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基于顶空-固相微萃取-气相色谱法精准测定尿中四氢呋喃的方法学研究

一、引言

1.1研究背景与意义

四氢呋喃（Tetrahydrofuran，THF），又称1,4-环氧丁烷、氧杂环戊烷，是一种带有醚类气味的极易挥发的无色透明液体。其分子式为C_4H_8O，液态范围长，是一种常用的中等极性非质子性溶剂，可与水完全混溶，并能溶解许多有机化合物。由于这些优良的溶解性能，四氢呋喃素有“万能溶剂”之称，在化工领域有着广泛的应用。

在有机合成领域，四氢呋喃是不可或缺的反应溶剂，常用于格氏反应、金属催化反应、酯化反应等多种有机合成反应，能够促进反应的进行，提高反应效率和产物纯度。在高分子材料工业中，四氢呋喃是合成聚氨酯、聚丙烯酸酯等高分子材料的重要原料，也是生产聚四氢呋喃（PolyTHF）和四氢呋喃二醇的关键单体，这些高分子材料进一步用于制造弹性纤维、弹性体和聚酯等产品，广泛应用于纺织、汽车、建筑等行业。在医药制造方面，四氢呋喃不仅作为合成抗生素、维生素和其他药物的重要中间体，参与药物分子的构建，还在药物提纯和制备过程中作为溶剂或反应介质，发挥着重要作用。此外，在电子工业中，四氢呋喃凭借其良好的溶解性和化学稳定性，用于清洗电路板和电子元件，以及液晶显示器件生产中液晶材料的溶解和配制。

然而，四氢呋喃具有一定的毒性和健康危害。它属于环烃类毒物，可通过呼吸道、消化道和皮肤侵入人体。低浓度的四氢呋喃对皮肤和粘膜有刺激作用，可能导致皮肤红肿、瘙痒，眼睛刺痛、流泪等症状；高浓度时则具有麻醉作用、肝脏毒性和致死作用，人体短暂吸入后，可能会导致头晕，累及神经系统，还可能出现肝肾损伤。对于男性，长期接触四氢呋喃可能造成睾丸萎缩，降低性功能和生育能力，甚至增加患癌的概率。孕妇和哺乳期妇女接触四氢呋喃，会通过胎盘和乳汁进入胎儿和婴儿体内，造成不良影响。

随着四氢呋喃在工业生产中的广泛应用，职业接触人群不断增加，其对人体健康的潜在威胁也日益受到关注。监测工作场所空气中四氢呋喃浓度是评估职业暴露风险的重要手段之一，但仅监测空气浓度存在一定局限性，无法全面反映人体实际接触和吸收的剂量。而生物监测能够直接反映人体对化学物质的吸收、代谢和蓄积情况，尿中四氢呋喃含量的测定作为一种生物监测指标，具有重要的意义。通过检测尿中四氢呋喃含量，可以更准确地评估个体的职业接触水平，及时发现潜在的健康风险，为职业健康防护措施的制定和实施提供科学依据。

此外，环境中的四氢呋喃污染也不容忽视。工业废水、废气的排放可能导致四氢呋喃进入水体和大气环境，对生态系统和人类健康造成潜在危害。建立准确、灵敏的尿中四氢呋喃测定方法，不仅有助于职业健康监测，对于环境监测和污染控制也具有重要的参考价值。它可以为环境风险评估提供数据支持，帮助我们更好地了解四氢呋喃在环境中的迁移、转化规律，以及对人体健康的潜在影响，从而采取有效的污染治理和预防措施，保障生态环境安全和公众健康。因此，开展尿中四氢呋喃的顶空-固相微萃取-气相色谱法测定方法研究具有重要的现实意义和应用价值。

1.2四氢呋喃概述

四氢呋喃（Tetrahydrofuran，THF），分子式为C_4H_8O，是一种环状醚类化合物，化学结构上可以看作是呋喃的完全氢化产物，具有一个五元环结构，其中一个碳原子被氧原子取代，这种独特的结构赋予了四氢呋喃一些特殊的物理和化学性质。

在物理性质方面，四氢呋喃是一种无色透明的液体，具有类似醚类的气味，相对密度为0.887（20℃），比水轻。其熔点为-108℃，沸点较低，仅为66℃，这使得它在常温下极易挥发，具有较高的蒸汽压，在25℃时蒸汽压可达152.4mmHg。四氢呋喃的闪点为-21℃，属于易燃液体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸，其爆炸极限为1.5%-12.4%（体积分数）。此外，四氢呋喃具有良好的溶解性，能与水完全混溶，同时也能溶解许多有机化合物，如乙醇、乙醚、脂肪烃、芳香烃、氯化烃等，是一种常用的中等极性非质子性溶剂。

四氢呋喃在化学性质上表现出一定的活泼性。由于其分子结构中的醚键，使得四氢呋喃具有一定的亲核性，能够参与多种化学反应。在空气中，四氢呋喃容易被氧化生成过氧化物，这些过氧化物具有爆炸性，尤其是在光照和无水的条件下，过氧化物的形成更为容易。因此，在储存和使用四氢呋喃时，通常会加入一些抗氧剂，如0.05%-1%的对苯二酚、间苯二酚、对甲苯酚或亚铁盐等，以抑制过氧化物的生成。四氢呋喃在一定条件下还能发生开环反应，例如在酸或酰氯的作用下，四氢呋喃会开环生成1,4-丁二醇、1,4-二卤化物等；在氧化铝催化作用下，300-400℃时与氨反应可得到吡咯烷；400℃时与硫化氢反应能得到四氢噻吩。

四氢呋喃凭借其