本发明涉及一种能同时测定二乙醇胺脱氢产物中的甘氨酸和亚氨基二乙酸的定量分析方法。
背景技术：
：亚氨基二乙酸(ida)是重要的化工原料，也是一种用途广泛的重要化学精细品中间体，可作为农药草苷酸的中间体，也可以被用于电镀行业、电子、染料和水处理等众多领域。目前亚氨基二乙酸常用的分析方法有：电位滴定法，离子色谱法，紫外分光光度法、气相色谱柱前衍生法和反相高效液相色谱法等。(1)电位滴定法：李艳妮.二乙醇胺氧化脱氢制亚氨基二乙酸铜锆催化剂的研究.[d].浙江：浙江师范大学，2011：21-23；刘长飞.利用电渗析分离甘氨酸与亚氨基二乙酸混合物的方法[p].中国专利：101792397a,2010-8-4。采用电位滴定法时，测定所得到的含量是样品中所有酸的含量(包括甘氨酸和亚氨基二乙酸等)，但该方法灵敏度低，分析结果准确性差。(2)离子色谱法：贺婕.离子色谱在线前处理及柱后衍生方法开发。[d].浙江：浙江大学，2015：63-68；该分析方法虽然操作简便，灵敏度高，但需要不断对样品溶液进行稀释，从而影响了分析的准确性。(3)紫外分光光度法：bhattacharyyas，sahan.pectrophotometricdeterminationofiminodiaceticacidinpresenceofprimaryaminoacids，[j].talanta,1976，23：331-332.；胡欣，罗延谷.一种双甘磷母液中亚氨基二乙酸成分的分析方法：cn102706986a[p].2012。此类分析方法需要利用亚硝酸钠或明矾与ida生成配合物，根据样品中配合物的紫外吸光度as与对照品配合物的紫外吸光度ar比较，计算得到样品中亚氨基二乙酸的含量。该法前期准备时间长，操作复杂，需要将对照品和样品分别与空白实验进行检测，且需要不断调整稀释倍数至吸光度大于0.01，步骤繁琐。(4)气相色谱柱前衍生法：arrenc，malece.quantitativedeterminationofnitrilotriaceticacidandrelatedaminopolycarboxylicacidsininlandwaters，analysisbygaschromatography,[j].chromatogra，1972，64：219-237.由于亚氨基二乙酸和甘氨酸分子沸点高，无法直接在气相色谱中气化出峰，所以常需进行衍生化处理后进样分析。该类衍生反应较液相色谱更为复杂，且副反应多，且不如液相色谱的高灵敏度和低检出限。(5)采用强阴离子色谱柱的反相高效液相色谱法：贾成兰，杜军.工业生产甘氨酸结晶母液中三种羧酸的快速测定.[j],2012,24(1):138-141。该类方法能快速测定亚氨基二乙酸的含量，灵敏度高，操作简便。但该方法只能用于甘氨酸母液中亚氨基二乙酸和甘氨酸的测定。对于二乙醇胺的脱氢反应，由于反应产物除了亚氨基二乙酸和甘氨酸外，还有其它多种副产物，在所描述的色谱条件下，主副反应产物不能完全分开，其分离度达不到定量要求，且亚氨基二乙酸的峰存在明显拖尾不对称，不能准确测定出样品中两种物质的含量。采用c18柱的反相高效液相色谱法：甘氨酸和亚氨基二乙酸既没有生色基团也没有荧光性，但其分别属于一级胺和二级胺，可以通过衍生反应后向化合物结构中引入生色基团，从而实现在液相色谱中使用紫外吸收进行检测。该法的文献有：方芳，魏荣卿.新型柱前衍生试剂分析草甘膦的高效液相色谱研究[j].生物加工过程，2014，12(3)：69-72；赵英莲.2,4-二硝基氟苯柱前衍生hplc检测树莓中游离氨基酸[j].食品科学，2015,36(6):178-182；屠春燕，赵珺.新型衍生试剂柱前衍生氨基酸的高效液相色谱分析[j].分析测试学报，2008,27(7)：681-685；方许旭,肖远灿.在线柱后衍生-高效液相色谱-荧光检测法同时测定牛肉中16种磺胺类药物残留[j]色谱,2016，34(04)：422-428.该类方法所使用的衍生剂一般为邻苯二甲醛、异硫氰酸苯酯、2,4二硝基氟苯。这类试剂存在衍生反应温度高、衍生条件苛刻、衍生试剂有毒等缺点。但对甲基苯磺酰氯具有反应活性高、价格低廉、反应迅速和操作简便等优点。将其应用于亚氨基二乙酸和甘氨酸的定量分析不仅可以快速、准确的检测出亚氨基二乙酸和甘氨酸的含量，而且可以将样品溶液应用于液质联用分析近一步的推测出可能的的反应机理。技术实现要素：本发明的目的是提供一种能克服常规液相末端吸收干扰的缺陷，反应条件温和，并能同时测定二乙醇胺脱氢产物中的甘氨酸和亚氨基二乙酸的定量分析方法本发明的技术方案是，一种二乙醇胺脱氢产物中同时定量甘氨酸与亚氨基二乙酸的液相色谱分析方法，其特征在于：(1)液相色谱条件：(a)色谱柱：vp-ods色谱柱；(b)流动相：由a、b两组分构成，其中a组分：浓度为0.02～0.04mol/l的醋酸铵溶液85～90％(v)，ph值为4.0～6.0；b组分：乙腈10～15％(v)；(c)流动相流速：0.5～1.5ml.min-1；(d)检测波长：220～240nm；(e)柱温：30～40℃；(2)对亚氨基二乙酸标准曲线的绘制；配制不同浓度的亚氨基二乙酸标准溶液，加入足量的对甲基苯磺酰氯乙腈进行反应，用硼砂缓冲液定容，在恒温水浴锅中反应后过滤，取滤液按所选的色谱条件，进样进行液相色谱分析，以峰面积为纵坐标，浓度为横坐标作图，得对亚氨基二乙酸标准曲线；曲线回归方程为：ngly(a)＝7765.6cgly+96.0531，式中：ngly为甘氨酸衍生物的峰面积，cgly为甘氨酸的浓度，线性相关系数r＝0.9993，(3)甘氨酸标准曲线的绘制；配制不同浓度的甘氨酸标准溶液，加入足量的对甲基苯磺酰氯乙腈进行反应，用硼砂缓冲液定容，在恒温水浴锅中反应后过滤，取滤液按所选的色谱条件，进样进行液相色谱分析，以峰面积为纵坐标，浓度为横坐标作图，得甘氨酸标准曲线；曲线回归方程为：nida(a)＝3791.3cida+54.1012，线性相关系数r＝0.9992；式中：nida为亚氨基二乙酸的衍生物的峰面积，cida为亚氨基二乙酸的浓度，线性相关系数r＝0.9993，(4)二乙醇胺脱氢产物样品的配制与测定：取二乙醇胺脱氢反应后上清液，用超纯水稀释并调节其ph值和标准溶液ph值一致，超声震荡混合均匀后用超纯水定容；吸取稀释后样品溶液，加入对甲基苯磺酰氯乙腈溶液，并用硼砂缓冲液定容，在恒温水浴锅中反应后过滤，按标准溶液分析相同的色谱条件，进样进行液相色谱分析；得二乙醇胺脱氢产物样品液相色谱图，得到甘氨酸和亚氨基二乙酸的峰面积；将二乙醇胺脱氢产物样品中测出的甘氨酸和亚氨基二乙酸的峰面积分别代入甘氨酸和亚氨基二乙酸的回归方程，并乘以所稀释的倍数，得到二乙醇胺脱氢产物样品中甘氨酸浓度和亚氨基二乙酸浓度。cgly＝n×(ngly(a)-96.0531)/7765.6cida＝n×(nida(a)-54.1012)/3791.3式中，cgly为每升二乙醇胺脱氢产物中甘氨酸的克数(g/l)，cida为每升二乙醇胺脱氢产物中亚氨基二乙酸的克数(g/l)，n为二乙醇胺脱氢产物稀释的倍数，ngly(a)为二乙醇胺脱氢产物中甘氨酸衍生物的峰面积和nida(a)为二乙醇胺脱氢产物中亚氨基二乙酸衍生物的峰面积。本发明具有如下的技术效果，找到了反应活性高、价格低廉的对甲基苯磺酰氯作为衍生试剂，并找到了最佳化条件进行衍生反应；该衍生反应具有操作简便、反应条件温和、稳定性好等优点；解决了二乙醇胺脱氢产物中甘氨酸和亚氨基二乙酸与其他副产物在ods柱上无法分离的问题，该法能对产物中亚氨基二乙酸、甘氨酸与其它组分之间实现完全分离，吸收干扰小、灵敏度高，可为二乙醇胺催化脱氢制备亚氨基二乙酸的机理推测和生产优化工艺条件提供指导。附图说明图1甘氨酸标准曲线。图2亚氨基二乙酸标准曲线。图3二乙醇胺脱氢产物样品分离色谱图。具体实施方式甘氨酸和亚氨基二乙酸既没有生色基团也没有荧光性，但其分别属于一级胺和二级胺，极易发生hisberg反应；通过与苯磺酰氯化合物发生hisberg反应后，向化合物结构中引入生色基团，从而实现在液相色谱中使用紫外吸收进行检测；本发明采用对甲基苯磺酰氯作为衍生剂，其反应原理如下式所示：对比其他衍生剂，对甲基苯磺酰氯具有价格低廉，反应迅速，副产物少等优点，但不可避免它在水中也会发生水解反应；为了最大化抑制它的水解反应，发明通过一系列优化实验发现其最佳反应条件为：温度为35～55℃、ph值为10～12的硼砂缓冲液、反应时间为10～20min；本发明的方法和分析步骤，具有操作简便、反应条件温和、稳定性好、分析快速和准确性高等优点；在一定浓度范围内，采用外标法定量，亚氨基二乙酸与甘氨酸的浓度与衍生物峰面积呈严格的线性关系，线性相关系数在0.9990以上，可对二乙醇胺脱氢产物中的甘氨酸和亚氨基二乙酸的含量进行定量。一种二乙醇胺脱氢产物中同时定量甘氨酸与亚氨基二乙酸的液相色谱分析方法，1、色谱分析条件：使用agilenttechnologies-1200高效液相色谱仪，vp-ods色谱柱，流动相a组分浓度为0.03mol/l的醋酸铵溶液87％(v)，(ph值＝5.50)和b组分100％乙腈溶液组成；流动相流速1/ml.min-1；柱温30℃；检测波长235nm；进样量：20μl。2、标准溶液的配制：准确配制0.9、1.2、1.5、1.8、2.1g/l的亚氨基二乙酸标准溶液和0.02、0.04、0.06、0.08、0.1g/l的甘氨酸标准溶液；取标准溶液1ml各自加入4.4ml配好的对甲基苯磺酰氯乙腈溶液(摩尔浓度为0.015)，并用ph值＝11的硼砂缓冲液定容至15ml，在45℃恒温水浴锅中反应15min后用针头过滤器过滤，取滤液按所选的色谱条件，进样20μl进行液相色谱分析。以峰面积为纵坐标，浓度为横坐标作图，得到图1和图2图1为甘氨酸(gly)的标准曲线，横坐标为峰面积a/mau，纵坐标为甘氨酸的浓度c/g.l-1，其回归方程为：ngly(a)＝7765.6cgly+96.0531，线性相关系数r＝0.9993，图2为亚氨基二乙酸(ida)的标准曲线，横坐标为峰面积a/mau，纵坐标为亚氨基二乙酸的浓度c/g.l-1，其回归方程为nida(a)＝3791.3cida+54.1012，线性相关系数r＝0.9992。3、样品溶液的制备与测定：吸取1ml待测溶液到50ml容量瓶中，用超纯水稀释并调节其ph值＝3(和标准溶液ph值一致)，超声震荡混合均匀后用超纯水定容；吸取稀释后样品溶液1ml，加入4.4ml配好的对甲基苯磺酰氯乙腈溶液(摩尔浓度为0.015)，并用ph值＝11的硼砂缓冲液定容至15ml，在45℃恒温水浴锅中反应15min后用针头过滤器过滤。按标准溶液分析相同的色谱条件，进样20μl进行液相色谱分析。图3为二乙醇胺催化脱氢产物样品分离色谱图，各峰的保留时间和峰面积具体说明如表1所示：样品分离液相色谱图中各峰的保留时间和峰面积(表1)保留时间/min面积/mau物质名称3.222110.73.54112对甲基苯磺酰氯6.8222044.5对甲基苯磺酰氯水解产物8.2346302.7亚氨基二乙酸衍生物13.157224.3甘氨酸衍生物18.726680.1将样品中测出的甘氨酸和亚氨基二乙酸的峰面积分别代入甘氨酸和亚氨基二乙酸的回归方程，并乘以所稀释的倍数，计算得到样品中甘氨酸浓度为1.435g/l、亚氨基二乙酸浓度为85.495g/l。4.加标回收率和相对标准偏差选取适当浓度(以二乙醇胺脱氢产物为标准)的样品溶液，添加3个水平的gly和ida的标准品，进行加标回收实验，gly3个添加水平分别为：0.0102、0.0201、0.0301g/l；ida3个添加水平分别为：0.0996、0.2004、0.2507g/l，每个添加水平重复进样5次，其结果如表2、表3所示。gly的加标回收结果(表2)ida的加标回收结果(表3)为保证所测数据的准确性，在一个完整的从标准曲线绘制到待测溶液浓度测定的过程中，对于不同浓度的标准溶液和待测溶液，其测定过程中各步骤及色谱条件应完全相同，尤其是衍生反应所需的条件。当前第1页12