| 0.5054 | 37.2494 | 0.013568 | 4 | 0.054272 | 35 | 0.001551 | 1550.629 |
| 0.5054 | 37.2494 | 0.013568 | 5 | 0.06784 | 35 | 0.001938 | 1938.286 |
| 0.5054 | 37.2494 | 0.013568 | 6 | 0.081408 | 35 | 0.002326 | 2325.944 |
BHT | 1.2552 | 37.2494 | 0.033697 | 1 | 0.033697 | 35 | 0.000963 | 962.7768 |
| 1.2552 | 37.2494 | 0.033697 | 2.5 | 0.084243 | 35 | 0.002407 | 2406.942 |
| 1.2552 | 37.2494 | 0.033697 | 4 | 0.134789 | 35 | 0.003851 | 3851.107 |
| 1.2552 | 37.2494 | 0.033697 | 5 | 0.168486 | 35 | 0.004814 | 4813.884 |
| 1.2552 | 37.2494 | 0.033697 | 6 | 0.202183 | 35 | 0.005777 | 5776.661 |
表一
组分 | M1 | M2 |
| M3 | M4 | C | C(mg/kg) |
N-EtHMD | 0.8 | 50 | 0.016 | 0.1 | 50 | 0.000032 | 32 |
| 0.8 | 50 | 0.016 | 0.3 | 50 | 0.000096 | 96 |
| 0.8 | 50 | 0.016 | 0.5 | 50 | 0.00016 | 160 |
| 0.8 | 50 | 0.016 | 0.7 | 50 | 0.000224 | 224 |
| 0.8 | 50 | 0.016 | 0.9 | 50 | 0.000288 | 288 |
DCH | 0.1 | 50 | 0.002 | 0.1 | 50 | 0.000004 | 4 |
| 0.1 | 50 | 0.002 | 0.3 | 50 | 0.000012 | 12 |
| 0.1 | 50 | 0.002 | 0.5 | 50 | 0.00002 | 20 |
| 0.1 | 50 | 0.002 | 0.7 | 50 | 0.000028 | 28 |
| 0.1 | 50 | 0.002 | 0.9 | 50 | 0.000036 | 36 |
表二
图十
以上各组分外标曲线浓度满足样品分析指标要求,曲线制作后进行验证,回收率在95%~105%之间。
新色谱法相比行标或者企业之前的方法优势明显,主要表现在以下几个方面:
(1) 分析时间大大缩短
新三合一的色谱法全过程大约为40min。而之前分析四种杂质大约共需要110min。其中HG/T 3937-2021工业用1,6-己二胺行标中分析反式1,2-二氨基环己烷的分光光度计法分析单个样品的时间大约为50min,并且一直在手动操作过程中。根据参考其他己二胺生产厂家现有的分析方法中对六亚甲基亚胺、N1-乙基己烷-1,6-二胺与分析二己三胺是两个方法共需要运行至少60min。
(2) 减少仪器设备的数量
新三合一的色谱法只需要一台气相色谱仪的一个进样口,而之前分析四个杂质需要酸度计、恒温水浴锅、分光光度计、计时器、色谱两个进样口。从上可以看出,仪器设备数量已经做了极大的降低。
(3) 操作更为简便
新三合一的色谱法只需要直接将样品(己二胺过程样品)取到气相小瓶中进行色谱分析。而反式1,2-二氨基环己烷的分析前处理特别繁琐,取样、恒温、调节PH、显色、测量等等,六亚甲基亚胺、N1-乙基己烷-1,6-二胺与二己三胺需要分两个方法,两次色谱分析。
(4) 提升数据准确度
新三合一的色谱法测量的反式1,2-二氨基环己烷目标峰明确,没有其他组分的干扰,另外三种组分从填充柱到专门分析胺的碱脱活惰性处理色谱柱,响应更好、更稳定,极大的提高了数据准确度。
(5) 减少废液与提升安全
新三合一的色谱法只会产生1.5mL的样品废液,而之前分析四种杂质大约共产生100mL。其中,反式1,2-二氨基环己烷的分光光度计法大约会产生90ml的废液。六亚甲基亚胺、N1-乙基己烷-1,6-二胺与二己三胺共约产生3mL的废液。
新三合一的色谱法在分析己二胺过程样及产品中的四个杂质时可代替之前的三个方法。之前三个方法即:HG/T 3937-2021工业用1,6-己二胺行标中分析反式1,2-二氨基环己烷的分光光度计法、其他己二胺生产厂家现有的分析方法中对六亚甲基亚胺、N1-乙基己烷-1,6-二胺与分析二己三胺的两个分析方法。