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English| 發(fā)布日期：2019-06-04 |
拉曼光譜儀在線監(jiān)測(cè)阿司匹林合成過程
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與步驟
1）稱取水楊酸13.88g，乙酸酐20.73g，氨基磺酸0.25g；將乙酸酐、水楊酸、依次加入50mL三口燒瓶，磁力攪拌，水浴溫度升至60℃時(shí)，加入氨基磺酸并開始采集光譜，每隔1min采集1次反應(yīng)體系拉曼光譜，10min后升溫到80℃，保溫反應(yīng)30min。樣本光譜保存為S1-41。
其中光譜采集參數(shù)為：激光器功率400；波長(zhǎng)785nm；積分時(shí)間2000ms。
2）取分析純乙酰水楊酸（阿司匹林）1g，采集純物質(zhì)拉曼光譜數(shù)據(jù)，記為B1。
其中光譜采集參數(shù)為：激光器功率400；波長(zhǎng)785nm；積分時(shí)間2000ms。
數(shù)據(jù)分析
1）打開數(shù)據(jù)處理平臺(tái)（MATLAB2018b），導(dǎo)入所采集的反應(yīng)過程光譜S1-S41和B1；
圖1 對(duì)照品阿司匹林與不同時(shí)間下反應(yīng)過程的拉曼譜圖
2）調(diào)用算法程序，對(duì)S1-S18和B1進(jìn)行一階導(dǎo)光譜預(yù)處理，然后求取反應(yīng)過程光譜S1-S41與阿司匹林純光譜B1的夾角值；
3）繪制夾角值和時(shí)間的關(guān)系圖，得到合成過程生成物乙酰水楊酸（阿司匹林）的反應(yīng)趨勢(shì)，判斷反應(yīng)終點(diǎn)。圖2為不同反應(yīng)時(shí)間下樣本中對(duì)應(yīng)阿司匹林夾角值的變化趨勢(shì)圖。
圖2 不同反應(yīng)時(shí)間下夾角值的變化趨勢(shì)圖（阿司匹林）
從圖可以看出，反應(yīng)到15min，體系拉曼光譜響應(yīng)與阿司匹林的純光譜的角度值變化趨于平緩，也就是生成物阿司匹林含量不再增加，反
應(yīng)終點(diǎn)在15min左右。采用拉曼光譜可以實(shí)現(xiàn)對(duì)阿司匹林合成過程反應(yīng)趨勢(shì)跟蹤。同理，對(duì)體系其他組分乙酸酐、水楊酸、和醋酸進(jìn)行了分析，結(jié)果見圖3-圖8.
圖3 對(duì)照品醋酸與不同時(shí)間下反應(yīng)過程的拉曼譜圖
圖4 不同反應(yīng)時(shí)間下夾角值的變化趨勢(shì)圖（醋酸）
圖5對(duì)照品水楊酸與不同時(shí)間下反應(yīng)過程的拉曼譜圖
圖6 不同反應(yīng)時(shí)間下夾角值的變化趨勢(shì)圖（水楊酸）
圖7 對(duì)照品乙酸酐與不同時(shí)間下反應(yīng)過程的拉曼譜圖
圖8 不同反應(yīng)時(shí)間下夾角值的變化趨勢(shì)圖（乙酸酐）
圖9體系四種組分的反應(yīng)趨勢(shì)圖
前三個(gè)點(diǎn)異常是因?yàn)榉磻?yīng)未開始，反應(yīng)物處于溶解狀態(tài)，正式反應(yīng)是從第4個(gè)點(diǎn)開始的；乙酸酐趨勢(shì)圖第4、5、6、7個(gè)點(diǎn)有上翹，是因?yàn)榉磻?yīng)中與醋酸達(dá)到的某種平衡所致；大約在15min時(shí)，反應(yīng)完成。
無論與生成物還是反應(yīng)物作夾角的趨勢(shì)圖都符合實(shí)際的反應(yīng)情況，表明利用拉曼幾何空間夾角的方法可以完成對(duì)合成阿司匹林反應(yīng)過程的實(shí)時(shí)追蹤。
