介绍
2-甲基-1,3-二氧戊环的分子式为C4H8O2，是一类典型的五元环缩醛化合物，一方面它是性能优异的绿色极性溶剂；另一方面它是1,4-二氧六环的主要降解衍生物，被列入美国TSCA有毒物质管控目录，是乳制品、饮用水中重点监测的挥发性有机污染物。作为极性非质子溶剂，可与水、乙醇、乙醚任意混溶，能同时溶解极性与非极性有机化合物，尤其对格氏试剂、锂试剂等有机金属化合物溶解度远超THF；生物降解性优于1,4-二氧六环，急性毒性较低（大鼠经口LD₅₀=2900 mg/kg），属于低毒类溶剂。
图一 2-甲基-1,3-二氧戊环
检测
吸附材料
基于密度泛函理论（DFT）的量子化学计算，是筛选高效吸附材料的核心手段。胺类吸附剂包括伯胺、仲胺，与 2 - 甲基 - 1,3 - 二氧戊环的结合能仅为 0.1-0.15 eV，HOMO-LUMO 能隙大，分子间无电子转移，仅存在弱范德华作用，吸附能力弱；活性炭作为传统广谱吸附剂，与目标物的结合能为 0.22 eV，吸附性能优于胺类，但属于物理吸附，选择性差，易吸附牛奶中的脂肪、蛋白质等杂质，造成基质干扰；富勒烯C20：纳米级富勒烯是性能最优的吸附材料，与2-甲基-1,3-二氧戊环的结合能达 0.3 eV 以上，电子定域函数（ELF）分析显示，分子间存在强的电子相互作用，吸附稳定性远高于传统材料；同时的高曲率表面可特异性吸附小分子环醚，对蛋白质、脂肪等大分子无吸附，抗基质干扰能力强。
图二 ELF等值面
采用C20改性的固相微萃取（SPME）纤维，对牛奶样品进行顶空萃取，60℃下萃取 30 min 即可实现目标物的高效富集，无需复杂的蛋白沉淀、液液萃取等前处理步骤；搭配气相色谱 - 氢火焰离子化检测器（GC-FID），采用极性毛细管柱分离，进样口温度 200℃，程序升温从 50℃升至 180℃，可实现2-甲基-1,3-二氧戊环与 1,4 - 二氧六环的同时分离检测；该方案的检测限可达 ng/L 级别，远优于传统吹扫捕集法（150 ng/L）与液液萃取法（200 ng/L），加标回收率在 85%-105% 之间，满足婴幼儿乳制品的痕量污染物检测要求[1]。
参考文献
[1] KOCHAEV A I, RAZAVI R, MASLOV M M. Comparison of traditional and fullerene-based adsorbents for extraction of 1,4-dioxane and 2-methyl-1,3-dioxolane from milk[J]. LETTERS ON MATERIALS, 2021, 11(4): 442-446.