實時監測技術應用于化學合成成分分析的價值評價

田洋（荊楚理工學院化工與藥學院 湖北 荊門 448000）

化學合成反應的進行除了與反應物的結構及理化特性有關外，還與反應物的濃度／配比、組成、溫度、壓力、時間、溶劑、催化劑及PH等因素有關。實時監測技術則能對化學過程中的宏觀或微觀變量進行動態監測，能對反應進程與終點進行合理調控與確認，從而達到定量合成目標產物的目的。本文通過對實時監測技術應用于化學合成成分分析的價值進行簡單綜述，為化學合成成分實時監測方法提供借鑒。

一、實時光譜監測技術在化學合成成分實時監測中的應用

1.紫外-可見分光光度法

紫外-可見分光光度法是目前國內比較常見的一種光譜學測量方法，其具有操作簡便、快捷等優點，但只適用于少數特征性強(具有共軛體系)的反應產物的輔助鑒定和質量控制。李曉玲[1]表明紫外可見分光光度法在漁業環境監測中可測定營養鹽、硫化物、氰化物、油類、葉綠素a、重金屬等多個指標，并對此類化學物質起到實時監測的作用。

2.紅外光譜法

紅外光譜是分子吸收紅外輻射引起原子基團偶極矩變化而產生的一種振動-轉動光譜，其譜圖包含豐富的分子結構信息，集中表現了各種原子基團的振動形式，它是一種經典的結構分析方法。傅里葉變換技術的出現，使紅外光譜分析迅速發展。傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)的Jacquinot、Fellgett和Connes優點，使得FTIR及其聯用技術被廣泛用于研究化學反應。FTIR包括近紅外光譜法(NIR)和中紅外光譜法(M IR)，其因具有分辨率高、分析速度快、數據處理能力強、易克服背景干擾及靈敏度和信噪比高等特點，特別適合于探究化學反應機理和控制產物質最，也可與GC，HPLC或凝膠滲透色譜聯用，用來觀測瞬時反應[2]。

3.拉曼光譜法

拉曼光譜是由分子振動和轉動產生的光譜，能夠提供大量分子結構信息，屬于分子光譜，其具有快速、簡單、可重復、且對樣品無損傷分析等特點。張麗君[3]利用表面增強拉曼散射(SERS)光譜原位考察不同電位下4-氨基安替比林(4-AAP)在電極表面的吸附機理以及其組裝液pH值對其與銀作用方式的影響。依據密度泛函數(DFT)理論預測4-AAP分子振動模式及其SERS光譜歸屬，對反應過程進行了實時的原位監測。

4.核磁共振法

核磁共振法(NMR)尤其是1 H-NMR具有高度的重現性與唯一性，可對復雜體系中某些成分的化學特征進行快速鑒別，非常適用于表征特定的化學成分。核磁共振法廣泛應用于有機化合物的定性分析,但是它在化合物純度定值、含量測定中也具有很重要的作用,分為一維譜(1H、13C、14N、15N、19F、31PNMR)、二維譜(J-分辨、1H-1H、1H-13C、DOSY)、液相色譜-核磁共振聯用法(LC-NMR)、固體NMR等NMR類型.其中,1H譜最常用,其他一維譜對不同化合物各有其優勢.二維核磁共振法對于在一維譜圖中信號嚴重重疊的復雜樣品的定量分析非常重要.LC-NMR聯用技術將高效的分離手段與NMR聯用,可以獲得復雜樣品的信息[4]。

5.質譜法

質譜法(MS)具有具備高靈敏度、高精確度、高通量、高度自動化等特點。MS因無分離能力，無法直接用于待測組分的實時定性定量分析，故需與HPLC和GC聯用。祁婉舒[5]等人表明采用DART-MS(實時直接分析質譜法)建立了一種簡單快速測定人工合成驅蚊化合物如DEET(避蚊胺)、BAAPE(驅蚊酯)等的方法.在常溫常壓下,無需對天然驅蚊產品進行任何預處理,通過比對標準品的質譜信號離子,即可快速鑒別出天然驅蚊產品中的人工添加劑.該方法大大縮短了分析時間,并且具有原位、準確且高通量的優點.

二、實時色譜監測技術在化學合成成分實時監測中的應用

氣相色譜法(GC)具有快速、靈敏、高效、用量少、重現性好及選擇性高等特點，是最重要的一種在線實時分離分析技術。GC實時監控化學合成成分的關鍵在其對具體反映系統的色譜分離條件的設計、篩選及優化，用校正歸一化法或外標法對混合物中待測組分含量的實時計算，從而起到實時監測的目的。

高效液相色譜法(HPLC)克服了GC對受試樣品的熱穩定性、化學穩定性、揮發性的苛刻要求，其通過與不同在線榆測器的聯用，從而對特定的化學成分進行有針對的實時監測，并能取得良好的分離效果，實現對特定化學反應的動態分析與實時監測。另外，毛細管電泳法、薄層色譜法也能運于對化學反應的實時監測。

三、聯用技術在化學合成成分實時監測中的應用

在化學合成成分分析實時監測中除了單一技術的運用外，還有聯用技術的運用，如色譜-色譜，光譜-光譜、色譜-光譜及其他的聯用模式。技術的聯用不僅能提高實時監測中的靈敏性、鑒別性，還能實現對復雜體系中特定成分的實時監控。

小結

色譜技術和光譜技術均能對化學合成成分進行實時監測，隨著微處理技術的不斷發展，實時在線分析儀器向智能化、微型化、數字化、功能化的多通道組分監測方向的發展，其能為化學合成成分的實時監測提供可靠的硬件條件。同時，聯用技術的使用因其能克服單一技術使用的缺陷與不足，其將在化學合成成分實時監測分析中起到重要的作用，值得重點關注。

[1]李曉玲.紫外可見分光光度法在漁業環境監測中的應用分析[J].天水師范學院學報,2010,30(5):129-131.

[2]唐文婷,劉曉,房敏峰等.傅里葉變換紅外光譜法分析紫外線-B(UV-B)輻射對黃芩不同部位化學成分的影響[J].光譜學與光譜分析,2011,31(5):1220-1224.

[3]張麗君.4-氨基安替比林(4-AAP)和2-氨基-5-(4-吡啶)-1,3,4噻二唑(4-APTD)分子在銀電極表面的拉曼光譜和電化學研究[D].上海師范大學,2011.

[4]王俊美,歐陽捷,許美鳳等.人工合成化合物S-A的核磁共振研究[J].高等學校化學學報,2009,30(4):687-690.

[5]祁婉舒,張立,郭寅龍等.實時直接分析質譜法快速鑒別天然驅蚊產品中的人工添加劑[J].有機化學,2013,33(2):359-364.