主题:【第三届原创参赛】邻甲苯胺同分异构体的分离

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dahua1981
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邻甲苯胺及其同分异构体的分离

The Separation of O-Toluidine and Its isomers



摘要:为了实现邻甲苯胺同分异构体的完全分离,作者采用气相色谱-质谱联用方法,通过改进色谱条件,使其取得了较好分离。试验表明采用气-质联用方法可以实现邻甲苯胺同分异构体的较好分离。

关键词:邻甲苯胺;分离;异构体

Abstract: In order to achieve the complete separation of o-toluidine and its isomers, the authors used gas chromatography-mass spectrometry methods, by improving the chromatographic conditions, so as to achieve their better separation. The results showed that the gas-chromatography-mass spectrometry method can achieve the better separation of o-toluidine and its isomers.

Keywords: o-toluidine; separation; isomers



1 前言

在禁用偶氮染料检测过程中,邻甲苯胺是经常被检出者之一。邻甲苯胺有两个同分异构体,分别是间甲苯胺和对甲苯胺。其中,邻甲苯胺属于禁用芳香胺,而间甲苯胺和对甲苯胺则不属于禁用芳香胺。三个化合物的沸点非常接近,分别为:邻甲苯胺(200±2)、间甲苯胺(203±3)、对甲苯胺(201±1)。而且三者的质谱图很相似,只是分子极性上略有差别,故造成在用气相色谱-质谱联用方法检测到邻甲苯胺时经常出现假阳性结果。

如不采用薄层色谱、液相色谱等其它分析手段共同鉴别,是无法判断是否假阳性结果的。但是要排除假阳性结果,就需要重新寻找条件,而且更换仪器费时费力,且多数实验室不一定同时具备这些设备,这就给我们的日常检测工作带来了很多的麻烦和不便。本文作者结合自身知识和经验,对常见的邻甲苯胺及其异构体分离问题进行了研究。作者通过改进色谱条件,使以上化合物达到很好的分离,提高了检测效率,减少了检测过程中的假阳性检出。

2 试验

2.1 仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪(GC-MS):Agilent 7890A/5975C,美国Agilent公司

毛细管柱:DB-17MS柱(30m×0.25mm×0.25μm

甲醇  色谱纯  美国Fisher公司

旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂

邻甲苯胺及其同分异构体均为德国Dr.Ehrenstorfer公司。

2.2 试剂配制

  用色谱纯级甲醇为溶剂,分别称取适量邻甲苯胺、间甲苯胺和对甲苯胺标准品配成合适浓度的混合溶液。

2.3 仪器操作条件

色谱柱:DB17MS 30m×0.25mm×0.25μm;温度:进样口220 ;辅助器280;离子源230 ;四极杆温度:150;柱温:40保持2分钟,以10/分钟升温至70 ,保持20分钟,再以30/分钟升至280,保持0分钟;载气:He;流速:1.0ml/分钟;离子化方式:EI;质量扫描范围:35amu-350amu;进样方式:不分流进样;进样0.2μ L

3 结果与讨论

3.1 试验结果

1)邻(间、对)甲苯胺总离子流图




1 (间、对)甲苯胺总离子流图



由图1可以看出,邻甲基苯胺及其异构体在本实验条件下,可以得到较好的分离。保留时间分别为:邻甲基苯胺(27.111分钟);间甲基苯胺和对甲基苯胺(27.302分钟)。间甲基苯胺和对甲基苯胺保留时间很接近而无法有效分离,但是两者都是非禁用芳香胺,该实验条件是可以满足检测要求的。

2 邻甲苯胺峰纯度




2 邻甲基苯胺峰纯度及其标准质谱图



由图2可知,在该实验条件下,邻甲苯胺的峰对称性很好,且该峰处只有1061077779四个离子,与邻甲苯胺的标准质谱图一致。其中,离子107为邻甲苯胺的分子离子,106为邻甲苯胺分子的同位素离子;7779则来自于邻甲苯胺失去甲基和氨基后的苯环离子。这说明在该实验条件下,邻甲苯胺峰没有其它干扰离子。

3间甲苯胺和对甲苯胺峰纯度




3 间甲基苯胺和对甲基苯胺峰纯度及其标准质谱图



由图3可以看出,在该试验条件下,间甲基苯胺和对甲基苯胺虽没完全分离,但它们的峰对称性都很好,该峰处的四个离子与间甲苯胺和对甲苯胺标准质谱图也一致。

由图2和图3可以得出,该方法用来鉴别邻甲基苯胺同分异构体是可行的。

3.2讨论

在对染料产品中23种有害芳香胺含量的测定过程中,由于异构体的存在,并且多数异构体的质谱图很相似,如果保留时间再相同,往往会形成假阳性结果的产生。当前针对有害芳香胺的气相色谱/质谱检测方法,大多采用非极性或极性较弱的色谱柱[1-4],如HP-5MSDB-5MSDB-35MS,这些色谱柱普遍存在的缺点是对常见的芳香胺异构体不能很好的分离。本方法通过使用中等极性色谱柱DB-17MS(固定相等同于50%苯甲基聚硅氧烷),同时使用三阶程序升温,比较好的解决了这个问题。

在色谱分析中,柱温是一个重要的操作变数,直接影响分离效能和分析速度。柱温对组分分离的影响较大,提高柱温使各组分的挥发靠拢,不利于分离,所以,从分离的角度考虑,宜采用较低的柱温。但柱温太低,被测组分在两相中的扩散速率大为减小,分配不能迅速达到平衡,峰形变宽,柱效下降,并延长了分析时间。选择的原则是:在使最难分离的组分能尽可能好的分离的前提下,尽可能采取较低的柱温,但以保留时间适宜,峰形不拖尾为度。具体操作条件的选择应根据不同的实际情况而定。

目前,用于极性相近化和物的分析通常采用程序升温,即柱温按预定的加热速度,随时间作线性或非线性的增加。升温的速度一般常是呈线性的,即单位时间内温度上升的速度是恒定的,例如每分钟246等等。在较低初始温度,沸点较低的组分,即最早流出的峰可以得到良好的分离。随柱温增加,较高沸点的组分也能较快的流出,并和低沸点组分一样也能得到分离良好的尖峰。

通过上面的数据可以看出,该方法实现了邻甲基苯胺与间(对)甲苯胺的基线分离,虽然无法实现间甲苯胺和对甲苯胺的完全分离,但是对于邻甲苯胺假阳性结果的排除来说已经足够了。作者通过大量的试验证明,该方法快速、精确、重现性和稳定性好,具有很高的可行性和可靠性。

4 结论

  由前文分析可以得出如下结论:

a) 该方法实现了邻甲基苯胺异构体的较好分离,因此可以不必再用其它手段或方法做异构体的确认,也在一定程度上提高了检测效率,节约了检测成本。

b)该方法快速、精确、重现性和稳定性好,具有很高的可行性和可靠性。

该方法无法实现间甲基苯胺和对甲基苯胺的分离,但是,因为二者皆为非禁用芳香胺,所以该方法仍然具有很好的推广和应用价值。

参考文献

[1] GB19601-2004,《染料产品中23中有害芳香胺的限量及测定》.

[2] 杨继生,徐逸云,蒋华.对纺织品禁用偶氮染料检测方法的探讨[J].印染.2005,06:37-39.

[3] 康云. 禁用偶氮染料检测中的若干问题[J].中国纤检.2005,8:24-25.

[4] 胡小钟,余建新等.禁用偶氮染料检测中假阳性结果的鉴别方法[J].分析化学研究报告.200028(4):411-416.
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qiuxingwei
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在文章出新的角度看是非常好的 ,可是实际上在实际的检验中一般那么多种禁用偶氮染料化合物是一起检测的,应该不可能一个一个的进行检测,而且还需要针对不同的化合物换不同的柱子。在怀疑检出结果时,现在也一般采用液相来判断气真假阳性。
dahua1981
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原文由 qiuxingwei(qiuxingwei) 发表:
在文章出新的角度看是非常好的 ,可是实际上在实际的检验中一般那么多种禁用偶氮染料化合物是一起检测的,应该不可能一个一个的进行检测,而且还需要针对不同的化合物换不同的柱子。在怀疑检出结果时,现在也一般采用液相来判断气真假阳性。

但是更换柱子太麻烦了。而且实验室不一定同事具有液相色谱
liuyanning
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色谱柱:DB一17MS 30m×0.25mm×0.25μm;温度:进样口220℃ ;辅助器280℃;离子源230℃ ;四极杆温度:150℃;柱温:40℃保持2分钟,以10℃/分钟升温至70℃ ,保持20分钟,再以30℃/分钟升至280℃,保持0分钟;载气:He;流速:1.0ml/分钟;离子化方式:EI;质量扫描范围:35amu-350amu;进样方式:不分流进样;进样0.2μ L。
上述升温程序应该是40--170--280吧,而不是40-70-280度
原天
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挺好的。不过你这方法跑得太久了。希望能改过一下。
但还是挺好分的。我以前的正常方法就能分得开。保留时间有点差别,但直接加个标进去,就能出两个峰了。
symmacros
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文章探讨了利用GCMS分离邻甲苯胺同分异构体的方法,希望有禁用偶氮染料实际检测应用的例子。
liuyanning
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前面的峰时邻甲基苯胺和对甲基苯胺的峰,所以不能排除假阳性,此方法不可行,望改正,本人已经验证过了
该帖子作者被版主 jimzhu2积分, 2经验,加分理由:谢谢参与讨论。
dahua1981
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原文由 liuyanning(liuyanning) 发表:
前面的峰时邻甲基苯胺和对甲基苯胺的峰,所以不能排除假阳性,此方法不可行,望改正,本人已经验证过了

你怎么就那么肯定你自己的答案,我也是通过很多实验来验证过的,本来大家就是相互交流,你有异议可以交流,不用这么大的口气吧
dahua1981
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原文由 liuyanning(liuyanning) 发表:
前面的峰时邻甲基苯胺和对甲基苯胺的峰,所以不能排除假阳性,此方法不可行,望改正,本人已经验证过了[/quot
我今天回来又做了一遍,确实如你所说,但是很奇怪原来的时候是可以的,谢谢您的提醒,我在看看能不能在优化下。
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liuyanning
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不是我的口气大,望见谅,我是经过反复试验,得出的结果,希望你谅解,有好的方法大家交流,谢谢
liuyanning
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有没有液相色谱分离邻甲基苯胺及其异构体的方法,麻烦上传一个附件,在此谢过了
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