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化学品剖析（转贴）

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2004/12/29

红外光谱（IR）

化学品剖析专家论坛
主讲人汪茂田
郑州市赛蓝化学有限公司
Tel: 0371-6316233
Email: celan@public2.zz.ha.cn

近50年来，有机波谱学 (NMR,MS,IR,UV) 尤其是NMR技术的发展改革了有机化合物结构测定的方法。波谱技术已成为探究大自然中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。它要求化学家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。

1.作者多年来将“波谱综合解析法”在鉴定有机化合物结构方面的应用
1.1有机化工产品及其中间体的成分和结构测定;
1.2.混合物中有机成分的分析,包括定性和相对近似含量;
1.3天然化合物结构测定,在国内外发表论文40余篇;
1.4医药、农药、兽药结构确证(报批文件);
1.5农药制剂中活性成分的测定和助剂如乳化剂,渗透剂,增效剂等的鉴定;
1.6高分子低聚物,增塑剂及其混合物的剖析;
1.7溶剂可溶解的高分子制品和原料的剖析;
1.8高分子乳液,如溶剂型和水乳型粘合剂的剖析;
1.9油剂,如化纤油剂、金属切削、拉丝、润滑油剂的剖析;
1.10表面活性剂原料及其复配制剂的剖析;
1.11香料单体的结构测定;
1.12有机生物制品,如医药、农药、兽药中的抗菌素;
1.13反应混合物中目的物和非目的物的结构鉴定;
1.14有机磷化合物剖析;
1.15有机氟化合物（如一些含氟医药和农药）的剖析；
1.16伪劣化工品,保健食品的检查等；
1.17进口有机化工产品的成分和结构剖析;
1.18药品的剖析,如针剂，片剂, (软/硬)胶囊等;
1.19反应动力学(动态NMR)
1.20定量NMR(QNMR)

2.各论(可提供结构测定和剖析服务）
2.1 表面活性剂的剖析
表面活性剂可分为非离子，阴离子，阳离子和两性离子几种类型。早年，红外光谱（IR）对表面活性剂类化合物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。近20多年来，核磁共振（NMR）技术已成为剖析此类化合物最为重要的工具，尤其对多种表面活性剂的复配物。常用的NMR图谱有H-1 NMR，C-13 NMR，DEPT，QNMR等，必要时使用水峰和/或溶剂峰压制以及2DNMR技术。表面活性剂的亲油基多种多样，但其在NMR图谱中有其特征的共振信号。亲水基如果是聚氧乙烯醚（非离子表面活性剂），可用NMR进行定性和定量。亲水基如果是羧基阴离子，季铵阳离子，NMR均可测定，但磺酸盐和硫酸盐基用NMR不能直接测定，常规的电子轰击质谱（EIMS）通常也无能为力，IR则是重要手段。 NMR技术还可以测定不同表面活性剂之间的近似相对比例（应有分子量数据）、聚醚类环氧/环丙嵌段比例等…
2.2有机磷（膦）化合物的剖析
单一的有机磷（膦）化合物通常可以查到其标准IR图谱，如果测定样品的IR和标准IR图谱一致，通常是可靠的。如果没有标准IR可对照或样品是混合物，NMR则应是首选的方法。可测定H-1NMR，C-13NMR，DEPT，P-31 NMR（包括偶合谱和去偶谱），MS和IR谱，综合解析。混合物中不同的有机磷化合物之间的相对比例可用NMR技术测定。例如一些进口缓蚀阻垢剂通常是几种有机膦化合物以及添加剂的复配物， NMR技术结合MS和IR是剖析此类产品的非常有力的方法。不同价态的有机膦在P-31NMR谱中都有其特征的化学位移和偶合常数。对含磷的药物，农药，和各种磷化物，P-31NMR谱可提供磷的结合状态和磷原子周围碳氢结构片段的信息。 P-31 NMR对无机磷化合物亦可以提供重要的信息。
2.3高聚物乳液的剖析
高聚物乳液产品种类很多，用途广泛，尤其是国外一些品牌性能优异。IR谱虽然是剖析高聚物的经典方法，由于自身原理所限，对于复杂的共聚物包括低含量添加剂等往往力不从心，而NMR方法提供的结构信息更多，更细致。聚合物的类型、共聚单体种类及其摩尔比、添加剂、乳液聚合使用的助剂等。对于低含量小分子添加剂采用MS方法往往得到可靠的结果. 乳液可挥去水分后测定NMR和IR，更方便的方法是直接测定NMR多种图谱，若H-1NMR图谱的分辨不好，可适当升温至60—80℃测定，通常有好的改善。如果H-1 NMR，C-13 NMR和DEPT谱还难以解决问题，可测定H-C COSY谱等。由于是乳液，H-1 NMR谱中水峰较大，水峰中若有样品信号时应采用水峰消除法消去水峰。图谱的信噪比要尽可能好，尤其是C-13 NMR谱，以便能找出含量较低的添加剂信号。
2.4药品的剖析
除原料药外，药品都以一定的剂型形式存在，如针剂，片剂, (软/硬)胶囊等。样品处理往往是首先要做的，如针剂挥去水分和溶剂，片剂和胶囊剂要除去辅料。若从IR图入手，找到《药品红外光谱集》参考不失为一个好办法。如果IR不能解决问题，那就要测定MS和NMR。MS可以测定分子量和分子式，EIMS中碎片离子峰是很有用的。 H-1 NMR给出不同类型质子的化学位移和偶合裂分信息。C-13 NMR和DEPT给出碳的类型、数目等信息。通过综合解析和参考数据还不能得到结论时，可测定H-H COSY，H-C COSY等谱深入研究,直至得到正确结构。
2.5农药的剖析
国外一些先进的农药制剂如 SP 、SC 、WDG 、 SL 、等性能优良，国内一些企业和研发机构在跟进国外技术时通常根据配方原则进行大量实验，耗费大量人力物力和时间。例子（略）通过波谱技术（NMR、MS、IR）对制剂中的助剂和添加剂进行剖析是跟进国外技术的捷径。多年来作者剖析过很多进口化工产品，取得良好结果。
2.6净洗剂的剖析
对应用化学家来说，提到净洗剂，很多人会如数家珍，侃侃而谈，从原料类型到复配技术直到应用领域。但有一点是不容忽视的，市场上确实有一些产品外观漂亮，性能优异，而且环保，如美国Amway公司的几种净洗剂的效果是有口皆碑的。作者在闲暇之余，出于兴趣（只是兴趣而已），在实验室使用NMR波谱仪对自己家用的几种Amway净洗剂进行剖析。结果表明，几乎没有含苯原料，一些成分系由天然原料衍化而得,还有一些成分据作者初步检索,国内尚无原料市售。十年前，作者应朋友之邀剖析一种羊毛净洗剂，采用 H-1 NMR，C-13 NMR和X-ray技术对其净洗和助洗成分进行了剖析，作者之后仿制的样品经毛纺厂试用，指标检验，效果达到和超过了所剖析的产品。在不侵犯知识产权的情况下，直接剖析感兴趣的产品，再加上自己的创造，对研制新产品无疑是一种快捷的方法。
2.7 “伟哥”中增效成分的剖析
众所周知，“伟哥”的有效成分是西地那非（sildennafil citrate），辉瑞公司的商品为VIAGRA。
近年来，国内制造西地那非的单位较多，由于辉瑞公司的专利保护，这些西地那非不能作为正式药品生产，有些人在民间做成胶囊或片剂的形式非法销售，因为价格便宜，流传甚广，尽管国家有关部门多次打击，仍屡尽不止。
有人在西地那非胶囊中加入所谓的增效成分，用来提高服用者的性能力。
作者曾用NMR技术剖析过非法“伟哥”的化学成分，得到很好的结果。不但确定了西地那非柠檬酸盐和增效剂的结构，还计算出二者的相对比例。此法要比MS 法更为方便。此法对检查非法“伟哥”也是一个有效的手段。
2.8聚氨酯原料的剖析
作者曾为我国一大型合资化工公司剖析由日本引进的聚氨酯原料，包括聚酯多元醇，多元醇，异氰酸酯和催化剂。采用NMR,IR,MS等技术,综合解析,得到满意的结果.比如聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯,分子量2000(+-200)........
为仿制此种聚氨酯提供了可靠的数据.
2.9粉末涂料的剖析
作者曾剖析过数种进口和国产的粉末涂料，比如英国DM公司的自行车静电喷涂粉末涂料等。采用波谱技术可剖析涂料中的高聚物，交联剂，流平剂等的化学结构，成分间的相对比例。其中的无机填料分离以后可以采用IR和X-ray法剖析。依剖析结果为基础，可大大加快研发速度。
2.10油田破乳剂的剖析
油田破乳剂的剖析多种多样，性质各异，成分也比较复杂。作者采用多种波谱技术综合解析剖析过几种油田破乳剂。比如，其中的聚醚成分可以测定其嵌段组成和比例，详细分析可得到环氧或者是环丙封端的信息，采用衍化后测定H-I NMR的方法还可以测定聚醚的分子量。综合解析还可以得到溶剂和添加剂的信息。
2.11瘦肉精(盐酸克伦特罗)的剖析
在饲料中添加盐酸克伦特罗是违法的, 由于效果明显, 仍有人偷偷使用.
取予混料约适量 ,CH2CL2提取, 挥去溶剂, 得残余物.
测定H-1 NMR谱, 即可分析鉴定. 亦可以采用MS 和IR。
2.12鉴定医用输液中添加的药品
样品:医院输液后瓶中留下的残液.
要求:检测是否加的是"的卡因". 样品处理: 得白色固体.
NMR图谱(Bruker AV300): H-1 NMR, C-13 NMR 和 DEPT-135
图谱分析: 的卡因是 2-dimethylaminoethyl-p-butylamino benzoate . NMR图谱没有显示其特征信号,显然不是的卡因.
图谱显示分子中有一个单取代的苯环,一个叔甲基,一个羰基,10个脂肪碳(其中5个CH2). 最后的结果是阿托品(Atropine). 鉴定该样品亦可采用MS技术，MS仪器可进行联机检索，值得注意的是阿托品分子峰是289，基峰是124，其它峰

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