Изображение на обложке

Определение линейных и циклических органических карбонатов в твёрдых средах

M. G. Pervova, M. A. Samorukova, V. I. Saloutin

Аннотация


Органические карбонаты линейного и циклического строения широко используют в качестве «зеленых» растворителей, реагентов или добавок в органическом синтезе и получении полимеров. Основное применение такие карбонаты нашли как электролиты для литий-ионных аккумуляторов. Органические карбонаты не обладают токсичными свойствами, однако при попадании в атмосферный воздух подвергаются фотоокислению с образованием веществ, которые оказывают вредное воздействие на окружающую среду (моно- и диоксиды углерода, формальдегид и др.). Для некоторых органических карбонатов разработаны методики определения в воздухе рабочей зоны. Масштабное производство и применение органических карбонатов приводит к загрязнению этими веществами воздушных сред, сточных, природных вод и почв. Целью настоящей работы является исследование способов извлечения линейных и циклических карбонатов из твердых сред (песка, почвы) с последующим газохроматографическим определением. Для извлечения линейных карбонатов использован метод парофазной экстракции, циклических карбонатов ‒ метод экстракции органическим растворителем с последующим концентрированием. Отработаны условия извлечения. Пределы определения составили для линейных карбонатов (1-2) мкг/г, для циклических (8-10) мкг/г. Разработанные способы определения просты, экспрессны, погрешность результатов измерения не превышает 10 %. Проведены исследования остаточного содержания органических карбонатов в почве после экспозиции на открытом воздухе при 25 °С и 35 °С. Установлено, что с наибольшей скоростью из почвы выделяются линейные карбонаты. Циклические карбонаты не переходят в газовую фазу, остаются в твёрдой матрице и подвергается химической трансформации. Повышение температуры с 25 °С до 35 °С не влияет на процесс уменьшения содержания циклических карбона-тов в почве, а влияет только на удаление линейных.

 

Ключевые слова: газовая хроматография, органические карбонаты, парофазная экстракция, жидкостная экстракция, концентрирование, почва, песок

Ключевые слова


газовая хроматография; органические карбонаты; парофазная экстракция; жидкостная экстракция; концентрирование; почва; песок

Полный текст:

PDF

Литература


REFERENCES

Bornmann G., Loeser A. Studies on the toxicology of diethyl carbonate. Arch. Toxicol, 1966, vol. 22, no 2, pp. 98-114.

Brown D., Gaunt I.F., Hardy J., Kiss I.S., Butterworth K.R. Long-term toxicity of diethyl carbonate in mice. Toxicol., 1978, vol. 10, no 3, pp. 291-295. doi: org/10.1016/0300-483X(78)90079-3.

Seo D.-S. Toxicity assessment of dimethyl carbonate following 28 days repeated inhalation exposure. Environ. Anal. Health Toxicol, 2021, vol. 36, no 2, article e2021012. doi: org/10.5620/eaht.2021012.

Pyo S.-H., Park J.H., Chang T.-S., Hatti-Kaul R. Dimethyl carbonate as a green chemical. Curr. Opin. Green Sustain. Chem., 2017, vol. 5, pp. 61-66. doi: org/10.1016/j.cogsc.2017.03.012.

Boes P.D., Elleman S.R., Danielson N.D. Dimethyl Carbonate as a Mobile-Phase Modifier for Normal-Phase and Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography. Separation, 2023, vol. 10, pp. 70-89. doi: org/10.3390/separations10020070.

Tobiszewski M., Zabrocka W., Bystrzanowska M. Diethyl carbonate as a green extraction solvent for chlorophenol determination with dispersive liquid–liquid microextraction, Anal. Methods, 2019, vol. 11, pp. 844-850. doi: 10.1039/c8ay02683a.

Kamal El-Deen A., Shimizu K. Modified μ-QuEChERS coupled to diethyl carbonate-based liquid microextraction for PAHs determination in coffee, tea, and water prior to GC–MS analysis: An insight to reducing the impact of caffeine on the GC–MS measurement. J. Chromatogr. B., 2021, vol. 1171, article 122555. doi: org/10.1016/j.jchromb.2021.122555.

Aricò F., Tundo P. Dimetilkarbonat – sovremennyj «zelenyj» reagent i rastvoritel' [Dimethyl carbonate: a modern green reagent and solvent]. Russ. Chem. Rev., 2010, vol. 79, no 6, pp. 532-541. doi: org/10.1070/RC2010v079n06ABEH004113. (in Russian).

Fabbri D., Baravelli V., Chiavari G., Prati S. Dimethyl carbonate as a novel methylating reagent for fatty acids in analytical pyrolysis. J. Chromatogr. A., 2005, vol. 1065, no 2, pp. 257-264. doi: 10.1016/j.chroma.2004.12.077.

Chinh H. T., Han B. J., Byeong-ryeol M., Eun-gyeong L., Ha-kyung Ch., Il K. Organic carbonates as green and sustainable complexing agents for double metal cyanide catalysts for the synthesis of polyether and poly(ether-carbonate) polyols. Catalysis Today, 2024, vol. 425, article 114319. doi: org/10.1016/j.cattod.2023.114319.

Dobrovol'skij Yu.A., Bushkova O.V., Astaf'ev E.A., Evshchik E.YU., Kayumov R.R., Korchun A.V., Drozhzhin O.A. Litij-ionnye akkumulyatory dlya ehlektro-transporta [Lithium-ion batteries for electric vehicles]. Moscow, Mir, 2019. 112 p. (in Russian).

Oh J., Kim J., Lee Y.M., Kim J.Y., Shin D.O., Lee M.J., Hong S., Lee Y.-G, Kim K.M. Effects of vinylene carbonate and 1,3-propane sultone on high-rate cycle performance and surface properties of high-nickel layered oxide cathodes. Mater. Resear. Bull., 2020, vol. 132, article 111008. doi: org/10.1016/j.materresbull.2020.111008.

Zhang B., Metzger M., Solchenbach S., Payne M., Meini S., Gasteiger H.A., Garsuch A., Lucht B.L. Role of 1,3-Propane Sultone and Vinylene Carbonate in Solid Electrolyte Interface (SEI) Formation and Gas Generation. J. Phys. Chem. C, 2015, vol. 119, no 21, pp. 11337-11348. doi: 10.1021/acs.jpcc.5b00072.

Katrib Y., Deiber G., Mirabel P., Le Calvé S., George C., Mellouki A., Le Bras G. Atmospheric Loss Processes of Dimethyl and Diethyl Carbonate. J. Atmosph. Chem., 2002, vol. 43, no 3, pp. 151-174.

Rimondino G.N., Vila J.A., Malanca F.E. Atmospheric oxidation of ethyl methyl carbonate: Kinetics and reaction mechanism. J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 2023, vol. 444, article 114994. doi: org/10.1016/j.jphotochem.2023.114994.

Gigienicheskie normativy khimicheskikh veshchestv v okruzhayushchej srede [Hygienic standards for chemical substances in the environment]. Edit. Yu.A. Rakhmanin, Semenova V.V., Moskvin A.V. St. Petersburg, NPO Professional, 2007, 768 p. (in Russian).

He J., Yuan J., Rong W., Hu J., Meng R., Chen G., Wu B. Determination of dimethyl carbonate in workplace air by solvent desorption-gas chromatography. Chin. Occupat. Med., 2023, vol. 50, no 2, pp. 181-184. doi: 10.20001/j.issn.2095-2619.20230412.

MUK 4.1.2530-09. Izmerenie massovykh koncentracij dimetilkarbonata (DMK) v vozdukhe rabochej zony metodom gazovoj khromatografii. Izmerenie koncentracij vrednykh veshchestv v vozdukhe rabochej zony: Sbornik metodicheskikh ukazanij [MUK 4.1.2530-09. Measurement of mass concentrations of dimethyl carbonate (DMK) in working zone air by gas chromatography. Measurement of concentrations of harmful substances in working zone air: A set of methodological indications]. Issue 51. Moscow, Federal Center for Hygiene and epidemiology of Rospotrebnadzor, 2009, pp. 17. (in Russian).

MUK 4.1.2533-09. Izmerenie massovykh koncentracij metilfenilkarbonata (MFK) v vozdukhe rabochej zony metodom gazovoj khromatografii. Izmerenie koncentracij vrednykh veshchestv v vozdukhe rabochej zony: Sbornik metodicheskikh ukazanij [MUK 4.1.2533-09. Measurement of mass concentrations of methyl phenyl carbonate (MPK) in working zone air by gas chromatography. Measurement of concentrations of harmful substances in working zone air: A set of methodological indications]. Issue 51. Moscow, Federal Center for Hygiene and epidemiology of Rospotrebnadzor, 2009, pp. 53. (in Russian).

MUK 4.1.2534-09. Izmerenie massovykh koncentracij etilenkarbonata (EHK, 1,3-dioksolan-2-ona) v vozdukhe rabochej zony metodom gazovoj khromatografii. Izmerenie koncentracij vrednykh veshchestv v vozdukhe rabochej zony: Sbornik metodicheskikh ukazanij [MUK 4.1.2534-09. Measurement of mass concentrations of ethylene carbonate (EC, 1,3-dioxolan-2-one) in working zone air by gas chromatography. Measurement of concentrations of harmful substances in working zone air: A set of methodological indications]. Issue 51. Moscow, Federal Center for Hygiene and epidemiology of Rospotrebnadzor, 2009, pp. 65. (in Russian).

MUK 4.1.2534-09. Izmerenie massovykh koncentracij difenilkarbonata (DFK) v vozdukhe rabochej zony metodom gazovoj khromatografii. Izmerenie koncentracij vrednykh veshchestv v vozdukhe rabochej zony: Sbornik metodicheskikh ukazanij [MUK 4.1.2534-09. Measurement of mass concentrations of diphenyl carbonate (DPC) in working zone air by gas chromatography. Measurement of concentrations of harmful substances in working zone air: A set of methodological indications]. Issue 51. Moscow, Federal Center for Hygiene and epidemiology of Rospotrebnadzor, 2009, pp. 41. (in Russian).

Eksperiandova L.P., Belikov K.N., Khimchenko S.V., Blank T.A. [Once Again About Determination and Detection Limits], Zh. analit. khimii. [J. Anal.Chem.], 2010, vol. 65, no. 3, pp. 229-234. doi: 10.1134/S1061934810030020. (in Russian).




DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2025.29.4.003

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.