鐘琳,楊文宇,李支薇
(廣州廣電計量檢測股份有限公司,廣州 510656)
甲基六氫苯酐(MHHPA)和六氫苯酐(HHPA)作為有機合成的中間體,因其具有熔點低、與脂環(huán)族環(huán)氧樹脂組成的配合物粘度低、適用期長、固化物的耐熱性高、高溫電性能好等優(yōu)點,被廣泛用于環(huán)氧樹脂固化劑、膠黏劑、增塑劑等產(chǎn)品的生產(chǎn)。近年來,兩種苯酐化合物應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展,產(chǎn)品用量也在逐年遞增[1-3],已成為我國進出口量較大的化工品之一。然而該類化合物卻會對皮膚產(chǎn)生刺激性,引發(fā)呼吸道過敏[4-8],因此早在2012年荷蘭就提議將其提名為高關(guān)注物質(zhì)(SVHC)。2019年10月,歐洲化學(xué)品管理局發(fā)布的第九次建議將甲基六氫苯酐和六氫苯酐列入REACH授權(quán)清單,因此為保證商品的安全性以及提前應(yīng)對國際貿(mào)易的管控要求,建立一種快速準確、操作簡便的檢測方法是非常有必要的。目前苯酐的檢測方法主要是氣相色譜-質(zhì)譜法[9-13]和氣相色譜法[14-16],以上這兩種檢測方法均存在測試時間長、檢出限高的問題。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用是近年來使用較多的檢測方法,尤其是高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-MS/MS)法。HPLC-MS/MS法對被測物進行了三次選擇:液相色譜(LC)選擇組分的保留時間,一級質(zhì)譜(MS)選擇分子量,二級質(zhì)譜(MS/MS)選擇子離子,因此準確度和靈敏度更高。筆者選用甲醇作為柱前衍生試劑,采用高效液相色譜-串聯(lián)四級桿質(zhì)譜,建立了一種塑料產(chǎn)品中甲基六氫苯酐和六氫苯酐的高靈敏、快速檢測方法,為進一步開展該類物質(zhì)的檢測管控,提供了工作基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
液相色譜儀:Agilent 1290 Infinity型,6460 Agilent Triple Quad三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜儀,配AJS-ESI離子源,Agilent MassHunter Workstation數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng),美國安捷倫科技有限公司。
超聲波清洗器:2300 HT型,上海安譜科學(xué)儀器有限公司。
電子分析天平:X205BDU型,感量為0.01 mg,瑞士梅特勒公司。
甲醇:HPLC級,美國Sigma公司。
超純水機:UPR-I-60L型,四川優(yōu)普超純科技有限公司。
甲基六氫苯酐標準品:純度(質(zhì)量分數(shù))不小于98.0%,上海安譜科學(xué)儀器有限公司。
六氫苯酐標準品:純度(質(zhì)量分數(shù))不小于97.0%,加拿大TRC公司。
實驗用水為超純水(電阻率不小于18.2 MΩ·cm)。
標準儲備液:分別準確稱取甲基六氫苯酐、六氫苯酐兩種標準物質(zhì)10 mg(精確至0.01 mg),用甲苯溶解并定容至10 mL,得到1 000 mg/L的兩種標準儲備液,于4 ℃冰箱中避光保存。
混合標準中間液:分別吸取100 μL上述兩種標準儲備液置于10 mL容量瓶中,加甲苯定容至標線,混勻,得到10 mg/L混合標準中間液,保存于4℃冰箱中。
MHHPA、HHPA系列混合標準工作溶液:用甲醇溶液逐級稀釋混合標準中間液,得到5、10、20、50、100 μg/L的系列混合標準工作溶液。再將其放入超聲波清洗儀中,于40 ℃下超聲20 min進行衍生反應(yīng)。反應(yīng)液冷卻后經(jīng)0.22 μm濾膜過濾,濾液直接用HPLC-MS/MS進行測定。
取適量塑料樣品,剪碎,尺寸約為1 mm×1 mm×1 mm,準確稱取1 g樣品(精確至0.1 mg)放入樣品瓶中,向其中加入10 mL甲醇,擰緊瓶蓋后將樣品瓶放入到超聲波清洗儀中,在40 ℃下超聲20 min進行衍生反應(yīng)。取1 mL已冷卻的反應(yīng)液經(jīng)0.22 μm濾膜過濾,濾液供HPLC-MS/MS測定。
1.4.1 色譜
色 譜 柱:Agilent poroshell 120 SB-Aq柱(150 mm×3.0 mm,2.7 μm,美國安捷倫科技有限公司),帶有1.8 μm保護柱(美國安捷倫科技有限公司);進樣體積:2 μL ;柱溫:40 ℃;流動相:水(A)-甲醇(B);流量:0.3 mL/min;洗脫方式:等度洗脫;洗脫比例:A-B體積比為40∶60。
1.4.2 質(zhì)譜
ESI離子源;毛細管電壓:3 500 V;去溶劑氣溫度:300 ℃;去溶劑氣流量:5 L/min;鞘氣溫度:310 ℃;鞘氣流量:11 L/min;多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式;兩種苯酐化合物衍生產(chǎn)物的母離子、子離子、碎裂電壓和碰撞能量等參數(shù)見表1。
表1 MHHPA和HHPA的質(zhì)譜分析參數(shù)
考慮到甲基六氫苯酐、六氫苯酐兩種苯酐化合物與甲醇衍生后的產(chǎn)物含有羧基,易失去一個H+產(chǎn)生[M]-,因此實驗中選擇ESI作為離子源,在負模式的條件下對兩種衍生產(chǎn)物進行分析,尋找質(zhì)譜響應(yīng)較高的特征碎片峰。在ESI負離子模式下,先對兩種衍生產(chǎn)物在m/z100~300范圍內(nèi)進行全掃描,獲得穩(wěn)定的母離子[M]-,接著通過選擇離子掃描模式優(yōu)化碎裂電壓,使母離子響應(yīng)達到最高。之后,進行子離子掃描,選取響應(yīng)值高的特征離子作為定量、定性離子對,最后優(yōu)化碰撞能,使子離子響應(yīng)達到最高。得到的兩種衍生產(chǎn)物的二級質(zhì)譜優(yōu)化參數(shù)(見表1),其中MHHPA選取m/z 199.1/167.0、199.1/122.9作為定性離子對,選擇m/z 199.1/167.0作為定量離子對;HHPA選取m/z 185.0/153.0、185.0/109.1作為定性離子對,選擇m/z 185.0/153.0作為定量離子對。
考察了不同色譜柱Eclipse XDB-C18色譜柱、Poroshell 120 PFP色譜柱和Poroshell 120 SB-Aq色譜柱對兩種苯酐化合物衍生產(chǎn)物的分離性能。結(jié)果表明,兩種衍生產(chǎn)物在Eclipse XDB-C18色譜柱和Poroshell 120 PFP色譜柱上分離效果均不好,且峰形較差,這可能是由于苯酐化合物與甲醇衍生后的產(chǎn)物含有酯基和羧基,化合物極性增大,并且兩種衍生產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)相似,極性也接近,上述兩種色譜柱無法對其進行有效地分離。推測硅膠上鍵合了極性基團的色譜柱可能更有利于兩種衍生產(chǎn)物的分離。最終選用了Agilent poroshell 120 SB-Aq液相色譜柱,該色譜柱在超高壓條件下可為兩種極性衍生產(chǎn)物提供更好的分離效率,圖1給出了濃度為0.1 mg/L混合標準溶液的總離子流色譜圖,HHPA和MHHPA在色譜柱中的保留時間分別為2.06 min和2.26 min。圖2為在MRM模式下,串聯(lián)質(zhì)譜分別根據(jù)HHPA和MHHPA的離子對提取的色譜峰。在該模式下,液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜對被測物進行了三次選擇,分別為保留時間、母離子和子離子。即使被測組分的保留時間相近,液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜也能通過母離子和子離子對被測物質(zhì)進行準確地選擇。
圖1 使用poroshell 120色譜柱時HHPA、MHHPA的總離子流色譜圖
圖2 HHPA、MHHPA的MRM色譜圖
為優(yōu)化兩種苯酐化合物與甲醇衍生反應(yīng)條件,分別考察了衍生時間和溫度對結(jié)果的影響。橫坐標為實驗變量,縱坐標的儀器響應(yīng)值進行歸一化處理,使得最高響應(yīng)值為1??紤]到甲醇的沸點為64 ℃,衍生反應(yīng)溫度的考察范圍為30~60 ℃之間,衍生時間考察到60 min。試驗結(jié)果如圖3、圖4所示,當超聲溫度為40 ℃時,儀器的響應(yīng)值達到最大,當超聲20 min后,衍生產(chǎn)物峰面積趨于一致,基本達到最大的衍生效率。實驗結(jié)果說明在40 ℃下超聲20 min,苯酐化合物與甲醇的衍生產(chǎn)率可以達到最大。因此選擇40℃超聲20 min為最優(yōu)的衍生條件。
圖3 不同衍生溫度下的響應(yīng)值
圖4 不同衍生時間下的響應(yīng)值
在1.4儀器工作條件下測定1.2配制的系列混合標準工作溶液,以MHHPA和HHPA的質(zhì)量濃度X (μg/L)為橫坐標,峰面積Y為縱坐進行線性回歸,分別以3倍和10倍信噪比(S/N)來確定兩種化合物的檢出限(LOD)和定量限(LOQ),結(jié)果見表2。由表2可知,在5~100 μg/L的質(zhì)量濃度范圍內(nèi),兩種化合物均有良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)不低于0.999 5。
表2 MHHPA和HHPA的線性方程、檢出限和定量限
選用不含兩種苯酐化合物的塑料樣品作為空白基質(zhì),設(shè)定了3個不同的加標濃度水平進行加標回收試驗。每個加標水平平行測試6次,進行精密度試驗,結(jié)果見表3。從表3中可看出,在3種加標水平下,MHHPA的平均加標回收率為99.9%~100.9%,相對標準偏差不大于2.5%;HHPA的平均加標回收率為99.7%~101.9%,相對標準偏差不大于3.0%。該方法具有良好的精密度與準確度,可以滿足塑料產(chǎn)品中MHHPA、HHPA的檢測要求。樣品加標量為20 μg/L的總離子流色譜圖如圖5所示。
表3 回收試驗與精密度試驗結(jié)果(n=6)
圖5 樣品加標總離子流色譜圖
采用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀建立了塑料產(chǎn)品中甲基六氫苯酐(MHHPA)和六氫苯酐(HHPA)的檢測方法。通過將兩種苯酐化合物與甲醇在40℃下超聲20 min,發(fā)生衍生反應(yīng),隨后使用Agilent poroshell 120 SB-Aq的液相色譜柱對兩種化合物的衍生產(chǎn)物進行分離,水和甲醇為流動相,質(zhì)譜為檢測器進行定性、定量檢測。該方法能充分滿足分析要求,可用于塑料產(chǎn)品中甲基六氫苯酐和六氫苯酐的檢測。