現(xiàn)代分離及分析方法在精細(xì)化學(xué)品中的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上現(xiàn)代分離及分析方法在精細(xì)化學(xué)品中的應(yīng)用一、前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人民生活水平的提高，要求化學(xué)工業(yè)不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量及應(yīng)用性能，增加規(guī)格品種，以適應(yīng)各方面用戶(hù)的不同要求。自70年代以來(lái)，為了擺脫石油危機(jī)的沖擊，日本和原西德首先將化工發(fā)展重點(diǎn)轉(zhuǎn)向產(chǎn)品具有特定功能的精細(xì)化工。隨后美、英、法、前蘇聯(lián)等國(guó)也都因?yàn)榫?xì)化工的高效益而紛紛轉(zhuǎn)向重視精細(xì)化工的發(fā)展。現(xiàn)在，一個(gè)國(guó)家的精細(xì)化率已經(jīng)成為反映其綜合技術(shù)水平和發(fā)展水平，以及化學(xué)工業(yè)集約化的標(biāo)志。由于精細(xì)化工的發(fā)展關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提高，關(guān)系到社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，精細(xì)化工已成為當(dāng)今世界各國(guó)發(fā)展化學(xué)工業(yè)的戰(zhàn)略重

2、點(diǎn)，是衡量一個(gè)國(guó)家化學(xué)工業(yè)水平高低的重要依據(jù)。使得現(xiàn)代分離及分析方法在精細(xì)化學(xué)品中的應(yīng)用也尤為突出。二、現(xiàn)代分離分析方法現(xiàn)代分離分析方法：薄層色譜法、氣相色譜法、高效液相色譜法，紫外可見(jiàn)分光光度法、紅外光譜法、核磁共振法、質(zhì)譜法。目前，已成為精細(xì)化學(xué)品分離分析的重要手段。 其中薄層色譜法、氣相色譜法、高效液相色譜法屬于色譜法。色譜過(guò)程的本質(zhì)是待分離物質(zhì)分子在固定相和流動(dòng)相之間分配平衡的過(guò)程，不同的物質(zhì)在兩相之間的分配會(huì)不同，這使其隨流動(dòng)相各不相同，隨著流動(dòng)相的運(yùn)動(dòng)，混合物中的不同組分在固定相上相互分離。根據(jù)物質(zhì)的分離機(jī)制，又可以分為吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜、親和色譜等類(lèi)別。紫外可見(jiàn)分光

3、光度法、紅外光譜法、核磁共振法及質(zhì)譜法屬于光學(xué)分析方法。三、各種分離與分析方法的原理及應(yīng)用1、色譜法色譜法原理薄層色譜：薄層色譜法是應(yīng)用非常廣泛的色譜方法，這種色譜方法將固定相圖布在金屬或玻璃薄板上形成薄層，用毛細(xì)管、鋼筆或者其他工具將樣品點(diǎn)染于薄板一端，之后將點(diǎn)樣端浸入流動(dòng)相中，依靠毛細(xì)作用令流動(dòng)相溶劑沿薄板上行展開(kāi)樣品。薄層色譜法成本低廉操作簡(jiǎn)單，被用于對(duì)樣品的粗測(cè)、對(duì)有機(jī)合成反應(yīng)進(jìn)程的檢測(cè)等用途。氣相色譜：氣相色譜是機(jī)械化程度很高的色譜方法，氣相色譜系統(tǒng)由氣源、色譜柱和柱箱、檢測(cè)器和記錄器等部分組成。氣源負(fù)責(zé)提供色譜分析所需要的載氣，即流動(dòng)相，載氣需要經(jīng)過(guò)純化和恒壓的處理。氣相色譜的色譜

4、柱一般直徑很細(xì)長(zhǎng)度很長(zhǎng)，根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為和毛細(xì)管柱兩種，填充柱比較短粗，直徑在5毫米左右，長(zhǎng)度在24米之間，外殼材質(zhì)一般為不銹鋼，內(nèi)部填充固定相填料；毛細(xì)管柱由玻璃或石英制成，內(nèi)徑不超過(guò)0.5毫米，長(zhǎng)度在數(shù)十米到一百米之間，柱內(nèi)或者填充填料或者圖布液相的固定相。柱箱是保護(hù)色譜柱和控制柱溫度的裝置，在氣相色譜中，柱溫常常會(huì)對(duì)分離效果產(chǎn)生很大影響，程序性溫度控制常常是達(dá)到分離效果所必須的，因此柱箱扮演了非常重要的角色。檢測(cè)器是氣相色譜帶給色譜分析法的新裝置，在經(jīng)典的柱色譜和薄層色譜中，對(duì)樣品的分離和檢測(cè)是分別進(jìn)行的，而氣相色譜則實(shí)現(xiàn)了分離與檢測(cè)的結(jié)合，隨著技術(shù)的進(jìn)步，氣相色譜的檢測(cè)器已經(jīng)有超過(guò)30

5、種不同的類(lèi)型。記錄器是記錄色譜的裝置，早期的氣相色譜使用記錄紙和記錄器進(jìn)行記錄，現(xiàn)在記錄工作都已經(jīng)依靠計(jì)算機(jī)完成，并能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的化學(xué)計(jì)量學(xué)處理。氣相色譜被廣泛應(yīng)用于小分子量復(fù)雜組分物質(zhì)的定量分析。 高效液相色譜：高效液相色譜 （HPLC）是目前應(yīng)用最多的色譜分析方法，高效液相色譜系統(tǒng)由流動(dòng)相儲(chǔ)液體瓶、輸液泵、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測(cè)器和記錄器組成，其整體組成類(lèi)似于氣相色譜，但是針對(duì)其流動(dòng)相為液體的特點(diǎn)作出很多調(diào)整。HPLC的輸液泵要求輸液量恒定平穩(wěn)；進(jìn)樣系統(tǒng)要求進(jìn)樣便利切換嚴(yán)密；由于液體流動(dòng)相粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氣體，為了減低柱壓高效液相色譜的色譜柱一般比較粗，長(zhǎng)度也遠(yuǎn)小于氣相色譜柱。HPLC應(yīng)用非

6、常廣泛，幾乎遍及定量定性分析的各個(gè)領(lǐng)域。色譜法應(yīng)用薄層色譜：可應(yīng)用于組成較為復(fù)雜的精細(xì)化學(xué)品混合物的分析，也可應(yīng)用于中間體、表面活性劑、藥物、染料等精細(xì)化學(xué)品的定性和半定量的分析中；在有機(jī)合成的終點(diǎn)控制中也多采用薄層色譜法。氣相色譜：適用于分析具有可揮發(fā)性與熱穩(wěn)定性的精細(xì)化學(xué)品及中間體。由于可采用衍生化法，其應(yīng)用范圍在一定程度上可進(jìn)一步擴(kuò)大，分析許多不具揮發(fā)性的化合物，如表面活性劑與助劑。又由于氣相色譜法的靈敏度較高，在精細(xì)化學(xué)品應(yīng)用配方中和環(huán)境監(jiān)測(cè)中可用于微量及痕量化合物的分析，比如環(huán)境中農(nóng)藥殘留的分析等。高效液相色譜：應(yīng)用：可較好的分析具有生物活性并且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的藥物及生化物質(zhì)，分析不具

7、揮發(fā)性的染料、表面活性劑、有機(jī)酸、有機(jī)堿等有機(jī)化工原料及中間體。因操作條件溫和、對(duì)復(fù)雜混合物的全部或大部分組分可出峰；可選擇的液相種類(lèi)多，所以能解決多種精細(xì)化學(xué)品的分析問(wèn)題。其中離子交換色譜法和凝膠滲透色譜法都是高效液相色譜法中的一個(gè)分支。 其中離子交換色譜法適用于離子型表面活性劑混合物、含離子型基團(tuán)的中間體、藥物及生化物質(zhì)的分析；而凝膠滲透色譜適用分子體積大小存在差異的中間體、表面活性劑及助劑等精細(xì)化學(xué)品混合物的分析。 具體分析： 大部分的表面活性劑和一些助劑極性較強(qiáng)，不具揮發(fā)性，多采用薄層色譜及高效液相色譜法：薄層色譜法是分析單一離子類(lèi)型表面活性劑及幾類(lèi)表面活性劑混合物樣品以及多種助劑的有

8、效手段，而用高效液相色譜法的分離效率更高，定量更準(zhǔn)確，如表面活性劑疏水基和親水基的分布。有些助劑有揮發(fā)性則可以氣相色譜法。 多數(shù)農(nóng)藥相對(duì)分子質(zhì)量較小，具有較好的揮發(fā)性?？刹捎帽?，但手續(xù)較為復(fù)雜。多采用氣相色譜，特別是具有一定揮發(fā)性與較好的熱穩(wěn)定性的農(nóng)藥，如一些分子小、極性不太大的有機(jī)氯、有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑及苯氧基烷酸除草劑。對(duì)于相對(duì)揮發(fā)性稍差的三氮苯類(lèi)、取代尿類(lèi)除草劑，可采用高效液相色譜法。但總的來(lái)說(shuō)多用氣相色譜，且靈敏度要高于液相。各類(lèi)藥物 分子一般較大，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜主要采用高效液相色譜法。2、光學(xué)分析方法光學(xué)法的原理紫外-可見(jiàn)分光光度法：是利用一定頻率的紫外可見(jiàn)光照射被分析的有機(jī)物質(zhì)，引起分子

9、中價(jià)電子的躍遷，它將有選擇地被吸收。是根據(jù)物質(zhì)分子對(duì)波長(zhǎng)為200-760nm這一范圍的電磁波的吸收特性所建立起來(lái)的一種定性、定量和結(jié)構(gòu)分析方法。操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好。波長(zhǎng)長(zhǎng)(頻率小)的光線(xiàn)能量小，波長(zhǎng)短(頻率大)的光線(xiàn)能量大。 100nm、200nm、400nm、800nm、400um、1m通指X-射線(xiàn)、紫外區(qū)、可見(jiàn)區(qū)、紅外區(qū)、微波區(qū)、無(wú)線(xiàn)電波區(qū)紅外光譜法：紅外光譜法又稱(chēng)“紅外分光光度分析法”。簡(jiǎn)稱(chēng)“IR”,分子吸收光譜的一種。利用物質(zhì)對(duì)紅外光區(qū)的電磁輻射的選擇性吸收來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及對(duì)各種吸收紅外光的化合物的定性和定量分析的一法。被測(cè)物質(zhì)的分子在紅外線(xiàn)照射下，只吸收與其分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)頻

10、率相一致的紅外光譜。對(duì)紅外光譜進(jìn)行剖析，可對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析?；衔锓肿又写嬖谥S多原子團(tuán)，各原子團(tuán)被激發(fā)后，都會(huì)產(chǎn)生特征振動(dòng)，其振動(dòng)頻率也必然反映在紅外吸收光譜上。核磁共振法（NMR）：核磁共振波譜法是測(cè)量原子核對(duì)射頻輻射（約4-600MHz）的吸收這種吸收只有在高磁場(chǎng)中才能產(chǎn)生。質(zhì)譜法：質(zhì)譜法是測(cè)定和解析物質(zhì)的質(zhì)量譜，用以分析研究同位素豐度、物質(zhì)組分，包括化合物的碎裂過(guò)程、反應(yīng)機(jī)構(gòu)、電離電壓、結(jié)合能、分子構(gòu)造和熱力學(xué)性質(zhì)等的方法。 使試樣中各組分電離生成不同荷質(zhì)比的離子，經(jīng)加速電場(chǎng)的作用，形成離子束，進(jìn)入質(zhì)量分析器，利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)使發(fā)生相反的速度色散離子束中速度較慢的離子通過(guò)電場(chǎng)后偏轉(zhuǎn)大，

11、速度快的偏轉(zhuǎn)?。辉诖艌?chǎng)中離子發(fā)生角速度矢量相反的偏轉(zhuǎn)，即速度慢的離子依然偏轉(zhuǎn)大，速度快的偏轉(zhuǎn)小；當(dāng)兩個(gè)場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)作用彼此補(bǔ)償時(shí)，它們的軌道便相交于一點(diǎn)。與此同時(shí)，在磁場(chǎng)中還能發(fā)生質(zhì)量的分離，這樣就使具有同一質(zhì)荷比而速度不同的離子聚焦在同一點(diǎn)上，不同質(zhì)荷比的離子聚焦在不同的點(diǎn)上，將它們分別聚焦而得到質(zhì)譜圖，從而確定其質(zhì)量。光學(xué)法的應(yīng)用對(duì)于四大光譜來(lái)說(shuō)，紫外可見(jiàn)光譜法只能分析（定量）在紫外可見(jiàn)光區(qū)中有吸收的化合物， 如有顏色的染料和一些芳香族化合物等；而紅外吸收光譜幾乎對(duì)所有的化合物都能給出譜圖；核磁共振和質(zhì)譜對(duì)幾乎所有的化合物都能進(jìn)行分析。具體分析：有機(jī)染料常常是分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的有機(jī)芳香族化合物。染料的顏色決定于它對(duì)可見(jiàn)光的吸收情況。因而可見(jiàn)光譜常常