糠醛、糠酸、糠醇是重要的有机化工原料,糠醛(呋喃甲醛)化学性质活泼,经深加工可以制取糠醇(呋喃甲醇)、糠酸(呋喃甲酸)和呋喃等。以糠醛为原料制备糠酸时,在强碱性介质和催化剂存在下,糠醛经空气氧化、硫酸酸化可制得糠酸,但在反应中有大量副产品糠醇产生[1]。因此反应液及产品中糠酸、糠醇和糠醛含量的准确测定,对于优化反应条件、监控生产过程、保障产品质量至关重要。本文采用反相高效液相色谱法(RP-HPLC)同时分离测定了糠酸、糠醇和糠醛,方法简便快速,灵敏度高,定量准确。
1实验部分
(1)仪器和试剂:高效液相色谱系统(包括在线真空脱气机、四元泵、二极管阵列检测器、自动进样器以及液相色谱系统化学工作站)。紫外可见分光光度计,数字式精密酸度计。甲醇为HPLC专用试剂;其他试剂均为分析纯;实验用水为超纯水。
(2)色谱条件:色谱柱为C18(250mm×4.6mm,5μm);流动相为甲醇2水(用稀硫酸调至pH4.0)(体积比为20∶80),流速1.0mL/min;检测波长220nm;柱温为室温;进样量10μL。
(3)标准溶液配制:精确称取糠酸、糠醇、糠醛标准品各50mg,分别用流动相溶解并定容至50mL,得1g/L的标准储备液,于4℃下保存。
(4)样品处理:准确称取糠酸产品,用流动相溶解并稀释到所需浓度。准确量取一定量反应液,用稀硫酸酸化至pH4.0,再用流动相定容,稀释至所需浓度。样品经0.45μm滤膜过滤后进样。
2结果与讨论
在最佳实验条件下,混合标准溶液中3种组分在10min内完全分离,其色谱图见图1。
图1混合标样的色谱分离图
1.糠酸;2.糠醇;3.糠醛.
2.1检测波长的选择
用紫外可见分光光度计测得糠酸、糠醇、糠醛的最大吸收波长分别为242,218和274nm。在274nm处,糠酸、糠醇吸收很小,在220nm处,糠酸、糠醛有较大吸收。在反应液中,糠醛几乎反应完全,不含糠醛,因而本实验主要是测糠酸和糠醇,故本实验选择220nm作为检测波长。
2.2流动相的选择
经过试验,选甲醇2水体系为流动相可达到分离目的。流动相流速定为1.0mL/min时,改变流动相中甲醇比例时发现,随着甲醇比例的提高,各组分的保留时间均缩短。当甲醇体积分数大于30%时,色谱峰不能完全分离;而小于10%时,出峰时间太长,且峰形不好;当甲醇体积分数为20%时,出峰时间较理想,且分离完全。
用稀硫酸调节流动相的pH值,考察糠酸、糠醇和糠醛3种组分在pH为2.5～7.0时的分离情况。
pH<3.0时,糠醛与糠酸的峰部分重叠;pH为5.0时,糠醇与糠醛峰部分重叠;pH为6.0～7.0时,峰分离较好,但柱效低,峰形不好,保留时间长。而pH为3.5～4.5时,3种组分能完全分离,峰形对称性好。本文选用pH4.0。
2.3标准曲线与线性范围
分别取适量的各组分储备液,以流动相为溶剂,配制成不同质量浓度的系列标准溶液,按上述色谱条件依次分析各标准液。以质量浓度C(mg/L)为横坐标,
峰面积A为纵坐标进行线性回归,结果表明各组分线性关系良好。糠酸、糠醇、糠醛线性范围分别为
0.06～200,0.06～100,0.06～200mg/L,相关系数均大于0.9998,检出限(S/N=3)分别为
0.012,0.010,0.310mg/L。
2.4精密度和回收率试验
应用本法对同一样品平行测定6次,计算得出糠酸、糠醇和糠醛测定结果的相对标准偏差(RSD)分别为0.128%,0.10%和0.82%。用标准加入法进行回收率试验,回收率为97.8%～100.8%。
2.5样品分析
采用本法对以糠醛为原料,经催化氧化制取的糠酸产品进行分析,产品中糠酸含量为99.3%。为了在生产中能随时掌握反应进行的程度,优化反应条件,控制转化率,提高糠酸收率,还对糠醛氧化反应后溶液(尚未进行酸化处理)进行测定,测得其中糠酸和糠醇的质量浓度分别为163.96和59.78mg/L;它们在酸化液中质量浓度分别为32.22和29.19mg/L;在脱色液中的质量浓度分别为22.52和1.66mg/L。本方法可用于糠酸工业制备过程的分析监测。
