本文旨在通过对三缩四乙二醇质谱图中各峰进行归属,揭示其分子结构和特征,为深入理解该化合物的性质提供重要参考。
简述:三缩四乙二醇是一种极具价值的化工产品,主要用于炼油厂中催化重整生成油和裂解轻焦油中提取芳香烃类(如苯、甲苯和二甲苯)的抽提溶剂。此外,三缩四乙二醇还可作为合成三缩四乙二醇烷基醚和聚酯树脂的原料,在甘醇类作为芳烃抽提溶剂的工艺中,三缩四乙二醇被认为是一种高效节能型芳烃抽提剂。
1. 制备:
三缩四乙二醇的制备方法,一般是以环氧乙烷和二甘醇为反应原料,以碱金属氢氧化物等碱 性物质作催化剂,在一定的反应温度和压力条件下,经过逐级加成反应,得到结构式为 HO(C2H5O)n(n=2、3、4…)、具有各种加成度的三甘醇、三缩四乙二醇和五甘醇等混合物,该方法 通过原料配比等工艺条件的优化调整,可以获得以三甘醇和三缩四乙二醇为主的产物,然后经过分离提纯,得到工业利用价值高的三缩四乙二醇产品。
2. 电喷雾质谱行为研究:
周永生等人采用电喷雾质谱(ESI-MS)法研究了三缩四乙二醇(TEG)的离子化过程。具体如下:
2.1 实验过程
(1)样品配制
用小烧杯精密称取1.1280g TEG标准品,用甲醇稀释至25 mL后转移入1000 mL容量瓶,再用25mL甲醇洗涤小烧杯,将洗涤液转移入容量瓶,重复6次后用甲 醇定容,得到浓度 依次为5.8077×10-7mol/mL的1# 待测样品,再分别移取1 mL 1#待测样品加入10mL、100mL和1000mL容量瓶,用甲醇定容,得到浓度依次为5.8077×10-8、5.8077×10-9和5.8077×10-10mol/mL的2# ~4#待测样品。
(2)质谱条件
离子源:电喷雾离子源;流动相:90/10(V/V)甲醇-水混合液;流速:0.2mL/min;干燥气:高纯氮气(99.999%);干燥气流速:1.5L/min;喷雾毛细管电压:4.5kV;毛细管温度250℃;检测器电压:1.3kV;数据采集模式:SCAN+;质量扫描 范围m/z:100 ~900;对TEG重复测定10次。
2.2 电喷雾质谱解析
(1)以90/10(V/V)甲醇-水混合液为流动相,采用电喷雾质谱法表征三缩四乙二醇(TEG)。图1中m/z= 195、212、217和233峰为TEG的分子离子,依次对应为[M+H]+、[M+NH4]+ 、[M+Na]+和[M+K]+,m/z = 151峰对应为二缩三乙二醇与H+的加合离子[HO(EO)3OH+H]+,247峰则对应为TEG单甲醚与K+加合离子,即 [HO(EO)4OCH3+K]+。
(2)图1中m/z = 277、321、365、409、453、497、541、585和629峰依次对应为nEO= 5~13的PEG低聚物与K+的加合离子[HO(EO)nOH+K]+(n= 5~13),359、403和447峰为甲醇化PEG与H+的加合离子[HO(EO)nOH+CH3OH+H]+(n= 7~9),437峰为PEG(n=9)低聚物与Na+的加合离子[HO(EO)9OH+Na]+,425、469、513、557、601和645峰为甲醇化PEG与Na+的加合离 子 [HO(EO)nOH+CH3OH+Na]+(n=8~13)。上述离子的存在证明了TEG在电喷雾电离过程中生成了nEO= 5~13的PEG低聚物。图1中m/z= 291、335、379、423、467、511和555峰依次对 应为PEG单甲醚与K+的加合离子[HO(EO)nOCH3+K]+(n= 5~11),351、395、439、483、527、571、615峰则对应为甲醇化PEG单甲醚与Na+的加合离子[HO(EO)nOCH3+CH3OH+Na]+(n= 6~12)。可见TEG在电喷雾电离过程中生成了nEO= 5~12的PEG单甲醚。
(3)此外,图1中还观察到m/z= 303、347和391峰,依次对应为18-冠(醚)-6、21-冠(醚)-7和24-冠(醚)-8与K+的加合离子[EOn+ K]+(n= 6~8),而407峰对应为甲醇化18-冠(醚)-6与Na+的加合离子[EO6+CH3OH+Na]+。上述加合离子的存在证明,TEG在电喷雾电离过程中不仅生成PEG低聚物及其单甲醚,还生成了冠醚,这些冠醚的可能来源是PEG低聚物(n=6~8)的端羟基间发生缩合反应。
2.3 结论
在电喷雾正离子模式下,三缩四乙二醇(TEG)生成[M+H]+、[M+NH4]+ 、[M+Na]+和[M+K]+四种加合离子,其中[M+Na]+相对丰度最高;部分TEG缩合或缩聚生成nEO= 5~13的PEG低聚物,主要产物为TEG二聚体和三聚体PEG,此外还生成nEO= 3的低级二醇;PEG单甲醚由PEG和甲醇缩合生成,而冠醚则由PEG低聚物分子内或分子间脱水成环生成。
参考文献:
[1] 中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院,研究院. 制备四甘醇的方法. 2003-09-24.
[2] 周永生,顾浩. 三缩四乙二醇电喷雾质谱行为研究[J]. 化学世界,2015,56(4):201-204,209.