有机化合物分析篇1
关键词：tVoC；分析方法；准确度
abstract:thispaperintroducesthetotalvolatileorganiccompounds(tVoC)analysismethodofchromatographyconditions,andtheaccuracy,precisionanddetectionlimitofthismethodconfirmed,shortanalysistime,themethodwithgoodreproducibility,accurateandreliable.
Keywords:tVoC;analysismethod;theaccuracyof
中图分类号：B025.4文献标识码：a文章编号：2095-2104（2013）
引言：
室内空气污染研究目前已成为环境科学工作者的一个重要研究内容。随着化学品和各种装饰材料的广泛使用，室内挥发性有机化合物的种类不断增加，因此提出了用总挥发性有机化合物（tVoC）作为室内空气质量的一项指标，来评价室内挥发性有机化合物产生的健康和不舒适效应。[1]
总挥发性有机化合物在GB50325-2010中定义为：在规定的检测条件下，所测得空气中保留时间在正己烷和正十六烷之间且包括它们在内的所有已知和未知挥发性有机化合物的总量。目前认为，tVoC可有嗅味，表现为毒性、刺激性，而且有些化合物具有基因毒性。tVoC能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等自觉症状；还可能影响消化系统，出现食欲不振、恶心等。
tVoC在室内空气中作为异类污染物，是及其复杂的，而且新的种类不断被合成出来。由于它们单独的浓度低，但种类多，一般不予以逐个分别表示，以tVoC表示其总量。tVoC中除醛类外，常见的还有苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、三氯甲烷、萘、二异氰酸酯类等。主要都来源于各种涂料、粘合剂及各种人造材料等。近10年来，已对上百种的这类化学物质进行了鉴别，尽管大多数以极低的浓度存在，但若干种VoC共同存在于室内时，其联合作用及对人体健康的影响是不可忽视的。[2]
实验条件：
仪器配备：
气相色谱仪：Sp3420a，检测器：FiD氢火焰离子化检测器，热解析仪：北京中惠普JX-3热解析仪，空气源：wYK-2无油空压机，氢气源：SpH-300a氢气发生器，氮气：高纯氮气99.999%，工作站：BF-2002色谱工作站，色谱柱：50m-内0.32mm石英柱，内涂二甲基聚硅氧烷，膜厚1-5μm，采样管：tenax-ta玻璃管
色谱条件：
柱箱：90℃，检测器：250℃，进样器：250℃；解吸温度：300℃，载气流量：50ml/min，空气流量：500ml/min，氢气流量：60ml/min
标准溶液：
分析步骤：
标准系列管制备：
分别抽取5μL浓度3标准溶液、1μL浓度2标准溶液、1μL浓度1标准溶液、2μL浓度1标准溶液，在有100mL/min的氮气通过吸附管的情况下，注入tenax-ta吸附管，5min后应将吸附管取下并密封，以完成标准系列制备。
标准曲线制备：
将制备好的标准管置于热解吸进样装置中，经300℃解析3分钟，使解吸气体直接进入进样阀30秒后，解吸气体直接进入气相色谱柱进行色谱分析，以保留时间定性，峰面积定量，以各组分含量μg为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。
质量控制
精密度和准确度测定
用0.05mg/mL标准溶液进行校准，并测定重复性
测定结果：
检出限：
检出限以3倍噪音计，最低检出浓度以10L计
结论
根据以上测定数据，该分析方法快速，准确，重现性好，tVoC在采集10L空气时的最低检出浓度，准确度和精密度均可满足日常检测要求。
参考文献
有机化合物分析篇2
基础化学类课程是高职药学类各专业重要的专业基础课，主要包括《无机化学》、《有机化学》和《分析化学》。在实际教学中，各课程自成体系，一方面占用较多学时，另一方面化学类课程之间，某些内容同一水平重复多次，或对同一问题提出不同看法，既浪费时间，也影响教学质量的提高。近年来，国内一些高职院校对基础化学类课程做了相应的调整，优化整合了教学内容。石家庄职业技术学院对化学课程教学内容进行压缩、精简、整合，并在实践中不断完善建立了《无机化学》、《分析化学》、《物理化学》三位一体的学科新体系，整合后的课程体系和教学内容，缩短了学时，提高了学生学习高度。［1］浙江医药职业技术学院对传统的《无机化学》、《分析化学》和《物理化学》三门化学课程进行重组，根据医药专业的需要进行优化组合，初步建立了一个以整个自然科学为基础，以化学原理为主导，以分析方法为手段，以无机药物及有关物质的性质和反应为研究对象的新体系。［2］盘锦职业技术学院对化工类基础化学课教学体系进行了改革与探索，将教学内容重新调整优化达到精简化学理论着重实际应用的目的。［3］我们在化学教学中本着必需、够用的原则也对《无机化学》、《分析化学》的教学基本内容进行精选，优化整合，突出重点，加强基础，整合为《无机及分析化学》。尽管这些院校做了相应调整，但是依然存在《无机及分析化学》与《有机化学》教学内容的简单重复，存在该两门课程与高中化学知识、与后学课程的简单重复，以及前后知识衔接不当等问题。为更好地优化课程内容，我们开展了基础化学类课程优化的研究。
二、研究方法
1.研究对象
（1）山东药品食品职业学院药物分析专业学生，这些学生全部为通过普通高考，国家统一招生录取的学生，82%为山东籍学生，18%的学生来自山西、内蒙、辽宁、吉林等省份。
（2）威海地区化学教师、山东药品食品职业学院药物分析专业相关任课教师和基础化学教师。
2.调查方法
为了能够比较全面、真实地反映化学类课程的情况，我们采取了问卷调研和座谈两种方式。
（1）药物分析专业学生问卷调研。了解高中化学的选修情况，了解学生入校时化学知识水平，主要调研哪些化学知识高中学习较多、掌握较好的学生，为的是大学期间可略讲或不讲，哪些理解困难，需要详讲。
（2）高中化学教师访谈。了解目前高中化学的知识传授情况，从而更全面地了解高职学生入学时的化学知识水平。
（3）基础化学教师座谈。了解山东药品食品职业学院院两门基础化学课程――《无机及分析化学》和《有机化学》之间的重复内容和前后衔接内容。
（4）后续专业课教师访谈。了解化学类基础课与后续课程之间的重复内容、前后衔接的内容和联系不紧密的内容。
三、调查结果与分析
1.为了解学生进入大学时的化学知识水平，我们开展了新生入校时化学知识水平的调研
通过调研我院各生源地的学生了解到，目前各地高中，理科生化学课程方面主要学习《必修一》、《必修二》、《化学反应原理》和《有机化学基础》四个模块。其中前三个模块是高考必考内容，《有机化学基础》是选修模块。
通过与威海地区高中化学教师的访谈了解到，目前高中化学与大学基础化学课程重复内容及学生在高中的学习程度如下：
物质结构和元素周期表方面的知识，只了解原子内部组成和周期表的排布及元素性质的周期性变化；元素性质方面的知识，主要学习了各族代表元素的典型物理和化学性质、本族元素性质的递变规律；化学反应原理方面，学习了化学平衡，化学反应速率，水溶液中的离子平衡，氧化还原反应及原电池等知识；化学键方面，主要学习了离子键、共价键，但是未涉及极性和非极性键；学习了物质的量、浓度的概念及有关计算和溶液的配制；有机化学方面的知识，主要学习了烷烃、烯烃、炔烃、苯、醇、卤代烃、酚、醛、羧酸等代表化合物的性质及同系物的性质，性质方面只简单介绍典型的性质，未对有机化合物的性质做深入学习；在实验教学方面，以教师演示实验为主，学生动手操作机会偏少。
2.为对化学类课程内容进行合理的整合，开展了面向药物分析专业学生的问卷调研
通过调研发现，经过一年基础化学类课程的学习，60%以上的学生认为在大学化学课程中，原子核外电子的运动状态、元素性质的周期性变化、化学键、化学反应速率和化学平衡、重要元素及其化合物、氧化还原反应、烃类、卤代烃等8个方面的知识在高中学习较多，建议大学时可略讲。这与开展的高中教师调研情况基本相符，说明高中化学知识面较宽，为基础化学课程的教学打下良好基础。
同时调研发现，50%以上的学生认为标准滴定溶液制备、定量分析相关计算、eDta及配合物、醇酚醚、醛酮醌、有机含氮化合物等5个方面的知识理解相对困难，建议详讲。经过分析发现，上述知识点主要涉及基础化学类课程的计算、公式推导、性质复杂的有机化合物和高中未接触的知识。
通过调研发现，82%的学生认为基础实验（基本操作和基本技能）非常重要，超过60%的学生认为基础化学类课程应注重培养学生良好的实验习惯，46%的学生认为加强实验安全知识的学习非常重要。由此可以看出学生对基础实验、基本能力和安全知识的渴求。
纵观上述两个调研，我们可以看出：（1）目前高中化学知识面较宽，但因高考的改革，高中化学课时缩短，加之高中学生接受能力的限制，大部分知识只能讲表面而无法深入，需要在大学时期继续深化。同时也有部分知识完全可以满足本专业学生今后学习和工作的需要，因此大学期间可以采取略讲或不讲，例如：重要元素及其化合物。（2）因高职学生整体基础较差，加之缺乏学习主动性和自学能力，对于理论性较强、内容复杂的知识理解较困难，因此教师在教学过程中，应耐心引导，详细讲解。（3）因高中化学课时缩短，加之“应试教育”的影响，化学实验以演示实验为主，学生动手操作少。
3.为对化学类课程教学内容进行优化，我们开展了《无机及分析化学》和《有机化学》教学内容优化整合的座谈和访谈调研
在与本教研室化学教师座谈中，我们对《无机及分析化学》和《有机化学》的教学内容进行了分析，找出了重复的内容，进行合理安排，避免简单重复。通过座谈，发现两门课中杂化轨道理论、共价键的基本属性、勃朗斯得酸碱质子理论、路易斯酸碱理论等属于重复内容。这部分知识可以在《无机及分析化学》中详细讲授，而在《有机化学》课程中，可采取复习的方式回顾。
药物分析专业化学类课程的后续课程主要有《药物分析》、《药物化学》、《仪器分析》、《生物化学》等，为使前后课程衔接得当，避免简单重复，我们通过访谈的形式进行了调研。
通过与《生物化学》课程负责人的访谈了解到，基础化学课程与《生物化学》衔接最多的是糖、氨基酸、多肽、蛋白质、核酸、脂等方面的知识。但是，《生物化学》课程中主要侧重物质结构和物质在体内的代谢。因此，《有机化学》可主要从命名、结构（一级结构，构型）、典型理化性质三个方面讲解。
通过与《药物分析》课程负责人的访谈了解到：（1）基础化学课程与《药物分析》重复内容主要是旋光度和旋光仪。因此，可整合这部分重复内容，在基础化学课程中详讲，《药物分析》课程中，则可采取复习的方式回顾。（2）衔接内容主要是定量分析化学（包括标准滴定溶液的配制、标定及相关计算，有效数字保留、误差处理，四大滴定及其应用和相关计算等）和有机化合物的结构、官能团的典型理化性质（主要用于药物的鉴别、分离和定量分析）等方面的知识。通过讨论，在定量分析化学方面，基础化学课程应强化基础，注重应用，可融合《药物分析》课程对分析的要求，避免因药物分析和化学分析要求不同，而产生不一致；在有机化学知识方面，可增加《有机化合物的分离和鉴别》章节，安排在《有机化学》最后一章讲授。（3）联系不紧密的知识主要是复杂的有机化学反应机理和合成设计。因此，可以将这部分知识删除，或作为自学内容。
通过与《药物化学》课程负责人的访谈了解到：（1）基础化学课程与《药物化学》衔接内容主要是有机化合物的命名、结构及结构与理化性质间的关系。这与《药物分析》对有机化学方面的知识的要求相似。因此，在知识的传授过程中，化学基础课应注重培养学生通过结构分析理化性质的能力。（2）因《药物化学》课程中只涉及部分药物合成路线，学生掌握有机化合物的化学性质即可满足该课程的学习要求。因此，可将基础化学课程中复杂的有机化学反应机理和合成设计方面的知识删除或作为自学内容。
通过与《仪器分析》课程负责人的访谈了解到：（1）化学类课程与《仪器分析》重复内容主要是化学分离方法，化学原电池。因化学分离方法方面的知识涉及原理和仪器，讲解需大量课时，因此可整合这部分内容，安排在《仪器分析》中系统讲授；化学原电池可整合到基础化学课程中讲授，《仪器分析》则可采取复习的方式进行回顾。（2）衔接内容主要是原子结构（光分析法）、分子间作用力（色谱法）、定量分析等方面的知识。原子结构方面的知识，因高职学生的基础较差，基础化学课程应主要介绍基础方面的知识，关于电子跃迁等知识可在《仪器分析》中循序渐进的向同学们介绍。对于分子间作用力、定量分析方面的知识，应加强基础、注重应用，可将《仪器分析》中的相关内容整合到基础化学课中，避免因两门课的要求不同，而产生不一致。
通过上述调研，我们可以看出，化学类课程之间，化学类课程与后续课程之间存在大量的重复内容和前后衔接内容。通过优化整合，可以避免同一水平的简单重复，节约课时，同时可以使前后知识衔接更为得当。
四、结论及建议
通过本次研究的广泛调研，我们可以看出，药物分析专业基础化学各课程之间，基础化学课程与高中化学知识，基础化学课程与后续课程都存在大量的重复内容和前后衔接内容。因此，应对高中化学知识、基础化学课程及后续课程的知识认真分析、梳理，对基础化学类课程教学内容采取重排、整合、压缩、删减等优化措施，使前后知识衔接得当，避免简单重复，从而更好的为后续课程服务。为使课程优化开展的科学、合理，在此提出化学类课程内容优化建议，以期为其他专业基础化学课程教学内容的优化，或其他基础课程教学内容的改革提供借鉴。建议如下：
1.注重化学知识与高中化学知识的衔接。应充分考虑学生进入大学时的化学知识水平，对于高中学习过，但没有深入探索的知识，我们应从高中的知识入手，循序渐进地引导学生学习新知识；对于高中阶段已经掌握较全面的知识，我们应缩短课时，以复习的方式进行回顾或删除该部分知识；对于高中没有接触的新知识或学生理解困难的知识，我们应适当增加课时，从基础讲起，注重知识的应用。
有机化合物分析篇3
1水稻智能育种机器人研制的基础和条件
1．1我国已有的水稻育种理论模型基础
建国以来，我国水稻育种经历了高秆良种的评选利用、矮化育种、杂交优势利用和高产、优质、多抗水稻新品种选育这四个重要的发展时期［8］。在此期间，基于育种经验和理论的传承、总结和创新，我国水稻传统育种理论体系不断发展和完善。在超级稻育种研究计划实施的过程中，育种家们提出了一系列超级稻育种理论和模型，例如直立大穗型超级稻育种模型、新株型超级稻育种、半矮秆丛生早长超级稻新株型模型、亚种间两系超级杂交稻模型和亚种间重穗型三系超级杂交稻模型等［9］。这些育种理论模型可以作为构建水稻育种机器人表型选择模型的基础。
1．2水稻基因组学和分子育种基础
由于基因组小(430mb)，重复序列少，水稻已成为单子叶植物中遗传和分子生物学研究的模式作物［10］。在水稻饱和遗传图谱和物理图谱构建成功的基础上［11］，国际水稻基因组测序计划(iRGSp)于2002年完成粳稻全基因组测序和水稻基因组草图的绘制工作［12］，并于2005年公布了水稻基因组“精细图”［13］。水稻基因组测序的完成推动了水稻功能基因组学和水稻分子育种研究的发展。据预测，水稻基因中约有3．2～5．6万个基因［10］。现在水稻中已经定位和标记了相当数量的控制重要农艺性状的基因和QtL，分离克隆了其中数百个基因［14］;并对部分基因的功能进行了分析，对水稻重要农艺性状遗传调控网络进行了解析。其中一些重要的抗病虫、产量和品质基因已应用到分子育种中，并且取得了较好的效果。水稻基因组学和分子育种方面的积累和进展可以作为构建水稻智能育种机器人基因型选择模型的基础。
1．3植物基因型自动化分析技术基础
基因组学的发展和作物分子育种技术的应用需要研究人员检测、分析和处理海量的遗传和基因型数据。为了满足基因组学和分子育种研究的需求，国内外仪器分析公司研制了高通量、自动化基因组和分子标记分析设备和技术平台，例如第二代Dna测序技术平台［15］、高通量核酸自动提取平台、pCR自动化工作站、美国advancedanalytical公司的Fragmentanalyzertm高通量SSR标记分析系统［16］、美国DouglasScientific公司的高通量分子标记平台等。我国可以利用这些基因组和分子标记分析平台，在此基础上探索研制水稻智能育种机器人的基因型检测和分析子系统。国外跨国公司已经开展了标记自动化分析平台的研究和应用探索。例如在美国孟山都(安克尼)Snp分子标记实验室，从籽粒激光切削取样、Dna提取、pCR扩增、生物信息读取到目标样品选择等过程均实现了全程自动化，每天可完成数百万个样品分子标记测试和海量信息采集分析任务［17］。
1．4表型组学和表型分析技术基础
表型组学是近十多年间发展起来的一门在基因组水平上系统研究某一生物或细胞在各种不同环境条件下所有表型的学科。利用表型组学的表型分析技术平台，研究者可以采集植物表型图像和数据，并且进行高通量、自动化分析和评价。表型组学在作物育种上有广阔的应用前景，国外已有研究机构开始探索将表型组学分析技术应用于作物育种中。例如比利时CropDesign公司已经开发出称之为“性状工厂”的技术平台，该平台不仅能实现大规模、自动化的转基因植物性状评价，而且还能在植物表型评价的基础上评价基因和基因组合。基于对水稻生长发育的特别设计和相关农艺性状高精度的测量方法改造，“性状工厂”平台已经全面应用于水稻转基因及其性状的高通量、自动化选择评价［18］。“性状工厂”平台在水稻育种方面有很大的应用潜力。我国可以借鉴和吸收“性状工厂”的经验，利用表型组学的高通量、自动化表型分析技术平台采集水稻的表型数据，并且结合水稻育种选择模型，探索研制水稻表型自动化评价选择技术。
1．5自动化技术基础
自动化技术是本世纪以来发展极为迅速和影响极大的科学技术之一，现在已经广泛应用到科研、生产和生活等各个方面。自动化技术也应用于作物基因型分析、植物表型分析和农业机械等领域。在作物基因型分析领域，从样品采集、Dna提取、pCR扩增、电泳到标记分析的各个环节，现在都有相应的高通量、自动化检测仪器设备。借助图像识别和机械自动化技术，植物表型分析也可以实现高度自动化。例如荷兰Keygene生物公司开发的Keytrack植物表型自动化、高通量分析平台，该平台利用植物自动传送系统、表型图像数字化采集系统和表型数据自动分析系统，能在温室中对单株植物进行表型分析评价。自动化技术在农业机械上更是得到了大规模的应用。瑞士先正达公司自行设计改装的自动化玉米(ZeamaysL．)田间小区收获测产设备，每台每小时能收获500个试验小区，并准确获取产量等数据［17］。自动化技术为水稻智能育种机器人的研制提供了必要技术条件，我国可在吸收国内外已有自动化技术的基础上，加以改进创新，应用到水稻智能育种机器人研制工作中。
2水稻智能育种机器人研制的可行性探讨
建国以来，我国水稻育种取得了巨大成就，现在已经形成了一套成熟的水稻育种理论模型。这是水稻智能育种机器人研制的理论依据和建立自动化表型选择模型的基础。在水稻基因组学方面，已有相当数量的QtL和基因被定位和标记，并且近年来水稻重要农艺性状的遗传机制和基因调控模式研究取得了巨大的进展。这为水稻智能育种的基因型选择提供了理论支撑。现有的植物基因型自动化分析技术平台为水稻智能育种的基因型选择提供了硬件条件。分子育种技术的应用为水稻智能育种的基因型选择提供了实践基础。表型组学研究方法和分析技术已经开始应用于作物表型分析和育种中。这为水稻智能育种的表型分析和选择提供了分析方法和技术条件。现有的自动化和信息技术则为水稻智能育种机器人表型和基因型选择各子系统的有机整合提供了技术条件。国外已有研究机构开展了作物分子标记自动化分析系统和玉米自动测产系统研制的探索工作，这为我们提供了宝贵的经验。因此，现在我们已经具备了整合育种技术、基因组学、表型组学、自动化和信息技术等“跨农业”学科领域的优势，开展水稻智能育种机器人探索研制的可行性和必要条件。
3水稻智能育种机器人研制方案的探索
3．1水稻智能育种机器人研制模式
水稻智能育种机器人是一个跨学科领域、综合性、前沿性的复杂系统。国外已有研究机构在作物分子标记和表型自动化分析方面进行了一些探索，开发了相应的仪器设备和技术平台。因此，在学习和吸收国外先进经验，利用国外已有设备和技术平台的基础上，结合我国水稻育种的优势，采取引进、改进和自主研制创新相结合的分步实施方案，可能是我国水稻智能育种机器人最行之有效的研制模式。由于水稻智能育种机器人是一个巨大的工程，设计多个“跨农业”学科领域，光靠单个研究机构和公司的力量恐难以胜任。因此由国家层面以研究专项的形势组织各相关学科领域的领先研究机构和公司，总体规划、分工协作、优势互补，采用“跨农业”联合攻关的模式，可能是我国水稻智能育种机器人研制比较有效的管理模式。
3．2水稻智能育种机器人探索研制技术方案
目前国内外育种家多采用创造、选择可遗传的变异，以农艺经验和表型选择为核心的常规育种技术，其存在选择效率低、盲目性大、劳动密集、不能直接进行基因型选择，育种工作很大程度上依赖经验和机遇等不足。在国外玉米田间测产仪的启发下，结合课题组在“种子基因分型仪及水稻SSR指纹图谱云计算终端”上的联合研制工作，我们提出集成育种、分子生物学、图像识别与处理、自动化和信息化等高新技术，探索海量生物信息的高效分析处理及海量组合(材料)自动筛选技术，研制水稻智能育种机器人的“跨农业”新方案。实现室内操作自动化、田间作业机械化、试验数据电子化、信息分析软件化，形成资源共享、分段研究、分工合作、高效测试的水稻智能育种新技术，推动农业育种从“农艺”到“科学”的“跨越。我们设计的水稻智能育种机器人主要由分子标记检测子系统、分子标记数据分析子系统、水稻性状田间自动检测子系统、水稻测产子系统、水稻田间性状及产量数据分析子系统、水稻基因型表型综合分析子系统、水稻育种选择模型数据库和水稻智能育种选择系统等部分组成(图1)。
3．2．1分子标记检测子系统分子标记检测子系统包括样品采集平台、Dna提取平台、pCR扩增平台和分子标记检测分析系统组成。国内外公司已经研制出上述各个平台，例如美国BeckmanCoulter公司的高通量核酸自动提取平台、美国advancedanalytical公司的Fragmentanalyzertm高通量SSR标记分析系统［16］、美国DouglasScientific公司的高通量分子标记平台等。因此可以在购买以上平台仪器设备的基础上，加以整合和改进，研制该子系统。
3．2．2分子标记数据分析子系统在获得水稻育种材料分子标记和基因型数据后，要对材料的基因型数据进行分析，对材料进行基因型选择。现在水稻中已经定位和标记了相当数量的控制重要农艺性状的基因和QtL，分离克隆了其中数百个基因［14］，可以根据这些基因/QtL及其标记数据，确立水稻基因型选择标准，构建水稻基因型选择模型。在此基础上研发自动化、高通量的基因型数据分析软件，建立和完善分子标记数据分析子系统。目标是使该子系统能自动化、高通量地分析水稻材料的基因型数据，初步筛选出带有目标基因型的水稻育种材料，以进一步分析评价。
3．2．3水稻性状田间自动检测子系统水稻性状田间自动检测子系统由三维图像采集设备轨道行走平台，三维图像采集仪，图像数据存储设备，喷墨标记器组成。该子系统首期主要通过在水稻育种试验田坎两侧铺设轨道，三维图像采集设备行走平台在轨道上自动行走(最终目标是无轨自行走机器人)，利用三维图像采集系统自动测量和完成水稻群体和单株重要形态学性状的田间测量和数据收集及处理，包括对株高、分蘖数、分蘖角度、穗数、穗长等性状的定量测量，以及对叶色、稻穗的大小等性状的定性测定。将水稻表型数据输入数据库，依据表型选择模型计算结果，得出平均统计值，设定选定值(例如5%)，自动选择出符合要求的植株，并用喷墨标记器在获选植株上喷洒有机颜料，以方便育种专家做进一步鉴定评估。
3．2．4水稻测产子系统水稻种子产量指标包括:总粒数、实粒数、结实率、千粒重和单株产量等指标。种子产量自动化测量设备，目前市场已有种子计数仪、分选仪、千粒仪、颗粒图像统计仪和电子天平。但这些设备没有整合在一起，仍然需要人工操作，耗时耗力。水稻测产子系统可以以这些现有的仪器设备为基础，借鉴比利时CropDesign公司的水稻测产仪的经验，整合现有的小型测量设备，实现水稻产量数据的电子化和自动分析。
3．2．5水稻田间性状及产量数据分析子系统在获得水稻各种性状后，要对大量的表型数据进行快速自动化分析，这部分工作由水稻田间性状及产量数据分析子系统完成。首先根据我国已有的水稻育种经验和理论，确立水稻性状分析标准，构建水稻表型选择模型。在此基础上研发水稻性状数据自动分析软件，建立和完善水稻田间性状及产量数据分析子系统。目标是使该系统能自动、高效地分析获得的水稻田间性状和产量数据，并对水稻材料进行表型评价，并初步筛选出合乎表型要求的植株，以进一步分析评价。
3．2．6水稻基因型表型综合分析子系统水稻基因型和表型综合分析子系统对水稻基因型和表型分析结果进行进一步的综合分析评价。首先以构建的水稻基因型选择模型和水稻表型选择模型为基础，结合基因型选择与表型选择有机结合、综合权重的原则，构建水稻基因型和表型选择模型。在此基础上研发水稻基因型和表型数据综合分析软件，建立和完善水稻基因型和表型综合分析子系统。目标是使该子系统能结合分子标记数据分析子系统获得的水稻基因型分析结果以及水稻田间性状及产量数据分析子系统获得的水稻表型分析结果，根据水稻基因型和表型选择模型，对水稻材料进行基因型和表型综合分析评价。
3．2．7水稻育种选择模型数据库根据我国水稻传统育种的经验优势、成熟的水稻育种理论和选择模型以及水稻基因组和分子育种的最新数据，今后再结合水稻智能育种机器人的实践经验，建立和不断完善全国联网共享的水稻育种选择模型数据库。水稻育种选择模型数据库一方面能促进水稻智能育种机器人系统的不断完善，同时也能实现育种信息化资源共享，避免我国农业育种相关科研机构的低水平重复研究，减少由此所造成的人力、物力和财力资源的巨大浪费。
3．2．8水稻智能育种选择系统根据水稻基因型表型综合分析子系统对水稻材料进行的综合分析评价结果，水稻智能育种选择系统对水稻材料自动做出最终评价与选择，给出推荐的优良材料(组合)和单株的田间编号，供育种者进一步选择验证、筛选和利用。
4水稻智能育种机器人研制和应用展望
有机化合物分析篇4
关键词：固相微萃取；分配系数
1固相微萃取
固相微萃取(Solid-phasemicroextraction,Spme)是一项新型的无溶剂化样品前处理技术。固相微萃取以特定的固体（一般为纤维状萃取材料）作为固相提取器将其浸入样品溶液或顶空提取，然后直接进行GC、HpLC等分析。Spme由pawliszyn在1989年首次报道，近10年来固相微萃取技术已成功应用于气体，液体及固体样品的前处理。
1.1固相微萃取技术及原理
固相微萃取法是以固相萃取为基础发展起来的方法，固相微萃取利用了固相萃取吸附的几何效应，其装置结构的超微化决定了它能避开经典固相萃取的许多弱点。固相微萃取技术多在一根纤细的熔融石英纤维表面涂布一层聚合物并将其作为萃取介质(萃取头)，再将萃取头直接浸入样品溶液(直接浸没－固相微萃取方法，简称Di－Spme)或采用顶空－固相微萃取方法(HS－Spme)采样。由于聚合物涂层的种类很多，因而可对样品组分进行选择性富集和采集。固相微萃取的原理是一个基于待测物质在样品及萃取涂层中分配平衡的萃取过程。
固相微萃取利用表面未涂渍或涂渍吸附剂的熔融石英纤维或其它纤维材料作为固定相，当涂渍纤维暴露于样品时，根据“相似相溶”原理，水中或溶液中的有机物以及挥发性物质，从试样基质中扩散吸附在萃取纤维上逐渐浓缩富集。萃取时，被测物的分布受其在样品基质和萃取介质中的分配平衡所控制，被萃取量(n)与其他因素的关系可以用下式描述：
n=kVfC0Vs/（kVf+Vs）
式中：k为被测物在基质和涂层间的分配系数，Vf和Vs分别为涂层和样品的体积，C0为被测物在样品中的浓度。如果样品体积很大时(Vs>>kVf)上式可以简化成：
n=kVfC0
萃取的被测物量与样品的体积无关，而与其浓度呈线性关系，因而从分析结果中得到的萃取纤维表面的吸附量，就能算出被萃取物在样品中的含量，可方便地进行定量分析。
1.2固相微萃取操作条件的选择
萃取头的构成应由萃取组分的分配系数、极性、沸点等参数来确定，在同一个样品中，因萃取头的不同可使其中一个组分得到最佳萃取而使其他组分受到抑制。平衡时间往往由众多因素所决定，如分配系数、物质扩散速度、样品基质等。此外，温度、离子浓度、样品的搅拌效率和pH值等因素都可影响萃取效率。
1.3影响固相微萃取萃取率的因素
1.3.1萃取头的种类及膜厚
固相微萃取的核心部分－萃取头材料特性或涂层的种类和厚度对灵敏度的影响最为关键，因此，对其选择要十分慎重。
目前，世界上已有七种商品萃取头问世，固定相可分为非键合型、键合型、部分交联型以及交联型四种。非键合型固定相对于某些水溶性有机溶剂是稳定的，但是当使用非极性有机溶剂时会引起轻度溶胀现象。对于键合型固定相，除了某些非极性溶剂以外，对所有的有机溶剂均很稳定。部分交联型固定相在大多数水溶性有机溶剂和某些非极性有机溶剂中很稳定。高度交联固定相类似于部分交联固定相，只不过在同一交联中心产生了多个交联键。
最常用的也是最早使用的高分子涂层材料为聚二甲基硅氧烷(pDmS)和聚甲基丙烯酸甲酯(pa)。其中，100μm的pDmS适用于分析低沸点、低极性物质，7μm的pDmS适用于分析中沸点及高沸点物质，pa适用于分析强极性物质。以后，又陆续出现了聚酰亚胺、聚乙二醇等涂层材料。混合固定相应用也较广泛，如聚乙二醇——膜板树脂，聚乙二醇——二乙烯基苯，聚二甲基硅氧烷——模板树脂以及环糊精等。为了开发聚合物的导电性质，一些科学家还尝试用聚砒咯涂层来萃取极性甚至离子型待测物。此外，还开发了纤维双液相涂层，它可以克服单一液相涂层萃取有机化合物范围狭窄的缺点，萃取范围更广，是目前研究和发展的趋势和方向。萃取头涂层越厚，对待测物吸附量越大，可降低最低检出限。但涂层越厚，所需平衡萃取时间越长，使分析速度减慢。因此，应综合考虑各种情况。
1.3.2萃取时间
萃取时间即萃取达到平衡所需的时间由待分析物的分配系数、物质的扩散速率、样品基质、样品体积、萃取头膜厚等因素决定。一般萃取过程均在刚开始时吸附量迅速增加，出现一转折点后上升就很缓慢。因此，可根据实际操作目的对灵敏度的需求不同，适当缩短萃取时间。
1.3.3搅拌和加热
在萃取过程中对样品进行搅拌和加热有助于样品均一化，缩短平衡时间。对顶空固相微萃取(HS－Spme)加热可提高液面上易挥发有机化合物的浓度，而提高萃取效率。
1.3.4无机盐
向样品中加入(nH4)2So4，na2So4，naCl和K2Co3等无机盐可降低有机化合物与基质的亲和力而提高萃取效率。
1.3.5pH缓冲溶液
萃取酸性或碱性物质时，通过调节样品的pH值可改善组分的亲脂性，从而大大提高萃取效率。
1.4固相微萃取操作模式
根据被分析样品的物理性质和状态，进行固相微萃取时可以采取不同的操作方式，常见的操作方式有如下三种。
1.4.1固相微萃取直接法
将固相微萃取的纤维头直接浸入水相或暴露于气体中进行萃取的方法称为Spme直接法，对于气体样品或较干净的水样，能在1min内迅速达到萃取平衡，因而常使用直接固相微萃取模式。
1.4.2顶空固相微萃取法
把萃取头置于待分析物样品的上部空间进行萃取的方法叫做固相微萃取顶空法。这种方法只适于被分析物容易逸出样品进入上部空间的挥发性分析物，对黏度大的废水、体液、泥浆或固体样品，则只能采用上空取样的顶空固相微萃取模式，萃取从基质中释放到样品上空的化合物。
1.4.3衍生化固相微萃取法
通过衍生化作用来降低极性化合物的极性后进行固相微萃取的方法叫做衍生化固相微萃取法，极性化合物通过在其水溶液基质中加入衍生剂或将纤维涂层浸入适当的衍生化试剂被衍生后进行萃取，衍生化后极性分析物极性降低，萃取后更适于色谱分析。
1.5固相微萃取与其它分析方法相结合
固相微萃取萃取待测物可与气相色谱(GC)、液相色谱(LC)等分析分离技术联用进行分离。使用的检测器可以是质谱(mS)、氢火焰离子化检测器(FiD)、火焰光度检测器(epD)、电子捕获检测器(eCD)、原子发射光谱检测器(aeD)、紫外光谱(UV)、红外光谱(iR)以及离子淌度谱仪等。
1.6固相微萃取的应用
1.6.1固相微萃取在有机金属形态分析中的应用
样品预处理对于得到准确而又重现性好的分析结果非常重要。在进行形态分析时，为保证样品中各种形态在样品预处理过程中不发生变化，一般需要采用较为温和的消化或浸提的方法将待测有机金属化合物释放到液相中，常用的有酸／碱(常用HC1)浸提、微波或超声波辅助消化、Co2超临界流体萃取等技术，浸提法简便但结果的准确性难以考证，后几种方法需要借助于其它仪器，操作不便，费用较高。固相微萃取用于样品中金属及有机金属形态分析是最近几年才开始，其应用具有很大的潜力。
将Spme用于有机金属的分析最早是由CaiY等人于1994年在第十六届国际毛细管色谱大会上提出的，将Spme用于鱼体和水样中汞及水体中的有机锡的萃取，降低了测定的检测限，但精密度差，RSD在24.1～68.8之间。1995年报导了汞及甲基汞中加人四乙基硼化钠衍生，而后由Spme萃取，GC－mS进行测定的方法。从此，Spme用于各种有机金属的萃取方法逐渐建立。
tutschku等研究了环境样品中有机锡和有机铅的萃取方法，tadeuszGorecki和Januszpawliszyn用Spme－GC测定了水中四乙基铅及无机物。Dumemann等人将Spme用于烷基铅、汞、锡的分离，样品被消化和分解后加入四乙基硼化钠衍生(pH值在4～5)以提高分析物的挥发性，10min后室温下将Spme萃取头放在样品的上部空间。mester和pawlisyzn将Spme萃取头直接浸入样品溶液，对尿液中的一甲基肿和二甲基肿进行了分析。
1.6.2在天然产物分析中的应用
对于分析中草药及中药材中的挥发性成分来说，Spme是一种很有用的方法。在中药分析方面，马长华等人使用固相微萃取技术测定中药石菖蒲中挥发性成分并鉴定出16种化合物。运用HS－Spme－GC－mS方法可从新鲜的紫苏中鉴定出20多种挥发性成分。刘百战等使用HS－Spme－GC－mS方法分离栀子鲜花头香成分，并鉴定了54种化学成分。miller等测定了肉桂中的香豆素、醋酸桂皮酯、石竹烯、2－甲氧桂皮醛等成分，以此来确定肉桂类植物的植物学起源及鉴别。winkle等人使用技术分析了人工麝香的水溶液。使用Spme技术可从冷杉叶中提取挥发性成分，以及蛇麻草中的各种挥发性成分。Schafer等人应用HS－Spme分析了针叶松叶中的蒎烯、樟烯、月桂烯等单萜类成分。应用HS－Spme法可萃取脱氧麻黄碱及其主要代谢产物苯异丙胺，方法快速、灵敏、准确，可避免常用测定方法所遇到的干扰。pDmS纤维可从中药丸中顶空萃取出17种萜类化合物。
在天然香料分析方面，刘扬岷等用Spme－GC－mS分析白兰花的香气成分，分离了114个色谱峰并鉴定了其中的75个成分。an等人使用HS－Spme－GC－mS方法从新鲜的熏衣草中分离测定了香气成分。Jan等人从青霉菌和尼日尔黑霉菌的表面测定到了经过生物转化的柠檬醛、香叶醇和橙花醇。
Spme技术可以用于从食品中提取分析组分。Spme技术可检测曲奇饼上薄荷油的含量，薄荷油中基本的成分是薄荷醇，前处理简单而干扰较少。Garcl等人对葡萄酒中的酒香组分进行了分析，建立了固相微萃取(Spme)和甲基硅烷化结合新的样品预处理方法，并应用气相色谱——质谱联用技术对葡萄酒中极性有机物进行了分析，对其中的白藜芦醇苷进行了定量分析，方法简单快速，灵敏度高。Hmenryk等人用HS－Spme技术(用pa作液相)与静态顶空法(SHS)对比研究啤酒的香味物质发现，对于低浓度的香味化合物，二种方法都具有较高的可重复性，与啤酒香味的分析结果也高度相关。1996年Coleman用Spme提取mailard反应产物中的香味成分，检测灵敏度可达ng/L级水平。Clark等采用HS－Spme技术分析了烤烟、白肋烟、马里兰烟的顶空挥发物。衍生化法是用于分析极性较强的半挥发、不挥发有机物。Lin等人进行了衍生化Spme－GC联用萃取水样中的脂肪酸，待测物为乙酸、丙酸、辛酸等11种脂肪酸，衍生试剂为芘基重氮甲烷。实验结果为衍生化Spme对含较长碳链的(C6～C10)脂肪酸检测限为pg/L级，对含较短链的(C2～C4)的脂肪酸在ng/L级。如果在涂层上完成衍生化反应，则检测限还可以进一步降低。
1.6.3在医学中的应用
随着Spme与其他分析仪器或分析方法联用技术的不断发展和成熟，Spme正逐步在医药学分析领域得到广泛的应用。
（1）基础医学中的应用。
随着固相微萃取技术的广泛应用，必将会对生理、病理、毒理学等基础医学的研究和发展起着较大的推动作用，如应用Spme检测人体体液中抗组胺类化合物以及细菌代谢产物等。Ralfeiscrt等采用管内自动Spme－HpLC联用与强极性萃取涂层和手性涂层分别对多种维生素和手性药物进行了分析。Lillian等对人体尿液、血液和乳汁中的单环芳香胺(monocyclearomaticamines)及芳香胺(aromaticamine)的代谢产物进行了研究，认为这些检材可以用作生物监测指标。这必将在预防医学特别是职业病防治方面发挥重要作用。
（2）在临床医学中的应用。
随着Spme与其他分析仪器或分析方法联用技术的不断发展和成熟，Spme正逐步在医药学分析领域得到广泛的应用。
（3）在法医学中的应用。
由于法医毒(药)物分析所用检材的特殊性和复杂性，自1993年美国Supelco公司推出商品化的Spme装置后，Spme就很快应用到毒物分析中。ChristophGrote等就曾用Spme－GC－mS通过测定呼出气体中乙醇含量而可以换算出血液中乙醇含量10min内便可以完成。如果将Spme－GC便携仪用于酒后驾车肇事现场检测，必将给交通事故的处理带来极大的方便。目前,Spme已成功的分析了血液、尿液、脏器组织等生物检材中的毒鼠强、氰化物、有机磷农药、乙醇、麻醉剂等。watanabe等人应用顶空——固相微萃取——气相色谱——质谱联用的方法(HS－Spme－GC－mS)分析血液中的5种麻醉剂，该方法已成功地应用到法医学鉴定中。
1.6.4Spme在环境分析中的应用
在应用研究领域，大量学者将Spme技术应用于各个分析领域，对大量的待测物质进行了分析测定，得到了令人满意的分析结果。其中又以其在环境分析中的应用最多，主要有：
在气态样品的分析方面：研究者对空气中的BteX类化合物，甲醛，胺类物质，石油烃化合物等进行了分析研究。而GorloDanuta等人通过利用Spme－GC－mS方法对几种有机污染物的分析，建立了一种评估室内空气质量的方法。
在液态样品的分析方面：主要用于分析水中的有机氯化台物，BteX类化合物，脂肪酸及脂肪酸盐，15种甘油醚，氯苯类化合物，杀虫剂，环境水样中的有机磷农药和除草剂等。我国的李攻科等人利用Spme－GC－mS联用检测了赤潮海水中的有机物，研究了其种类和含量的变化规律。陈文锐等人用Spme技术代替传统的进样技术，对污染棕桐油中的低浓度二甲苯进行了测定。此外，对水中和沉积物中的有机金属化合物的分析也有大量报道。
在固态样品的分析方面：土壤样品中的氯代苯，对三嗪在沉积物中的吸附系数的测定，固体样中的卤代苯，卤代酚，污泥及沉积物中脂肪酸与洗涤剂组分，纺织品及皮革品中的禁用偶氨染料的测定。
参考文献
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有机化合物分析篇5
摘要:橡胶制品由聚合物、加工助剂、填料等配合加工而成,其复杂性可想而知。要对橡胶制品进行全面、系统、深入的科学分析,研究其结构、原材料配方、使用条件以及其他与之相关的重要因素,就需要相应的反向工程技术。
关键词:化学工程裂解
0引言
近年来,以分析裂解为主的反向工程技术发展极为迅速,其优越性在于:①可以了解橡胶制品的组成、结构以及各个体系的作用机理,从而优化配方提高制品的性能,指导新制品的研制开发;②可以分析废旧橡胶制品的成分、结构,从而了解老化降解机理,为废旧橡胶制品的再利用提供依据。
1分析裂解原理
是指将样品放在严格控制的环境中加热,使之迅速裂解成易挥发的分子碎片,并用其他联用装置分离和鉴定这些裂解碎片,从而推断样品的组成、结构和性质。联用装置最普遍的是色谱仪和质谱仪,故分析裂解是裂解质谱和裂解色谱的总称。
1.1裂解质谱裂解质谱即将热裂解产生的碎片送入质谱分析仪中,由谱图分析裂解产物。裂解质谱具有所需样品量小、可从碎裂方式分析分子结构、可鉴定混合物等优点。故裂解质谱是最早也是最广泛应用于合成和天然高分子结构分析的质谱技术,典型应用包括:均聚物结构的确认;异构体高分子的区别;共聚物的组成和序列分布分析;高分子混合物的分析;高分子中挥发性添加剂的鉴定及添加剂对高分子性能影响的研究和高分子的热分解机理研究等。裂解质谱技术包括直接裂解质谱、闪蒸裂解质谱和裂解色谱质谱。2分析裂解技术的应用
橡胶制品由于相对分子质量大,难溶、难熔且难以挥发,用通常的分析技术难以分析他们的组成。分析裂解技术可以结合化学方法并与其他仪器分析法如红外、核磁等联用,对橡胶制品进行深入、系统的分析,是提供制品分子结构、组成信息唯一而有效的方法。
2.1废旧橡胶分析橡胶工业发展的同时废旧橡胶的产量也与日俱增,这不仅造成了环境污染,还浪费了大量资
源,回收利用废旧橡胶制品已成为一个重大的社会问题。2.2热解机理的研究研究高分子的热分解过程和热分解机理,必须详细了解热分解产物的组成和分布,尤其是各种大分子量的低聚体分解产物,往往能反映高分子的初级分解过程。研究表明,热分解不是随机的,而是有选择性的特征反应。大多数情况下,只有一种简单反应导致了橡胶的热解过程。典型的热分解反应有:①解聚反应,最终得到单体;②支链取代即简单分子的消除,还伴有分子链的改造;③环化至较低分子量化合物;④氢转换,伴随含不饱和基团的开链碎片的生成。烃类橡胶的热解多数是自由基降解反应,裂解产物的形成遵循自由基降解反应的规律,因此可利用此规律帮助分析裂解产物的谱图,也可以用分析获得的产物结构进行自由基反应机理的研究。其他仪器剖析技术由于设备装置原因或制样较为困难,不便于对裂解机理进行研究。而分析裂解技术采用特殊的装置,不需对样品进行处理,在分析橡胶及其制品时,通过热裂解形成的小分子碎片通常是单体、二聚体及链断裂的分解产物,可用于橡胶的初级热解机理的研究。在绝大多数情况下,使用该技术均能给出明确无误的橡胶初级热解产物信息,从而得到聚合物初级热反应机理。Radhakr2ishnan,Ramarao利用裂解色谱分别讨论了聚环戊二烯和聚丁二烯橡胶的裂解产物及机理。国内有关学者已研究过多种橡胶,包括CR、nR及BR等,获得了各种橡胶的特征信息,并从理论方面讨论了各种橡胶的裂解机理。黄玮等使用裂解色谱2质谱连用仪对甲基乙烯基硅橡胶泡沫进行了研究,结果表明,辐射导致的裂解机制与热裂解机制有相同之处,并对其裂解机理进行了讨论。
有机化合物分析篇6
1.知识与技能
（1）知道有机合成的原则和过程，体会有机合成在生活和生产中的应用。
（2）能列举碳键增长和引入碳碳双键或三键.卤原子.醇羧基.醛基和羧基的化学反应，并能写出相应的化学方程式。
（3）能根据要求合成指定结构简式的产物。
2.过程与方法
（1）通过练习归纳常见官能团的引入，消除和碳骨架增减的方法。
（2）通过阅读和讨论。了解合成路线设计的一般思路。
（3）通过实例掌握有机合成路线的选择和有机合成的方法。
3.情感、态度与价值观
应用教材中的资料长片对学生进行化学发展史介绍，培养学生的爱国热情，激发学生对本学科的学习兴趣。
【教学重点】
有机合成遵循的原则及其过程，有机合成的方法。
【教学难点】
有机合成的方法。
【教学方法】
阅读导读指导法，讨论交流法，图示分析法。
【教学过程】
引言：从远古时代起，人类一直依靠自然资源生存，但自然资源是有限的，而且有时天然物质的性能也不尽如人意。通过有机合成不仅可以制备天然有机物，以弥补自然资源的不足，还可以对天然有机物进行局部结构改造和修饰，使其性能更加完美，甚至可以合成具有特定性质的自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。
板书：一、有机合成的过程
板书：（一）有机合成的概念
生阅读教材第64页第三自然段。
生：有机合成是利用简单.易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。
板书：（二）有机合成的任务
生：目标化合物分子骨架的构建和官能的转化
板书：（三）有机合成的过程
生：
板书：二、有机合成遵循的原则
师：原料廉价，原理正确，路线简单，便于操作，条件适宜，副产物少，易于提纯，绿色环保等。
生：讨论并完成教材第65页思考与交流。
板书：三、有机合成的方法
（一）逆合成分析法
师：参照教材第65页资料卡片对化学发展史实介绍。
生：阅读教材第65页第二自然段了解逆合成分析法的路线。
目标化合物中间体中间体基础原料
案例分析（一）
以草酸二乙酯的合成为例。
板书：
根据分析，可以确定合成草酸二乙酯的基础原料为乙烯，通过以下五步反应合成：
（二）正合成分析法
合成线路：
基础原料中间体中间体目标化合物
案例分析（二）
以环己烷为基础原料合成二乙酸―1，4―环己二醇酯。
【练习】完成相关反应方程式（略）
【小结】有机合成是化学学科中最活跃最具创造性的领域。通过有机合成制得的许多药物，材料，催化剂广泛地应用于农业，轻工业等领域。本节重点掌握：（1）一些常见官能团的转换。（2）分子骨架的构建。
【板书设计】
有机合成
一、有机合成的过程
（一）有机合成的概念
（二）有机合成的任务
（三）有机合成的过程
二、有机合成遵循的原则
三、有机合成的方法
（一）逆合成分析法
（二）正合成分析法
【作业布置】
教材第67页，习题：1.3。
有机化合物分析篇7
是指将样品放在严格控制的环境中加热，使之迅速裂解成易挥发的分子碎片，并用其他联用装置分离和鉴定这些裂解碎片，从而推断样品的组成、结构和性质。联用装置最普遍的是色谱仪和质谱仪，故分析裂解是裂解质谱和裂解色谱的总称。
1.1裂解质谱。裂解质谱即将热裂解产生的碎片送入质谱分析仪中，由谱图分析裂解产物。裂解质谱具有所需样品量小、可从碎裂方式分析分子结构、可鉴定混合物等优点。故裂解质谱是最早也是最广泛应用于合成和天然高分子结构分析的质谱技术，典型应用包括:均聚物结构的确认；异构体高分子的区别；共聚物的组成和序列分布分析；高分子混合物的分析；高分子中挥发性添加剂的鉴定及添加剂对高分子性能影响的研究和高分子的热分解机理研究等。裂解质谱技术包括直接裂解质谱、闪蒸裂解质谱和裂解色谱质谱。
1.2裂解色谱是将试样放在严格控制的条件下，经过热裂解形成小分子碎片，而后用直接或间接方法送进气相色谱仪中进行分离测定。不同的高分子材料有不同的特征谱图，因此未知样品谱图与标准特征谱图对照分析，即可对未知样品进行定性、定量分析。本方法可以发挥气相色谱法的快速、灵敏度高、分离效能高的优点，且样品用量少，对含有复杂填充剂的硫化胶，通常可不必经过复杂的分离手续，即可直接进样裂解分析。主要用于聚合物的鉴定、组成分析、结构表征以及降解研究等方面。高分辨裂解气相色谱和裂解同时衍生化技术是近年分析裂解技术的重要进展，其大大推动了裂解色谱在各个领域中的应用。裂解质谱与裂解色谱相比在定性分析制品方面占有绝对优势，但定量分析较为困难，而裂解色谱则可定量分析。综合裂解质谱和裂解色谱各自的优点，两种技术的联用可对橡胶制品进行广泛的推广。
2分析裂解技术的应用
橡胶制品由于相对分子质量大，难溶、难熔且难以挥发，用通常的分析技术难以分析他们的组成。分析裂解技术可以结合化学方法并与其他仪器分析法如红外、核磁等联用，对橡胶制品进行深入、系统的分析，是提供制品分子结构、组成信息唯一而有效的方法。
2.1废旧橡胶分析橡胶工业发展的同时废旧橡胶的产量也与日俱增，这不仅造成了环境污染，还浪费了大量资源，回收利用废旧橡胶制品已成为一个重大的社会问题。回收利用废旧橡胶制品首先要对其组成结构给以分析。景治中等人曾用热裂解色谱2质谱技术对硅橡胶边角废料及次品进行分析，确定了两种酸碱化合物的组成，高温橡胶的酸催化裂解产物主要是环状化合物，室温橡胶的酸催化裂解产物中有环状和链状两类化合物，从而为硅橡胶废料利用提供了理论依据。邱清华等运用裂解质谱及其他辅助技术对胶粉进行了研究，结果表明，胶粉含胶率为49161%，填料质量分数为50139%，其中炭黑质量分数为29128%，为胶粉的利用提供了理论依据。孙玉珍采用色质连用仪对氟橡胶二段硫化挥发物进行了研究，确定挥发物及组分来源，对环境保护有很重要的意义。对废旧橡胶制品的组成结构分析，可以了解其废旧原因，探讨其废旧机理，以便在制品的配方设计或工艺设计中加以改善，从而提高制品的使用寿命。Cardina利用分析裂解色谱技术研究了轮胎胎面胶废旧后成粒子状的原因是空气粉尘对其破坏作用，但空气粉尘对不同胶种的破坏作用不同，由此，我们可以优化耐用胎面胶配方。
2.2热解机理的研究。研究高分子的热分解过程和热分解机理，必须详细了解热分解产物的组成和分布，尤其是各种大分子量的低聚体分解产物，往往能反映高分子的初级分解过程。研究表明，热分解不是随机的，而是有选择性的特征反应。大多数情况下，只有一种简单反应导致了橡胶的热解过程。典型的热分解反应有:①解聚反应，最终得到单体；②支链取代即简单分子的消除，还伴有分子链的改造；③环化至较低分子量化合物；④氢转换，伴随含不饱和基团的开链碎片的生成。烃类橡胶的热解多数是自由基降解反应，裂解产物的形成遵循自由基降解反应的规律，因此可利用此规律帮助分析裂解产物的谱图，也可以用分析获得的产物结构进行自由基反应机理的研究。其他仪器剖析技术由于设备装置原因或制样较为困难，不便于对裂解机理进行研究。而分析裂解技术采用特殊的装置，不需对样品进行处理，在分析橡胶及其制品时，通过热裂解形成的小分子碎片通常是单体、二聚体及链断裂的分解产物，可用于橡胶的初级热解机理的研究。在绝大多数情况下，使用该技术均能给出明确无误的橡胶初级热解产物信息，从而得到聚合物初级热反应机理。利用裂解色谱分别讨论了聚环戊二烯和聚丁二烯橡胶的裂解产物及机理。国内有关学者已研究过多种橡胶，包括CR、nR及BR等，获得了各种橡胶的特征信息，并从理论方面讨论了各种橡胶的裂解机理。黄玮等使用裂解色谱2质谱连用仪对甲基乙烯基硅橡胶泡沫进行了研究，结果表明，辐射导致的裂解机制与热裂解机制有相同之处，并对其裂解机理进行了讨论。
有机化合物分析篇8
关键词土壤样品；预处理；萃取技术
中图分类号X53文献标识码a文章编号1007-5739（2014）12-0214-02
abstractSeparationandenrichmentoftraceorganicpollutantsinsoilsamplespretreatmentisthekeyofsoilorganicpollutantsanalysis.thispaperintroducedseveralkindssampleextractionmethodwhichusedfortheanalysisoftraceorganicpollutantsinsoilenvironment，andputthemonthebasisofthecomparison，atthesametimepredictthembasedontheanalysisoftheappliedprospectsofvolatileorganicpollutantsinsoil.
Keywordssoilsamples；pretreatment；extractiontechnology
随着我国经济高速发展，以及新的农用化学物质的使用，城市和工业污染向农村和农业环境转移，土壤中有机污染物种类和数量不断增多。要弄清土壤有机污染现状，必须对土壤进行分析，而土壤样品预处理是痕量有机污染物分析中的重要环节。为使分析结果尽可能地准确反映出土壤样品中有机污染物含量，就需要有效率较高的分离富集方法，使得土壤样品中的有机污染物质尽可能地多与土壤分离[1]。
1分离富集在土壤有机污染物分析的作用
由于土壤中有机污染物含量较低，存在基体效应以及其他各种干扰而难以得到准确的监测结果，因此，分离富集是土壤有机污染物监测的重要环节。在土壤样品中存在较多干扰物质，待测有机污染物在土壤样品中分布不够均匀，土壤样品中待测有机污染物的含量低于测定方法的检出限，没有合适的土壤有机污染物标准参考物质，都应该采用合适的分离富集技术测定土壤中痕量有机污染物。采用合适的分离富集技术一般可使土壤中有机污染物分析方法的检出限降低1～3个数量级。
2溶剂提取
2.1传统的溶剂萃取技术
传统的溶剂萃取方法有机械振荡萃取、索氏提取、超声振荡等，其中索氏提取和超声振荡有较高的萃取效率，虽然机械振荡萃取效率不及索氏提取和超声振荡，但机械振荡是许多常规分析中常用的萃取方法。索氏提取时间一般要24h，耗用有机试剂约150mL、样品量约10g。虽然索氏提取耗时费料，但由于其萃取率高及稳定性好的特点，美国epa分析方法中应用最多的是索氏提取法，索氏提取应用于土壤样品萃取已得到广泛应用。超声振荡是―种利用超声波将待测物从基质中分离出来的萃取方法，由于能形成局部高温，所以超声处理在某些情况下能够快速、高效地从土壤中分离有机污染物。
2.2先进的溶剂萃取技术
2.2.1超临界流体萃取。超临界流体萃取[2]的基本原理就是应用压力及温度对超临界流体溶解能力的改变而达到分离的目的。在实际工作中常用的萃取物质都是超临界温度与临界压力比较低的物质[3]，二氧化碳是目前用得最多的超临界流体，二氧化碳是非极性的，适用于在超临界状态下萃取非极性化合物。对于极性化合物的提取还需要加入一定量的有机试剂改良剂，如丙酮、乙酸、二氯甲烷等。超临界萃取及时使用超临界二氧化碳作为萃取液，对环境造成污染较小，与传统萃取技术相比萃取时间短、样品用量少且萃取效率高。使用SFe与Soxhlet分析土壤中pCBS和有机农药时，都有较高的回收率，SFe有更好的精密度与准确性；并且SFe与Soxhlet相比可以节省萃取时间，节省有机溶剂用量。超临界流萃取正越来越广泛地应用于环境土壤样品分析，如萃取土壤中多环芳烃化合物（paHS），多氯联苯化合物（pCB），多氯代二苯-p-二恶英和呋喃。美国epa已应用SFe技术建立了多环芳烃等有机污染物的标准方法。
2.2.2加速溶剂萃取技术。加速溶剂萃取技术[4]的基本原理是使用传统的萃取剂（如二氯甲烷、甲醇、丙酮等）在提高的压力和温度条件下快速地萃取固态样品。在高压下，萃取剂在高于自身正常沸点的温度下保持液态，由于温度升高，待测有机物在其中的溶解度增大，并增强了待测有机物从基质中解吸动力，使其萃取效率大大增加[5]。与索氏提取、超声震荡等法相比[6]，加速溶剂萃取有以下独到之处：有机溶剂用量少，10g样品一般仅需15min；萃取效率高，选择性好[7]。采用aSe[8]技术萃取土壤中柴油类有机物及废汽油类有机物，以二氯甲烷-丙酮（1∶1）为萃取剂，在175℃下萃取13min，样品回收率可达100%，aSe技术萃取完全可达到索氏提取和超声震荡的效果。Ken等[9]利用aSe对土壤中有机氯农药的提取效果，并与索氏提取法进行比较，结果表明加速溶剂萃取对土壤中DDt回收率明显高于索氏提取，对土壤中六六六（BHC）提取能力与索氏提取相当[10]；新制备的含有机硫农药和除草剂的土壤用aSe技术与传统溶剂萃取相比，萃取结果表明aSe萃取的回收率与传统的溶剂萃取相同[11]。
2.2.3微波萃取技术。微波具有吸收、穿透、反射作用。不同介质的介电常数不同，吸收微电波能的程度不同，使得萃取体系的各种组分进行选择性加热，因而成为至今唯一能使待测组分直接从体系分离的萃取过程，具有较好的选择性[12]。由于微波萃取技术的诸多优点，广泛应用于萃取环境样品中的多环芳烃化合物（paHs），多氯联苯类化合物和残留有机农药等。用甲苯（含10%水）作为萃取剂，设定仪器萃取功率在66%（730w）以上的条件下，萃取6min可以将多环芳烃化合物成功萃取出来，萃取效率达99%～107%[13]。
3无溶剂萃取
溶剂萃取大都需消耗有机溶剂，不仅对工作者身体健康有害，还威胁生态环境，因此许多发达国家和地区能够用作样品萃取的溶剂越来越少。无溶剂萃取技术不仅不给环境带来危害，而且还能减少测定的误差，因此，吹扫捕集、固相微萃取和热脱附等技术得到发展和广泛应用。
3.1吹扫捕集
吹扫捕集技术适用于从土壤样品中萃取沸点低于200℃的挥发性或半挥发性有机污染物[14]，吹扫捕集技术原理[15]是将惰性气体连续通入加热到一定温度土壤样品中，挥发性有机物随载气进入冷阱，目标化合物被冷阱中的吸附剂吸附并富集，然后再加热脱附进入气相色谱系统被测定。吹扫捕集技术已广泛应用于上壤样品中挥发性有机物的萃取[16]。
3.2固相微萃取技术
固相微萃取是靠纤维对待测物的吸附、吸收和解吸来完成的。因此要根据具体情况选用不同纤维涂层的萃取头[17]。对于土壤样品的萃取可加热样品，使易挥发的分析物进入顶空后用顶空方式萃取，此法适合于挥发性有机化合物。也可以通过使用合适的提取剂浸取，将待测物转移到液体中，然后再进行固相微萃取。对于极性强、难挥发化合物可采用衍生化法萃取。
3.3热脱技术
土壤中吸附的有机物与土壤介质的吸附力随温度变化而改变。另外，半挥发性有机物当温度升高时汽化，土壤对其吸附力也减小。热脱附技术就是利用升高温度使目标分析物与基质脱附，并随后捕集的萃取技术。热脱附是近年来发展起来的先进的样品预处理技术，在气体中VoCs和semi-VoCs的测定领域已有广泛的应用，目前热脱附技术在固体样品预处理方面的应用已有相关报导[18]。热脱附技术可以分为一级热脱附和二级热脱附。一级热脱附：装有样品的样品管在加热炉内加热，在一定温度下挥发性组分从基质中解吸出来并随载气直接进入CC色谱柱。二级热脱附：挥发性组分进入色谱柱之前增加了冷阱装置，对样品进行冷凝和吸附，使所有从基质中解吸的样品在冷阱内富集，当样品几乎全部从基质中解吸后，对冷阱瞬间加热至高温，被冷阱吸附的全部样品瞬间全部挥发，随载气进入GC色谱系统。一级热脱附由于组分从基质中解吸并完全进入色谱柱不能瞬间完成，需要一个过程，所以组分进入色谱柱的时间延长，加大了进入色谱柱的初始样品谱带宽度，使最终的色谱峰加宽，降低了色谱的分辨率。现代的热脱附仪器大都采用二级热解吸，这样就可以使全部样品在瞬间进入色谱柱，很好地解决了样品谱带变宽的问题，提高了色谱的分辨率[19]。
由于热脱附技术几乎可以将样品基质中所有挥发性目标分析物全部解吸并捕集，减少样品预处理过程带来的损失，所以使用热解吸萃取技术作为样品预处理的分析方法具有较高的灵敏度。由于热脱附技术不需要任何有机溶剂，在萃取挥发性有机物时萃取效率高可实现全部样品进样分析，具有其他样品预处理技术无法比拟的诸多优点，因此，在诸多领域的样品分析中得到广泛的应用。但是，由于土壤组成复杂，对有些有机化合物很难解吸，还有待进―步研究。
4结论
我国对于大气和水环境的监测方法和质控体系已发展成熟，对土壤的监测方法研究还相对薄弱，土壤样品预处理是土壤分析和质控的重要因素，在土壤样品预处理时，应根据有机污染物的不同性而选择不同的萃取方法。挥发性有机物的萃取可选择吹扫捕集、固相微萃取和热技术等无溶剂萃取法，不仅能得到较高的提取率，也可省去对人体有害的有机溶剂并利于实现萃取分析一体化；对有些化合物则需要选择固-液萃取的方法，这些萃取方法在土壤样品预处理中将能得到广泛应用。
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有机化合物分析篇9
一、有机物分离、提纯的一般思路
首先应弄清是物质的分离还是物质的提纯;然后分析混合物中各组分的性质;最后判断出用什么方法进行分离或提纯。若混合物尚不能直接采用某种方法进行分离或提纯,要采用必要的措施将混合物转化为可直接用某种方法进行分离或提纯的状态。
二、有机物分离、提纯的基本要求
混合物的分离,即让混合物中的各组分各自独立开来,获得若干种具有一定纯度、有保值价值的物质。对混合物进行分离,要做到:原理正确,操作简单,少用试剂,量不减少,纯度合格。
混合物的提纯,即将混合物中的杂质除去而使主要成分(非杂质)达到一定的纯度保留下来,混合物的提纯又叫做物质的净化或除杂。对混合物的提纯,要做到:原理正确,操作简单,少用试剂,(主要成分)量不减少,保护环境。或者用科学简单的方法将杂质转化为主要成分。
三、有机物分离、提纯的方法
有机物分离和提纯一般有两种方法:一是物理方法,物理方法主要是根据物质的物理性质(如熔点、沸点、密度、溶解性等)不同,可采用蒸馏、分馏、萃取、过滤、盐析等方法进行分离;二是化学方法,化学方法一般是加入或通过某种试剂进行化学反应,使欲分离、提纯的混合物中的某个或某些组分被吸收、洗涤,生成沉淀或气体,或生成与其它物质不相溶的产物,再用物理方法进一步分离。
四、有机物分离和提成中常见的几种错误及剖析
1、用酸性Kmno4溶液除去乙烷中混有的少量乙烯
剖析:酸性高锰酸钾溶液可以把乙烯氧化成Co2,虽然除去了乙烯,但是乙烷中又混入了Co2,因此又必须选用碱液或碱石灰去除去Co2。
正确方法;可以将混合气体通入盛溴水或盛溴的四氯化碳溶液的洗气瓶除去乙烯(乙烯与溴单质发生加成反应,乙烷不反应)。
2、用酸性Kmno4溶液除去苯中的少量甲苯
剖析:酸性高锰酸钾溶液可以把甲苯氧化成苯甲酸,苯甲酸在苯中的溶解度远远大于在水中的溶解度,因此用酸性高锰酸钾溶液处理不能达到分离的目的。
正确方法:先用酸性高锰酸钾溶液处理,再加入稀naoH使苯甲酸转换为苯甲酸钠进入水层,再用分液漏斗分离。
3、用滴加溴水的方法除去苯中的少量苯酚
剖析:苯酚虽然可以与溴水反应得到不溶与水的三溴苯酚,但是三溴苯酚易溶于苯,从而形成混合溶液无法分离。
正确方法:向混合溶液中加入适量的naoH溶液,使苯酚转化为易溶于水的苯酚钠,使溶液分层,再分液除去。
4、用蒸馏法除去乙醇中水
剖析:虽然乙醇与水沸点不同,但是二者加热时均挥发,蒸馏时仍形成混合物,直接蒸馏达不到除杂的目的。
正确方法:可以向混合物中先加入生石灰,再蒸馏分离。
5、用蒸馏法除去乙醇中混有的乙酸
剖析:虽然乙醇与乙酸沸点相差较大,但是二者均易挥发,蒸馏时形成恒沸混合物,直接蒸馏达不到除杂的目的。
正确方法:可以向混合物中先加入生石灰,使乙酸转化为乙酸钙(沸点较高),再蒸馏分离。
6、用浓硫酸并加热除去混在乙酸乙酯中的乙酸和乙醇
剖析:虽然乙酸和乙醇在浓硫酸共热的条件下可以反应生成乙酸乙酯,但是酯化反应是可逆反应。因此,用浓硫酸加热的方法达不到除杂的目的。
正确方法:乙酸乙酯不溶于水,乙醇和乙酸易溶于水,因此可以在原混合物中加入饱和的碳酸钠,再用分液漏斗分离即可。
7、除去溴乙烷中的乙醇
剖析:溴乙烷是密度比水大、不溶于水的卤代烃,而乙醇是易溶于水的有机物,因此可以利用二者物理性质上的不同,采用合适的分离方法进行分离。
正确方法:在混合液中加入水,振荡,分液。
8、除去溴苯中的溴
剖析:溴苯是一种不溶于水的卤代烃,而溴易溶于溴苯,用稀naoH溶液洗涤混合液,分液,可得到溴苯。
有机化合物分析篇10
［关键词］药学；药理化学；分析化学
随着我国医疗事业的飞速发展与进步，药学研究水平越来越高。其发展主要依赖于药物分析技术，药学研究对我国医药事业开发、创新、发展等方面具有重要促进意义，能够间接提升我国经济水平，从根本上提高我国健康保障水平。
一、药物化学和分析化学的基本概念
（一）药物化学概念
所谓药物化学主要是将化学分子原理应用于药物研发，从科学角度分析化学药物的基本构成、生物效应及相应药性原理等相关内容，用于新类型药物研发。药物化学研究需要两方面来共同促成，其一是生物学，另外一方面是化学，其在药物研发中主要明确药物的活性物质或药性机制，分析患者用药治疗后，药效对机体的代谢作用，及机体对药物的适应情况及吸收情况等。
（二）分析化学概念
所谓分析化学主要是指对物质中相关药物成分、不同结构含量等进行测量，将测量的物质指标进行化学分析，其属于物质化学分析的一门科学，除此之外，有关于物质成分测量所用仪器也包含在内，属于分析化学的一部分。分析化学中对药物成分进行测量分析的方法被称为化学分析法，这种方法在测量过程中主要应用天平和所要测量的物质及试剂，将其用玻璃器皿盛放，将所测量的物质成分计量指标与测量过程中出现的化学反应两者相互对应分析，以此得出结论。另外一种分析方法即仪器分析，这种方法在满足上述作用的同时还能够进行微量分析及形态、结构分析等。
二、物理化学和分析化学的发展及作用
（一）物理化学和分析化学的发展
早在19世纪，物理化学这一概念被提出，并且于30年代和40年代蓬勃发展。物理化学概念被提出后科研人员研制出了磺胺类药物，投放于临床治疗，响应效果较好，对患者的预防感染及临床治疗均具有一定促进作用，在投放应用的10年内，β内酰胺类抗生素研发技术逐渐完善。于19世纪40年代有相关研究人员研究出了抗菌药物的药性、活性及药物机理等，将其与药物成分及结构等相关内容相互融合，用于新药的研制，就此不同种类药物越来越多。于19世纪末时，通过研究人员的努力，对于新药的研制不再仅依靠药物活性机理及其成分结构方面入手，新药的不断研制也是物理化学逐渐认识的过程，研究人员能够明确大部分种类药物在机体中出现的生化效应，能够明确不同类药物应用于人体其活性及产生的药效，就此于19世纪末可以通过不同类型、病症患者的实际患病情况入手，分析患病原因，实现新类型药物研发，对症下药治疗。于20世纪分析化学理念被提出。分析化学除了分析方法以外，其能够用于新药研制主要依赖于分析仪器，在不断探索发展的过程中，仪器分析方法逐渐占据主要地位。在整个20世纪中，40年代至80年代之间，出现了三大重要学科领域，即材料学、环境学和生命学科，这三大学科通过与仪器分析方法联合应用研究，在一定程度上成就、完善了分析化学，促进其发展进步。从当今环境来看，仪器分析方法又与计算机信息科技相互联系到一起，以计算机为载体、以网络信息为媒介，将分析化学中测量的数据、信息进行整理、收纳，最终录入电脑，实现信息传输及智能分析。目前，信息化仪器分析中最具代表性的即为传感器的发现及图谱快速检索和实验室自动化等。
（二）物理化学及分析化学的作用
从不同角度来讲，物理化学和分析化学的作用存在一定差异，是不同的。物理化学更偏向于药物活性、机理及药性和机构的研究，极大促进了早期药学的研究与发展，为后续的新类型药物研发奠定了坚实基础。同时，20世纪内的分析化学主要是用于药物成分、剂量的测量及化学实验反应研究，其属于实验方法的一种，并且在仪器分析发展进程中，挖掘了与药学有关的不同学科，为药学研究提供更全面、系统的理论支持，促进药学研究。当前，仪器分析法融合计算机信息技术，实现了仪器分析的智能化和自动化，其具有测量分析数据准确可靠、操作迅速等优势，但是从另一方面来讲，仪器设备购置昂贵并且对仪器操作者要求较高，操作繁琐，这些都是局限性。从大方面来讲，物理化学和分析化学的丰富及发展对于我国药学研究均具有一定促进作用，通过对不同药物运作机制的研究和不同药物成分实验研究，研发了不同类型的新药物，将其用于临床治疗。综上所述，药物化学和分析化学是药学的重要组成部分，两者在不断发展中融合不同新技术，为药物研发、临床治疗及医疗事业的发展都起到一定促进作用，具有重要意义。
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