翁文婷，邢莹祯，徐 玉

（泉州师范学院化学与生命科学学院,福建泉州362000）

离子液体修饰膨胀石墨电极测定利多卡因注射剂中的2,6-二甲基苯胺

翁文婷*，邢莹祯，徐 玉

（泉州师范学院化学与生命科学学院,福建泉州362000）

以离子液体苯丙酮吡啶六氟磷酸盐（[PaPy]PF6）作为修饰剂与膨胀石墨粉混合，成功制备出离子液体修饰膨胀石墨碳糊电极(IL-EGPE)。在pH=6.86 PBS缓冲溶液条件下，采用线性扫描溶出伏安法（LSSV）研究2,6-二甲基苯胺（DMA）在IL-EGPE上的电化学行为，建立利多卡因注射剂中杂质含量分析的新方法。实验结果表明，DMA在0.700 V附近出现一个很明显的还原峰，在一定浓度范围内，峰电流与DMA的浓度呈良好的线性关系，其线性范围为1.6×10-6～1.52×10-5mol/L，相关系数r=0.9994，回收率为95.6%～106.3%；该法操作简便、灵敏，可用于测定盐酸利多卡因注射液中的杂质2,6-二甲基苯胺的含量。

离子液体；膨胀石墨；碳糊电极；线性溶出伏安法;2,6-二甲基苯胺

0 引言

盐酸利多卡因作为一种局部麻醉药，具有作用快、弥散广、时效长及性质稳定的优点，药理上记录对普鲁卡因过敏者可改用利多卡因，因此盐酸利多卡因是目前优于其他酰胺类局麻药而应用较广的一种局麻药[1]。利多卡因的分子中具有酰胺键，且邻位有两个甲基，因此对酸、碱不稳定，生产和贮藏过程中易水解，主要水解产物是2,6-二甲基苯胺(2,6-dimethylaniline，DMA)，是一种很稳定的有毒试剂[2]。因此药典上对盐酸利多卡因注射液中杂质含量的分析有着严格的规定，最新杂质含量测定方法在《中国药典》（2010版）[3]，《美国药典》（30版）[4]均采用反相高效液相色谱法，分析步骤较为繁琐。目前，2,6-二甲基苯胺的测定方法主要有高效液相色谱法[5-6]、气相色谱法[7]和荧光分析法[8]，然而采用电化学检测的报道却不多。

膨胀石墨(Expanded Graphite，EG)是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的物质，在高温可瞬间体积膨胀150~300倍，由片状变为蠕虫状，从而结构松散，多孔而弯曲，表面积扩大、表面能提高，使之具有普通石墨所没有的柔软性、回弹性和可塑性。近几年，膨胀石墨作为一种新型功能性碳素材料，结合高导电性能的离子液体制备成电化学修饰电极的研究成为热点，广泛用于多种有机物的检测[9-10]。绿色环保溶剂离子液体（Ionic liquid，IL）因其具有良好的导电性，较大的电位窗口和较好的化学稳定性，引入修饰电极中可增加电子传递速率的作用,增强膨胀石墨糊电极(IL-EGPE)在电化学反应中的电流响应信号[11]。

该文采用苯丙酮吡啶离子液体（[PaPy]PF6）与液体石蜡联合做粘合剂，在最佳修饰条件下成功制备离子液体修饰膨胀石墨碳糊电极 （ILEGPE）。并将该修饰电极用于2,6-二甲基苯胺的识别检测，采用线性扫描溶出伏安法（Linear sweep stripping voltammetric，LSSV）研究DMA在IL-EGPE上的电化学响应，发现DMA在0.700 V左右有一灵敏的还原峰，在适宜的实验条件下，峰电流与DMA的浓度呈良好的线性关系，建立一种简易灵敏的测定2,6-二甲基苯胺的全新方法，该方法具有较低的检测限和良好的重现性，可用于测定盐酸利多卡因注射剂中杂质含量的分析，回收率为95.6%～106.3%。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

2,6-二甲基苯胺（≥99%，上海沃凯化学试剂有限公司），CHI 660D电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)；AS3120B型超声波清洗器 （天津奥特赛恩斯仪器有限公司）；DHG-9076A型电热鼓风恒温干燥箱 （上海精宏实验设备有限公司）；UPWS-IV-10T超纯水器 （杭州永洁净化科技有限公司）；三电极体系：以IL-EGPE为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极（文中的电极电位均相对于SCE），测定前，底液先通N2约5 min，实验在氮气保护下进行。

膨胀石墨 （国药集团化学试剂有限公司）；2,6-二甲基苯胺储备液（≥99%，上海沃凯化学试剂有限公司），盐酸利多卡因注射液（天津药业集团新郑股份有限公司）：规格为0.1 g/5 mL(批号：1407293，1206143)。离子液体苯丙酮吡啶六氟磷酸盐参考文献[12]自行合成，使用前预先纯化烘干。所用的化学药品均为分析纯，溶液的配制使用二次蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1 离子液体修饰膨胀石墨碳糊电极的制备

将自制的[PaPy]PF6研细，然后按填充到长2 cm、内径5 mm的聚四氟乙烯管中压实，在80℃的条件下烘干60 min。使用前分别用1500、2500、5000金相砂纸进行抛光，上端插入直径1 mm的铜线作为导线，标志为IL-EGPE。用同样方法将膨胀石墨按膨胀石墨∶液体石蜡的 （m∶m）=3∶2的比例制成电极EGPE。

1.2.2 电化学实验

1、电极性质表征：分别以IL-EGPE和EGPE电极为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，置于1 mmol/L的K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]+0.1 mol/L KCl溶液中，在CHI-660D上以100 mV/s扫描速度于-0.8～0.8 V进行循环伏安曲线扫描。在相同条件下于扫描频段为0.1～100 kHz，振幅为0.005 A条件下进行电化学阻抗谱实验。

2、2,6-二甲基苯胺含量测定：分别以EGPE和IL-EGPE为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，置于pH=6.86的混合磷酸盐缓冲溶液底液中，加入不同浓度的DMA，在-0.2～1.2 V进行线性溶出扫描伏安法（LSSV）测定，溶出电位为-0.6 V，溶出时间为90 s，灵敏度为1×10-5A/V，扫描速度为100 mV/s。

3、样品分析：将盐酸利多卡因注射液用二次水稀释成1 mg/mL溶液，置于5℃冰箱中储存，临用前取5 mL和5 mL pH=6.86的混合磷酸盐标准缓冲溶液混匀后，以IL-EGPE电极为工作电极，采用LSSV在同上实验条件下进行样品回收率实验。

2 结果与讨论

2.1 离子液体对碳糊电极的影响

按实验方法制备EGPE和IL-EGPE作为工作电极，测定其循环伏安曲线和交流阻抗曲线。

实验结果如图1所示，相比于EGPE电极，K3[Fe (CN)6]/K4[Fe(CN)6]在IL-EGPE电极上的循环伏安电流响应显著增大，表现出来的氧化还原峰电位差由ΔEp=0.270 V减小至ΔEp=0.124 V，可逆性变好。同时IL-EGPE的交流阻抗图的容抗弧明显变小，说明IL-EGPE电极表面的电子传递阻力相比于EGPE更小。这些结果都表明由于离子液体的引入，使得修饰碳糊电极的导电性能明显增强。

2.2 电极反应过程

考查IL-EGPE电极在不同扫描速度下的循环伏安曲线，结果如图2所示，当扫描速度从20～500 mV/s逐渐增加，峰电流随之逐渐增大。还原峰和还原峰电流与v1/2呈良好的线性关系。线性回归方程分别为 Ipa(μA)=5.29509 v1/2-0.48907 (N=15,r2=0.9979)，Ipc(μA)=-5.25923v1/2+0.49283 (N=15,r2=0.9975)，说明氧化还原电对在电极上反应过程是扩散控制[13]。

2.3 DMA在IL-EGPE电极上的电化学行为

2．3．1 DMA在不同电极上的电化学行为

图1 IL-EGPE电极（1）和EGPE电极（2）的循环伏安图（A）和交流阻抗图（B）Fig.1 Cyclic voltammograms and impedance of IL-EGPE(1)and EGPE(2)

分别用IL-EGPE和EGPE作为工作电极，在pH=6.86的混合磷酸盐标准缓冲溶液中，测定9.6×10-5mol/L DMA的线性扫描溶出伏安曲线，结果如图3所示，在同样的实验条件下，DMA在0.700 V左右处出现一个明显的溶出峰，在修饰电极IL-EGPE上的溶出峰相比在普通膨胀石墨电极的峰电流明显增加。可以认为，通过引入离子液体，有利于增强DMA在电极上的电化学信号响应，从而大大提高测定DMA的灵敏度。

2．3．2 富集时间和电位的影响

按实验方法，考察不同富集时间和电位对DMA的溶出峰电流的影响，结果表明当 ILEGPE电极-0.6 V富集90 s时峰电流最大，因此选定此富集实验条件。

2．3．3 缓冲溶液的选择

考察支持电解质的种类及其pH对DMA的线性扫描伏安响应的影响。分别选用NaAc-HAc，PBS和B-R缓冲溶液作支持电解质。结果表明体系在pH=6.86的混合磷酸盐时峰电流最大，峰型稳定，因此，选择该溶液为最佳支持电解质。2．4 工作曲线和重现性

图3 DMA（9.6×10-5mol/L）在不同电极上的线性扫描溶出伏安图Fig.3 LSSVs 9.6×10-5mol/L DMA at different electrodes in pH=6.86 PBS

图4 DMA在IL-EGPE上的线性扫描溶出伏安图，插图是还原峰电流与浓度的线性关系图Fig.4 Linear Sweep Stripping Voltammetry of DMA at IL-EGPE electrodes（scan rate 100 mV/s）Inset shows the linear plots of peak current with different DMA concentration1~18:0.16,0.24,0.32,0.4,0.48,0.56,0.64,0.72,0.8,0.88,0.96,1.04,1.12,1.2,1.28,1.36,1.44,1.52(10-5mol/L)

按照实验方法制备的IL-EGPE修饰电极在最佳实验条件下测定不同浓度DMA的LSSV曲线。实验结果如图4所示，随着DMA浓度的增加，溶出峰电流逐渐增加，峰电流强度与其浓度在1.6×10-6～1.52×10-5mol/L范围内呈良好的线性关系，线性方程 Iap=0.10985+3.71334c（10-5mol/L），相关系数r=0.99948。用同一浓度的DMA溶液进行十次测定，得出DMA溶出峰电流值，得出标准偏差RSD=1.5867%，结果表明重现性好，

检测限为2.68×10-7mol/L(S/N=3)。

2．5 干扰离子实验

在8×10-6mol/L的DMA溶液中加入600倍的Na+、Cl-、SO42-，200倍的果糖、葡萄糖，50倍的半胱氨酸、柠檬酸对2,6-二甲基苯胺的检测均在5%以内，不构成干扰。

2．6 样品分析

取5 mL盐酸利多卡因注射液加入5 mL pH= 6.86的混合磷酸盐标准缓冲溶液稀释后测定样品加标回收率，按实验方法进行线性扫描溶出伏安法测定，按其回归方程计算DMA含量，结果如表1所示，回收率为95.6%~106.3%，结果符合药典中盐酸利多卡因注射剂中的杂质含量。

3 结论

表1 盐酸利多卡因样品中杂质DMA测定结果（n=6）Tab.1 Results of determination of DMA in lidocaine hydrochloride（n=6）

通过引入自制离子液体和多孔结构的膨胀石墨制作出离子液体修饰膨胀石墨碳糊电极ILEGPE，初步研究表明，离子液体的加入有利于氧化还原电对在电极表面的传递，属于扩散作用。该电极对DMA水溶液有很好的选择性，响应的灵敏度比未修饰的电极明显提高了2倍。将该电极用于测定盐酸利多卡因注射液中的杂质2,6-二甲基苯胺的含量分析，测定所得结果与药典记录高效液相色谱法[3]相比较，证明该法可行。

[1]李端主编.药理学(第六版)[M].北京:人民卫生出版社, 2007.110-113.

[2]王洪记.2,4-和2,6-二甲基苯胺供需现状及预测[J].精细与专用化学品,1997,1:13-14.

[3]国家药典委员会编.《中华人民共和国药典》2010年版第一增补本[S].北京：中国医药科技出版社，2010：518.

[4]The United States Pharmacopeial Convention.USP27 version[S].USA：2004：1090．

[5]高雪，盖薇，顾朝康.超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法测定血液与尿液中赛拉嗪及代谢产物2,6-二甲基苯胺[J]．分析测试学报,2015,34(6):646-651.

[6]焦亚奇,王九成,冯会迎，等.甲磺酸罗哌卡因中2,6-二甲基苯胺的HPLC-电化学法测定[J].中国医药工业杂志，2003，34(9):459-460.

[7]陈虎魁，杨德锁.2,4-二甲基苯胺和2,6-二甲基苯胺废水的气相色谱分析[J]．宝鸡文理学院学报(自然科学版)，1999，19(2):41-44.

[8]翁文婷，谢晓兰，罗数梅.液液萃取-荧光分析法测定注射剂中盐酸利多卡因的含量 [J].分析科学学报, 2014,30(6):903-906.

[9]赵炜,孔泳,阚锦晴,等.膨胀石墨电极的制备及用于色氨酸电化学检测的研究[J].分析化学,2009,37(1):62-66.

[10]陈学梅,谢爱娟,孔泳,等.基于聚吡咯修饰膨胀石墨电极的甲胎蛋白电化学免疫传感器[J].分析化学,2013，41(8):1199-1203.

[11]周永生,丁秀凤,陶永新,等.新型蒙脱土修饰膨胀石墨电极对苯胺的电化学检测[J].分析科学学报,2012, 28(6):767-770.

[12]李雪辉，张磊，王乐夫，等.N-羧酸吡啶功能化离子液体的表征[J].物理化学学报，2006，22（4）:430-435.

[13]董绍俊，车广礼，谢远武.化学修饰电极[M].北京：科学出版社,2003.246-249.

Determination of 2,6-methyltoluidine in lidocaine hydrochloride injection by ionic liquid modified expanded graphite paste electrode

Weng Wen-ting*,Xing Ying-zhen,Xu Yu
(College of Chem.&Bioscience,Quanzhou Normal University,Quanzhou 362000,China)

A Ionic liquid modified expanded graphite paste electrode(IL-EGPE)was constructed by blending propiophenone hexafluorophosphate([PaPy]PF6)and expanded graphite.Linear sweep stripping voltammetry（LSSV）was used to record the electrochemical behavior of 2,6-methyltoluidine (DMA)in pH=6.86 PBS buffer solution.This method might be a new approach for determination of impurity in lidocaine hydrochloride injection.The results showed that DMA exhibited a reduction peak at 0.700 V.The increase of current intensity was proportional to DMA concentration in a linear range of 1.6×10-6to 1.52×10-5mol/L with correlation coefficient r=0.9994.This simple and sensitive method was also applied to detect concentration of DMA in lidocaine hydrochloride injection solution.

ionic liquids;expanded graphite;carbon paste electrode;linear sweep stripping voltammetry;2,6-methyltoluidine

国家级大学生创新创业训练计划项目（201510399013）；福建省教育厅基金（JA13265）

*通信联系人，Email：wendywwt@163.com，Tel：18960285008