5-羟甲基糠醛标准物质的定量核磁氢谱定值方法

本发明属于含能材料计量检测领域，涉及一种5-羟甲基糠醛纯度标准物质的定量核磁氢谱定值方法。

背景技术：

1、标准物质是“具有一种或多种足够均匀并已确定了特性值的，用于校准测量设备，评价测量方法或者给材料赋值的物质或材料”，其根本特性是其具有量值准确性。与普通纯度物质相比，标准物质的特性值具有溯源性，可以溯源到准确复现的用于表示该特性值的计量单位，并附有给定置信水平的不确定度。纯度标准物质作为标准物质中重要的一类，用于准确测量物质的化学纯度并评定相应的不确定度。由于标准物质特殊的特性和用途，决定了其必须进行频繁的稳定性检验，即在规定的时间间隔和环境条件下，对标准物质的特性量值进行定值检测。

2、目前有机纯度标准物质的定值最广泛应用的是质量平衡杂质扣除法，即采用多种定量检测方法，分别测量所有可检测到的杂质组分，如用液相色谱(hplc)测定有机杂质主成分含量，卡尔费休法测定水分含量，原子光谱测定无机杂质含量，热重法测定灰分的含量等。最后在100％的基础上扣除所有测得的杂质含量，最后获得标准物质的纯度值。这种方法的特点是定值结果较为准确可靠，且不确定度值较小，但在实际应用中，由于一次定值涉及到多种实验操作，操作起来较为繁琐，时间周期长定值成本高。较为简便可行的方法是对标准物质中的主成分进行直接测定，目前已有采用液相色谱和质谱等方法进行主成分直接测定的报道，但需要利用主成分的标样作为内标或外标，并建立校准测量曲线方法，在简便性和快速性方面仍存在局限。因此针对纯度标准物质定值需求，有必要研究建立更为快速简便且满足标准物质定值特殊需求的新方法。

3、5-羟甲基糠醛分子式为c6h6o3，简称为5-hmf，生物质能因可再生、清洁、低碳、来源广泛等特点而备受瞩目。由生物质可以转化得到众多高附加值平台化合物，其中5-羟甲基糠醛(5-hmf)作为一种重要的生物质能平台分子受到广泛关注。由于醛基、羟基和呋喃环共存，5-hmf表现出非常强的反应活性。通过加氢、氧化、醚化、酯化和胺化等不同类型的化学反应，可将5-hmf进一步转化为高附加值的衍生物，如2，5-呋喃二甲酸、2，5-呋喃二甲胺等，在化工、医药和高分子等诸多领域有着重要应用。由于质量平衡法耗时长且方法复杂，因此需要一种简便的方法对生物质能分子5-羟甲基糠醛进行定值，研究获得简便有效的新分析手段。

技术实现思路

1、针对现阶段对5-羟甲基糠醛标准物质生产和期间核查过程中精准定值的需求，本发明提供了一种特性量值定值准确可靠的5-hmf纯度标准物质定量核磁氢谱定值方法，该方法采用核磁共振氢谱内标法直接对标准物质主成分含量进行准确定量，具有操作简便、采样量少、重复性好等优点。

2、本发明实现其目的的具体技术方案如下：

3、定量核磁共振(quantitative nuclearmagnetic resonance，qnmr)技术作为一种具有较高的检测精密度、准确度的检测技术，其样品前处理步骤简便、快捷，检测效率高且不需要待测物对照品，同时由于近年来超导核磁共振谱仪灵敏度的不断提高，过去作为定量核磁一大局限的灵敏度也提升到了和质谱、色谱相当的水平。由于其在定量分析检测上的诸多优点，目前已在食品、药品、化学和农业等领域有了广泛的应用，并且成为目前最简便且准确的纯度定值方法。与色谱方法相比较，该方法具有不破坏样品、同时提供定量和定性信息、测试速度快、无需校正曲线直接定量等优点，为标准物质定值提供了一种新的可行手段。

4、本发明以具有计量溯源性的高纯标准物质为内标，采用定量核磁氢谱技术直接对5-羟甲基糠醛标准物质主成分含量进行准确定量，建立一种纯度标准物质定值的快速新方法。

5、一种5-羟甲基糠醛纯度标准物质的定值方法，具体包括以下步骤：

6、(1)采用十万分之一天平，在密封容器中，减量法称取内标物，然后加入氘代溶剂，配置成内标溶液，记录内标物和溶解后溶液总质量，封口超声混合待用；

7、(2)在5mm直径核磁样品管中，称取5-羟甲基糠醛(5-hmf)标准物质，再移取已配置好的内标溶液，并称取移取溶液质量，摇匀封口待测；

8、(3)将配置好的核磁样品管置于超导核磁共振谱仪中，测定样品溶液的h1nmr谱图，核磁测试参数和条件为：脉冲序列zg，测定温度295k，采样时间6.3s，扫描次数32；

9、(4)定量结果分析和标准物质定值：在以上条件下采集得到的核磁共振氢谱，对谱图进行基线校正、相位校正和化学位移校正，确定内标物尼泊进乙酯和标准物质5-hmf的定量峰，并对定量峰分别进行积分处理，根据积分面积最终计算得到标准物质中主成分5-hmf的含量，计算公式如下：

10、

11、式中：

12、px-待测标准物质样品中5-hmf纯度，以％表示；

13、pstd-内标物尼泊金乙酯的纯度值，以％表示；

14、mx-5-hmf标准物质样品加入质量，单位mg；

15、mstd-加入的内标物尼泊金乙酯的质量，单位mg；

16、mstd-内标物的相对分子质量；

17、mx-标准物质5-hmf的相对分子质量；

18、nstd-1摩尔内标物特征信号的官能团上共振核的数目；

19、nx-1摩尔5-hmf产生特征峰信号的官能团上共振核的数目；

20、istd-内标物特征信号峰的峰面积；

21、ix-5-hmf特征信号峰的峰面积；

22、优选的，以上步骤中所有称量步骤采用分度值低于0.1mg的高精度天平。

23、优选的，内标物为具有计量溯源性的高纯有证标准物质，且物质中所有的氢处于相同的化学环境，即核磁共振氢谱谱图中都只有一组特征峰。

24、优选的，内标物溶液浓度为5～10mg/ml，季戊四醇标准物质在核磁试样中加入量为8～20mg。优选的，在内标溶液配制移取过程中采用具有气密性色谱进样针，规格在50μl～100μl可有效防止内标溶液中溶剂挥发。

25、优选的，所述氘代溶剂为氘代二甲基亚砜溶剂。

26、优选的，所述核磁共振氢谱定量实验脉冲序列为zg，选用尼泊金乙酯为内标时，采样延迟时间d1需大于等于30s；

27、和现有技术相比，本发明的创造性在于：与现有的主成分进行直接测定标准物质定值方法，如高效液相色谱法、气质联用等方法相比较，无需主成分的标样作为内标或外标，无需建立校准测量曲线方法，在标样选择上具有较大的灵活性，同时后期数据处理和计算也较为简便；和传统的质量平衡杂质扣除法相比较，采用单一核磁共振谱仪直接完成主成分定值，操作更为简便和快速。另外针对标准物质定值的特殊要求，对定量核磁方法的定值不确定度进行评价，综合考虑样品和内标物的挥发以及挥发量与温度、实验时间的关系，在不确定度数学模型中引入特性参量，确保了定值结果的准确性。本方法灵敏度高、定值准确性好，操作简便快速，适用于5-羟甲基糠醛标准物质的定值。