配方分析技術(shù)是配方研究中最重要的模塊之一，掌握了嫻熟的配方分析技術(shù)，可以為企業(yè)提供便捷、高效、經(jīng)濟的產(chǎn)品研發(fā)路徑，能加快產(chǎn)品上市時間、了解競爭對手優(yōu)勢、儲備產(chǎn)品技術(shù)實力等。
很多企業(yè)和個人，都期望通過配方分析技術(shù)研發(fā)或升級新產(chǎn)品，但極少人了解整個配方分析的過程和如何得到有用的配方及成分配比。
本文通過一個實際案例，為有配方需求的研發(fā)人員提供一個詳細操作步驟，飛秒哥希望借此能幫助到大家更全面認識配方分析技術(shù)。
一、樣品信息
未知物為白色，具有芳香氣味的黏稠狀液體。綜合運用傅里葉紅外光譜法、溶解試驗、x射線衍射法、氣相色譜法、離子化一飛行時間質(zhì)譜多種分析手段，進行未知物的組成分析。
二、分析設備和試劑準備
2.1 傅里葉紅外光譜試驗
傅里葉紅外光譜的測試采用Perkin Elmer—Frontier中紅外光譜儀進行測試，測試采用ATR(衰減全反射的模式)進行測試，分辨率為4個波數(shù)，掃描范圍在400～4000 cm-1。
2.2 溶解試驗
選取了水、甲醇、乙醇、二甲苯、四氫呋喃、二甲基亞砜等常見溶劑進行溶解試驗。
2.3 能譜試驗
采用了Oxford IE350能譜儀對未知物的不同區(qū)域進行能譜分析，加速電壓為20 kV。
2.4 XRD試驗
采用DMAX—RB型x射線衍射分析儀進行測試，測試參數(shù)為：銅靶Ka射線，石墨單色器濾波，特征波長A=1.540 6nm，電壓60 kV，電流100 mA，掃描步長0.02，衍射<142。
2.5 氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用試驗
采用安捷倫公司生產(chǎn)的7890A-5975C氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀進行分析，程序由室溫升至50℃，保持2 min，在20cC／min的升溫速率下升至280℃，并保持5min，氣化室溫度設定為300攝氏度，檢測器溫度設定為300攝氏度。
2.6 離子化一飛行時間質(zhì)譜試驗
采用ABI 4800plus MALDI-TOF，選用MS reflee tor方法模式，樣品溶液與DHB基質(zhì)溶液以l：l(體積比)混合，0．5斗L混合溶液沉積在MALDI質(zhì)譜的靶上，自然干燥，置于質(zhì)譜儀器的離子源中進行質(zhì)譜分析。每個質(zhì)譜圖為30次激光脈沖掃描累加圖。
三、分析結(jié)果與討論
3.1傅里葉紅外光譜分析
圖1為未知物紅外光譜圖，結(jié)合譜圖中特征峰和指紋區(qū)的吸收峰分布情況，此未知物紅外光譜測試結(jié)果分析如下：樣品在3443、2956、2929、2874 cm波數(shù)吸收很強，表明此物質(zhì)中含有一CH，一CH：，一CH，基團。樣品在1729cm波數(shù)有較強吸收峰，表明此物質(zhì)中可能含有內(nèi)酯C一---O或一O一或聚合含有氧元素。樣品在1 160 cm’1出現(xiàn)吸收，表明試樣中可能含有Si—O鍵，樣品在1 600 em。1波數(shù)有弱的c—C的吸收峰。
3.2 溶解實驗分析
根據(jù)光譜解析結(jié)果，分別選取了水、甲醇、乙醇、二甲苯、四氫呋喃、二甲基亞砜等溶劑，進行未知物在不同溶劑下的溶解試驗。表1為未知物在不同溶劑
中的溶解情況，試驗結(jié)果表明該物質(zhì)在水中呈現(xiàn)半透明、較均一的溶液，說明其在水中的溶解性和分散性較好。
3.3 能譜分析
為了進一步判斷未知物中各成分的組成，選擇未知物的不同區(qū)域進行能譜試驗。圖2為未知物的能譜圖，結(jié)果表明未知物表面出現(xiàn)較大面積小分子團聚
現(xiàn)象，圖3為能譜分析得到的元素譜圖，表3為未知物的能譜成分分析結(jié)果，結(jié)合兩者數(shù)據(jù)可以看出未知物譜圖1的區(qū)域中含有一定比例的C、O、Na、Mg、AI、Si等元素，未知物中添加了一定量的SiO2或者TiO2顆粒，這些無機小分子粒子在未知物表面出現(xiàn)了一定程度的團聚現(xiàn)象。
3.4 XRD分析
圖4為未知物的XRD譜圖，根據(jù)晶面數(shù)據(jù)和衍射峰的強度，并結(jié)合XRD譜圖數(shù)據(jù)庫，可以判斷出未知物中含有CaC03、Ti02、MgC03、Na2Si205化合物，其晶面參數(shù)見表3，結(jié)合能譜分析數(shù)據(jù)可以判斷該未知物中團聚的顆粒為TiO2。
3.5 氣質(zhì)聯(lián)用實驗結(jié)果
根據(jù)氣相色譜一質(zhì)譜測試結(jié)果，圖5一圖7分別為卜丁醇、甲醇和水氣相色譜一質(zhì)譜圖，可以明顯看到水、1一丁醇(C4H10O)、甲醇(CH4O)的吸收峰，結(jié)合前面紅外光譜圖，由此可以斷定未知物中包含卜丁醇、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲醇和水。
3.6 離子化一飛行時間質(zhì)譜分析
根據(jù)以上未知物的試驗數(shù)據(jù)中的官能團、化學鍵分析、色譜圖譜，以2，5一二羥基苯甲酸(DHB)為電離酸，進行了未知物的離子化一飛行時間質(zhì)譜試驗，見圖8。DHB輔助基質(zhì)對未知物的電離效果較好，剔除溶劑產(chǎn)生相關(guān)的干擾峰后，在分子量為272.9842位置出現(xiàn)過硫酸鉀(K2S2O8)的離子化產(chǎn)物。
四、實驗結(jié)論
結(jié)合以上全部試驗數(shù)據(jù)，能夠得到未知物的組分信息如下：
甲基丙烯酸甲酯、丁醇、過硫酸鉀、水、碳酸鈣、二氧化鈦、碳酸鎂、二硅酸鈉、硅烷偶聯(lián)劑參與反應后中間體產(chǎn)物的共混物。
未知物的鑒定過程一般先從紅外光譜分析微觀官能團分析人手，準確識別未知物的分子結(jié)構(gòu)、官能團等特征信息，然后借助物質(zhì)分離、提純技術(shù)，采用x射線衍射、色譜、質(zhì)譜等技術(shù)進行定性和定量分析。未知物的鑒定過程一般需要使用以上多種測試方法，層層遞進，綜合解析。傅里葉紅外光譜法(IR)能夠進行未知物分子及基團的結(jié)構(gòu)分析；X射線衍射法(XRD)能夠進行元素價態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)分析；能譜分析法(EDS)能夠?qū)ξ镔|(zhì)的近表面進行化學元素的可視化選區(qū)分析；氣相一質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)可以用于混合物的快速分離與定性；離子化一飛行時間質(zhì)譜(TOF—MS)將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到分子或從分子得到質(zhì)子，而使分子電離，進而對未知物各組分進行分離和解析。
