配方剖析(化学成分分析)—杭州宇昊化工科技有限公司.docx

配方分析（化学成分分析）：精细化工品精细化工产品化学分析通常包括两个重要过程：一是将体系中的各组分逐一分开的分离；二是对分离开来的各组分进行结构与成分分析。通常把这种综合分析简称为“剖析”。精细化工产品这个名词，沿用已久，原指产量小、纯度高、价格贵的化工产品，如医药、染料、涂料等。但是，这个含义还没有充分揭示精细化工产品的本质。精细化工产品的含义，国外迄今仍在讨论中。目前，凡具有以下特点的化工产品通称为精细化工产品，即1.品种多，更新换代快；2.产量小，大多以间歇方式生产；3.具有功能性或最终使用性；4.许多为复配性产品，配方等技术决定产品性能；5.产品质量要求高；6.商品性强，多数以商品名销售；7.技术密集高，要求不断进行新产品的技术开发和应用技术的研究，重视技术服务；8.设备投资较小；9.附加价值率高等。配方等技术决定产品性能，所以配方剖析（化学成分分析）就尤为重要。只有这样才能知己知彼，让自己的产品一直保持领先地位，在同类产品的竞争中占领先机。一、 分离的技术分离技术是配方剖析（化学成分分析）的第一步。精细化工产品的状态可能是水溶液、乳状液、膏状物以及固体等不同的形态。分离的目的是将各种组分分开。不同的体系，分离方法不尽相同，但最常用的有萃取法、离子交换法和色谱法等。1.萃取法：化学品在溶剂的溶解度不同，而将他们分离。萃取剂的选择是根据被萃取物的性质而定的，一般原则是相似相溶原理，难溶于水的物质用石油醚，较易溶解的用乙醚或苯，易溶解于水用醋酸乙酯或其他相似溶剂，此外还要考虑溶剂的沸点不易过高。2.离子交换法: 离子交换法是用离子树脂分离离子物与非离子物的一种手段。3.色谱法: 对于同类或结构类型近似的物质，若采用萃取、简单的离子交换法都很难分离时，可采用色谱法进行分离。薄层色谱(TLC)法：TLC法是把载体均匀地涂布在玻璃板上形成一薄层，将欲分离的样品点加在薄层上，然后用合适的溶剂展开，以达到分离和鉴定的目的。载体有硅胶和氧化铝等。薄层色谱不仅适用于少量样品的分离，也可用于较多样品纯化。纸色谱法：纸色谱是将试样点在滤纸上，通过溶剂展开而分离。纸色谱法常用的滤纸有进口的Whatman纸，纸色谱的使用范围与薄层色谱类似。柱色谱法：柱色谱是将吸附剂（硅胶和氧化铝）装入玻璃柱中，再用用极性不同的溶剂作梯度洗脱，洗脱时一般按溶剂的极性由小到大顺序加入，常用的有机溶剂按极性由小到大的顺序排列如下: 正己烷石油醚环己烷四氯化碳苯甲苯氯仿乙醚乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇水乙酸甲酸。4.气相色谱（GC）和高压液相色谱（HPLC）法，气相色谱：将样品裂解成可挥发的小分子，再用气相色谱直接分离和鉴定这些物质。气相色谱的分离效率据所有色谱之首，选用合适的固定相和操作条件，能将沸点差别很小的物质分开，但可惜其分离量实在太小，一般作为鉴定的手段使用。高压液相色谱选用溶剂做流动相，对于挥发性低，热稳定性差、分子量大的高分子化合物，以及离子型化合物都可以分离。在分析分离时，气相色谱（GC）和高压液相色谱（HPLC）法两者可以互补，但均需标样，现在有将GC和 HPLC与MS联用的仪器，改进了分析时需标样的缺点。二、 化学分析鉴定的基本技术如果说分离技术是配方剖析（化学成分分析）的第一步，那么化学分析鉴定的基本技术就是第二步。只有分离得到的东西结构和含量鉴定出来才能得到真正的配方。以下是常规化学分析方法：1. 元素的定性、定量分析：元素的定性分析，对于非金属金属元素，大多数情况下，设法将样品分解，使待测元素转为离子，在分别予以鉴定，分解样品有钠熔法和氧瓶燃烧法。元素定量分析，定量分析主要测定的元素是碳、氢、氮、硫、磷、硅等。碳、氢的定量分析按李比息的方法进行;氮分析按杜马方法进行，磷用喹钼柠酮重量法等，现在广泛使用的元素分析方法是元素分析仪,可直接得到C,H,N,S,O的含量。2. 滴定分析：包括酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法、重量分析法和沉淀滴定法，这些都一些化学定量的方法，利用这些方法的组合可以剖析一些纯的精细化工产品。3. 化学定性法：有些精细化工产品可以利用染料的颜色变化、溶剂萃取、产生沉淀或浑浊的办法来进行观察，其主要方法有:染料指示剂法、沉淀法、酸化法、纸层析显色法和水解系统分析法等。染料指示剂法：亚甲基蓝一氯仿法，亚甲蓝属阳离子型染料与有些阴离子助剂形成能溶于氯仿的络合物，使溶剂着色。而亚甲蓝与阳离子或非离子型表面活性剂均无此反应，不能使溶剂着色，染料仍存在于水溶液中。溴酚蓝法，溴酚蓝属于阴离子型染料，能与季胺等阳离子活性基团形成络合物，由于阳离子表面活性剂能被纸纤维素所吸附，因此对染料起固色作用，而使纤维间形成色斑，不易被水洗去。沉淀法：聚氧乙烯醚型，由于醚键中的氧原子与水中的氢形成氢键增大了在水中的溶解度。但醚键与水分子的结合处并不牢固，在升温或遇收敛剂及某些金属盐类时，这个松弛结合的水就逐渐脱离而使表面活性物质析出，则溶液变为浑浊或产生沉淀。纸层析显色法：用处理后的滤纸作为载体，一段镍铬丝点样，再用叔丁醇的铵溶液作展开剂，层析后用多种喷雾剂处理。如：频哪醇黄、硫氰酸钴盐等4. 仪器分析方法：对于精细化工产品的结构解析的技术，目前最常用的是波谱分析法，即紫外、红外、核磁及质谱法（俗称四大谱）。近50年来，有机波谱学 (NMR,MS,IR,UV) 尤其是IR、NMR技术的发展改进了有机化合物结构测定的方法。波谱技术已成为探究物质分子内部秘密的最可靠、最有效的手段。波谱分析已成为现代化学家研究工作中不可缺少的工具。这些技术在将来的科技发展中仍将是必不可少的。波谱法鉴定有机化合物结构是在有机化学的基础上熟练应用各种波谱方法的艺术。它要求剖析工作者要具备核磁共振波谱学（包括1D和2D NMR）、有机质谱学、红外光谱学和紫外光谱学的基本知识和多种谱学方法的灵活综合应用的能力。 紫外光谱法：紫外光谱法对于鉴定含芳环和共扼不饱和链的物质非常有用。利用紫外光谱法可以区别不同类型的烷基磺酸盐，鉴定萘、蒽、联苯等高级芳香族同系物。 红外光谱法：红外光谱法是最常用的一种化学结构的分析方法，它通过对化合物的官能团的特征吸收和以变形振动吸收为主的指纹区的特征的分析，可有效地鉴定物质的结构，它具备简便、快速、准确等特点。即使是红外光谱的初学者，也很容易通过对比标准的红外谱图认出物质的骨架类型。红外光谱应用于化学物质的的分析起过重要作用，并有相当数量的IR标准图谱可供参照，如Sadtler图谱集。但红外光谱法也有一些缺点，如对于水溶液的分析无能为力，而这些物质必须在水溶液中有好的红外光谱图，而且难于从水溶液中分离出来。此外，红外光谱法对于聚合物聚合度的大小及同系物碳链的长短分析有些困难，需要其他仪器分析方法予以辅助。如在1100cm-1附近有强而宽的峰，表示有非离子聚氧乙烯醚类化合物存在;，如在1200 cm-1附近有强而宽的峰表示有阴离子磺酸类化合物存在; 1600 cm-1附近的强峰表示可能有烷基磺酸盐类表面活性剂存在。但是获得测物的准确分子结构要与标准红外谱图进行对照。 核磁共振光谱法：NMR对于物质的定量定性、序列结构测定有独特的长处，通过NMR方法可以研究链的分布等内容，有助于弄清物质的物理化学性质。对于有机化合物而言，如可以其测定C原子数、是否有支链、亲水基的位置、环氧乙烷平均加成数（即EO数）、芳核上取代基的位置等。 质谱（MS）法：利用某种电离方法使物质分子碎裂成带电荷的离子，在加速电场和偏转电场的作用下，按一定的质荷比依次被检出，不同分子结构有其特定的裂解规律，这是其结构定性的依据。质谱一个重要的贡献是提供化合物的分子量和元素组成信息，MS灵敏度高，有时只需几克就够了。但对于一些分子量大的物质如高聚物的结构分析，MS无能为力，此时可用热裂解的方法，将其转为小分子分析，特别是GC-MS联用，常能分析一些难度很大的物质。 精细化工产品配方剖析（化学成分分析）的一般步骤：1.对样品的了解和调查了解样品的来源、用途、使用特性以及可能的组分等；查阅相关资料，了解样品的信息。2.对样品进行初步检验观察物理状态、颜色、气味、灼烧；测定物理化学性能，如熔点、沸点、密度、溶解性等。3.混合样品各组分的分离和纯化不同的混合物样品采用不同的分离方法，如萃取法、蒸馏法、重结晶法、色谱法等。4.各个组分的定性分析每个纯组分根据不同情况选用各种分析手段，如色谱、紫外、红外、核磁等，推测结构。5.各个组分的定量分析对各个纯组分进行含量测定，可采用化学分析法、色谱法和紫外光谱法。6.应用实验依据剖析的定性、定量结果制备产品并进行应用实验。配方剖析（化学成分分析）实例：德国拜耳（Bayer）公司商品列索林蓝（Resolin Blue）5R分散染料结构的分析。化学分析过程：(1) 染料化学法提取：无水乙醇萃取后得固体，再重结晶。(2) TLC分离定性：混合物先分离成单一组分纯物质。(3) 化学法定性分析染料类别（偶氮染料）