精細(xì)有機合成工藝過程的檢測與控制

精細(xì)有機化工工藝過程檢測與控制通過化學(xué)和物理手段對生產(chǎn)工藝過程中的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程和物料分布進(jìn)行跟蹤、分析和調(diào)控，以促使反應(yīng)以最大的可能沿預(yù)定的路線，產(chǎn)生目標(biāo)產(chǎn)品目前一頁\總數(shù)四十六頁\編于八點色譜技術(shù)化學(xué)分析物理分析儀器分析精細(xì)有機化工工藝過程檢測技術(shù)手段目前二頁\總數(shù)四十六頁\編于八點色譜技術(shù)起源1903俄國植物學(xué)家Tsweet用于植物色素分離

碳酸鈣（固定相）石油醚(流動相）色譜目前三頁\總數(shù)四十六頁\編于八點固定相——除了固體，還可以是液體流動相——液體或氣體色譜柱——各種材質(zhì)和尺寸被分離組分——不僅有色物質(zhì)一種重要的分離、分析技術(shù)分離混合物各組分并加以分析,還可以進(jìn)行制備目前四頁\總數(shù)四十六頁\編于八點四、色譜法的分類流動相固定相類型按兩相分子的聚集狀態(tài)分類液相色譜液體固體液-固色譜液體液體液-液色譜氣體固體氣-固色譜氣體液體氣-液色譜氣相色譜目前五頁\總數(shù)四十六頁\編于八點按固定相的形態(tài)分類平面色譜

紙色譜薄層色譜薄膜色譜柱色譜

填充柱色譜毛細(xì)管柱色譜

目前六頁\總數(shù)四十六頁\編于八點分配色譜吸附色譜離子交換色譜空間排阻色譜毛細(xì)管色譜法按分離原理分類目前七頁\總數(shù)四十六頁\編于八點分配色譜法分離原理：將液體均勻地涂漬在惰性物質(zhì)(載體)表面上作為固定相，利用被分離組分在固定相與流動相中的溶解度差別所造成的分配系數(shù)差別而被分離。分離機制利用組分在流動相和固定相間溶解度差別實現(xiàn)分離

連續(xù)萃取過程目前八頁\總數(shù)四十六頁\編于八點固定相和流動相要求：固定相→機械吸附在惰性載體上的液體,常用的固定液有水、稀硫酸、甲醇、甲酰胺等強極性溶劑載體→惰性物質(zhì)，無吸附性性質(zhì)穩(wěn)定，不與固定相和流動相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)常用的有吸水硅膠、纖維素、多孔硅藻土等。流動相→必須與固定相不為互溶石油醚、醇類、酮類、酯類、鹵代烷及苯等。目前九頁\總數(shù)四十六頁\編于八點

正相色譜

固定相極性大于流動相極性,主要分離極性樣品.極性弱的組分先被洗脫，極性強的組分后被洗脫。

反相色譜

固定相極性小于流動相極性,主要分離非極性樣品和中等極性樣品.極性強的組分先出柱，極性弱的組分后出柱。目前十頁\總數(shù)四十六頁\編于八點吸附色譜法分離原理各組分與流動相分子爭奪吸附劑表面活性中心,利用吸附劑對不同組分的吸附能力差異而實現(xiàn)分離.經(jīng)過吸附、解吸、再吸附、再解吸……最后混合物得到分離.

目前十一頁\總數(shù)四十六頁\編于八點固定相及其選擇

固定相是表面具有許多吸附中心的吸附劑，常用吸附劑硅膠表面的硅醇基為吸附中心。經(jīng)典液相柱色譜和薄層色譜使用一般硅膠，高效液相色譜常用球型或無定型全多孔硅膠和堆積硅珠。（1）對吸附劑的要求①有大的表面積和足夠的吸附能力；②對不同的化學(xué)成分有不同的吸附力，能較好地把混合物分開；③與流動相、溶劑及樣品中各成分不起化學(xué)反應(yīng)；④在所用的溶劑及流動相中不溶解；⑤顆粒均勻，操作過程中不會碎裂。目前十二頁\總數(shù)四十六頁\編于八點流動相及其選擇（1）要求①應(yīng)使用較純試劑，含雜質(zhì)會影響洗脫能力②與樣品或吸附劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)③能溶解樣品中各成分，且各被分離組分有不同的K值④粘度小，易流動流動相流動相的洗脫能力主要由其極性決定，極性強的流動相分子占據(jù)極性中心的能力強，洗脫能力就強。流動相的選擇要依據(jù)樣品的極性、吸附劑的活性而定。

目前十三頁\總數(shù)四十六頁\編于八點（3）常用溶劑的極性石油醚<環(huán)己烷<二硫化碳<四氯化碳<三氯乙烷<苯<甲苯<二氯甲烷<乙醚<氯仿<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<乙醇<甲醇<吡啶<酸<水（4）流動相的選擇用硅膠或氧化鋁作色譜分離時，如被測成分極性較大，用活性較低的吸附劑，極性較大的沖洗劑；被測成分極性較小，選用活性較強的吸附劑，極性較小的沖洗劑目前十四頁\總數(shù)四十六頁\編于八點洗脫順序吸附弱的組分先被洗脫，吸附強的組分后被洗脫。吸附的強弱與組分的性質(zhì)(極性、取代基的類型和數(shù)目、構(gòu)型）有關(guān)。一般規(guī)律是：①非極性化合物，吸附弱。②基本母核相同，分子中取代基的極性越強，或極性基團(tuán)越多，分子極性越強(但要考慮其他因素的影響)，吸附能力越強。③分子中雙鍵數(shù)越多，則吸附力越強。④能形成分子內(nèi)氫鍵的化合物，其吸附能力降低。

目前十五頁\總數(shù)四十六頁\編于八點常見化合物的吸附能力的順序如下：烷烴(-CH3、-CH2-)<烯烴(-CH=CH-)<醚類(-OCH3)<硝基化合物(-NO2)<二甲胺(-N(CH3)2)<酯類(-COOR)<酮類(>C=O)<醛類(-CHO)<硫醇(-SH)<胺類(-NH2)<酰胺(-NHCOCH3)<醇類(-OH)<酚類(Ar-OH)<羧酸類(-COOH)目前十六頁\總數(shù)四十六頁\編于八點離子交換色譜法要求：固定相→離子交換樹脂流動相→水為溶劑的緩沖溶液被分離組分→離子型的有機物或無機物1.分離原理

被測組分與離子交換劑交換能力不同而實現(xiàn)分離目前十七頁\總數(shù)四十六頁\編于八點固定相和流動相

固定相是離子交換劑——常見的是離子交換樹脂，是具有網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)高分子的聚合物。如，苯乙烯和二乙烯苯聚合，其中二乙烯苯是交聯(lián)劑。交聯(lián)度(degreeofcrosslinking)——指交聯(lián)劑在原料中所占總重量的百分比理論交換容量(exchangecapacity)——每克干樹脂能交換離子的毫摩爾數(shù)粒度——指離子交換樹脂顆粒的大小，一般以溶脹態(tài)所能通過的篩孔來表示。

流動相——水、緩沖溶液、或加入少量的乙醇、四氫呋喃、乙腈等有機溶劑，提高選擇性目前十八頁\總數(shù)四十六頁\編于八點影響保留行為的因素

(1)溶質(zhì)離子的電荷和水合半徑：價態(tài)高，K大；同價離子，水合離子半徑增大，K小。常見陽離子在交換樹脂上的交換順序是：Fe3+>A13+>Ba2+≥pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+≥Cu2+≥C02+≥Mg2+≥Zn2+≥Mn2+>Ag+>Cs+>Rb+>K+≥NH4+>Na+>H+>Li+

常見陰離子在交換樹脂上的交換順序通常為：檸檬酸根>P043->S042->I->NO3>SCN->NO2->C1->HCO3->CH3COO->OH>F-目前十九頁\總數(shù)四十六頁\編于八點空間排阻色譜法要求：固定相→多孔性凝膠流動相→水——凝膠過濾色譜流動相→有機溶劑——凝膠滲透色譜分離機制目前二十頁\總數(shù)四十六頁\編于八點固定相和流動相固定相多孔凝膠平均孔徑：凝膠孔徑大小。排斥極限：不能滲透進(jìn)入凝膠的任何孔隙的某分子量。分子量范圍：排斥極限(KP=0)與全滲透點(KP=1)之間的分子量范圍。選擇凝膠時應(yīng)使試樣的分子量落入此范圍。流動相要選對樣品的溶解好，又能潤濕凝膠。粘度要低的溶劑，否則，會限制分子擴(kuò)散而影響分離效果。一般水溶性試樣選水溶液，非水溶性試樣選四氫呋喃、氯仿、甲苯和二甲基甲酰胺等有機溶劑。目前二十一頁\總數(shù)四十六頁\編于八點薄層色譜法（TLC）

薄層色譜有以下一些優(yōu)點:1）價廉、設(shè)備簡單、操作容易，用時短，檢測結(jié)果快速；2）靈敏度良好，受氣溫、氣氛等環(huán)境影響?。?)應(yīng)用范圍廣。對樣品的限制很小，各類液體和固體樣品都可以檢測；展開劑和顯色劑可供選擇的范圍大；既可以用來分析鑒定，也可以用于制備純化樣品。4）可以同時進(jìn)行多個樣品分離分析和用多種方法進(jìn)行定性和定量。薄層色譜的不足之處是它的重現(xiàn)性較差，色譜圖難以直接保存。

目前二十二頁\總數(shù)四十六頁\編于八點薄層色譜分析操作包括點樣、展開、顯色三個步驟

目前二十三頁\總數(shù)四十六頁\編于八點展開目前二十四頁\總數(shù)四十六頁\編于八點雙向展開目前二十五頁\總數(shù)四十六頁\編于八點展開劑的選擇目前二十六頁\總數(shù)四十六頁\編于八點目前二十七頁\總數(shù)四十六頁\編于八點顯色方法：紫外-熒光法，碘熏法、化學(xué)法定性：測定比移值,洗脫后用其他方法定性定量：溶劑洗脫-分光光度測定，板上原位直接定量（測定斑點面積法），薄層掃描。分析目前二十八頁\總數(shù)四十六頁\編于八點目前二十九頁\總數(shù)四十六頁\編于八點影響TLC分離的因素目前三十頁\總數(shù)四十六頁\編于八點樣品預(yù)處理目前三十一頁\總數(shù)四十六頁\編于八點定量目前三十二頁\總數(shù)四十六頁\編于八點目前三十三頁\總數(shù)四十六頁\編于八點氣相色譜目前三十四頁\總數(shù)四十六頁\編于八點目前三十五頁\總數(shù)四十六頁\編于八點以吸附色譜為例

吸附→解吸→再吸附→再解吸→反復(fù)多次洗脫→被測組分分配系數(shù)不同→差速遷移→分離吸附能力的微小差異→微小差異積累→更大差異吸附能力弱的組分先流出；吸附能力強的組分后流出目前三十六頁\總數(shù)四十六頁\編于八點1．不同組分通過色譜柱時的縱向遷移速度不同→遷移距離不等→分離2．各組分橫向擴(kuò)散→樣品組分?jǐn)U散→不利于不同組分分離目前三十七頁\總數(shù)四十六頁\編于八點色譜圖和色譜峰色譜圖：信號強度隨時間變化曲線基線：無樣品時的信號，反映儀器噪音色譜峰：流出曲線上突起部分目前三十八頁\總數(shù)四十六頁\編于八點保留值：色譜定性參數(shù)保留時間（tR)：從進(jìn)樣開始到組分出現(xiàn)濃度極大點時所需時間，即組分通過色譜柱所需要的時間死時間（t0）：不被固定相溶解或吸附的組分的保留時間。即分配系數(shù)為零的組分。調(diào)整保留時間（tR’）：組分的保留時間與死時間之差值，即組分在固定相中滯留的時間目前三十九頁\總數(shù)四十六頁\編于八點色譜峰高和峰面積

峰高h(yuǎn)：指組分在柱后出現(xiàn)濃度極大時的檢測信號，即色譜峰頂至基線的距離峰面積A：指色譜曲線與基線間包圍的面積目前四十頁\總數(shù)四十六頁\編于八點色譜峰區(qū)域?qū)挾龋荷V柱效參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差σ：正態(tài)分布色譜曲線兩拐點距離的一半σ→對應(yīng)0.607h處峰寬的一半注：σ↓小，峰↓窄，柱效↑高峰寬W：正態(tài)分布色譜曲線兩拐點切線與基線相交的截距半峰寬W1/2：峰高一半處所對應(yīng)的峰寬目前四十一頁\總數(shù)四十六頁\編于八點目前四十二頁\總數(shù)四十六頁\編于八