趙　丹，敖特根巴雅爾

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，內(nèi)蒙古　呼和浩特　010018)

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NMR同時(shí)定量測定苯二酚三種同分異構(gòu)體*

趙丹，敖特根巴雅爾

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018)

以核磁共振定量測定技術(shù)為依據(jù)，以甲酸胺為外標(biāo)，建立定量測定苯二酚三種同分異構(gòu)體含量的方法。結(jié)果得到鄰、間、對(duì)苯二酚均在線性范圍內(nèi)有良好的線性，回歸方程分別：y=-0.00315+40.38201x，r=0.99996；y=0.00254+39.96878x，r=0.99998; y=2.51044E-4+80.31374x，r=0.99992；回收率分別為：100.39%、100.96%、100.09%。本方法取樣量少，直接定量，靈敏度高，方法簡單，重現(xiàn)性好，而且可以同時(shí)測定溶液中這三種物質(zhì)的含量，可作為苯二酚三種同分異構(gòu)體定量測定的一種簡單方法。

核磁共振(NMR)；鄰苯二酚；間苯二酚；對(duì)苯二酚；外標(biāo)法；含量測定

苯二酚為重要的精細(xì)化工原料及中間體，廣泛應(yīng)用于染料、涂料、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥以及相關(guān)化工領(lǐng)域[1-3]。定量測定苯二酚異構(gòu)體的研究有很多，殷程鵬等[4]用氣相色譜法對(duì)鄰苯二酚和對(duì)苯二酚進(jìn)行分析測定；紀(jì)曉紅等[5]用高效液相色譜法測定間苯二酚反應(yīng)液中間苯二酚的含量；吳根華、謝成根、楊繼東等分別用熒光法分析測定了苯二酚異構(gòu)體的含量[6-8]、吳永軍、孫進(jìn)高等分別用電化學(xué)法分析研究了鄰苯二酚和對(duì)苯二酚含量的測定[9-10]。而利用核磁共振法(NMR)對(duì)苯二酚異構(gòu)體進(jìn)行定量分析的研究相對(duì)較少。

盡管 NMR 通常用于結(jié)構(gòu)分析，它正被越來越多的人視為一種重要的定量工具。NMR用于定量分析時(shí)最為強(qiáng)大，因?yàn)楣舱裥盘?hào)的積分強(qiáng)度直接與該信號(hào)所代表的原子核數(shù)成正比。此外，譜圖中的所有質(zhì)子均具有相同的靈敏度，因此確定定量結(jié)果不再需要特定化合物的消光系數(shù)或校準(zhǔn)。NMR 平臺(tái)高度穩(wěn)定且線性良好，僅通過濃度外標(biāo)物的絕對(duì)積分和一維譜圖就可以方便地對(duì)小分子有機(jī)物進(jìn)行準(zhǔn)確而精密的定量核磁(Q NMR)測量。因此，Q NMR越來越多的被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域[11-19]。

苯二酚的三種同分異構(gòu)體因空間結(jié)構(gòu)的差異會(huì)在核磁共振氫譜上出現(xiàn)不同的特征峰且互不干擾，使NMR法定量測定苯二酚異構(gòu)體有了先決條件。因此，本研究利用NMR法定量測定苯二酚異構(gòu)體，與其他方法相比該方法具有靈敏度高、精密度好、準(zhǔn)確度高、且無需對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理等優(yōu)點(diǎn)。

1　實(shí)　驗(yàn)

1.1儀器與試劑

Bruker AvanceШ 500 型超導(dǎo)核磁共振波譜儀；DV215CD型分析電子天平，感量0.01 mg。

重水(氘代度為99.8%)，美國諾雷爾公司；鄰、間、對(duì)苯二酚(分析純，純度99.5%)，北京化工廠生產(chǎn)；甲酸胺(分析純，純度98.0%)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2溶液的配制

準(zhǔn)確稱取鄰苯二酚、間苯二酚、對(duì)苯二酚各110.00 mg分別用D2O溶解于10 ml的容量瓶中并定容，配成0.1 mol/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液備用。準(zhǔn)確稱取1.57 mg甲酸胺置于毛細(xì)管中加D2O完全溶解，并將其密封用作定量分析的外標(biāo)。

1.3定量方法

測定核磁共振氫譜中外標(biāo)物峰s的峰面積As，和樣品的峰x的峰面積Ax，按下式計(jì)算樣品的含量。

(1)

式中：nx——樣品的對(duì)應(yīng)峰的質(zhì)子數(shù)

ns——外標(biāo)峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)子數(shù)

ms——外標(biāo)物的質(zhì)量(1.57 mg)

Ms——外標(biāo)物的摩爾質(zhì)量(63.06 g/mol)

V——樣品的體積(500 μL)

1.4實(shí)驗(yàn)參數(shù)與儀器的校正

氫譜的弛豫延遲(D1)值為5.0 s，采樣溫度(T)為25 ℃，采樣次數(shù)(NS)為16次。按照上述測定條件調(diào)整儀器，將樣品放入核磁共振波譜儀中，仔細(xì)勻場，測定后，調(diào)整相位并進(jìn)行基線校正，選定外標(biāo)峰和定量峰，積分，每個(gè)樣品至少重復(fù)積分5次。

2　結(jié)果與討論

2.1溶劑的選取

測試溶劑應(yīng)選擇對(duì)被測樣品和外標(biāo)物都有很好的溶解性且殘留溶劑峰不造成干擾。通過試驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)選擇D2O為測試溶劑，該溶劑對(duì)鄰、間、對(duì)苯二酚和甲酸胺的溶解性都非常好，且其1H NMR譜中的出峰位置在δ4.80處，與其他信號(hào)峰沒有干擾，不會(huì)對(duì)測試結(jié)果造成影響(見圖1)。

圖1　鄰、間、對(duì)苯二酚溶于D2O的1H NMR譜

2.2外標(biāo)物的選取

圖2　外標(biāo)物加入樣品后的1H NMR譜

按照NMR測定的要求，外標(biāo)物應(yīng)具有較高的純度，所含質(zhì)子數(shù)較少，吸收峰處于較低場與所測的樣品峰之間無干擾，按照上訴要求，本實(shí)驗(yàn)選擇甲酸胺為外標(biāo)物，甲酸胺1H NMR譜只有一個(gè)峰(化學(xué)位移在δ8.44處)，且與樣品的質(zhì)子峰無干擾，甲酸胺為外標(biāo)在樣品中的1H NMR譜見圖2。

2.3定量峰的選取

精密吸取鄰、間、對(duì)苯二酚溶液各100 μL,D2O 200 μL于NMR管中，并加入外標(biāo)毛細(xì)管，在上訴實(shí)驗(yàn)條件下測定溶液的1H NMR譜。

利用NMR方法定量分析必須先對(duì)1H NMR譜中的各個(gè)質(zhì)子峰進(jìn)行歸屬，明確每個(gè)質(zhì)子峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)子數(shù)，再選取合適的定量峰。本實(shí)驗(yàn)中，鄰、間、對(duì)苯二酚的質(zhì)子峰均不多(見圖1)，對(duì)各個(gè)質(zhì)子峰的歸屬和定量峰的選取見表1。

表1　樣品的質(zhì)子峰及定量峰的歸屬

2.4線性關(guān)系

圖3　鄰、間、對(duì)苯二酚的濃度與積分面積的工作曲線

配制不同濃度的鄰苯二酚、間苯二酚和對(duì)苯二酚標(biāo)準(zhǔn)系列溶液加入外標(biāo)物進(jìn)行測定，以被測物質(zhì)的濃度為橫坐標(biāo)、積分面積為縱坐標(biāo)，繪制其標(biāo)準(zhǔn)曲線。測定結(jié)果見圖3。

所得的線性回歸方程分別為：

鄰苯二酚(0.010～0.022 mol/L):

y=-0.00315+40.38201x r=0.99996

間苯二酚(0.010～0.022 mol/L):

y=0.00254+39.96878x r=0.99998

對(duì)苯二酚(0.012～0.024 mol/L):

y=2.51044E-4+80.31374x r=0.99992

其中這三種異構(gòu)體的最低檢測線(LOD)分別為：0.00013 mol/L、0.00009 mol/L、0.00018 mol/L。最低定量限(LOQ)分別為：0.00042 mol/L、0.00030 mol/L、0.00058 mol/L。

根據(jù)核磁共振原理，樣品在任何濃度范圍內(nèi), 質(zhì)子峰面積與樣品濃度均呈線性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用1H NMR法測定鄰、間、對(duì)苯二酚，在一定的濃度范圍內(nèi)有很好的線性，與理論依據(jù)相吻合。

2.5回收率的測定

配制不同濃度的鄰苯二酚、間苯二酚和對(duì)苯二酚標(biāo)準(zhǔn)系列溶液并加入外標(biāo)物，測定其回收率。測定結(jié)果見表2。

表2　回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.6重復(fù)性的測定

表3　重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

精密吸取70 μL鄰苯二酚、90 μL間苯二酚和90 μL對(duì)苯二酚標(biāo)準(zhǔn)溶液加入250 μL D2O和外標(biāo)物于NMR管中，平行配制5份樣品，測定其重復(fù)性。測定結(jié)果見表3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法的重復(fù)性良好。

2.7精密度的測定

精密吸取70 μL鄰苯二酚、90 μL間苯二酚和90 μL對(duì)苯二酚標(biāo)準(zhǔn)溶液加入250 μLD2O和外標(biāo)物于NMR管中，在同一天平行測定5次。測定結(jié)果見表4，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，儀器的精密度良好。

2.8穩(wěn)定性的測定

經(jīng)過測定得知，配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液在12小時(shí)內(nèi)的基本保持穩(wěn)定。測定結(jié)果見表5。

表5　穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按照上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該方法具有簡單快速、重現(xiàn)性好、精密度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

3　結(jié)　論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用核磁共振波譜法同時(shí)測量溶液中鄰、間、對(duì)苯二酚的含量，線性關(guān)系、重現(xiàn)性、回收率、精密度和穩(wěn)定性均保持良好。此方法具有高效、簡便、無需對(duì)照品等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)分析和含量測定可以同時(shí)進(jìn)行，可用運(yùn)到其他異構(gòu)體的分析測定。而且，此方法不需要純品做參比標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的溶劑和外標(biāo)物，即可根據(jù)目標(biāo)特征峰的積分強(qiáng)度完成定量分析，對(duì)此類結(jié)構(gòu)簡單、組分不復(fù)發(fā)的異構(gòu)體混合物的定性定量分析具有重要的意義。但是，核磁共振波譜法不適合復(fù)雜組分的樣品分析，因在分析復(fù)雜組分時(shí)信號(hào)峰容易重疊，影響定量定性分析結(jié)果。因此，核磁共振波譜法在對(duì)復(fù)雜組分的定量分析中還需要進(jìn)一步的研究和發(fā)展。

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Simultaneous NMR Determination of Dihydroxybenzene Isomers*

ZHAODan，Aotegenbayaer

(College of Science, Inner Mongolia Agricultural University, Inner Mogolia Huhhot 010018, China)

Base on quantitative nuclear magnetic resonance technology, taking ammonium formate as external standard, a method to determination of dihydroxybenzene isomers was established.The results of Catechol,Resorcinol,Hydroquinone had the good linearity in linear range. The linear regression equations were as follows:y=-0.00315+40.38201x,r=0.99996,y=0.00254+39.96878x,r=0.99998, y=2.51044E-4+80.31374x,r=0.99992.The recovery rates were as follows: 100.39%, 100.96%, 100.09%.This method is less sampling, direct quantitative， high sensitivity,simple,reproducible,and can simultaneous determine the contents of these three substances in solution.This method can be used for the quantitative determination of dihydroxybenzene isomers.

NMR; Catechol; Resorcinol; Hydroquinone; external standard method;assaying

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21462030)；內(nèi)蒙古高校研究項(xiàng)目(NJZY051)。

趙丹(1991-)，女，碩士研究生，主要從事儀器分析方面的研究。

敖特根巴雅爾(1960-)，男，教授。

O657.61

A

1001-9677(2016)05-0140-04