未知樣品成分及配方剖析實例-乾貨

來自專欄 配方分析

配方分析技術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，可以為企業提供便捷、高效、經濟的產品研發路徑，能加快產品上市時間、了解競爭對手優勢、儲備產品技術實力等。

很多企業和個人，都期望通過配方分析技術研發或升級新產品，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人員提供一個詳細操作步驟，飛秒哥希望藉此能幫助到大家更全面認識配方分析技術。

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採用Perkin Elmer—Frontier中紅外光譜儀進行測試，測試採用ATR(衰減全反射的模式)進行測試，解析度為4個波數，掃描範圍在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、二甲基亞碸等常見溶劑進行溶解試驗。

2.3 能譜試驗

採用了Oxford IE350能譜儀對未知物的不同區域進行能譜分析，加速電壓為20 kV。

2.4 XRD試驗

採用DMAX—RB型x射線衍射分析儀進行測試，測試參數為：銅靶Ka射線，石墨單色器濾波，特徵波長A=1.540 6nm，電壓60 kV，電流100 mA，掃描步長0.02，衍射<142。

2.5 氣相色譜一質譜聯用試驗

採用安捷倫公司生產的7890A-5975C氣相質譜聯用儀進行分析，程序由室溫升至50℃，保持2 min，在20cC／min的升溫速率下升至280℃，並保持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譜試驗

採用ABI 4800plus MALDI-TOF，選用MS reflee tor方法模式，樣品溶液與DHB基質溶液以l：l(體積比)混合，0．5斗L混合溶液沉積在MALDI質譜的靶上，自然乾燥，置於質譜儀器的離子源中進行質譜分析。每個質譜圖為30次激光脈衝掃描累加圖。

三、分析結果與討論

3.1傅里葉紅外光譜分析

圖1為未知物紅外光譜圖，結合譜圖中特徵峰和指紋區的吸收峰分布情況，此未知物紅外光譜測試結果分析如下：樣品在3443、2956、2929、2874 cm波數吸收很強，表明此物質中含有一CH，一CH：，一CH，基團。樣品在1729cm波數有較強吸收峰，表明此物質中可能含有內酯C一---O或一O一或聚合含有氧元素。樣品在1 160 cm』1出現吸收，表明試樣中可能含有Si—O鍵，樣品在1 600 em。1波數有弱的c—C的吸收峰。

3.2 溶解實驗分析

根據光譜解析結果，分別選取了水、甲醇、乙醇、二甲苯、四氫呋喃、二甲基亞碸等溶劑，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，試驗結果表明該物質在水中呈現半透明、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域進行能譜試驗。圖2為未知物的能譜圖，結果表明未知物表面出現較大面積小分子團聚

現象，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果，結合兩者數據可以看出未知物譜圖1的區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了一定程度的團聚現象。

3.4 XRD分析

圖4為未知物的XRD譜圖，根據晶面數據和衍射峰的強度，並結合XRD譜圖資料庫，可以判斷出未知物中含有CaC03、Ti02、MgC03、Na2Si205化合物，其晶面參數見表3，結合能譜分析數據可以判斷該未知物中團聚的顆粒為TiO2。

3.5 氣質聯用實驗結果

根據氣相色譜一質譜測試結果，圖5一圖7分別為卜丁醇、甲醇和水氣相色譜一質譜圖，可以明顯看到水、1一丁醇(C4H10O)、甲醇(CH4O)的吸收峰，結合前面紅外光譜圖，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譜分析

根據以上未知物的試驗數據中的官能團、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譜試驗，見圖8。DHB輔助基質對未知物的電離效果較好，剔除溶劑產生相關的干擾峰後，在分子量為272.9842位置出現過硫酸鉀(K2S2O8)的離子化產物。

四、實驗結論

結合以上全部試驗數據，能夠得到未知物的組分信息如下：

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構、官能團等特徵信息，然後藉助物質分離、提純技術，採用x射線衍射、色譜、質譜等技術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構分析；X射線衍射法(XRD)能夠進行元素價態和晶體結構分析；能譜分析法(EDS)能夠對物質的近表面進行化學元素的可視化選區分析；氣相一質譜聯用法(GC-MS)可以用於混合物的快速分離與定性；離子化一飛行時間質譜(TOF—MS)將質子轉移到分子或從分子得到質子，而使分子電離，進而對未知物各組分進行分離和解析。