диссертация (1105558), страница 8
Текст из файла (страница 8)
В работе [104] окисление гидразина в режиме ПИА проводили на стеклоуглеродном электроде, модифицированном 3,4-дигидроксибензальдегидом при потенциале +0.6 В. В качестве потока использовали 0.05М фосфатный буферный раствор с рН 7.5 при скорости 1 мл/мин. Метод обладает хорошей чувствительностью и позволяет определять гидразин с пределом обнаружения 32 пг при объеме вводимой пробы 20 мкл.
Таким образом, ПИА с электрохимическим детектированием позволяет проводить чувствительное определение гидразина. Недостатком метода является необходимость модифицирования поверхности электрода, что существенно усложняет анализ и снижает воспроизводимость из-за изменения поверхности электрода в ходе проведения определения. К тому же в литературе ничего не сказано о применимости данных подходов к анализу реальных образцов.
1.2.2. Хроматографические методы
Газовая хроматография
Капиллярная газовая хроматография (ГХ) обладает рядом сложностей при определении гидразинов. Гидразины, как высокополярные соединения, характеризуются специфическими взаимодействиями с силанольными группами сорбента, что приводит к размыванию хроматографических зон. Большие проблемы также связаны с высокой реакционной способностью гидразинов, что ведет к разложению низких концентраций уже в хроматографе. Все это затрудняет прямое определение гидразинов методом ГХ. Поэтому стадия дериватизации является необходимой при газохроматографическом анализе этого класса соединений. Как правило, для этой цели используют альдегиды ароматического ряда, так как образующиеся гидразоны обладают меньшей реакционной способностью и лучше растворимы в органических растворителях (толуол, гексан, бензол), которые используют для дальнейшей экстракции образовавшегося гидразона в органическую фазу. В ходе экстракции равновесие реакции между альдегидом и гидразином смещается в сторону образования гидразона, одновременно происходит смена матрицы с водного раствора на органический растворитель. Кроме того, экстракция — это возможность провести концентрирование раствора образовавшегося гидразона, что позволяет проводить определение очень малых (на уровне мкг/л) количеств НДМГ.
НДМГ является одним из продуктов разложения даминозида (2,2-диметилгидразид сукцинимидовой кислоты), применяемого в качестве регулятора роста растений. Поэтому одной из важных задач является определение НДМГ в пищевых продуктах. Для этой цели в большинстве случаев используют метод ГХ. Процесс пробоподготовки включает в себя гидролиз даминозида в сильно-щелочной среде (50% NaOH) до НДМГ, отгонку НДМГ дистилляцией и проведение дериватизации с подходящим реагентом [105]. Дальнейшее ГХ определение проводят с азотно-фосфорным (АФД), масс-спектрометрическим детекторами (МС) или детектором электронного захвата (ДЭЗ). Наибольшее распространение при этом получил метод газовой хромато-масс-спектрометрии, который обладает основными достоинствами газовой хроматографии, а также надежностью идентификации веществ в сложных смесях по наличию характерных пиков в масс-спектре. Однако использование этого метода возможно только при выполнении следующих условий: определяемое соединение должно быть достаточно летучим и стабильным, в масс-спектре должен наблюдаться интенсивный пик основного молекулярного иона.
В работе [106] проводили определение НДМГ методом газовой хроматографии в фруктовом соке в виде производного с хлоридом пентафторбензоила (ХПФБ). В результате реакции образуется бис-производное НДМГ:
Дериватизацию проводили в среде 2М K2CO3. После проведения двукратной экстракции 5 мл дихлорметана, экстракты высушивали над безводным сульфатом натрия и пропускали через колонку с силикагелем для отделения от исходного реагента. ГХ определение осуществляли на кварцевой капиллярной колонке с полиметилфенилсилоксановой неподвижной фазой DB-5 (30 м × 0.25 мм). Большое количество атомов фтора увеличивает чувствительность определения при использовании ДЭЗ. Предел обнаружения НДМГ с ДЭЗ для фруктовых соков составил 0.04 мкг/л, для фруктов — 0.20 мкг/л при объеме вводимой пробы 1 мкл.
Этот же реагент использовали и авторы работы [107]. Процесс пробоподготовки аналогичен описанному выше. Образцы анализировали с использованием масс-спектрометрического детектора и детектора электронного захвата. Так как пентафторбензоилхлорид является неселективным реагентом и взаимодействуют практически с любыми азотсодержащими веществами, то на хроматограммах в случае использования ДЭЗ появляется много посторонних пиков с временем удерживания близким к НДМГ. Масс-спектрометрический детектор показал меньшую чувствительность к мешающим компонентам и позволил определять НДМГ на уровне 0.01 мг/л.
В работе [108] описан метод определения НДМГ с применением ГХ-МС в образцах почвы, озерных вод и растений. Модифицирование несимметричного диметилгидразина проводили также с пентафторбензоилхлоридом. Анализ пробы выполняли на кварцевой капиллярной колонке с DB-1 (60 м 0.25 мм) с использованием гелия в качестве газа-носителя. Предел обнаружения гидразина в почве составил 0.1 мкг/кг.
Авторы работы [109] определяли метилгидразин в виде производного с ПФБХ методом ГХ-МС. Метилгидразин образуется в процессе варки грибов сморчков при гидролизе гиромитрина (ацетальдегид-N-метил-N-формилгидразон) и представляет опасность токсического поражения организма. В ходе пробоподготовки гиромитрин быстро гидролизуется в кислой среде с образованием ацетальдегида и N-метил-N-формилгидразина, который дальше превращается в метилгидразин. Реакционную смесь, содержащую хлорид пентафторбензила, K2CO3 и фильтрат, полученный после гидролиза образца грибов, встряхивали в течение часа, затем проводили двукратную экстракцию 5 мл дихлорметана с целью отделения органической фазы. Полученные экстракты высушивали над безводным сульфатом натрия, затем очищали путем пропускания через пипетку Пастера, заполненную силикагелем и безводным сульфатом натрия. Анализ полученного экстракта проводили методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектором в режиме сканирования по полному ионному току. Предел обнаружения производного ММГ составил 12 мкг/л, что соответствует содержанию 0.3 мкг/г гиромитрина в высушенных грибах, относительное стандартное отклонение метода — меньше 10 %.
В работе [110] метод газовой хромаграфии с ДЭЗ применяли для определения ряда моноалкилгидразинов в крови в виде производных с пентафторбензальдегидом. С целью получения продукта реакции, содержащего большое количество атомов фтора и очень чувствительного к ДЭЗ, проводили вторичную дериватизацию гидразонов с пентафторпропионовым ангидридом, что позволило добиться более низких пределов обнаружения.
Также пентафторбензальдегид использовали в работе [111] Предел обнаружения гидразина в биологических жидкостях составил 5 пг с использованием азотно-фосфорного детектора.
Кроме ПФБХ для газохроматографического определения гидразинов в качестве дериватизирующих реагентов применяют и другие альдегиды ароматического ряда. Наиболее распространенными реагентами такого рода являются 2-, 4-нитробензальдегиды, которые характеризуются большей селективностью к азотсодержащим соединениям, по сравнению с ПФБХ, и также образуют устойчивые продукты конденсации с гидразинами. Использование этих реагентов во многих случаях позволяет упростить пробоподготовку.
Применение 2-нитробензальдегида для определения НДМГ в мякоти персиков и яблок описано в работе [112]. Предложенный подход включает в себя экстракцию НДМГ аскорбиновой кислотой, проведение дериватизации в течение 2-х часов при 30°С с избытком 2-нитробензальдегида и очистку полученного гидразона на колонке с оксидом алюминия. Предел обнаружения с использованием детектора электронного захвата составил 2 мкг/кг.
Использование 2-нитробензальдегида для определения продуктов разложения даминозида во фруктах описано и в работе [113]. Процесс пробоподготовки аналогичен описанному выше, за исключением того, что экстракцию проводили тремя порциями толуола. Производное НДМГ от матрицы разделяли на кваревой капиллярной колонке с полиметилфенилсилоксановой неподвижной фазой DB-5 (30 м 0.25 мм). Предел обнаружения НДМГ с использованием масс-спектрометрического детектора составил 0.4 мкг/л. Максимальные потери при пробоподготовке не превысили 4%.
В работе [114] исследованы возможности статического парофазного анализа НДМГ в воде, а также предложен газохроматографический метод селективного определения его в виде производного с 4-нитробензальдегидом. При парофазном анализе НДМГ образец воды с добавкой хлорида натрия и гидроксида натрия (рН > 11) нагревали до 80°С в течение 30 минут, затем 2 мл газовой пробы вводили в испаритель газового хроматографа. Смесь разделяли на колонке с полимерным сорбентом Chromosorb 103 длиной 1 м. Расхождение результатов анализа НДМГ в параллельных пробах воды достигало 40–80% за счет быстрого разложения НДМГ при его нагревании. Метод парофазного анализа не позволил определять НДМГ в воде на уровне ОДУ, поэтому было изучено ГХ определение производного НДМГ. Реакцию дериватизации проводили в среде уксусной кислоты при рН 5.5 в течение 30 минут при 35°С. В качестве внутреннего стандарта добавляли анилин. Затем раствор охлаждали и проводили двукратную экстракцию 10 мл гексана. Экстракт упаривали до объема 0.2 мл в токе азота и затем проводили ГХ определение с азотно-фосфорным детектором. Полученные производные НДМГ разделяли на кварцевой капиллярной колонке с жидкой полиметилфенилсилоксановой фазой SE-54 (длина 25 м, внутренний диаметр 0.32 мм, толщина пленки 5 мкм). Предельно определяемая концентрация НДМГ составила 0.03 мкг/л при объеме вводимой пробы 10 мкл. Относительная погрешность определения на этом уровне равнялась 33%. Таким образом, данный подход обладает очень высокой чувствительностью и позволяет проводить определение НДМГ на уровне ОДУ в воде хозяйственно-бытового назначения.
В работе [115] описано определение НДМГ в почве. Реакцию дериватизации с 4-нитробензальдегидом проводили аналогично описанному выше. Производное определяли на газовом хроматографе с беспламенным азотно-фосфорным детектором, а также с масс-спектрометрическим и пламенно-ионизационным детектором (ПИД) для сравнения аналитических возможностей определения. Разделение проводили на кварцевой капиллярной колонке длиной 30 м с полисилоксановой неподвижной фазой НП-5. В качестве газа-носителя использовали азот. Предел обнаружения с АФД, ПИД и МС составил 3, 10 и 8 мкг/кг соответственно. Результаты, полученные с использованием АФД имели наименьшую погрешность при определении малых содержаний НДМГ.
Еще один пример определения НДМГ в виде производного с 4-нитробензальдегидом в почве описан в работе [116]. НДМГ из образцов почвы извлекали отгонкой с водяным паром в присутствии сильного восстановителя Na2S, что позволило избежать потерь определяемого вещества в широкой области концентраций. Определение полученного производного осуществляли методом газо-жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектором на кварцевой капиллярной колонке с полисилоксановой неподвижной фазой DB-5. Предел обнаружения составил 10 мкг/кг.
Из карбонильных соединений неароматического ряда известно использование ацетона для определения гидразинов методом ГХ.
Гидразин является важным реагентов в производстве лекарственных веществ, что вызывает необходимость его контроля в этих препаратах на уровне долей мг/л. В работе [117] проводили определение гидразина в ряде лекарственных препаратов методов ГХ-МС с ПФА. Данный метод подразумевает проведение дериватизации с образованием легколетучего соединения, поэтому в качестве дериватизирующего реагента был выбран ацетон. Так как ацетон часто используется как растворитель при производстве лекарств, то продукт дериватизации гидразина с ацетоном, азин ацетона, может изначально присутствовать в препаратах. С целью разделения гидразина и первоначального производного, в качестве органического реагента добавляли также ацетон-D6. Дериватизацию проводили in situ в среде N-метил-2-пирролидона с добавками бензойной кислоты и ЭДТА. Было показано, что бензойная кислота увеличивает выход производного на 40%. Возможно, это связано с тем, что она катализирует дериватизацию или способствует испарению образующегося азина. ЭДТА связывает переходные металлы, которые могут катализировать автоокисление гидразина. Определение проводили на колонке Agilent DB-624 (25 м) с масс-спектрометрическим детектором в режиме электронного удара. Предел обнаружения гидразина составил 0.1 мг/л, степень извлечения варьировалась от 79 до 117%.
В литературе можно встретить и пример использования ацетона для определения гидразина, ММГ и НДМГ в воздухе [118]. Внутренним стандартом служил 2-пиколин. Взаимодействие гидразина и НДМГ с ацетоном протекает быстрее в кислой среде, поэтому ловушка для поглощения этих соединений из воздуха содержала ацетон с добавкой уксусной кислоты, в то время как для улавливания ММГ, неустойчивого в кислой среде, использовали ацетон с добавкой 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенола. Разделение осуществляли на стеклянной колонке, дополненной смешанным сорбентом Carbowax 20М (4%) и Carbopаск В (0,8%). В качестве газа-носителя использовали гелий. Детектирование производили на азотно-фосфорном детекторе. Предел обнаружения НДМГ в воздухе составил 4 мг/мл при объеме вводимой пробы 3 мкл.
Применение тандемного масс-спектрометрического детектирования позволяет значительно уменьшить фоновый сигнал и предел обнаружения. Тандемные масс- спектрометры применяются, как правило, вместе с мягкими методами ионизации, при которых не происходит фрагментации ионов анализируемых молекул (молекулярных ионов). Покидая первый масс-анализатор, молекулярные ионы фрагментируются под действием соударений с молекулами инертного газа или излучения лазера, после чего их фрагменты анализируются во втором масс-анализаторе.
В работе [119] проводили определение гидразина в образцах воды с использованием тандемного масс-спектрометра и метода изотопного разделения. Дериватизацию гидразина проводили с использованием ацетона в среде KH2PO4 с рН 5.0. Полученный азин концентрировали (в 12.5 раз) дихлорметаном. При объеме вводимой пробы 2 мкл предел обнаружения составил 0.70 нг/л.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
