有机分析进展.doc

有机分析最新进展watermark有 机 分 析 进 展(湖南衡阳 421001)内容摘要:有机分析是人们认识有机世界的一个必要的手段,有机分析自建立以来以其重要性广泛应用于各个研究领域。特别是仪器分析方法的发展和应用，使有机分析获得了前所未有的发展，随着各种分析技术水平的发展和计算机联用技术的发展，有机分析的应用领域将会更加拓展，为人类更好的生存提供了一个技术手段。关键词: 有机分析、 化学分析、 分离1.1有机分析概述有机分析是研究有机分析化合物分离,鉴定,含量的测定和分子结构分析方法的一门科学,是分析化学和有机化学的一个分支。既然是一门交叉学科，它就俱备了交叉学科的所有特点，它的发展与有机化学和分析都是息息相关的。有机分析是有机化学与分析化学的交叉学科，是有机化学与分析化学之间的桥梁。所以，有机化学的发展和需求将促进有机学科的发展；分析化学的研究与发展也必然对该学科产生重要的影响。现代有机分析学科的发展主要受到分析化学仪器化的影响，且生命科学对分析化学的巨大影响必然也会影响到有机分析的发展。作为交叉学科，有机分析的范围非常广，但它的特点，或者核心内容，应该包括有机化学中的分析化学元素和分析化学中的有机化学元素。有机分析大多是指利用来研究有机化合物实验时所用到的实验方法。常用到的实验方法包含有机化合物的纯化、分离以及化合物结构鉴定。在有机化合物的纯化、分离的实验方法为色层分析方法，色层分析包含薄层色层分析、管柱色层分析、高效能液相层析等等。化合物结构鑑定包括紫外光-可见光吸收光谱、质谱、红外光谱及核磁共振光谱等等。总而言之，有机分析是指应用仪器分析方法来研究有机化学。 有机分析化学随有机所的建立而起步，与有机合成同步发展，有机所在国内率先建立和应用有机元素微量分析、红外光谱分析、核磁共振分析和质谱分析激光拉曼光谱等技术，为有机所出成果服务、为社会的样品测试服务，成绩显著，贡献突出。但化学方法在工厂、实验室使用的使用还是很广泛的，其主要自用是对有机化合物的鉴定，原料、中间体及产品主要成分的测定等，但这些工作往往是与仪器分析法相结合来进行了的。因此有系统鉴定有机化合物仍然是需要的，特别在鉴定各种未知有机化合物样品时，它可以告知人们该如何着手分析：检测其是纯物质还是混合物，或是少量杂质的化合物；测定它们的各种物理常数；它们是由哪些元素所组成的；它们在各种溶剂中的溶解性等。这些都是在进行仪器分析前必须要做的初步试验。在采用紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱和质谱来测定样品的结构时，样品必须是纯样，这就有一个对样品进行了分离提纯的问题。对一个化合物要得到满意的测定结果，有时往往必须有综合应用各种分析方法。所以，虽然今天仪器的发展使得仪器分析方法在有机分析中的地位十分突出，但化学分析方法仍然以其优势存在于有机分析领域，而且还在不断的发展。有机分析的任务就是对有机化合物进行了定性和定量分析。有机定性分析是研究有机混合物的分离和鉴定。它对现代自然科学的发展和国民经济建设均起着重要作用。有机定量分析常用的是有机官能团定量分析，它是定量测定有机化合物的重要手段之一，广泛应用于有机合成产品和有机天然产品生产中的原料和中间产物的控制分析以及商品、成品的质量分析。并且在有机化学反应机理的研究和有机化合物的结构剖析中，也是不可缺少的手段。近年来，随着波谱技术的迅速发展，显著地扩大了有机分析的应用范畴，改变了经典的有机分析方法。2、 有机分析的进展有机分析是有机化学与分析化学的交叉学科，是跨有机化学与分析化学之间的桥梁。因此有机化学的发展和需求将促进有机分析学科的发展；分析化学的研究与发展也必然对该学科产生重要的影响。同时有机分析的发展也为这些学科的发展带来了新的动力,更加促进了这些学科的发展，为人类认识有机世界，改造这个世界，提供了强有力的手段，使之更适应于人类的生存与发展。从有机化学及其相关科学的发展历史可以看出，在这些学科的兴起和发展过中，有机分析起到了相当重要的作用。并且这些学科的发展必然了推动了有机分析的发展21 有机分析的建立与变革19世纪上半叶，由盖吕萨克（JGay Lussac,17781850）柏尔蔡留斯（JJBerzelius,17791848）,李比希（JLiebig,18031873）和杜马（J.B Dumas,18001884）等先驱者创建了有机元素定量分析方法以后，有机化学才正式成为一门新的科学兴起来；当20世纪10年代普瑞洛（F.Pregl,18691930）创立有机微量分析方法以后，对于一些含量极微的甾族激素等天然有机化合物的研究才成为可能；蛋白质是生命的起源，关于蛋白质化学的研究早已为世人所重视，也只是在20世纪50年代马丁和辛吉首创纸色谱和气相色谱等方法，为分析氨基酸和蛋白质结构提供了有力的工具以后，才使蛋白质化学有了新的突破，能够大踏步前进。分析仪器的发展日新月异，更推动了有机分析和有机化学的进一步发展。近代有机分析以其高灵敏度的、选择的技术已对环境保护、工业生产、医药卫生和环境等领域质量控制体系做出了巨大的贡献。有机分析是分析化学重要组成部分。它伴随分析化学学科的发展经历了三次重大变革：第一次变革是随着分析化学基础理论，特别是物理化学的基本概念（如溶液理论）的发展，使分析化学从一种技术演变成为一门科学；第二次变革是由于物理学和电子学的发展，改变了经典的以化学分析为主的局面，使仪器分析获得蓬勃发展；目前，分析化学正处在第三次变革时期，生命科学、环境科学、新材料科学发展的要求，生物学、信息科学，计算机技术的引入，使分析化学进入了一个崭新的境界。第三次变革的基本特点：从采用的手段看，是在综合光、电、热、声和磁等现象的基础上进一步采用数学、计算机科学及生物学等学科新成就对物质进行纵深分析的科学；从解决的任务看，现代分析化学已发展成为获取形形色色物质尽可能全面的信息、进一步认识自然、改造自然的科学。现代分析化学的任务已不只限于测定物质的组成及含量，而是要对物质的形态（氧化-还原态、络合态、结晶态）、结构（空间分布）、微区、薄层及化学和生物活性等作出瞬时追踪、无损和在线监测等分析及过程控制。随着计算机科学及仪器自动化的飞速发展，分析化学家也不能只满足于分析数据的提供，而是要和其它学科的科学家相结合，逐步成为生产和科学研究中实际问题的解决者。近些年来，在全世界科学界和分析化学界开展了“化学正走出分析化学”、“分析物理”、“分析科学”等热烈议论，反映了这次变革的深刻程从现今有机化学的发展来看，主要是新的分析仪器的应用，以及与计算机联用技术的发展，使的分析样品量日趋微量、分析速度日趋迅速、分析的准确性和精确性也日益增加。22化学分析法在有机分析中仍然占据一定的地位并也取得了一些进展在前面我们提到由于新的化学分析仪器的发明与应用使得仪器分析方法在有机分析发展的过程中占据了越来越最要的作用，但这并不能说明化学分析方法从此就退出了有机分析这一舞台，相反化学分方法以其悠久的历史和成熟的技术仍然在许多领域有着重要的应用。这里我们就来详细地讲一讲化学分析方法这些年来取得的一些进展和成就。化学分析方法的原理 是通过化学的分子识别，再将这种相互作用转变成物理的可视信号。化学分析方法的发展包括新型分析试剂、拮抗剂、螯合剂、荧光显色剂以及超分子受体。分析化学中，灵敏度、选择性、准确性和精度都至关重要，其中，以以高选择性尤为重要。高选择性的试剂可以降低对分离的要求，而高选择性的化学基础是分子识别。过去30年中，以碱金属离子、无机离子、有机离子、中性分子为识别对象的分子识别试剂不断出现，但是对具有复杂形状的多原子、离子、分子的识别试剂还很少。近年来，超分子化学发展出了多种利用分子间作用力进行了多目标点的分子识别试剂，如环糊精与有机分子形成包合物。目前，人工酶的研究也是化学分析的另一重要方面，人们通过合成不同取代基的金属卟啉衍生物，实现了对过氧化物酶的模拟，这些仿生试剂不仅克服了天然酶不稳定、易失活的缺点，而且还拥有天然酶没有的分子识别特性，可广泛地应用化学分析。2.3近年来仪器分析技术取得了一系列新的进展仪器分析主要向微型化、全分析和芯片实验室的发展。并且能够进行在体、在线、实时和原位分析的仪器。如近红外光谱辐射穿透深度大而背景干扰小,样品可不必制备,是一种无试剂、非破坏、非侵入式的快速分析方法。最近由于二极管激光器、阵列检测器、声光可调滤光片和液晶可调滤光片等技术的配合,仪器已实现完全无可动部件,适宜于作现场实时或在线检测,如病人血糖和药品质量的检测与监控。多种分析技术联用的分析仪器方兴未艾。各种进行分离分析的色谱技术与进行结构分析的波谱技术的联用已流行多年。并且随着计算机技术、网络和信息技术的发展并且成功应用于有机分析领域,使得有机分析技术取得空前的发展.以下主要以超临界液体色谱法(SFC)为例谈谈仪器分析方法的发展。2.3.1 超临界流体色谱法(SFC)在有机分析中的进展超临界流体色谱技术是一种非常重要的有机分析方法， 它较H P LC、G C技术而言，有分离效率高、分离时问短、产品质量好等优点， 因而在食品、药物、农药、香料和聚合物等的分离方面有良好的应用前景将SFC用于色谱技术中便发展形成了超临界流体色谱(Superceitical F1uid Chromatography, SFC)，它揉合了气相色谱(GC)的高速度、高效和高效液相色谱(PLC)的选择性强、分离效能高等特点， 为分析有机化合物开辟了新的途径，成为适合于分析难挥发、易热解高分子物质的有效快速方法。在SFc分析中使用的流动相有N20、NH3、C20 、乙烷、戊烷、二氯二氟甲烷等， 其中以CO2和戊烷作流动相的最为广泛。超临界流体色谱(SFC)最常用的流体是C02，但C02 在分离分析中强极性化合物时效果很差。为此，人们常常改用C02 以外的流体或在超临界C20中添加改性剂。Oudsema等研究了用甲酸与甲酰胺作改性剂分离测定C 一C。醇、萘衍生物及叔胺。结果表明， 选择适当改性剂对改善峰形有较好效果。陆峰等发展了一种采用单泵在线添加改性剂的新方法。改性剂种类、体积分数皆可调， 稳定性好，持续时问长(足以分析完一批样品)且不污染注射泵 目前在GC和HPLC中广泛使用的手性选择剂也可用于SFC，而SFC的高传质速率和低毒使它比GC、HPLC更有应用潜力。近年来， 对SFC检测技术的研究不断发展。SFC除可配备GC、HPLC的各种检测器外， 还可以与质谱(M S)， 傅立叶变换红外光谱(F T I R)联用，大大提高检测灵敏度及检测范围。Sadoun等用填充柱SFC与电喷射电离质潜耦联对四种除草剂进行了分析，取得了较高的灵敏度。SFC NMR联用技术避免了ttPLCNMR联用技术中溶剂峰干扰问题，解决了样品在处理过程可能造成的损失、污染或分解， 从而提供了一种快捷有效的分离方法， 并能提供混合物的组成和结构信息的分析方法。董福英等人在国内首次成功地将SFC与Ms联接，接口设计合理， 使用方便，仪器的稳定性、灵敏度均达到常规分析要求。sFCMS可直接分析有机酸和热不稳定、低挥发性物质， 弥补了GcM S的不足。黄威东等 对SFCFTIR联用技术进行了探讨。SFC与其它仪器联用时，其连接装置的结构设计及连接装置对分离效果的影响也是研究SFC技术的一个重要方面由于SFC有比HPLC高的分离度和比Gc更大的d值，所以在有机分离方面可以达到很好的效果。目前，S F C对胺类、芳香油、药物、糖类等的分离都有研究报道。向敏智采用原位衍生化技术，通过自制的填充柱SFC FI D对几种单糖进行了分离测定。丁明玉等采 进口sFB SFC仪、MULTI榆测器、二极管阵列UV-VIS对脂肪基质固体样品中的有机锡化合物的分离进行了研究划志敏等 用SFC对黄酮醇异构体进行了有效分离。葛发欢 用毛细管SFC成功分离了结构相差甚微的可的松和氢化可的松、地塞米松和倍他米松。Qian I xie 等 分离测定了强心剂一乌本苷。SFC还被用于手性对映体的分离在分离聚台物方面，shee1eY等研究了填充柱SFC Ms测定Cyc1osporin A和多聚葡萄糖。孙云鹏等对三到十环多环芳烃异构体的分离进行了研究， 可以很好的分离多环芳烃。S FC也用于环境分析， 其内容包括多环芳烃、有机染料、表面活性剂、农药、酚类、卤代烃及多氯联苯等化台物。3、结束语从20世纪末开始，有机合成研究领域开始发生变化，对药物、农用化学品、各种功能材料的需求，以及高通量筛选方法的出现，使得大量新型有机分子的合成成为有机化学家面临的迫切任务，建立分子库、发展分子多样性成了重要的课题。90年代出现的组合化学正是这方面的一项重要技术，在多肽分子库的建立上尤其成功，但在结构类型大改变的多样性上还有很大的局限性，因此在发展分子多样性上近年出现了多种方式和途径。美国科学家在合成设计上提出了从原料出发正向合成概念，目标是实现分子多样性；2001年又提出了“点击化学”的名词，其基本思想是利用碳-杂原子成键反应快速实现分子多样性。手性纯化合物的合成是近年有机合成中最受关注的领域。2001年不对称合成获诺贝尔化学奖，又一次标志着手性纯化合物的合成在当今科学界的重要地位。近两年手性纯化合物合成的报道仍然是有机化学中最突出的部分，诸如近年组合化学的方