一种甲基甘氨酸二乙酸三钠反应液中原料、杂质与产物的检测方法

本发明涉及分析检测，具体涉及一种甲基甘氨酸二乙酸三钠反应液中原料、杂质与产物的检测方法。

背景技术：

1、甲基甘氨酸二乙酸三钠（mgda-3na）是巴斯夫开发的一种性能卓越的氨基酸类螯合剂。具有自然生物降解、螯合能力强、毒理安全、洗涤残留少等多重优点，被广泛应用于清洗剂、水处理剂、造纸助剂、纺织助剂、洗护用品、金属表面处理、工业清洗等领域。mgda符合欧盟对环境友好产品的要求‌，在欧盟范围内无需粘附危险性标识，因此近年来在欧洲洗涤行业迅速取代传统含磷或难降解螯合剂，也逐步进入其它地区。

2、mgda的合成路线主要有以下三种：strecker法、氯乙酸法与氯丙酸法。strecker法是丙氨酸、氢氰酸（或氰化钠）与甲醛进行strecker反应，再经水解得到产物，如专利wo1994029421a1、专利us5817864a公开了甘氨酸-n,n-二乙酸衍生物的制备方法、专利cn106928077a公开了甲基甘氨酸二乙酸的制备方法等。氯乙酸法是丙氨酸与氯乙酸经一步反应得到产物，如专利cn112898169a公开了mgda生物可降解螯合剂的制备方法，专利cn109503402a公开了一种绿色螯合剂的制备方法等。2-氯丙酸法等是将2-氯丙酸与亚氨基二乙酸经一步反应得到产物，如专利cn 106349093 a公开了一种二羧甲基丙氨酸及其合成方法。strecker法生产中存在原料剧毒与副产次氮基三乙酸盐（nta）具有肾毒性这两个问题，且被列为2b类致癌物，存在环境问题和安全隐患。对氯乙酸法的反应过程中产生羟基乙酸钠，反应液粘度过大，增加了后处理难度，因此对氯乙酸法的生产成本较高且产品品质较低，产品有效含量仅能达到70%左右。2-氯丙酸法的反应条件温和，生产过程安全，能耗较低，有较好的应用前景。该路线以2-氯丙酸与亚氨基二乙酸为原料合成mgda-3na，反应液中除了除生成的mgda-3na外，还会产生如副产物乳酸、二聚体杂质，加上未反应的原料，反应液中至少含有五种物质，可能会影响后处理过程。目前未发现用于同时测定2-氯丙酸、乳酸、二聚体、亚氨基二乙酸与mgda等反应监控分析方法。

3、常见的mgda-3na检测方法有铁络合法与凯氏定氮法（gb/t 2440 尿素），即仅能检测甲基甘氨酸二乙酸三钠或者样品中总氮。这两种方法不能完全区分甲基甘氨酸二乙酸三钠与亚氨基二乙酸等组分，未能监控原料的减少，产物与杂质的生成过程，仅对检测的终点进行了监控，不适合原料2-氯丙酸及反应体系其相关杂质的测定。专利cn115616118a与cn114235993a报道了一种利用高效液相检测多羟基和羧基方法，但未能完全适用于甲基甘氨酸二乙酸三钠反应液，存在以下待解决的问题：各组分的分离问题，峰重叠，区分不开，尤其是2-氯丙酸的保留较差。2-氯丙酸具有较强极性且在碱性体系中完全电离，在水溶液或碱性反应液中几乎完全以羧酸根形式存在，导致与乳酸、亚氨基二乙酸等多羧基化合物共洗脱，在色谱检测中易出现峰拖尾、峰重叠及响应低等问题，严重影响定量准确性。因此，需要开发一种同时mgda测定反应液中2-氯丙酸、亚氨基二乙酸、乳酸与mgda等分析方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种甲基甘氨酸二乙酸三钠反应液中原料、杂质与产物的检测方法。本发明的检测方法分析准确性高，能够应用于mgda合成工艺中控分析，可用于跟踪2-氯丙酸制备mgda合成工艺的反应进程与物料衡算，对mgda的质量控制具有重要意义。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供一种甲基甘氨酸二乙酸三钠反应液中原料、杂质与产物的检测方法，包括以下步骤：

4、（1）混合标准品溶液的制备：用水溶解乳酸、亚氨基二乙酸、二聚体和mgda标准品，混合均匀后过滤膜，即得乳酸、亚氨基二乙酸、二聚体和mgda混合标准品溶液；

5、（2）2-氯丙酸标准品溶液：用无水甲醇与甲醇钠溶液溶解2-氯丙酸，水浴振荡，加溶剂稀释，混合均匀后过滤膜，即得2-氯丙酸钠标准品溶液；

6、（3）样品溶液的制备：称取mgda合成反应液，加入酸性溶液调ph值至7-8，加入甲醇后水浴蒸干，再加入无水甲醇与甲醇钠溶液，水浴振荡后，加溶剂稀释，混合均匀后过滤膜，即得样品溶液；

7、（4）标准品溶液的测定：利用高效液相色谱法测定步骤（1）制备的混合标准品溶液与步骤（2）制备的2-氯丙酸标准品溶液，并记录各个标准品的峰面积；

8、（5）样品溶液的测定：将步骤（3）得到的样品溶液，在步骤（4）的色谱条件下进行高效液相色谱测定，并记录样品的峰面积；

9、（6）计算组分含量：将步骤（5）的测定结果根据步骤（4）的结果按照单点外标法计算样品溶液中亚氨基二乙酸、二聚体、乳酸mgda与2-氯丙酸的含量；计算公式如下：

10、；

11、其中：wi-样品中2-氯丙酸、亚氨基二乙酸、二聚体、乳酸或mgda的质量分数，单位为%；ai-样品峰面积；as-标准品峰面积；mi-样品质量，单位为g；ms-标准品质量，单位为mg；ps-标准品纯度，单位为%。

12、优选的，步骤（1）中，所述混合标准品溶液中乳酸的浓度为0.2mg/ml～3mg/ml，亚氨基二乙酸的浓度为0.2mg/ml～2mg/ml，二聚体的浓度为0.2mg/ml～3mg/ml，mgda的浓度为0.2mg/ml～6mg/ml。

13、优选的，步骤（2）中，所述2-氯丙酸钠标准品溶液的浓度为0.2mg/ml～2mg/ml。

14、优选的，步骤（1）~步骤（3）中，所述滤膜均为0.45μm滤膜。

15、优选的，步骤（2）和步骤（3）中，所述溶剂均为磷酸溶液和乙腈的混合液；所述磷酸溶液和乙腈的体积比为1：1；所述磷酸溶液的质量浓度为1%~2%。

16、优选的，步骤（2）和步骤（3）中，所述无水甲醇与甲醇钠甲醇溶液的体积比为5~10：2~5；所述甲醇钠甲醇溶液是将甲醇钠固体用无水甲醇稀释；所述甲醇钠甲醇溶液的质量浓度为15%～30%。

17、优选的，步骤（2）和步骤（3）中，所述稀释为稀释至100体积倍；所述水浴震荡的温度均为60℃，时间为10min。

18、优选的，步骤（3）中，所述酸性溶液为盐酸溶液；所述盐酸溶液的浓度为0.1mol/l～1mol/l。

19、优选的，步骤（3）中，所述mgda合成反应液中乳酸的质量分数为0.05%～1%，亚氨基二乙酸的质量分数为0.05%～10%，二聚体的质量分数为0.05%～1%，2-氯丙酸的质量分数为0.05%～10%，mgda的质量分数为0.10%～20%。

20、本发明的第二方面，提供上述检测方法在提高检测mgda含量的准确性和灵敏度中的应用。

21、本发明的有益效果：

22、（1）本发明通过在样品前处理过程中引入甲醇钠溶液，使反应液中的2-氯丙酸发生衍生化反应，生成2-甲氧基丙酸钠。该衍生反应改变了2-氯丙酸的分子结构特征，使其由强极性、完全电离的羧酸钠盐转变为较低极性、部分分子化的醚化产物。衍生产物的疏水性提高，与色谱固定相的相互作用增强，从而显著延长其保留时间。通过该方式，可有效避免2-氯丙酸在常规反相体系中与乳酸、亚氨基二乙酸等极性物质共洗脱的问题，同时改善峰型、提高信号响应值。实验结果表明，经甲醇钠衍生后，2-氯丙酸的峰面积信号强度提高约30%～50%，分离度由不足1.0提升至大于1.5，能够实现对2-氯丙酸的准确定量检测。由此，本发明通过化学衍生化方式解决了传统体系中2-氯丙酸峰拖尾、分离困难及响应值低等长期存在的分析难题，显著提高了检测的分辨率与定量准确性。

23、（2）选用xselect hss t3为特色硅胶c18柱，对极性分析物的反相保留能力，配合乙腈与弱酸性磷酸盐缓冲液（ph 6.0左右）的流动相体系，建立了兼具极性相互作用与离子平衡能力的色谱分离环境。xselect hss t3键合相表面含有酰胺基团，既能通过氢键作用和偶极–偶极相互作用增强对极性羧酸盐的保留，又能避免硅醇基残余导致的阴离子排斥效应。该柱型对于乳酸、亚氨基二乙酸、二聚体及mgda等多羧基化合物均表现出良好的分离能力，能够有效保持峰形对称，减少拖尾和前倾现象。与传统c18柱对比，xselect hss t3柱在保持分离度的同时，可实现五种关键组分的同时定量检测，分离度均大于1.5，方法重复性良好（rsd＜2%）。因此，该柱型与流动相体系的协同优化，不仅解决了强极性多酸体系组分的保留困难问题，也显著提升了检测的准确性、稳定性与柱寿命。

24、（3）本发明的方法分析准确性高，能够应用于mgda合成工艺中控分析，可用于跟踪2-氯丙酸制备mgda合成工艺的反应进程与物料衡算，对mgda的质量控制具有重要意义。