二羥丙酮的氣相色譜分析

1、二羥丙酮的氣相色譜分析    用衍生氣相色譜法測定了二羥丙酮的酶制法體系中二羥丙酮的含量， 選用六甲基二硅胺烷（HMDS）、 六甲基二硅胺烷加三甲基氯硅烷（TMCS）、 N, O雙（三甲基硅烷基）乙酰胺（BSA）為衍生試劑， 并對其衍生條件進行了研究。 該法的回收率為98.31101.31， RSD為2.023.58。關(guān)鍵詞 氣相色譜， 二羥丙酮， 甘油， 三甲基硅烷化1,3二羥丙酮（DHA）是一種重要的醫(yī)藥中間體， 可用于食品添加劑和化妝品中 1， 其制備方法已從過去的化學(xué)合成法轉(zhuǎn)向酶制法 2, 3。 酶制法是用甘油除氫酶將甘油氧化為二羥丙酮

2、。為研究制備條件， 檢驗酶活性， 必須分析制備體系中的二羥丙酮的含量， 常用的分析方法為薄層色譜分析法 4， 該法所用試劑昂貴且準確定量困難。 用氣相色譜法來分析酶制法體系中的二羥丙酮的含量具有現(xiàn)實意義。由于二羥丙酮揮發(fā)性不高， 制備體系中含有水、 甘油、 二羥丙酮和少量的酶， 用氣相色譜直接定量有困難， 所以在分析前預(yù)先將其轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)、 對熱較穩(wěn)定的三甲基硅烷衍生物。 選用了3種衍生試劑:六甲基二硅胺烷（HMDS）、 HMDS加三甲基氯硅烷（TMCS）、 N, O雙（三甲基硅烷基）乙酰胺（BSA）， 分別對它們的衍生條件進行了研究比較， 從而建立可靠的分析方法。1 實驗部分1.1 儀器和試

3、劑SP502氣相色譜儀（魯南化工儀器廠）， 帶氫焰離子化檢測器； SPS色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（本院研制) 501超級恒溫槽（上海實驗儀器廠）。TMCS、 甘油為化學(xué)純； 吡啶、 HMDS、 BSA、 二羥丙酮為分析純； 正二十烷、 硬脂酸甲酯為色譜純。1.2 衍生物的制備用HMDS和TMCS作衍生試劑， 取40 L樣品， 加入1 mL吡啶， 6 mg正二十烷（內(nèi)標）， 1.2 mL HMDS和0.6 mL TMCS， 置于超級恒溫槽中， 75 下恒溫30 min， 取出后冷卻， 再注入1 mL蒸餾水， 震蕩， 待溶液分層后， 取上層吡啶溶液0.5 L進行氣相色譜分析。用HMDS作衍生試劑， 樣品需

4、先進行真空干燥， 取10 mg干燥后的樣品， 加入1 mL吡啶， 6 mg正二十烷（內(nèi)標）， 0.4 mL HMDS， 75 下恒溫55 min， 取液0.5 L進行氣相色譜分析。用BSA作衍生試劑， 取40 L樣品， 加入1 mL吡啶， 6 mg正二十烷（內(nèi)標）， 1.5 mL BSA，75 下恒溫5 min， 取液0.5 L進行氣相色譜分析。1.3 色譜條件SE30石英交聯(lián)毛細管柱， 28 m×0.32 mm×0.4 m； 分流比為601； 氫氣:40 mL/min； 空氣:350 mL/min； 氮氣: 10 mL/min， 尾吹氮氣: 50 mL/min； 柱溫:

5、220 ； 汽化和檢測溫度: 260 。本文共有 3 頁，當(dāng)前是第 1 頁 <<上一頁 下一頁>>2 結(jié)果與討論2.1 硅烷化試劑用量、 溫度及時間對反應(yīng)的影響樣品干燥除水后， 稱10 mg按1.2步驟做條件研究。TMCS和HMDS的體積比按文獻5為12， 加入總量至0.5 mL后， 加大用量衍生物的峰面積不再增加，用量小于0.4 mL， 峰面積顯著下降。 升高溫度可加快反應(yīng)， 50 條件下， 65 min反應(yīng)完成； 75 條件下，30 min完成； 90 條件下， 20 min完成。 反應(yīng)時間縮短幅

6、度隨溫度的升高而減緩， 故實驗取衍生試劑加入量為0.6 mL、 75 條件下恒溫30 min為衍生條件。依上述同樣方法， 確定HMDS的適宜用量為0.4 mL， 75 條件下反應(yīng)需55 min完成； 用BSA的適宜用量為0.5 mL， 75 條件下反應(yīng)需5 min完成。從上面的比較可看出， 3種衍生物試劑中， BSA反應(yīng)完成最快； 單獨用HMDS反應(yīng)最慢。 溫度升高有利于反應(yīng)進行， 試劑的用量基本接近。2.2 含水樣品的衍生反應(yīng)二羥丙酮制備體系中含有大量的水， 水可以和硅烷化試劑反應(yīng)， 使其失效。 所以考察水對反應(yīng)的影響極其重要。 實驗取不同含水量的樣品40 L， 二羥丙酮與甘油質(zhì)量比為11，

7、 內(nèi)標物的量為二羥丙酮量的1/2，衍生化試劑分別按2.1中結(jié)論的量加入， 發(fā)現(xiàn)二羥丙酮衍生物與內(nèi)標物峰面積比（ADHA/AS）下降， 說明水消耗了硅烷化試劑， 而實際與二羥丙酮反應(yīng)的試劑減少了。 通過加入過量的衍生化試劑可消除水的影響。 實驗證明， 當(dāng)HMDS和TMCS總體積增加至1.8 mL， BSA體積增加至1.5 mL時， 測定含水90(w)的試樣仍可得到正確的結(jié)果， 而增加HMDS至2.0 mL時， 含水樣品仍出現(xiàn)ADHA/AS下降的結(jié)果。見表1。表1 含水量對硅烷化反應(yīng)的影響Table 1 The effects of water held on trimethyl silylati

8、onContent of waterw/%ADHA/ASHMDS+TMCSBSAHMDS302.7040.9631.543502.7030.9641.144702.7010.9650.745902.7040.9640.132HMDSTMCS和BSA遇水立即快速反應(yīng)， 過量試劑與水反應(yīng)后， 可再與二羥丙酮、甘油發(fā)生正常的衍生化反應(yīng)， 衍生產(chǎn)物處于無水環(huán)境中， 可穩(wěn)定存在很長時間， 故含水量的增加不影響測定結(jié)果。 而HMDS和水的反應(yīng)很慢， 反應(yīng)體系中一直有水存在， 二羥丙酮與甘油的衍生產(chǎn)物在75 時與水接觸， 使ADHA/AS產(chǎn)生隨含水量增加下降的現(xiàn)象。 二羥丙酮酶制法體系中含水量為5090（w

9、）， 所以， 含水樣品直接衍生時， 用HMDSTMCS和BSA效果較好， 而經(jīng)真空干燥后的無水樣品用上述3種衍生化試劑均可。2.3 反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀的消除單獨使用HMDS、 BSA作衍生化試劑， 反應(yīng)后體系無沉淀產(chǎn)生， 且產(chǎn)物在無水密封狀態(tài)下， 可穩(wěn)定20 h以上， 而HMDSTMCS進行衍生化反應(yīng)會有沉淀產(chǎn)生， 易堵塞取樣針頭， 給操作帶來不便， 所以采用在反應(yīng)后的吡啶溶液中加入蒸餾水的后處理方法， 使沉淀和大部分吡啶溶于水層。 溶液分層后， 上層是澄清的被濃縮的衍生物的吡啶溶液， 用以進行色譜分析， 但實驗發(fā)現(xiàn)， 加水情況下， 上層清液只能穩(wěn)定存在1 h， 因此， 加水后的清液應(yīng)及時進行分析

10、。2.4 內(nèi)標物的選擇根據(jù)分離情況及衍生物的性質(zhì)， 選用易得的正二十烷和硬脂酸甲酯作內(nèi)標， 各峰的保留時間見表2。表2 組分的保留時間Table 2 Retention time of constituentsConstituentHMDS+TMCSBSAn-EicosaneMethylstearateSolventImpuritiesDHAGlycerinDHAGlycerintR3.7613.8753.7953.8578.38610.253.4664.985.71表中可看出， 用正二十烷和硬脂酸甲酯作內(nèi)標均可與組分峰及雜質(zhì)峰分開， 但由于硬脂酸甲酯保留值與最后一個峰相距較遠， 為縮短分析時

11、間， 故選用正二十烷作內(nèi)標。本文共有 3 頁，當(dāng)前是第 2 頁 <<上一頁 下一頁>>2.5 樣品的測定樣品的定量測定用內(nèi)標法。 圖1為HMDSTMCS作衍生劑的分離情況。 單獨用HMDS作衍生劑的色譜圖與圖1非常相似。 圖2為用BSA作衍生劑的色譜圖。 用3種衍生劑測定相同樣品的結(jié)果見表3。圖1 用HMDSTMCS作衍生劑的色譜圖Fig.1 Gas chromatogram using HMDSTMCS as derivative agent峰(peak): 1.溶劑(solvent) 2. DHA;3.甘油

12、(glycerin) 4.正二十烷(n _ eicosane)圖2 用BSA作衍生劑的色譜圖Fig.2 Gas chromatogram using BSA as derivative agent峰(peak):1.溶劑(solvent) 2. DHA; 3.甘油(glycerin) 4.正二十烷(n _ eicosane)上述結(jié)果表明， 3種衍生劑測定的結(jié)果很接近， 方法的精密度及加標回收率也令人滿意， 三者相比， 單獨用HMDS作衍生試劑精密度略低， 可能與樣品干燥后均勻性有關(guān)。3 結(jié)論綜上所述， 3種衍生化試劑作為二羥丙酮制備體系氣相色譜分析的前處理劑都是可行的。 （1）用HMDS作衍生

13、試劑， 反應(yīng)平穩(wěn)， 易于操作， 但樣品需先真空干燥； （2）用BSA作衍生試劑， 反應(yīng)快， 樣品可不經(jīng)干燥直接反應(yīng)， 但試劑較昂貴； （3）用HMDSTMCS作衍生試劑， 樣品不需干燥處理， 試劑價廉易得， 但操作較麻煩， 并應(yīng)在加水處理沉淀產(chǎn)物后立即測定。表3 用HMDSTMCS、 BSA和HMDS作衍生劑測定樣品的結(jié)果(n=5)Table 3 Determination results of samples using HMDSTMCS, BSA and HMDS as derivative agents(n=5)Derivative agentSample NoAverage conen

14、tp/(g.l-1)RSDSr/%Addedm/mgRecoveryR/%HMDS+TMCS12350.12100.3150.12.652.142.0250.0050.0050.00101.31100.5998.76BSA12350.04100.3150.32.452.342.1250.0050.0050.0098.6899.68100.56HMDS12350.15100.2150.13.583.463.0850.0050.0050.0098.3199.1799.43張智宏， 女， 33歲， 講師， 碩士作者單位：江蘇石油化工學(xué)院化學(xué)工程系 常州 213016本文共有 3 

15、頁，當(dāng)前是第 3 頁 <<上一頁 下一頁>>二羥丙酮的氣相色譜分析,     摘 要 用衍生氣相色譜法測定了二羥丙酮的酶制法體系中二羥丙酮的含量， 選用六甲基二硅胺烷（HMDS）、 六甲基二硅胺烷加三甲基氯硅烷（TMCS）、 N, O雙（三甲基硅烷基）乙酰胺（BSA）為衍生試劑， 并對其衍生條件進行了研究。 該法的回收率為98.31101.31， RSD為2.023.58。關(guān)鍵詞 氣相色譜， 二羥丙酮， 甘油， 三甲基硅烷化Studies of Gas Chromatographic Ana

16、lysis of DihydroxyacetoneZhang Zhihong, Sun Xiaojuan(Department of Chemical Engineering, Jiangsu Institute of Petrochemical Technology, Changzhou 213016)Abstract A derivative gas chromatographic method for the determination of the content of dihydroxyacetone in its enzyme production is described. De

17、rivation conditions by using trimethylchloro _ silane, N, O _ bis(trimethylsilyl) _ acetamide, and mixed agent of trimethylchloro _ silane and hexamethyl disilazane as derivative agent were discussed respectively. The recovery and RSD of the method are 98.3101.3and 2.023.58, respectively.Keywords Ga

18、s chromatography, Dihydroxyacetone, Glycerine, Trimethyl silylation 1,3二羥丙酮（DHA）是一種重要的醫(yī)藥中間體， 可用于食品添加劑和化妝品中 1， 其制備方法已從過往的化學(xué)合成法轉(zhuǎn)向酶制法 2, 3。 酶制法是用甘油除氫酶將甘油氧化為二羥丙酮。為研究制備條件， 檢驗酶活性， 必須分析制備體系中的二羥丙酮的含量， 常用的分析方法為薄層色譜分析法 4， 該法所用試劑昂貴且正確定量困難。 用氣相色譜法來分析酶制法體系中的二羥丙酮的含量具有現(xiàn)實意義。由于二羥丙酮揮發(fā)性不高， 制備體系中含有水、 甘油、 二羥丙酮和少量的酶

19、， 用氣相色譜直接定量有困難， 所以在分析前預(yù)先將其轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)、 對熱較穩(wěn)定的三甲基硅烷衍生物。 選用了3種衍生試劑:六甲基二硅胺烷（HMDS）、 HMDS加三甲基氯硅烷（TMCS）、 N, O雙（三甲基硅烷基）乙酰胺（BSA）， 分別對它們的衍生條件進行了研究比較， 從而建立可靠的分析方法。1 實驗部分1.1 儀器和試劑SP502氣相色譜儀（魯南化工儀器廠）， 帶氫焰離子化檢測器； SPS色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（本院研制）； 501超級恒溫槽（上海實驗儀器廠）。TMCS、 甘油為化學(xué)純； 吡啶、 HMDS、 BSA、 二羥丙酮為分析純； 正二十烷、 硬脂酸甲酯為色譜純。1.2 衍生物的制備用HM

20、DS和TMCS作衍生試劑， 取40 L樣品， 加進1 mL吡啶， 6 mg正二十烷（內(nèi)標）， 1.2 mL HMDS和0.6 mL TMCS， 置于超級恒溫槽中， 75 下恒溫30 min， 取出后冷卻， 再注進1 mL蒸餾水， 震蕩， 待溶液分層后， 取上層吡啶溶液0.5 L進行氣相色譜分析。用HMDS作衍生試劑， 樣品需先進行真空干燥， 取10 mg干燥后的樣品， 加進1 mL吡啶， 6 mg正二十烷（內(nèi)標）， 0.4 mL HMDS， 75 下恒溫55 min， 取液0.5 L進行氣相色譜分析。用BSA作衍生試劑， 取40 L樣品， 加進1 mL吡啶， 6 mg正二十烷（內(nèi)標）， 1.5

21、 mL BSA，75 下恒溫5 min， 取液0.5 L進行氣相色譜分析。1.3 色譜條件SE30石英交聯(lián)毛細管柱， 28 m×0.32 mm×0.4 m； 分流比為601； 氫氣:40 mL/min； 空氣:350 mL/min； 氮氣: 10 mL/min， 尾吹氮氣: 50 mL/min； 柱溫: 220 ； 汽化和檢測溫度: 260 。2 結(jié)果與討論2.1 硅烷化試劑用量、 溫度及時間對反應(yīng)的影響樣品干燥除水后， 稱10 mg按1.2步驟做條件研究。TMCS和HMDS的體積比按文獻5為12， 加進總量至0.5 mL后， 加大用量衍生物的峰面積不再增加，用量小于0.4

22、 mL， 峰面積明顯下降。 升高溫度可加快反應(yīng)， 50 條件下， 65 min反應(yīng)完成； 75 條件下，30 min完成； 90 條件下， 20 min完成。 反應(yīng)時間縮短幅度隨溫度的升高而減緩， 故實驗取衍生試劑加進量為0.6 mL、 75 條件下恒溫30 min為衍生條件。依上述同樣方法， 確定HMDS的適宜用量為0.4 mL， 75 條件下反應(yīng)需55 min完成； 用BSA的適宜用量為0.5 mL， 75 條件下反應(yīng)需5 min完成。從上面的比較可看出， 3種衍生物試劑中， BSA反應(yīng)完成最快； 單獨用HMDS反應(yīng)最慢。 溫度升高有利于反應(yīng)進行， 試劑的用量基本接近。2.2 含水樣品的衍

23、生反應(yīng)二羥丙酮制備體系中含有大量的水， 水可以和硅烷化試劑反應(yīng)， 使其失效。 所以考察水對反應(yīng)的影響極其重要。 實驗取不同含水量的樣品40 L， 二羥丙酮與甘油質(zhì)量比為11， 內(nèi)標物的量為二羥丙酮量的1/2，衍生化試劑分別按2.1中結(jié)論的量加進， 發(fā)現(xiàn)二羥丙酮衍生物與內(nèi)標物峰面積比（ADHA/AS）下降， 說明水消耗了硅烷化試劑， 而實際與二羥丙酮反應(yīng)的試劑減少了。 通過加進過量的衍生化試劑可消除水的影響。 實驗證實， 當(dāng)HMDS和TMCS總體積增加至1.8 mL， BSA體積增加至1.5 mL時， 測定含水90(w)的試樣仍可得到正確的結(jié)果， 而增加HMDS至2.0 mL時， 含水樣品仍出現(xiàn)

24、ADHA/AS下降的結(jié)果。見表1。表1 含水量對硅烷化反應(yīng)的影響Table 1 The effects of water held on trimethyl silylationContent of waterw/% ADHA/AS HMDS+TMCS BSA HMDS 30 2.704 0.963 1.543 50 2.703 0.964 1.144 70 2.701 0.965 0.745 90 2.704 0.964 0.132 HMDSTMCS和BSA遇水立即快速反應(yīng)， 過量試劑與水反應(yīng)后， 可再與二羥丙酮、甘油發(fā)生正常的衍生

25、化反應(yīng)， 衍生產(chǎn)物處于無水環(huán)境中， 可穩(wěn)定存在很長時間， 故含水量的增加不影響測定結(jié)果。 而HMDS和水的反應(yīng)很慢， 反應(yīng)體系中一直有水存在， 二羥丙酮與甘油的衍生產(chǎn)物在75 時與水接觸， 使ADHA/AS產(chǎn)生隨含水量增加下降的現(xiàn)象。 二羥丙酮酶制法體系中含水量為5090（w）， 所以， 含水樣品直接衍生時， 用HMDSTMCS和BSA效果較好， 而經(jīng)真空干燥后的無水樣品用上述3種衍生化試劑均可。2.3 反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀的消除單獨使用HMDS、 BSA作衍生化試劑， 反應(yīng)后體系無沉淀產(chǎn)生， 且產(chǎn)物在無水密封狀態(tài)下， 可穩(wěn)定20 h以上， 而HMDSTMCS進行衍生化反應(yīng)會有沉淀產(chǎn)生， 易堵塞取樣

26、針頭， 給操縱帶來不便， 所以采用在反應(yīng)后的吡啶溶液中加進蒸餾水的后處理方法， 使沉淀和大部分吡啶溶于水層。 溶液分層后， 上層是澄清的被濃縮的衍生物的吡啶溶液， 用以進行色譜分析， 但實驗發(fā)現(xiàn)， 加水情況下， 上層清液只能穩(wěn)定存在1 h， 因此， 加水后的清液應(yīng)及時進行分析。2.4 內(nèi)標物的選擇根據(jù)分離情況及衍生物的性質(zhì)， 選用易得的正二十烷和硬脂酸甲酯作內(nèi)標， 各峰的保存時間見表2。表2 組分的保存時間Table 2 Retention time of constituentsConstituent HMDS+TMCS BSA n-Eicosane Methylstearate Solve

27、nt Impurities DHA Glycerin DHA Glycerin tR 3.761 3.875 3.795 3.857 8.386 10.25 3.466 4.985.71 表中可看出， 用正二十烷和硬脂酸甲酯作內(nèi)標均可與組分峰及雜質(zhì)峰分開， 但由于硬脂酸甲酯保存值與最后一個峰相距較遠， 為縮短分析時間， 故選用正二十烷作內(nèi)標。2.5 樣品的測定樣品的定量測定用內(nèi)標法。 圖1為HMDSTMCS作衍生劑的分離情況。 單獨用HMDS作衍生劑的色譜圖與圖1非常相似。 圖2為用BSA作衍生劑的色譜圖。 用3種衍生劑測定相同樣品的結(jié)果見表3。上述結(jié)果表明， 3

28、種衍生劑測定的結(jié)果很接近， 方法的精密度及加標回收率也令人滿足， 三者相比， 單獨用HMDS作衍生試劑精密度略低， 可能與樣品干燥后均勻性有關(guān)。3 結(jié)論綜上所述， 3種衍生化試劑作為二羥丙酮制備體系氣相色譜分析的前處理劑都是可行的。 （1）用HMDS作衍生試劑， 反應(yīng)平穩(wěn)， 易于操縱， 但樣品需先真空干燥； （2）用BSA作衍生試劑， 反應(yīng)快， 樣品可不經(jīng)干燥直接反應(yīng)， 但試劑較昂貴； （3）用HMDSTMCS作衍生試劑， 樣品不需干燥處理， 試劑價廉易得， 但操縱較麻煩， 并應(yīng)在加水處理沉淀產(chǎn)物后立即測定。表3 用HMDSTMCS、 BSA和HMDS作衍生劑測定樣品的結(jié)果(n=5)Table 3 Determination results of samples using HMDSTMCS, BSA and HMDS as derivative agents(n=5)Derivative agent Sample No