2019年第15期广东化工
第46卷总第401期www.gdchem·179·
格氏试剂中氯代烷烃顶空气相谱质谱法分析方法
建立
张军，蔡顺婷，朱建雄
(广东联捷生物科技有限公司，广东东莞523808)
Development of Chloroalkanes in Grignard Reagent by
Headspace-Chromatography-Mass Spectrometer
Zhang Jun,Cai Shunting,Zhu Jianxiong
(Guang Dong Ranger Bio Technologies Co.,Ltd.,Dongguan523808,China)
Abstract:To develop and validate a method for simultaneous determination of three Chloroalkanes in the grignard reagent by Headspace chromatography mass spectrometer(HS-GC-MS),The sample were dissolved in ethanol,separated on an Agilent HP-5MS chromatographic column(30m×0.250mm×0.250μm),The sample were analyzed in five minutes,though,headspace injection(the incubator temperature was70℃,injection needle temperature was75℃,equilibrium time30 minutes),and temperature-program method,The detection mode was select the ion monitoring model(SIM),According to the relevant provisions of the relevant impurity analysis method of the Chinese Pharmacopoeia,the specificity,linearity,accuracy,precision,and stability of the verification method.The validation results shows that there were good linear relationship in corresponding concentration ranger with their correlation coefficients(r)larger than0.995.Average recoveries for3 analytes in sample at three spiked levels ranged from85.5%to97.6%,with relative standard deviations(RSD)from2.5%to7.1%.The limits of detection(LOD, S/N≥3)and quantition(LOQ,S/N≥10)were in the rangers of0.10~0.25mg/L and0.25~0.60mg/L,the sample solution is stored at room temperature for96hours, the concentration changes within10%,respectively.The esta
blished method is rapid,simple,accurate and reliable,the requirements of quantitative analysis of chloroalkanes in the grignard reagent.
Keywords:grignard reagent；chloroalkanes；headspace chromatography mass spectrometer
格氏试剂是由有机卤素化合物(卤代烷、活泼卤代芳烃)与金属镁在绝对无水乙醚中反应形成有机镁试剂，是一种常见的有机合成试剂，能够进行烷基化反应、羰基加成、共轭加成及卤代烃还原等[1]。氯代烷烃是格氏试剂的特征杂质[2]，通过氯代烷烃的含量可以反应格氏试剂的质量水平，常规分析方法通过滴定法[3]、气相谱法[4]进行分析检测。格氏试剂中被极化的碳，决定了其具有强烈的亲核能力，决定了格氏试剂在有机合成(特别是碳链的延长)具有重要作用[5]。
格氏试剂化学性质活泼，可以作为衍生剂用于有机锡检测[6]，另外当接触到具有活泼氢的物质(如：水、醇类、胺类、卤代氢等)或在高温条件下自身易分解产生氯代烷烃，从而使格氏试剂中氯代烷烃分析检测结果偏高[7]。常规的格氏试剂杂质分析方法均存在检出限高，干扰大的问题，因此，建立准确可靠的测定格氏试剂中氯代烷烃的检测方法非常重要。
本研究旨在建立精确的顶空气相谱质谱联用法(HS-GC-MS)分析格氏试剂中3种氯代烷烃的含量，验证结果显示该检测方法灵敏度高、定性可靠、定量准确，为分析格氏试剂中氯代烷烃的含量提供重要参考。
1实验部分
1.1仪器与试剂
Agilent GC-MS7820-5977气相谱质谱联用仪(美国，安捷伦)；CTC Combi PAL HS顶空进样器(瑞士，CTC Analysis AG)；Sartorius BSA224S万分之一电子天平(德国，赛多利斯)；乙醇为分析纯(天津科密欧)。
对照品及供试品：氯代丙烷、氯代丁烷、氯代戊烷(纯度均为99.0%，购自美国o2si公司)；格氏试剂由客户提供。
1.2标准溶液配制
分别精密称取对照品氯代丙烷、氯代丁烷、氯代戊烷各10.0 mg(精确至0.1mg)置于10mL容量瓶中，用乙醇溶解并定容至刻度，混匀得到1.0mg/mL单标标准储备母液，置于棕瓶中，于2~8℃保存。根据分析检测需要，移取适量3种单标储备母液，用乙醇稀释成不同浓度的混合标准工作液，得到3种混合标准品溶液的最终浓度为1.0mg/L、5.0mg/L、10.0mg/L、20.0mg/L、25.0mg/L、50.0mg/L。浓度为1.0mg/L(低)、5.0mg/L(中)、25.0 mg/L(高)的加标样品溶液作为评价分析方法的质控样品。
1.3样品处理
准确称取格氏试剂样品1.0g(精密至0.1mg)，置于10mL容量瓶中，加入适量乙醇溶解并定容至刻度，取适量样品溶液转移至2mL进样瓶中上机检测，同时配制空白样品溶液。以保留时间和质谱图定性，外标法定量。
1.4顶空-谱-质谱条件
1.4.1顶空条件
孵化炉温度70℃、进样针温度75℃、平衡时间30分钟。
1.4.2谱条件
谱柱：安捷伦HP-5MS(30m×0.250mm×0.250µm)、进样口温度120℃、进样模式：分流进样、分流比25∶1、柱流速1.0 mL/min、进样量1000μL、程序升温：柱温箱温度40℃，保持2分钟，以15℃/min升温至100℃，保持2分钟。
1.4.3质谱条件
质谱接口温度200℃、离子源温度230℃、四级杆温度150℃、选择离子扫描监测(SIM)，优化后质谱采集参数见表1。
表1氯代烷烃的分子式、保留时间及质谱参数Tab.1Molecular formula,retention times and MS parameters of [收稿日期]2019-07-09
[作者简介]张军(1982-)，男，本科，主要研究方向为药物分析方法开发及质量控制。
广东化工2019年第15期
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第46卷总第401期Chloroalkanes
Analyte Molecular formula t R/min Monitoring ion/(m/z)
Chloropropane
Chlorobutane
Chloropentane
C3H7Cl
C4H9Cl
C5H11Cl
1.501
2.011
3.072
63*、49、78
63*、49、56
70*、55、91
t R：retention time；*quantitative ion
2结果与讨论
2.1质谱条件优化
气相谱质谱联用仪中离子源最常见的是电子轰击离子源
(EI)，本分析方法也使用该型离子源。对目标物标准溶液进行全
扫描模式(SCAN)监测，根据欧盟2006/657/EC中有关质谱分析物
质定性不得少于4个识别点的规定，选取丰度较大的3个碎片离
子作为特征离子，其中包括1个定量离子，2个定性离子。优化
后的质谱参数见表1，根据保留时间、特征离子数目、离子丰度
比对目标物进行定性鉴别，以定量离子的峰面积按照外标法进行
定量检测。
2.2样品前处理条件的优化
利用格氏试剂与具有活泼氢的物质反应的特性，本实验室采
用醇类物质作为溶剂，格氏试剂与醇反应，将醇上的碳链加到自
身碳链上，与甲醇反应产生氯代戊烷干扰待测物检测，因此需要
乙醇、丙醇及其更高碳数的醇类，从经济角度、购买方便性考虑，
本实验采用乙醇作为溶剂。
2.3.2顶空条件的优化
2.3.2.1孵化炉温度选择
图1孵化炉温度比较图
Fig.1Comparison of temperature incubators
孵化炉温度设定40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃
考察各温度点下待测物峰面积的大小。在其它条件不变的情况下，
考察孵化炉温度对待测物峰面积的影响，见图1。
2.3.2.2进样针温度的选择
为了防止待测物在进样针内部冷凝，一般设定其温度比孵化
炉温度高5~10℃。
2.3.2.3平衡时间的选择
孵化炉时间设定10min、20min、30min、40min、50min、
60min，考察各时间点下待测物峰面积的大小。在其它条件不变
的情况下，考察平衡温度对待测物峰面积的影响，见图2。
图2平衡时间比较图
Fig.2Comparison of balance time
综合上述，顶空进样器最佳分析条件为孵化炉温度70℃，进
样针温度75℃，平衡时间30min。
2.3谱条件的优化
2.3.1谱柱的选择
由目标物的化学结构式可知，3种氯代烷烃的极性中等偏低，
适合采用低中等极性的毛细管谱柱分析，对比了具有不同极性
的谱柱①DB-1MS(30m×0.250mm×0.250µm)、②HP-5MS(30
m×0.250mm×0.250µm)、③DB-624(30m×0.250mm×0.250µm)、
④HP-17MS(30m×0.250mm×0.250µm)的分离效果。实验结果表
明：谱柱④无法完全分离氯代丙烷和氯代丁烷；谱柱③对于
三种化合物的谱图均出现拖尾现象；谱柱①②对3种待测物
均有良好的分离效果，考虑到谱柱②的普适性(见图3)，因此选
择Agilent HP-5MS(30m×0.250mm×0.250µm)。
图3标准溶液的选择离子谱图
Fig.3SIM chormatogram of mixed standard solution
2.3.2流速的选择
流速降低，待测物保留增加，出峰时间延长；流速增加，待
测物保留减弱，出峰时间减短，最终调整合适的流速为1.0
mL/min。
2.3.3柱温箱初始温度的选择
3种待测物其中氯代丙烷的沸点为46℃、氯代丁烷的沸点为
78.6℃、氯代戊烷为107℃，根据谱柱溶剂效应理论及满足检
测效率的需要，故柱温箱初始温度设定在40℃。
2.3.4进样体积及分流比的选择
本方法使用分流衬管，其衬管容积为990μL，进样量设定在
1000μL，故分流比设置为25∶1。
2.4线性关系、检出限与定量限
优化的分析条件下，对6个质量浓度水平的混合标准溶液进validation verification
行测定，以待测物的定量离子峰面积为纵坐标(y)，对应的质量浓
度为横坐标(x，mg/L)绘制标准曲线，得到线性回归方程。由表2
可知，待测物在浓度范围内均具有良好的线性关系，相关系数(r)
均大于0.995。采用标准加入法测定，以定量离子的信噪比(S/N)
不小于3确定为待测物的检出限(LOD)，S/N不小于10确定待测
物的定量下限(LOQ)，得到3种待测物的LOD为0.10~0.25mg/L，
LOD为0.25~0.60mg/L(见表2)。
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表2待测物的线性方程、相关系数、线性范围、检出限和定量限
Tab.2
Linear equations,correlationcoefficients(r),linear ranger,LODs and LOQs of three analytes
No Analyte Linear equations r linear ranger/(mg/L)LOD/(mg/L)
LOQ/(mg/L)
123Chloropropane Chlorobutane Chloropentane y=7452.4x+954.58y=7689.1x+145.4y=47631x+8468.30.9990.9990.999  1.0~50.01.0~50.01.0~50.00.200.250.10
0.500.600.25
y ：peak area ratio of the quantitative ions of analyte ；x ：mass concentration(mg/L)
2.5回收率
取空白样品，在低、中、高3个浓度水平下进行加标回收率试验，每个加标样品按照本分析方法处理后测定，平行测定6次，
计算待测物的平均回收率和相对标准偏差(RSD ，n=6)。由表3可知，3种待测物的平均回收率在85.5%~97.6%之间，RSD 在2.5%~7.1%之间。结果表明，本方法具有良好的准确度和精密度。
表3待测物的回收率
Tab.3Average recoveries of analytes
No Analyte Spiked/(mg/L)Average recovery/%RSD/%123
Chloropropane Chlorobutane Chloropentane
1.0，5.0，20.01.0，5.0，20.01.0，5.0，20.0
87.9，94.2，89.891.4，92.8，85.590.6，97.6，90.2
4.5，3.7，7.13.0，2.5，
5.83.2，2.8，4.9
2.6溶液稳定性
取空白样品在中间浓度下加标样品溶液进行溶液稳定性试验，每个加标样品平行测定6次，在96h 内测定其稳定性(见表4)。
表4溶液稳定性结果(n=6)
1224367296
4.53±0.094.59±0.114.61±0.154.66±0.124.64±0.16
3.253.44
4.21
5.095.01
2.7实际样品测试
图3阳性样品的选择离子谱图
Fig.3SIM chormatogram of a positive sample
应用本分析方法分析客户送检的6批格氏试剂样品，其中有1个批次样品中检出氯代丁烷，其余样品均未检出，阳性样品的选择离子谱图见图3。
3结论
本实验建立了HS-GC-MS 测定格氏试剂中3种氯代烷烃特征杂质的分析方法。采用DB-5MS 谱柱在5分钟内实现待测物的完全分离。与现有方法相比，该分析方法样品前处理简单、快速，测定结果准确，避免了因样品基体效应产生氯代烷烃的干扰。
综合上述，本方法对格氏试剂中氯代烷烃的分析具有前处理简单、准确度高、稳定性好等特点，可以满足生产和科研中对格式试剂质量控制的要求。
参考文献
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(本文文献格式：张军，蔡顺婷，朱建雄．格氏试剂中氯代烷烃顶空气相谱质谱法分析方法建立[J]．广东化工，2019，46(15)：179-181)
(上接第190页)
(3)对电导率电极的线性产生怀疑时，可以采取先用国家标液标定常数，再通过上一级标准液用一级超纯
水稀释一半的溶液，在不同实验室对比测试，以衡量本实验室的电导率电极的性能。
以上实验，电极都需要充分润洗，测量在恒温水浴中进行，以保证每次测量的准确性。[5]
参考文献
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(本文文献格式：周敏倩．检验电导率仪电极性能的一些新思路[J]．广东化工，2019，46(15)：190)

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