第二章 農(nóng)藥的分離與純化方法

第二章

農(nóng)藥的分離與純化方法分離純化是農(nóng)藥分析必不可少的過程不管是商品農(nóng)藥樣品還是殘留農(nóng)藥樣品都不是純的農(nóng)藥成分。對于這些樣品的分析，首先要進行一定的分離純化步驟，使農(nóng)藥和雜質(zhì)盡可能分離，達到分析結(jié)果準確的目的。不同的農(nóng)藥樣品有不同的純化方法。選擇分離方法的依據(jù)是樣品中農(nóng)藥的性質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)差別來選擇分離純化的方法農(nóng)藥分析——分離、提純的方法和原理

農(nóng)藥分離的主要類別原藥分析：各種農(nóng)藥異構(gòu)體及有效成分含量。殘留分析：土、水、動植物體中農(nóng)藥殘留量分析。原藥的一般組成原藥（固體）：含填料，加工成粉劑，可濕粉劑顆粒時加入。加入目的：原藥粉，不易粉碎；農(nóng)藥藥效高,單位面積用量少，加入填料后易稀釋。加入成分：藥石、粘土、碳酸鹽類。原藥（液體）：含溶劑、助劑、乳化劑、非有效成分（合成副產(chǎn)物、降解成分等）。農(nóng)藥分析對象與特點原藥分析對象：主要對有效成分分析。原藥分析的特點：含量高，有固定的提純與分析方法。殘留分析對象：對人、畜、環(huán)境有害成分。殘留分析特點：殘留量少，組成復(fù)雜。要提取、富集，分離提純。分離提純與分析方法靈活多樣。共同點：基本原理和方法一致。分離提純（富集）——物理和化學方法；分析類別：定性分析、定量分析固體農(nóng)藥的純化方法簡介固體農(nóng)藥（有效成分）制標準樣時用重結(jié)晶法提純。提純原理：在某一種溶劑中，固體農(nóng)藥的溶解度隨溫度變化有較大的變化。在較高溫度時的飽和溶液趁熱過濾除不溶性雜質(zhì)。母液放冷，在較低溫度時農(nóng)藥以晶體析出，過濾，可溶性雜質(zhì)留在母液中而除去。（可反復(fù)重結(jié)晶直到提純農(nóng)藥熔點不變?yōu)橹梗Ｖ亟Y(jié)晶的關(guān)鍵因素關(guān)鍵：選合適溶劑。重結(jié)晶溶劑具備條件：a.不與被提純成分發(fā)生化學反應(yīng)b.被提純物與雜質(zhì)要有顯著溶解度差c.被提純物在該溶劑中溶解度隨溫度變化變化大d.溶劑沸點適中（不高也不低）如沒有合適的純?nèi)軇﹦t用混合溶劑重結(jié)晶。混合溶劑的選擇方法1、確定兩種溶劑可以互相混溶，而且一種是被提純農(nóng)藥的良好溶劑，一種是不良溶劑。如乙醇和水；苯和乙醇；丙酮和三氯甲烷等。2、取0.02g—0.03g樣品溶解于一定量（1mL）的良好溶劑中（試管），然后在不斷搖動下緩慢滴加不良溶劑，直到出現(xiàn)渾濁為止。3、記下不良溶劑的體積，計算得到混合溶劑的組成比例，通過重復(fù)試驗進行適當調(diào)整。重結(jié)晶的一般操作步驟1、制成飽和熱溶液（接近溶劑的沸點）2熱過濾（除不溶雜質(zhì)）。3、自然冷卻結(jié)晶4、過濾晶體與洗滌。5、干燥6、標準品多次重結(jié)晶，直到m.p不變?yōu)橹怪亟Y(jié)晶操作要點1、制成飽和熱溶液視被提純物質(zhì)多少選用適當容積的燒瓶，將被提純物質(zhì)放入燒瓶，裝好回流裝置。在不超過溶劑沸點的熱浴溫度下緩慢滴加溶劑，并攪動，使溶質(zhì)在接近容積沸點時剛好溶解，立刻停止滴加溶劑。記下溶劑的體積與溶質(zhì)的質(zhì)量。2（用保溫漏斗）熱過濾?；蛘邔岬牟际下┒泛蜑V紙用熱溶劑潤濕后減壓過濾。重結(jié)晶操作要點3、結(jié)晶：濾液自然冷卻結(jié)晶（易揮發(fā)溶劑或者易于吸潮的溶劑應(yīng)密閉結(jié)晶）。如果冷至室溫不結(jié)晶，則可以放入晶種或用玻棒擦容器器壁；或放入冰箱進行結(jié)晶（注意冰箱溫度應(yīng)該在溶劑凝固點之上）。4、過濾與洗滌晶體：減壓過濾、用低溫、少量溶劑洗滌。注意：減壓過濾應(yīng)該在布氏漏斗完全沒有液滴滴下為止。5、干燥a、低熔點固體、不吸潮物質(zhì)，可以在空氣中干燥。b、高熔點,熱穩(wěn)定的物質(zhì)用烘箱中干燥c、熱不穩(wěn)定，或吸潮、空氣中不穩(wěn)定的物質(zhì)，低于m.p20—30℃，真空干燥。干燥程度與純度檢驗檢驗干燥程度一般用恒重法檢驗，即稱重后再干燥一段時間，看重量是否發(fā)生變化。也可以用熔點法檢驗干燥程度。純度檢驗一般用熔點法。一種是與標準樣品同時測熔點進行比較；另一種是測一次熔點后再重結(jié)晶一次，再干燥測熔點，兩次熔點不變化則物質(zhì)已經(jīng)提純。純度檢驗還可以用薄層法檢驗，液相色譜或者氣相色譜更好。液體農(nóng)藥分離提純方法

液體農(nóng)藥分離提純一般首先考慮蒸餾法蒸餾法原理：依液體混合物中各組分沸點不同而分離。關(guān)鍵：控制溫度緩慢上升，收集不同溫度范的圍餾份。蒸餾方法分類：常壓蒸餾適用于b.p較低，在b.p時不分解的物質(zhì)。減壓蒸餾適用于b.p較高，或在b.p發(fā)生分解的物質(zhì)。水蒸氣蒸餾適用于不與水反應(yīng)，b.p較高的物質(zhì)。常壓蒸餾注意事項

１.正確裝置，不扭不歪，不漏２.溫度計水銀球位置３.加沸石４.容器中液體體積５.熱源選擇６.餾出速度v=2—３D/S液體的干燥溶劑含水，干燥劑脫水后再蒸餾（干燥劑不可進入蒸餾體系）（容量與速度）脫水劑（干燥劑）種類及性能：CaO中、堿性化合物可用，脫水力高。CaCl2

鹵烴、烴、酯、醚可用（醇、酸不可用，發(fā)生反應(yīng)）脫水力高。Na2SO4

多數(shù)溶劑可用，脫水能力不高。K2CO3

堿性化合物、醇、酯脫水力較高。P2O5

鹵烴、烴（醇、酸不可用發(fā)生反應(yīng)），脫水力高。NaOH飽和烴、肼、胺（酸性物質(zhì)不可用）分子篩多數(shù)可用，脫水力高。減壓蒸餾原理減壓蒸餾的原理液體的沸點隨液面壓強降低而降低。減壓蒸餾前要對沸點和壓強進行估算，可以通過如下途徑進行估算。1、查T-P關(guān)系圖如右圖，從左到右三根線分別為A、B、C。A線上標有減壓的沸點數(shù)據(jù)，B線是正常壓強沸點刻度，C線是壓強刻度（mmHg).ABC沸點低沸點低壓強小壓強大用

近似公式估算2、用

近似公式

lgP=A+B/TP蒸汽壓;T絕對溫度;A、B為常數(shù)（可以通過化合物物理性質(zhì)手冊或者化工手冊查閱）減壓蒸餾裝置儀器：克萊森燒瓶、真空尾接管（單口接頭）帶橡皮套的毛細管、容積=1/2V、不用平底接受器減壓泵（水泵7-20mmHg）機械泵（油泵）0.1mmHg（要連接吸收裝置）裝置如右下圖減壓蒸餾裝置圖注意：負壓與正壓操作一樣要帶護目鏡防爆！減壓蒸餾操作步驟1、查蒸餾系統(tǒng)可否達應(yīng)有真空度

開始：關(guān)安全瓶活塞，擰緊毛細管上橡皮套螺絲夾，開動抽氣泵，看壓力計指示數(shù)據(jù)是否達到要求。

停止：慢慢打開安全瓶活塞，直到壓力與外界平衡為止,擰松毛細管上螺絲夾，關(guān)閉抽氣泵。2、加液料、關(guān)活塞、開抽氣、調(diào)毛細（氣泡與線）、達到所需壓力后（平衡、穩(wěn)定）再

加熱。3、熱源溫度高于b.p20-30℃，壓力不穩(wěn)則調(diào)熱源，使餾出速度V=0.5—1D/S4、多組分蒸餾、餾出溫度上升時轉(zhuǎn)換接收器（使用多頭接受器）。5、蒸餾完后先撤除熱源、再慢慢開活塞

壓力平衡后關(guān)氣泵與打開毛細管夾。

可旋轉(zhuǎn)多用接頭旋轉(zhuǎn)濃縮蒸餾法

用于提取液濃縮。壓力400—600mmHg,蒸餾瓶50—160轉(zhuǎn)/分。旋轉(zhuǎn)使溶劑在瓶壁形成一層薄膜，擴大蒸餾面積，提高蒸餾速度。操作步驟：1、裝好儀器2、調(diào)熱浴溫度高于b.p10℃以上3、冷卻水接蛇形冷凝管（低于b.p20℃）4、接真空泵（不低于300mmHg）5、加熱、開自動加液旋塞，液自動流入蒸餾瓶（可隨時加料）。6、開動電機、使旋轉(zhuǎn)。結(jié)束：關(guān)電機

除熱源

關(guān)加液旋塞

壓力平衡后停止抽氣。

水蒸汽蒸餾水蒸氣蒸餾主要是用于那些沸點比較高，容易熱分解，或者與其他有機物性成不容易分離的糊狀物中的成分。水蒸氣蒸餾原理：混合體系中總的蒸汽壓等于各組分蒸汽分壓之和。當被蒸餾體系接近100℃時，水的蒸汽壓接近1atm，故被蒸餾的物質(zhì)蒸汽可以和水蒸氣合計等于1atm，從而在接近100℃的溫度從混合物被蒸餾出來。被蒸餾物質(zhì)必須滿足的條件：不與水反應(yīng)；在100℃時不低與5mmHg的蒸汽壓水蒸氣蒸餾操作水蒸氣蒸餾操作與常壓蒸餾操作類似，其裝置比常壓蒸餾裝置多一個水蒸氣發(fā)生器。水蒸氣發(fā)生器T形管安全管三、柱層析柱層析技術(shù)是分離混合物的重要方法，簡單實用。架設(shè)一個帶活塞的玻璃柱，填入吸附劑，就可以用于分離混合物。柱色譜的幾種技術(shù)指標直徑與長度比：1：10~1：40短而粗的柱子，分離快，分離效果差長而細的柱子，分離慢，分離效果好色譜柱的分離效果還與吸附劑和洗脫劑的選擇、柱子的裝填質(zhì)量有關(guān)。柱層析原理與分類簡介原理：當混合物被束縛在色譜柱的固定相上后，流動相自上而下流經(jīng)固定相，帶動被分離組分向下移動。與固定相作用力大的組分在流動過程中留在了后面，與固定相作用力小的組分在流動過程中跑在了前面（略），混合物因而被分離。柱層析分類：吸附、分配、凝膠吸附色譜柱：吸附劑固體表面吸附各種成分。分配色譜柱：惰性載體表面涂高沸點液體，被分離物在淋洗劑與高沸點液體之間溶解分配。凝膠色譜柱：多凝膠填粒、淋洗，凝膠網(wǎng)眼大小篩分不同尺寸的分子吸附柱的裝填要求吸附劑要裝填均實，淋洗劑才會等速水平下降，分離效果才會好。干裝：吸附劑通過漏斗直接裝入盛有洗脫劑的色譜柱（邊裝邊敲），最后應(yīng)使吸附劑上有一薄層溶劑。為保持柱上有平整表面，最上層可加一些石英砂。濕裝：先裝洗脫劑于柱內(nèi)，加用淋洗劑調(diào)成糊狀的吸附劑，使慢慢沉降。最后應(yīng)使吸附劑上有一薄層溶劑。亦應(yīng)邊加邊敲。吸附劑的分類吸附劑種類：氧化鋁、硅膠、弗羅里硅土、纖維素、氧化鎂、碳酸鈣、火性碳等為常用品種。吸附劑的要求：要對被吸附物有一定的作用，與被吸附物，淋洗劑無化學反應(yīng)。吸附能力：與顆粒粗細有關(guān)，粗則流速快，分離效果差；粗則流速慢，分離效果好。氧化鋁分為酸性、中性、堿性三種酸性——１％HCl浸泡，蒸餾水洗至pH4—４.５，用于分離酸性物質(zhì)中性——pH為７.５左右，用于分離中性物質(zhì)堿性——pH９—１０，用于分離堿性物質(zhì)或烴類。吸附劑的活性吸附劑活性與含水量有關(guān)，含水量越低活性越高。如：氧化鋁依含水量分為五級，含水量分別為０；３％；６％；１０％；１５％硅膠五級對應(yīng)含水量為０；５％；１５％；２５％；３８％一般制備方法：３５０——４００℃烘至無水（３小時）加入相應(yīng)水量得相應(yīng)級別。吸附力與分子極性有關(guān)。極性越強吸附力越大。淋洗劑選擇極性遞增順序：Cl-Br-I-<C=C<-OCH3<<—CO2R<C=O<--CHO<-SH<-NH2<-OH<-CO2H吸附力與淋洗劑性質(zhì)有關(guān)。選淋洗劑時應(yīng)考慮被洗脫物質(zhì)的極性與溶解度。極性大的化合物用極性大的淋洗劑洗脫；極性小的化合物用小極性淋洗劑洗脫；幾種極性差別大的混合物用幾種不同極性的淋洗劑分批洗脫。亦可以用混合淋洗劑。淋洗劑洗脫能力淋洗劑洗脫能力依以下順序遞增：正己烷〈CCl4〈C6H5-CH3〈C6H6〈CH2Cl2〈CHCl3〈Et2O〈CH3CO2C2H5〈Me2CO〈C3H7OH〈MeOH〈H2O淋洗要點：連續(xù)不斷，不快不慢，吸附劑不露出液面。淋洗速度V=1—２滴/S為宜?？靹t交換不平衡；慢則具有大表面的吸附劑使某些成分破壞。淋洗曲線淋洗曲線：分段收集標準品洗脫液進行含量分析，繪成的淋洗劑體積—樣品含量曲線。目的—使要收集的組分盡可能收集完全，對于無色化合物應(yīng)該用標準品進行實驗。分段收集洗脫液進行含量分析，繪成曲線。依此確定淋洗過程應(yīng)收集的洗脫液體積，同時還可以確定淋洗所需溶劑。含量％淋洗劑體積常見吸附劑的處理中性氧化鋁：５５０℃活化４h，使用前130℃活化5h，可保一周，過期重新活化；８００℃時中性變堿性。氧化鋁吸附色素最佳。硅膠：水玻璃加鹽酸，沉淀脫水得無定形多孔物質(zhì)。表面Si-OH稱硅醇，與不飽和化合物或極性基形成氫鍵而吸附；Si-O-Si氧橋可水解，稱溶解度，pH=９以上顯著，故不可用強堿性淋洗液；硅膠層析性能與多孔骨架及坑穴體系密切相關(guān)，加熱有變?；罨瘻囟炔怀^２００℃。130℃活化２h備用。用于有機氯農(nóng)藥分離?；旌衔絼┲没旌衔絼┭b柱柱可以用于純化多種雜質(zhì)的樣品。不同的農(nóng)藥樣品的提純用不同的混合柱。常見混合柱如下?；钚蕴肌趸V，用于有機磷農(nóng)藥分離?；钚蕴迹w維素，由于有機磷，有機氯農(nóng)藥分離。弗羅里硅土—中性氧化鋁—酸性硅藻土，用于植物食品中有機氦農(nóng)藥凈化；活性碳—中性氧化鋁，CHCl3淋洗由于提純有機磷農(nóng)藥。分配柱與凝膠滲透柱層析法分配柱層析法：把有機氯農(nóng)藥從極性小的農(nóng)藥樣品中分配到極性大的溶劑中去。主要分離含脂肪、蠟質(zhì)試樣的有機氯。凝膠滲透柱層析法：用凝膠sephadexLH-20作有機磷農(nóng)藥殘留分離凈化。被純化物質(zhì)的分子量范圍：有機磷200-400；色素500-900。用118g葡聚糖LH-20裝柱。乙醇或丙酮淋洗；淋洗速度V=4.5ml/h。多數(shù)有機磷（殘留水平0.05—0.005ppm）淋洗體積在305—428ml；回收率可達66-98%。薄層色譜薄層色譜是比柱色譜更加應(yīng)用廣泛的分離分析手段。薄層色譜用于分離提純具有簡單快速的特點。但是其分離容量不及柱色譜大，分離效果也不及柱色譜好。薄層分類：吸附與分配色譜，分配色譜又分正相色譜與反相色譜。正相：含水吸附劑（固定相），弱極性流動相，極性小的移動快。反相：鈍化吸附劑（固定相），強極性流動相，極性強的移動快。薄層吸附色吸附色譜固定相：硅膠、氧化鋁活化；加石膏為G型，不加為H型，加熒光劑為GF或HF正相分配色譜固定相：纖維素或用緩沖水溶液處理