炔雌醇、己烷雌酚和双烯雌酚是人工合成雌激素，在医疗和畜牧业应用广泛。4-正辛基酚和4-正壬基酚是环境雌激素，作为增塑剂和表面活性剂的原料，被广泛应用在各种产品中。人工合成雌激素和环境雌激素具有类雌激素活性，会通过食物链效应进入食品中，从而危害人体健康。2013年，辛基酚和4-壬基酚被列入欧洲水资源法规的45种优先物质清单。目前美国和欧盟已禁止使用己烯雌酚，2002年农业部发布第193号公告停止己烯雌酚在所有食用动物中使用，并在第235号公告中规定己烯雌酚在动物性食品中不得检出。双烯雌酚作为己烯雌酚的标志物，可反映己烯雌酚的使用情况，对双烯雌酚进行相关检测具有重要意义。目前，国内外对这几种物质的关注度越来越高，对这5种物质在环境和农副产品中的检测屡有研究，检测出的含量范围在µg/kg～mg/kg，其检测准确性需要有效的标准物质进行校准。纯度标准物质是量值溯源链条的顶端，对仪器校准、复杂样品测量结果赋值、保证计量溯源性有着重要意义。目前有用高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)对双烯雌酚和己烷雌酚[纯度定值的研究，4-正辛基酚、4-正壬基酚和炔雌醇暂无有证纯度标准物质。

国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)颁布的导则ISO GUIDE 35-2006明确要求，标准物质的定值需采用两种及以上基于不同原理的分析方法。质量平衡法和定量核磁法是目前有机化合物纯度定值的主要方法。质量平衡法需要充分考察有机杂质、水分、无机杂质以及挥发性有机杂质来确定物质纯度。其中，色谱法和热分析法是测定有机杂质的主要方法。差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)是热分析法之一，由于微量杂质会导致体系熔点降低且熔程变宽，一般用范特霍夫方程计算物质纯度[。同传统的色谱法相比，DSC无需对杂质成分鉴定及分离、无需配制各种校准物质、无需有机试剂且操作简便快速。但DSC也有一定局限性，美国材料测量协会(American Society for Testing Materials,ASTM)指出，当化合物纯度的摩尔质量百分比大于98.5%时，基于热分析法的纯度研究结果较为准确，试样必须为低共熔混合物，且试样在加热至熔融过程中稳定不分解。

DSC在有机物纯度测定方面已有相关研究。已有用DSC测定黄体酮、安替比林和异丙安替比林的纯度并结合热重分析法对其热稳定性进行分析的研究，结果说明对于热稳定性差的物质不适合用DSC分析；常伟伟测定了乙酰氨基酚原料的纯度，结果表明DSC测定结果与HPLC测定结果基本一致，且DSC测定结果的相对标准偏差较小；吴锐]尝试从熔融温度和化学结构等角度探讨用DSC测定纯度的应用性规律，发现熔点越高的物质出现熔融分解的概率越大，特定结构的标准物质(如吡唑酮类、二氢吡啶类等)可优先考虑用DSC测定纯度。

目前尚未有利用DSC对4-正辛基酚、4-正壬基酚、炔雌醇、己烷雌酚和双烯雌酚进行纯度定值的报道。本文利用DSC对4-正辛基酚、4-正壬基酚、双烯雌酚、炔雌醇、己烷雌酚的纯度进行测定，并与用高效液相色谱法测得的纯度进行比较，还结合热重分析法对5种化合物的热稳定性进行了分析。

1 实验部分

1.1 实验材料

4-正辛基酚(CAS号1806-26-4，熔点44℃～45℃)、双烯雌酚(CAS号84-17-3，熔点229℃)、炔雌醇(CAS号57-63-6，熔点182℃～183℃)、己烷雌酚(CAS号84-16-2，熔点185℃～188℃)、4-正壬基酚(CAS号104-40-5，熔点43℃～44℃)，这5种样品全部购于中国天津阿尔塔有限公司；甲醇(色谱纯，美国Fisher公司)、铟(国家标准物质GBW(E)130 182，熔点156℃)。

1.2 实验仪器

配有液氮冷却的差示扫描量热仪(DSC 8 000，美国Perkin Elmer公司)；配DAD检测器的LC-20A高效液相色谱仪(日本岛津公司)；Pyris 1 TGA热重分析仪(美国Perkin Elmer公司)；ME36S天平(德国Sartorius公司)；坩埚(上海迪柏实验设备有限公司，尺寸为Φ6.1mm×1.3mm)。

1.3 分析方法

1.3.1 差式扫描量热法

范特霍夫方程指出有机物熔点的下降和杂质的物质的量分数成正比，由该方程可以推导出：

其中，Ts为样品温度，K;Te为纯组分的熔点，K;R为理想气体常数，其值为8.314 J·mol-1·K-1;X为杂质的物质的量分数，mol·K；ΔH0为样品的熔融焓值，J/mol;F为温度为Ts时样品熔化分数。

称取标准物质铟2 mg，置于坩埚中，采用空的坩埚作为参比坩埚。在145℃～165℃范围内，以2℃/min速率升温，测定铟的熔点并以此确定仪器的准确度。

准确称取适量样品1～3 mg，精确到0.001 mg，置于干燥洁净的铝坩埚中，加盖密闭并压制，上机测定。从低于样品熔点10℃的温度开始采集数据，先保持1 min，再分别以0.5℃/min、2℃/min和5℃/min的升温速率加热直到样品完全熔化。保护氮气流速为50 m L/min，分析软件采用Pyris Manager。

1.3.2 高效液相色谱法

将5种样品用甲醇溶解，溶液配制浓度为1 mg/g。色谱柱：ZORBAX Eclipse XDB-C18 (直径4.6 mm×长度150 mm，填料粒径5µm，美国Waters公司)；以水（A相）和乙腈（B相）为流动相，梯度洗脱程序见表1所示，表1(a)、(b)、(c)分别为己烷雌酚、炔雌醇、4-正壬基酚的梯度洗脱程序，表1(d)为双烯雌酚和4-正辛基酚的梯度洗脱程序；柱温：40℃；流速：1.0 m L/min；进样量：5µL。记录用上述条件测定的5种样品的色谱图及峰面积，利用峰面积归一化法进行纯度分析，得到5种样品的最大吸收波长分别：4-正壬基酚和4-正辛基酚为224 nm；双烯雌酚为229 nm；炔雌醇和己烷雌酚为280 nm。

1.3.3 热重分析法

称取样品各5mg，置于标准铂坩埚中，将4-正壬基酚和4-正辛基酚从室温以10℃/min的速率升温至400℃。将己烷雌酚、炔雌醇和双烯雌酚从130℃以10℃/min的速率升温至550℃。氧气流速30 m L/min。分别记录用上述条件测得的5种样品的温度-重量曲线。测试完成后，通过Pyris1 TGA软件进行热稳定性分析。

2 结果与讨论

首先考察用DSC时升温速率和称样量对4-正壬基酚纯度测定的影响。分别在5℃/min、2℃/min和0.5℃/min升温速率下，测定4-正壬基酚的样品纯度，结果如图1(a)所示。由图可知，升温速率越大，样品温度-热流曲线中熔融峰越宽，峰形越不敏锐，而且曲线的基线波动较大，这与文献[22]中考察升温速率对4-正壬基酚纯度影响的现象一致。综合峰形影响和基线波动的因素，为了减小实验误差，将升温速率0.5℃/min作为准确定量的参数。比较了1 mg、2 mg、3 mg的4-正壬基酚称样量对4-正壬基酚纯度测定的影响，结果显示，不同称样量的样品的峰形和基线无明显差异，这说明称样量对4-正壬基酚纯度测定结果影响不明显，考虑到称样误差，将称样量2 mg作为后续准确定量的参数。4-正壬基酚的熔化过程吸热明显，熔化前后热流基线在同一条水平线，是典型的有机小分子熔融曲线[21]。用DSC测定4-正壬基酚的纯度6次，得到纯度平均值为99.81%，标准偏差为0.051%；用高效液相色谱法进行验证，测定4-正壬基酚的纯度为99.90%，标准偏差为0.01%，两种方法得到的纯度结果一致性好。

4-正辛基酚与4-正壬基酚是结构类似物，因此，同样在升温速率0.5℃/min和称样量2mg条件下，用DSC测定4-正辛基酚的纯度，得到温度-热流曲线如图1(b)所示。用DSC测定4-正辛基酚的纯度平均值为99.77%，标准偏差为0.065%；用高效液相色谱法进行验证，测定4-正辛基酚的纯度为99.82%，标准偏差为0.05%，两种方法得到的纯度结果一致性好。

同时，用热重分析法对4-正壬基酚和4-正辛基酚进行热稳定性分析，结果显示二者熔融时并未热分解，热稳定性好。因此，DSC适用于热稳定性好的烷基酚类物质的纯度测定。

用DSC测定己烷雌酚的纯度，得到温度-热流曲线如图2(a)所示。曲线开始平坦，但随着温度的升高，在184℃处形成了一个小的吸热峰，升温到186℃时曲线快速上升，形成一个大的熔融峰随后回到基线。由于两个熔融峰未完全分离，因此无法测定己烷雌酚的纯度。将实验条件优化，把己烷雌酚在183℃恒温加热20 min，再以0.5℃/min速度升温，得到温度-热流曲线如图2(b)所示。由图可看到曲线为单峰，推测己烷雌酚上的酚羟基可能形成分子间氢键，以0.5℃/min速率升温时，氢键吸热导致曲线形成小的吸热峰(见图2(a))，在183℃保持20 min，分子间的氢键因吸取足够的热量而断裂，小吸热峰消失形成单一的主熔融峰。有研究表明甲醇、异丙醇和正丁醇样品在主熔融峰之前的小吸热峰可能是分子间氢键吸热所致[23][24]，文献评估小吸热峰不影响主峰积分，纯度仅采用主熔融峰计算。本研究通过对己烷雌酚恒温加热，有效去除了吸热峰，形成典型熔融曲线。用DSC测定己烷雌酚的纯度平均值为99.64%，标准偏差为0.21%；用高效液相色谱法进行验证，测定己烷雌酚的纯度为99.67%，标准偏差为0.06%，两种方法得到的纯度结果一致性好。

用DSC测定炔雌醇的纯度，得到温度-热流曲线如图3(a)所示。由图可知，曲线初始平坦，随后在熔化区形成双峰，当温度超过186℃后曲线迅速下降，然后回归基线。实验表明，炔雌醇的温度-热流曲线不是典型熔融曲线，通过改变升温速率等措施，曲线峰形均未改善。采用热重分析法对炔雌醇进行热稳定性分析，结果如图3(b)所示，炔雌醇样品在200℃开始失重，在300℃附近重量迅速下降，这表明炔雌醇的热降解温度约为300℃，在熔融态(186℃)时并未分解。目前鲜有对双峰形成原因的相关研究，双峰的形成原因尚不明确。苏衡[21]采用DSC测定叔戊醇纯度时，温度-热流曲线形成了一大一小两个吸热峰，将两个峰一起积分，结果与气相色谱法测得的纯度结果一致。本研究借鉴此方法对双峰积分处理，通过DSC测定炔雌醇纯度平均值为99.84%，标准偏差为0.03%；用高效液相色谱法进行验证，测定炔雌醇的纯度为99.86%，标准偏差为0.01%，两种方法得到的纯度结果一致性好。虞和永[17]采用DSC对黄体酮进行纯度分析，发现其在熔化过程中热稳定性好，用DSC测定黄体酮的纯度结果与用高效液相色谱法测定的结果一致。黄体酮与炔雌醇同为甾体类雌激素，因此，DSC可用于热稳定性好的甾体类雌激素的纯度分析。

用DSC测定双烯雌酚的纯度，得到温度-热流曲线如图4(a)所示。由图可知，曲线未形成典型吸热峰，且熔化峰左右基线不在同一水平线上。采用热重分析法对双烯雌酚进行热稳定性分析，结果如图4(b)所示。分析显示，双烯雌酚在220℃开始分解放热，260℃左右失重显著，说明双烯雌酚热稳定性差，在220℃～260℃发生分解。综合以上，由于双烯雌酚没有明显的DSC吸热曲线，且在熔融态时会发生分解，因此，无法用DSC对其进行纯度分析。

3 结论

本文开展了利用差示扫描量热法测定4-正辛基酚、4-正壬基酚、炔雌醇、己烷雌酚、双烯雌酚5种化合物纯度的研究。研究表明4-正辛基酚、4-正壬基酚熔化时的吸热峰符合有机小分子晶体熔化的典型特征；通过对己烷雌酚恒温加热，消除氢键吸热产生的干扰峰，最后形成典型的熔融曲线；通过对炔雌醇的熔融区双峰进行积分处理，可用DSC测定其纯度。实验表明，用DSC与高效液相色谱法对4-正辛基酚、4-正壬基酚、炔雌醇、己烷雌酚4种化合物的纯度进行测定，结果一致性好。因此，适合用DSC对热稳定好的烷基酚类化合物和甾体类雌激素进行纯度测定。由于双烯雌酚热稳定性差，在熔融态时会发生分解，因此无法采用DSC对其进行纯度测定。本研究为4-正辛基酚、4-正壬基酚、己烷雌酚和炔雌醇标准物质的研制奠定了基础，也为将DSC用于有机化合物的纯度测定提供技术支撑。