肉桂酸中重金属检测方案(微波合成仪)

拉曼光谱和微波合成联用：追踪肉桂酸合成 相关领域：化工，制药，大学等 合成系统提供的高温、高压条件常常可以加快新分子合成速度。拉曼光谱是用于监测化学反应进程的有效工具 1 概述 化学合成对创造新分子、新材料来说很重要。从一些小分子或者前驱体可以合成一些具有特殊功能和特性的复杂分子。为了优化材料性能，提高产出率可以改变合成参数(如温度， pH)。 微波加热样品是一种改变化学反应的方法。这个方法是很高效的合成方法，反应速度快。一些需要几个小时的反应可以在几分钟甚至几秒钟内完成。另外，与传统加热方式相比，微波加热的温度分布均匀且反应温度更加精准可控，因此，微波合成可以改善物质产出。大部分的微波合成反应是在封闭的、加压的容器里面进行，这无疑给监控反应进程增加了难度，通常只能对最终合成产品进行详细的检测分析。因此，过程优化(如温度，时间)可能很耗时而且通常需要进行多次试错。[1，2] 拉曼光谱可以对样品进行快速、不接触监测，可以克服当前的短版。拉曼光谱不需要进行样品的前处理，因为可以透过容器(如反应管)直接测量。拉曼光谱对分子振动指纹很敏感，这些指纹反应了分子在反应过程中的状态。由此，拉曼光谱可以区分不同的物质并且用于监控反应进程。[1] 本报告将拉曼光谱和微波合成联用，原位监测了肉桂酸的合成过程。肉桂酸合成体系只是作为模型体系，因为该体系已经广为熟知并且是有机合成具有代表性的合成反应。肉桂酸是一种不饱和芳香一元羧酸，属于天然成分。类苯基丙烷是植物无所不在。 这个成分是香味的主要构成。在化工行业很重要。用于合成靛蓝，调味剂或各种药用酯。[3] 2实验 2.1 CORA 5700 和 Mono 400 联用 将 Cora 5700 fiber Monowave 400 微波合成系统(见图1)。为了防止光纤探头对于微波的干扰使用了特殊的光纤探头，探头前端是非金属的头。激光聚焦在 G10 玻璃管内，玻璃管按常规位置放置。 图1：微波合成和拉曼联用 2.2 肉桂酸合成 肉桂酸合是基于缩聚反应，合成过程如下图。[4] 将苯甲醛，丙二酸，哌啶和溶剂乙醇倒入磁力搅拌棒的 G10 玻璃小瓶中。然后，将小瓶用相应的盖密封并放入微波腔中，按照表2中所述的条件下进行反应。将产物用水和盐酸洗涤。 表1列出了所有使用过的化学药品及其数量的信息。 2.3 实验设置 实验在 Mono 400 里面进行，目标温度是140℃，微波的功率限制在100W。详细信息列于表中。拉曼光谱采集使用 785 nm 激发波长，激光功率是450mW。每个光谱的采集时间1秒钟，每个数据点是采集三次取得平均值。每隔10秒钟采集一个拉曼光谱图，拉曼测试一共进行了10分钟。拉曼光谱没有明显改变后，反应基本完成。所有的光谱去除了基线，对苯环的在1000 cm-1处的峰强度进行归一化处理。 表1：使用的化学试剂 Requiredchemicalsa benzaldehyden 100-52-7m 3m 322m malonicacido 141-82-2m 4.5m 475m -32 piperidinen 110-89-4m 4.5m 390m - ethanolo 64-17-5m -0 - 1m hydrochloric·acid，.1Ma 7647-01-0m workupz water，deionizeda 7732-18-5m workupz 表2：实验温度 Step· Target· Ramp Holding typed temperature timen timeg Ramp 140°Cm 3mina 10-min 3 结果 微波合成反应过程中测试的拉曼光谱的一些光谱区域明显发生了变化。拉曼峰升高反应了肉桂酸的合成，而反应物的减少导致对应官能团的信号峰降低。图2展示了从开始阶段(0秒)到反应结束拉曼光谱的变化，每隔100秒测试了一个光谱。假设在500秒反应结束，光谱用红色表示。 环没有缩合反应。因此，可以使用苯环的任意一个信号峰作为内标，对光谱进行归一化。相反的，其他振动模式都有所改变，这是因为与之相关的官能团参与了反应，醛基(C=O)消耗了，新的不饱和键以及碳氧键生成。拉曼光谱峰反应了合成反应过程物质的增减情况。 图2：反应过程部分拉曼谱图。 3.1 拉曼光谱峰位置 深入讨论低波数段的拉曼光谱(图3)，来源于 CH的1180 cm-1和1025 cm-1两个峰强度升高，而在1250 cm-1 和1275 cm-1 处的 c-O 伸缩振动的峰强度也升高，这两个峰都来源于肉桂酸。在高波数段，如图4 显示， 1700 cm-1处的峰强度降低，这个来源于苯环上的醛基在缩合反应过程被消耗了，因此这个峰慢慢消失不见。相反的，在1600 cm-1和1633cm-1处出现了2个峰。这两个峰都是来源于 C=C 键。 图4：反应过程拉曼光谱图，高波数段 图5为合成过程部分峰随反应时间的变化。和预期的一样，从苯环的1000 cm-1的峰没有变化。新生成的 C=C 不饱和键的信号峰1633 cm-1出现了。开始的增长比较慢，因为反应温度还没达到(表2)。而后，合成速度提升，从200秒开始曲线变平直到反应结束，出现平台。827 cm-1处的峰强度降低，这是苯甲醛上的碳氧键，在反应过程消耗掉了。 图5：反应过程拉曼光谱图，高波数段 4 总结 将拉曼和微波系统结合，安东帕 Monowave 400+Cora 5700 fiber， 让原位监测合成过程称为可能。此报告报道了肉桂酸的合成过程。该联合可以应用于其他均相的合成反应。反应过程中溶液产生的对于测试的影响几乎可以忽略。这个优化的探头可以透过透明的反应容器实时测试固体，液体。这个报告成功测试了温度达到了200°℃的体系。对于有颜色的样品，如果有荧光干扰，那么可以选择一个合适的激发波长。 5 ：RFeferences ( [1 ] N.E. L eadbeater， J.R. Schmink， Nat. Protoc.，2008，3，1-7. ) ( [2] M. Nuchter e t al . ， Green Chem.， 2004，6，1 2 8- 141. ) ( [3] L.G. Korkina， Cell . Mol. Biol.， 2007， 53，15-25. ) ( [4] M. Gupta， B.P. Wakhloo， Arkivoc， 2007， 94-98. ) ( [5]1. Aguilar-Hernandez et al.， Vib. S p ectrosc.， 2017，89，113-122. ) ( [6] R. Zwarich e t al.， J. Mol. Spectrosc.， 1971， 3 8， 336-357. ) ( [7] K. Hanai et al. ， Spectrochim. Acta A， 2001， 57， 513-519 ) 联系安东帕(上海)商贸有限公司 电话：021-24151900 ww.anton-paar.com安东帕拉曼光谱技术 化学合成对创造新分子、新材料来说很重要。从一些小分子或者前驱体可以合成一些具有特殊功能和特性的复杂分子。为了优化材料性能，提高产出率可以改变合成参数（如温度，pH）。微波加热样品是一种改变化学反应的方法。这个方法是很高效的合成方法，反应速度快。一些需要几个小时的反应可以在几分钟甚至几秒钟内完成。另外，与传统加热方式相比，微波加热的温度分布均匀且反应温度更加准确可控，因此，微波合成可以改善物质产出。大部分的微波合成反应是在封闭的、加压的容器里面进行，这无疑给监控反应进程增加了难度，通常只能对最终合成产品进行详细的检测分析。因此，过程优化（如温度，时间）可能很耗时而且通常需要进行多次试错。拉曼光谱可实时监测合成反应产生的产物，对研究合成反应机理很重要。