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有机光谱分析的样品准备

通过合成或分离获得的有机化合物，必须通过光谱鉴定才能确定其化学结构，有机化学工作者必须熟练掌握光谱分析的有关知识。通过合成获得的有机物通常不能直接进行光谱分析，必须进行适当的处理。

（1）红外光谱的样品准备

红外光谱是一种吸收光谱，是有机物官能团鉴定的有效方法，在有机物的结构分析中具有重要作用。红外光谱测定的样品通常是固体或液体，通过特殊的装置也可以测定气体的红外光谱。红外光谱的测定比较简单，通常情况下由学生自己独立操作完成。

一般红外光谱测定所需的样品量为每次5～20 mg，样品应当充分地精制提纯，水分对红外光谱的测定影响较大，样品需充分干燥。

    为了方便测定有机物的红外光谱，必须选择合适的载体。玻璃、石英以及塑料等具有共价键的化合物通常在红外区具有强烈的吸收，不能用来制作样品载体，必须用离子化合物作载体。金属卤化物如氯化钠、溴化钾、氯化银等是经常使用的载体材料。将氯化钠单晶切割成片并磨光，用这种晶片制作样品窗在整个红外区都没有吸收，但是氯化钠单晶容易破碎，而且氯化钠是水溶性的，样品必须干燥后才能测定。

固体粉末和结晶样品的分析常用溴化钾法，即先将样品与溴化钾粉末均匀混合后，在模具中加压制成透明的圆片再进行测定。

将2～4 mg样品在玛瑙或玻璃研钵中充分粉碎，将200 mg干燥的溴化钾分三次加入研钵中，最初几次制备样品时必须用分析天平称重，有了一定经验后，可以凭经验估计大致的量。继续研磨5 min左右，由于溴化钾有吸湿性，很容易吸收大气中的水分，所以研磨操作应迅速，避免吸湿，溴化钾保存时也应置于干燥器中。研磨时，必须把样品均匀地分散在溴化钾中，尽量将它们研细。颗粒越细，散射光越少，吸光度越大，可以得到很尖锐的吸收峰。研细后的样品在特制的模具中加压制成圆片，不同厂家生产的模具形状不一，应按各自的说明书进行操作。不透明或有气泡的样品片不能得到满意的谱图，应重新压片，压出半透明状的薄片。测定时把样品片固定在样品架里，在参比光路中放入纯溴化钾的压片。注意移动压好的薄片时必须使用镊子，不可用手拿，以免吸水或污染待测压片。压好的溴化钾压片保存时应用样品纸包好，放在干燥器内。研磨完样品的研钵和压完片的模具要清理干净，先用水洗去除较多的固体粉末，然后用脱脂棉蘸乙醇或丙酮擦洗几遍，在红外灯下干燥，然后进行下一个样品的制备或放入干燥器保存。

    液膜法适用于难挥发性的液体样品（沸点约为80℃以上），最简单的方法即是在磨平且抛光的两块氯化钠晶片之间放上一薄层液体，即在一块晶片的表面滴上一滴液体，然后盖上第二块晶片，在第二块晶体的压力下使液体向四面铺开，在两块晶片间形成一层毛细薄膜。然后将晶片置于特制的支架上，置于光路中进行测定，装配支架时不可将螺帽拧得太紧，因为压得过紧会使氯化钠晶体碎裂。氯化钠晶片是从大的氯化钠单晶上切割下来的，价格较贵，取用时要小心，用镊子轻轻夹住晶片的边缘进行操作。不要用手接触晶片，因为手指上的潮气会使磨光的表面损坏，使光无法透过，任何含水溶液的样品都不能用于盐窗。测完光谱后，氯化钠晶片必须用氯仿、四氯化碳等挥发性的干燥溶剂洗涤干净，干燥后保存在干燥器中。

（2）核磁共振谱（NMR）

为了获得准确的分析结果，供核磁测定的样品应尽可能的纯净，送检样品纯度一般应＞95% ，不得含磁性物质（如铁屑）、灰尘、滤纸毛等杂质。当样品中还含有结构不明的组分时，会给谱图的解析带来不必要的麻烦。分析未知样品时，首先应整理已经了解到的其它分析数据，明确用NMR测定的目的，从而确定样品浓度、溶剂、温度等测定条件。

核磁共振测定使用的溶剂应对样品有较强的溶解能力，不干扰样品的信号，也不与样品发生反应。经常使用的溶剂有氘代氯仿、氘代二甲亚砜、重水、氘代丙酮、氘代苯等。为方便测定一般市售的氘代试剂一般都加入了一定浓度的内标物，常用的内标物为四甲基硅烷，其化学位移为0。选择溶剂应考虑溶剂对样品的溶解能力，氘代试剂价格较贵，对于未知样品可以先用非氘代试剂测试溶解度。样品在氘代试剂中溶解度要好，溶解后溶液均一透明，若有固体微粒必须首先过滤。

在实际测试过程中，采用不同的溶剂化学位移可能有很大变化，氘代的溶剂有时也会与样品中活泼氢发生交换反应。氘代试剂中含有1％的H，就会产生小的信号，应注意与样品信号的区分，为防止启封的氘代试剂瓶吸湿后会出现H的信号，应将其封好并放入装有硅胶干燥剂的干燥器中保存。也有已分装好的氘代试剂出售，用玻璃瓶密封包装，每瓶0.5 mL, 使用十分方便。

    一般使用市售的核磁管的规格为外径5 mm，内径4 mm，长180 mm，配有聚四氟乙烯或塑料的封盖。氘代试剂溶解后的样品体积以在核磁管中高度约3～4 cm左右为宜（氘代试剂0.5 mL)，管外不要粘贴标签，以免影响旋转，标签纸应套在样品管上。为保证谱图质量，使用前核磁管必须清洗干净，首先用溶剂或洗涤剂洗净，再用丙酮清洗，充分干燥，由于核磁管比较细，干燥时间要长一些，以免残留溶剂，影响谱图的解析。

一般用于核磁共振测定的有机样品浓度为：氢谱约10～20 mg/0.5 mL氘代试剂；碳谱＞30 mg/0.5 mL氘代试剂。测试氢谱时浓度太低则噪音较大、基线不平，浓度太高则谱峰裂分不好；测试碳谱时浓度高可缩短测试时间，噪音小，基线平直。高聚物一般不受上述限制，以溶解度最大为好。

样品管所带的标签纸上请注明：样品编号、所用氘代试剂、测试要求（如1H， 13C，DEPT，COSY，QC，BC等）、样品的可能结构、送样人姓名、联系方式、送样日期等。液体核磁通常的扫场范围为1H：－1～13 ppm，13C：－12～230 ppm，特殊要求应在标签纸上注明，不稳定样品应提前与测试人员预约。

（3）质谱

    质谱分析时需要熟练的操作技巧，一般由专业人员进行测定，这里介绍有关委托分析的注意事项。

    混合物的谱图一般是各单独组分谱图的叠加，符合加成法则，因此质谱法也可以分析混合物或混有一些杂质的样品。混合物定量分析时最主要的问题是分子离子的强度比，有干扰离子存在时要把样品做成衍生物或使其分解然后进行测定。解析未知物的构造时，碎片离子是非常重要的，希望尽可能地除净样品中的杂质。

    质谱测定的核质比大约可到2000，一般有机物结构解析时用到500左右，每次测定所用最少样品量为：固体、液体约0.1mg （直接进样时0.01～0.1μg）便可测定；气体、易挥发液体0.1～1 mL。委托分析时准备样品量为其十倍以上为宜。

    固体样品－取10 mg放到样品管内；液体样品－取10 mg左右封存在内径为2 mm的毛细管里；气体样品－装在气体采样器中，贴上标签，并填写委托分析单。委托分析单上应注明：样品号、单位、姓名、委托日期；样品中含有的元素、结构式、分子量的估计值、纯度、沸点、熔点以及挥发性、升华性、吸湿性等；测定的目的，分子离子、碎片离子、同位素离子、亚稳态离子等，希望测定某些特定的峰时也应注明。

（4）紫外光谱

    测定紫外光谱时一般是将被测样品溶于适当的溶剂中，然后盛在吸收池中测定。

    所使用的溶剂能充分地溶解样品，与样品没有相互作用，而且在测定波长范围内吸收少。各种溶剂可以使用的波长范围如下：蒸馏水、乙腈、环己烷大于200 nm；甲醇、乙醇、乙醚大于220 nm；二氧六环、氯仿、乙酸大于250 nm；二甲基甲酰胺、乙酸乙酯大于270 nm；四氯化碳大于275 nm，苯、甲苯、二甲苯大于290 nm；丙酮、吡啶大于350 nm；二硫化碳大于380 nm。

    被测样品的浓度通常采用实验的方法来确定，首先精确配制0.01 mol·L-1浓度的溶液进行测定，若浓度过大则取其一部分稀释10倍进行测定，直到浓度适宜为止。稀释溶液时通常使用20 mL的容量瓶及2 mL的移液管。配好的样品溶液必须清澈透明，不能有气泡或悬浮物质存在。

    比色皿（吸收池）应选择在测定波长范围内没有吸收的材质，玻璃比色皿只能用于可见光波长范围内，石英比色皿紫外、可见光均可使用，但价格较贵，用挥发性强的溶剂时应使用有盖的比色皿。

样品溶液移入比色皿前，首先用溶剂洗涤比色皿，然后再用样品溶液冲洗，清洗时首先用注射器注入1 mL液体，把比色皿各部润湿后倒掉。最后加入样品溶液，所加溶液为比色皿高的4/5为宜。

    比色皿外侧粘有液体时可用脱脂棉擦净。拿比色皿时应只接触不透光的侧面，不应在透光面粘有指纹或异物。

    使用过的比色皿应在干燥之前进行清洗，一般用溶剂进行清洗，使用不溶于水的溶剂时还需进一步用丙酮或乙醇清洗。比色皿应保存在干燥器中，或者放在有磨口盖的广口瓶中并加入酒精或水浸泡吸收池。