配方分析（化學(xué)成分分析）：精細(xì)化工品

精細(xì)化工產(chǎn)品化學(xué)分析通常包括兩個重要過程：一是將體系中的各組分逐一分開的分離；二是對分離開來的各組分進(jìn)行結(jié)構(gòu)與成分分析。通常把這種綜合分析簡稱為“剖析”。

精細(xì)化工產(chǎn)品這個名詞，沿用已久，原指產(chǎn)量小、純度高、價(jià)格貴的化工產(chǎn)品，如醫(yī)藥、染料、涂料等。但是，這個含義還沒有充分揭示精細(xì)化工產(chǎn)品的本質(zhì)。精細(xì)化工產(chǎn)品的含義，國外迄今仍在討論中。目前，凡具有以下特點(diǎn)的化工產(chǎn)品通稱為精細(xì)化工產(chǎn)品，即1.品種多，更新?lián)Q代快；2.產(chǎn)量小，大多以間歇方式生產(chǎn)；3.具有功能性或終使用性；4.許多為復(fù)配性產(chǎn)品，配方等技術(shù)決定產(chǎn)品性能；5.產(chǎn)品質(zhì)量要求高；6.商品性強(qiáng)，多數(shù)以商品名銷售；7.技術(shù)密集高，要求不斷進(jìn)行新產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)的研究，重視技術(shù)服務(wù)；8.設(shè)備較??；9.附加價(jià)值率高等。

配方等技術(shù)決定產(chǎn)品性能，所以配方剖析（化學(xué)成分分析）就尤為重要。只有這樣才能知己知彼，讓自己的產(chǎn)品一直保持地位，在同類產(chǎn)品的競爭中占機(jī)。

一、 分離的技術(shù)

分離技術(shù)是配方剖析（化學(xué)成分分析）的步。精細(xì)化工產(chǎn)品的狀態(tài)可能是水溶液、乳狀液、膏狀物以及固體等不同的形態(tài)。分離的目的是將各種組分分開。不同的體系，分離方法不盡相同，但常用的有萃取法、離子交換法和色譜法等。

1.萃取法：化學(xué)品在溶劑的溶解度不同，而將他們分離。萃取劑的選擇是根據(jù)被萃取物的性質(zhì)而定的，一般原則是相似相溶原理，難溶于水的物質(zhì)用石油醚，較易溶解的用或，易溶解于水用醋酸乙酯或其他相似溶劑，此外還要考慮溶劑的沸點(diǎn)不易過高。

2.離子交換法: 離子交換法是用離子樹脂分離離子物與非離子物的一種手段。

3.色譜法: 對于同類或結(jié)構(gòu)類型近似的物質(zhì)，若采用萃取、簡單的離子交換法都很難分離時(shí)，可采用色譜法進(jìn)行分離。①薄層色譜(TLC)法：TLC法是把載體均勻地涂布在玻璃板上形成一薄層，將欲分離的樣品點(diǎn)加在薄層上，然后用合適的溶劑展開，以達(dá)到分離和鑒定的目的。載體有硅膠和氧化鋁等。薄層色譜不僅適用于少量樣品的分離，也可用于較多樣品純化。②紙色譜法：紙色譜是將試樣點(diǎn)在濾紙上，通過溶劑展開而分離。紙色譜法常用的濾紙有進(jìn)口的Whatman紙，紙色譜的使用范圍與薄層色譜類似。③柱色譜法：柱色譜是將吸附劑（硅膠和氧化鋁）裝入玻璃柱中，再用用極性不同的溶劑作梯度洗脫，洗脫時(shí)一般按溶劑的極性由小到大順序加入，常用的有機(jī)溶劑按極性由小到大的順序排列如下: 正己烷<石油醚<環(huán)己烷<<<<氯仿<<乙酯<<<甲醇<水<<甲酸。

4.氣相色譜（GC）和高壓液相色譜（HPLC）法，氣相色譜：將樣品裂解成可揮發(fā)的小分子，再用氣相色譜直接分離和鑒定這些物質(zhì)。氣相色譜的分離效率據(jù)所有色譜之首，選用合適的固定相和操作條件，能將沸點(diǎn)差別很小的物質(zhì)分開，但可惜其分離量實(shí)在太小，一般作為鑒定的手段使用。高壓液相色譜選用溶劑做流動相，對于揮發(fā)性低，熱穩(wěn)定性差、分子量大的高分子化合物，以及離子型化合物都可以分離。在分析分離時(shí)，氣相色譜（GC）和高壓液相色譜（HPLC）法兩者可以互補(bǔ)，但均需標(biāo)樣，現(xiàn)在有將GC和 HPLC與MS聯(lián)用的儀器，改進(jìn)了分析時(shí)需標(biāo)樣的缺點(diǎn)。

二、 化學(xué)分析鑒定的基本技術(shù)

如果說分離技術(shù)是配方剖析（化學(xué)成分分析）的步，那么化學(xué)分析鑒定的基本技術(shù)就是第二步。只有分離得到的東西結(jié)構(gòu)和含量鑒定出來才能得到真正的配方。以下是常規(guī)化學(xué)分析方法：

1. 元素的定性、定量分析：①元素的定性分析，對于非金屬金屬元素，大多數(shù)情況下，設(shè)法將樣品分解，使待測元素轉(zhuǎn)為離子，在分別予以鑒定，分解樣品有鈉熔法和氧瓶燃燒法。②元素定量分析，定量分析主要測定的元素是碳、氫、氮、硫、磷、硅等。碳、氫的定量分析按李比息的方法進(jìn)行;氮分析按杜馬方法進(jìn)行，磷用喹鉬檸酮重量法等，現(xiàn)在廣泛使用的元素分析方法是元素分析儀,可直接得到C,H,N,S,O的含量。

2. 滴定分析：包括酸堿滴定法、配位滴定法、氧化還原滴定法、重量分析法和沉淀滴定法，這些都一些化學(xué)定量的方法，利用這些方法的組合可以剖析一些純的精細(xì)化工產(chǎn)品。

3. 化學(xué)定性法：有些精細(xì)化工產(chǎn)品可以利用染料的顏色變化、溶劑萃取、產(chǎn)生沉淀或渾濁的辦法來進(jìn)行觀察，其主要方法有:染料指示劑法、沉淀法、酸化法、紙層析顯色法和水解系統(tǒng)分析法等。染料指示劑法：①亞甲基藍(lán)一氯仿法，屬陽離子型染料與有些陰離子助劑形成能溶于氯仿的絡(luò)合物，使溶劑著色。而與陽離子或非離子型表面活性劑均無此反應(yīng)，不能使溶劑著色，染料仍存在于水溶液中。②溴酚藍(lán)法，溴酚藍(lán)屬于陰離子型染料，能與季胺等陽離子活性基團(tuán)形成絡(luò)合物，由于陽離子表面活性劑能被紙纖維素所吸附，因此對染料起固色作用，而使纖維間形成色斑，不易被水洗去。③沉淀法：聚氧乙烯醚型，由于醚鍵中的氧原子與水中的氫形成氫鍵增大了在水中的溶解度。但醚鍵與水分子的結(jié)合處并不牢固，在升溫或遇收斂劑及某些金屬鹽類時(shí)，這個松弛結(jié)合的水就逐漸脫離而使表面活性物質(zhì)析出，則溶液變?yōu)闇啙峄虍a(chǎn)生沉淀。④紙層析顯色法：用處理后的濾紙作為載體，一段鎳鉻絲點(diǎn)樣，再用叔丁醇的銨溶液作展開劑，層析后用多種噴霧劑處理。如：頻哪醇黃、硫氰酸鈷鹽 等

4. 儀器分析方法：對于精細(xì)化工產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)解析的技術(shù)，目前常用的是波譜分析法，即紫外、紅外、核磁及質(zhì)譜法（俗稱四大譜）。近50年來，有機(jī)波譜學(xué) (NMR,MS,IR,UV) 尤其是IR、NMR技術(shù)的發(fā)展改進(jìn)了有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測定的方法。波譜技術(shù)已成為探究物質(zhì)分子內(nèi)部秘密的可靠、有效的手段。波譜分析已成為現(xiàn)代化學(xué)家研究工作中不可缺少的工具。這些技術(shù)在將來的科技發(fā)展中仍將是必不可少的。

波譜法鑒定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)是在有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)上熟練應(yīng)用各種波譜方法的藝術(shù)。它要求剖析工作者要具備核磁共振波譜學(xué)（包括1D和2D NMR）、有機(jī)質(zhì)譜學(xué)、紅外光譜學(xué)和紫外光譜學(xué)的基本知識和多種譜學(xué)方法的靈活綜合應(yīng)用的能力。

① 紫外光譜法：紫外光譜法對于鑒定含芳環(huán)和共扼不飽和鏈的物質(zhì)非常有用。利用紫外光譜法可以區(qū)別不同類型的烷基磺酸鹽，鑒定萘、蒽、聯(lián)等芳香族同系物。

② 紅外光譜法：紅外光譜法是常用的一種化學(xué)結(jié)構(gòu)的分析方法，它通過對化合物的官能團(tuán)的特征吸收和以變形振動吸收為主的指紋區(qū)的特征的分析，可有效地鑒定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，它具備簡便、快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)。即使是紅外光譜的初學(xué)者，也很容易通過對比標(biāo)準(zhǔn)的紅外譜圖認(rèn)出物質(zhì)的骨架類型。紅外光譜應(yīng)用于化學(xué)物質(zhì)的的分析起過重要作用，并有相當(dāng)數(shù)量的IR標(biāo)準(zhǔn)圖譜可供參照，如Sadtler圖譜集。但紅外光譜法也有一些缺點(diǎn)，如對于水溶液的分析無能為力，而這些物質(zhì)必須在水溶液中有好的紅外光譜圖，而且難于從水溶液中分離出來。此外，紅外光譜法對于聚合物聚合度的大小及同系物碳鏈的長短分析有些困難，需要其他儀器分析方法予以輔助。如在1100cm-1附近有強(qiáng)而寬的峰，表示有非離子聚氧乙烯醚類化合物存在;，如在1200 cm-1附近有強(qiáng)而寬的峰表示有陰離子磺酸類化合物存在; 1600 cm-1附近的強(qiáng)峰表示可能有烷基磺酸鹽類表面活性劑存在。但是獲得測物的準(zhǔn)確分子結(jié)構(gòu)要與標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖進(jìn)行對照。

③ 核磁共振光譜法：NMR對于物質(zhì)的定量定性、序列結(jié)構(gòu)測定有獨(dú)特的長處，通過NMR方法可以研究鏈的分布等內(nèi)容，有助于弄清物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。對于有機(jī)化合物而言，如可以其測定C原子數(shù)、是否有支鏈、親水基的位置、環(huán)氧乙烷平均加成數(shù)（即EO數(shù)）、芳核上取代基的位置等。

④ 質(zhì)譜（MS）法：利用某種電離方法使物質(zhì)分子碎裂成帶電荷的離子，在加速電場和偏轉(zhuǎn)電場的作用下，按一定的質(zhì)荷比依次被檢出，不同分子結(jié)構(gòu)有其特定的裂解規(guī)律，這是其結(jié)構(gòu)定性的依據(jù)。
質(zhì)譜一個重要的貢獻(xiàn)是提供化合物的分子量和元素組成信息，MS靈敏度高，有時(shí)只需幾克就夠了。但對于一些分子量大的物質(zhì)如高聚物的結(jié)構(gòu)分析，MS無能為力，此時(shí)可用熱裂解的方法，將其轉(zhuǎn)為小分子分析，特別是GC-MS聯(lián)用，常能分析一些難度很大的物質(zhì)。

 精細(xì)化工產(chǎn)品配方剖析（化學(xué)成分分析）的一般步驟：

1.對樣品的了解和調(diào)查

了解樣品的來源、用途、使用特性以及可能的組分等；查閱相關(guān)資料，了解樣品的信息。

2.對樣品進(jìn)行初步檢驗(yàn)

觀察物理狀態(tài)、顏色、氣味、灼燒；測定物理化學(xué)性能，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度、溶解性等。

3.混合樣品各組分的分離和純化

不同的混合物樣品 采用不同的分離方法，如萃取法、蒸餾法、重結(jié)晶法、色譜法等。

4.各個組分的定性分析

每個純組分根據(jù)不同情況選用各種分析手段，如色譜、紫外、紅外、核磁等，推測結(jié)構(gòu)。

5.各個組分的定量分析

對各個純組分進(jìn)行含量測定，可采用化學(xué)分析法、色譜法和紫外光譜法。

6.應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

依據(jù)剖析的定性、定量結(jié)果制備產(chǎn)品并進(jìn)行應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

配方剖析（化學(xué)成分分析）實(shí)例：

德國拜耳（Bayer）公司商品列索林藍(lán)（Resolin Blue）5R分散染料結(jié)構(gòu)的分析。

化學(xué)分析過程：

(1) 染料化學(xué)法提取：無水萃取后得固體，再重結(jié)晶。

(2) TLC分離定性：混合物先分離成單一組分純物質(zhì)。

(3) 化學(xué)法定性分析染料類別（偶氮染料）

(4) 單一組分純樣IR、NMR、MS和元素分析檢測推測結(jié)構(gòu)

(5) 合成驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)TLC、IR與標(biāo)樣對比

MS推測：

樣品的分子離子峰 M+為478，說明此染料的相對分子量為478。

同位素離子M+2 峰與M+峰強(qiáng)度比為1：1，所以染料結(jié)構(gòu)中含有一個Br。

元素分析推測：

C  45.65%， H  4.28%， N  19.22% 。

根據(jù)分子量可知染料的分子式為C18H19N6BrO5。

可能結(jié)構(gòu) ：