實時監測技術在化學合成成分的應用論文

　　摘要：在化學合成反應的進行中，除了與反應物結構特征有關之外，還受反應物的溫度、壓力等因素的影響。實時監測技術可以對化學過程中的微觀變量實施動態監測，達到動態合成的目的。本文根據以往工作經驗，對實時監測技術的構成和原理進行總結，并從實時光譜監測技術的應用等三方面，論述了實時監測技術在化學成分分析中的具體應用。

　　關鍵詞：實時監測技術；化學合成成分；光譜監測

　　在實時監測技術使用過程中，可以有效反映出化學過程中的宏觀參數變化，也能將微觀變量的動態顯現出來，保證化學反應過程得到及時監控和調整。反應物的結構和特征對化學反應影響十分嚴重，因此在很多化學反應中，會出現很多變化，為了掌握這種動態變化規律，動態監測技術必不可少，有了這種分析技術，可幫助人們對化學合成成分指標進行監控。

　　1實時監測技術的基本構成和原理

　　化學合成成分的實時監測裝置主要包括以下結構：化學反應系統、電源系統、傳感器、樣品池、檢測器、中央控制傳輸系統等。工作原理如下：在一個化學反應過程中，研究人員會通過監測對化學反應中的作用信息進行檢測和采集，利用系統中輸出和輸入單元，將被測物的特征、參數等轉換成信號，并傳輸到計算機系統中，經過一系列作用，將模擬信號轉化成數字信號，再通過輸出和輸入單元，對化學反應中的內部變化進行實時監測。在此過程中，研究人員可以預先設置好參考值，這樣可以更好地反映出被測物的濃度、含量等因素變化，從而實現對化學合成成分的分析研究。在上述過程中，能否實現對化學合成成分的全面監測，除了對中間產物的仔細研究之外，還需要解決儀器接口、樣品的合理采集等問題。另外，輸入和輸出信號的處理也十分關鍵。截止到目前，我國在化學合成成分實時監測中常用方式有以下三種：光譜法、色譜法和光譜色譜技術連用法。

　　2實時光譜監測技術在化學合成成分分析中的應用

　　2.1紫外-可見光光度法

　　紫外-可見光光度法是我國目前常用的一種化學監測方法之一，具有操作簡單、靈活性高等特點，缺點是適用于少數特征性強的反應物監測。例如，我國知名學者李曉玲利用該方法對漁業養殖中的營養鹽、油類、金屬等多個指標進行監測，為養殖人員日常管理工作提供了巨大便利，并實現了對此類化學物質的實時控制，為我國在化學領域的研究提供了基礎。

　　2.2紅外光譜法

　　紅外光譜法是利用分子吸收紅外輻射能力，引起原子基團的偶極矩變化，最終在設備上形成一種特殊的光譜，該譜中包含了分子結構情況以及原子基團的震動形式，屬于一種經典的結構分析法。紅外光譜法的推廣，與傅里葉變換技術的出現存在直接關系。傅里葉變換紅外光譜法具有Connes等優點，也正是由于這些優點，該技術在化學反應研究中得到了廣泛應用，傅里葉變換紅外光譜法包括近紅外光譜法和中紅外光譜法，在使用中分辨率很高，數據處理能力極強，很適合在化學反應機理研究中進行應用[1]。

　　2.3拉曼光譜法

　　拉曼光譜的產生，主要來源于分子的震動和轉動過程，該過程可以為研究人員提供很多分子在結構組成方面的信息，該方法在操作上簡單快捷，對樣品也沒有損傷性。我國學者張麗君利用在表面上增強的拉曼散射光譜對不同電位下的氨基安替比林進行考察，充分利用電極表面的吸附能力和組裝液體的pH值，成功監測出了該物質與銀的作用影響。拉曼光譜法主要依據密度函數理論對分子震動模式進行合理預測，實現了對化學反應過程的原位監測。

　　2.4核磁共振法

　　核磁共振法是實時光譜監測技術中唯一性和重視性最強的技術之一，可對很多復雜的化學反應進行鑒定和分析，適用于表征特定的化學合成成分監測。在傳統技術中，由于接口技術的限制，很難實現對化學反應的實時監測。截止到目前，我國微流控芯片技術得到了快速發展，逐漸將化學成分監測變為現實。核磁共振法的應用，主要依靠微觀反應器芯片和集成線圈芯片，對化學物質的反應進行監測，其光譜分離程度較高，數據結果也更加清晰。在核磁共振法中，利用微通池的監測，讓人們對Witting有了一個更加深入的了解，成為微型芯片中定量檢測過程常用方法。與此同時，原位氫分子高分辨磁角旋轉技術的出現，讓化學中的各種有機催化反應獲得了較大優勢，可通過核磁共振法，實現對硫酸基、硅膠等產物的生成進行實時監測，促使2,2-二取代喹諾唑啉-4(3H)-酮發生反應，以獲取最終的數據信息，該信息同樣揭示出了該化學反應中的反應機理，在以后的反應條件優化、動力學研究以及各項指標的定量分析中，被測數據將會體現出巨大作用[2]。

　　3實時色譜監測技術在化學合成成分分析中的應用

　　在實時色譜監測技術中，氣相色譜法比較常用，也是目前我國最重要的在線分離分析技術之一，具有靈敏度高、選擇性好等特點。在化學合成成分分析時，氣相色譜法可針對化學反應的具體設計和篩選，擬定出合適的色譜分離條件，利用外標法等對待測物的組分含量進行確定，最終實現實時監測目的。與此同時，除了單柱雙溫法、毛細管法之外，樣品采集器的形成還可以通過微型反應器和氣相色譜接口相連而成，再利用實時監測，可有效確定出混合物中的反應物所占比例，并將催化劑的靈活性展示出來。實時色譜監測技術中另一種常用的方式為高效液相色譜法，由于氣相色譜法對被測樣品的穩定性要求較高，該方式可以對氣相色譜法起到一個補充作用，通過對不同的在線檢測器進行連用，改變被測物的流動相組成，這樣便可以實現對特定化學組分進行實時監測，利用良好的分離效果，對化學合成成分進行動態分析，靈敏度好，可選擇性強，不僅對螺環雙嘧啶的異體結構進行了成功分離，還利用原始材料確定了藥物甲孕酮醋酸鹽/玉米赤霉醇合成反應完成的程度，對標記產物進行了實時監測和優化[3]。

　　4聯用技術在化學合成成分實時監測分析中的應用

　　聯合技術在化學合成成分實時監測分析中的應用，主要包括色譜-色譜、色譜-光譜等聯用模式，主要目的是將色譜技術的高效、快速等特點發揮出來，提高定量監測中的靈敏度，并實現對化學反應中復雜成分的實時監控。聯用技術是化學成分實時監測中的重點研究內容，應用前景的廣闊也不言而喻。在聯用技術使用過程中，通過與反應器的耦合，可對甲苯的氧化產物進行定量分析。在色譜-光譜聯用上，可以對丙烷的氧化產物進行定量分析，并對產物組成和反應物進行實時監測。總的來說，色譜和光譜技術均可以對化學合成成分進行實時監測，隨著我國在微處理技術投入的增加，讓該類技術得到了迅速發展，實時在線監測分析工作已逐漸向智能化方向發展，這為化學合成成分的實時監測提供了很好的條件。與此同時，在聯用技術使用過程中，可以有效避免單一技術的缺陷，對化學反應成分進行全面分析。因此，在未來發展中，該技術依然是行業的主流[4]。

　　5結語

　　綜上所述，在目前常用的實時監測技術中，存在很多滯后性和分析延遲，對監測結果影響十分嚴重，依靠對化學合成成分的實時監測，可以將反應過程中化學物質的微觀變化規律顯示出來，更好地實現對目標產物的質量研究。雖然這種技術還處于研究階段，相信隨著科學技術的不斷進步和嵌入式系統的研發，定會將在線分析儀器的功能加強，為我國化學合成成分的實時監測提供基礎。

　　參考文獻

　　[1]王小花,孫鵬,張許,等.磁共振技術在食品質量與安全研究中的應用[J].波譜學雜志,2017,34(2):245-256.

　　[2]鐘林,李曉晨,符軍,等.磁小體的生物合成及用于腫瘤靶向治療的研究進展[J].中國科學:生命科學,2017,47(5):572-585.

　　[3]孫興權,趙禹,楊春光,等.液相色譜-高分辨質譜聯用技術在食品欺詐檢測鑒別中的應用[J].色譜,2016,34(7):647-656.

　　[4]姜文燦,岳素文,江洪,等.TaqMan探針法實時熒光定量PCR的應用和研究進展[J].臨床檢驗雜志:電子版,2015,4(1):797-805.

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