容重在有機化合物晶形分析中的運用

O 麥青 李宗君（四川運通化工有限公司 四川 610000）

容重在有機化合物晶形分析中的運用

O 麥青 李宗君
（四川運通化工有限公司 四川 610000）

固態有機化合物約1/3存在多晶型現象，如何快速識別最有利于生產的多晶型物質成為廣大分析者們所思考的問題，然識別多晶型物質是極其繁瑣的一件事，無論是從人力方面還是設備方面進行全部需要投入很多資金。對于一些中小企業根本就不具備相應的財力與物力，筆者以自己的親身體會給廣大的分析工作者帶來一條新的分析思路。首先是介紹了進行化合物分析的密度、比重和容重的不同之處，容重所具有的特點，容重的種類還有影響容重的因素。其次是將在有機化合物中的容重不同進行了介紹，再次是將容重放到了具體的案例中進行了分析，最后表達了觀點。

立體化學;構象異構;多晶體;晶癖;分析方法;容重

在化合物分析中密度、比重和容重是三個極其相似、又有差異的指標，人們在表述物質的特性時，密度、比重常因對象的不同而分別使用。固態常以比重，液態則用密度。而容重，在教科書、化工詞典、化學試劑手冊還有化學科普書籍里卻沒有出現。

容重和密度相似但定義在理論方面具有相當大的不同。不同體現在如下的兩個方面：第一個方面就是容重大部分是建筑施工過程里使用的一立方的重量，也就是單位容積里物體的重量。可是密度的使用區域相對較大。

第二個方面就是容重能夠體現物體因為地球引力的作用所展示出來的重力特征，這個特性是密度不具備的。容重也被人們稱作是重度。存在兩種不同的理解，第一種理解就是指單位容積里物體的重量，一般作用在糧食和工程中指一定體積的重量，例如單位體積泥土的重量，第二種理解就是指代物體由于受到地球引力作用反映出來的重力特征，放到均質的流體上面來講表示作用于單位體積上面的重力。

容重中具有一個特殊的種類，這就是干容重，干容重的指代沒有任何水分狀態情況中的容重。例如在糧食分析中我們可以通過干容重來評判糧食品質好次，現行標準中小麥、黍、粟、稷、高粱、莜麥、以及玉米等均以容重作為基礎項目分析，在倉儲上利用容重來計算糧食的品質，推算倉容，推導糧堆體積、儲糧密度、糧堆空隙度等。

影響容重的因素

籽粒的成熟度是影響容重高低最主要的因素。生長自然、成熟、受自然災害越少的糧食，其容重越高，反之則容重低。籽粒幾何形狀的規則度，也是一個影響因素。如糧粒的幾何形狀不規則，容重就小，反之則大。

而在固體化合物中，固體在結晶過程中攪拌的速度、結晶的PH干擾元素溶液的溫度濃度對晶體成形均有影響。影響后的結果是，晶體形成后的幾何形狀規整性 。

因此固態化合物質大都具有微小差異，無機物有晶形的區別，而有機化合物不但存在同分異構體，還往往存在著立體異構現象，常見的有順反異構體、旋光異構體，是現有的教科書中卻很少提及。使用相當小的篇幅也只是提到其構象差異的同分異構體，其分析方法更是稀少。究其原因：構相差異的有機物能量差很小，(只能在溫度較低時可以分離），所以及其容易被忽略，直至今天人們還沒有加以使用，但在實際生產中構象差異對后續反應和使用卻有著極其重要的影響，其指標具有不可忽視的意義。我認為在對特殊樣品分析時有必要把這一指標與物質的理化性能聯合使用。（若有不當之處，敬請專家們指正。)

下面通過一個具體的案例來進行分析：

OB酸屬于新材料產品系列，產品名為2,5-噻吩二羧酸或噻吩-2,5-二羧酸，灰白色狀或白色粉末狀產品，主要作為中間體用于生產熒光增白劑OB、EBF等產品。我廠為OB酸生產企業，采用的工藝為己二酸與氯化亞砜反應在催化劑的情況下成環，此工藝收率最高可達到53%。

目前國內的己二酸主要生產廠為新疆天利、山東海利、重慶華豐、遼陽石化。

2014年前我廠己二酸為遼陽石化專供，收率穩定，但因供方停產改換新疆天利、山東海利、重慶華豐。均長期使用后發現收率參差不齊。

己二酸檢測標準為SHT1499．1-1997個別廠家也因出口制定了相應的企業標準。檢測項目為含量、熔點、色度、水分、灰分、鐵含量、硝酸含量。通過分析各生產廠家產品質量均合格，(重慶華豐、新疆天利）甚至遠高于SHT 1499．1-1997，如此高的產品質量但為什么用同樣的生產工藝其最終的收率不一樣呢？在生產過程中還出現同一廠家所供給的第一批原料的收率不錯，第二批卻發現其收率不如第一批呢？

與廠家溝通發現己二酸在結晶過程中有一個套用母液不斷結晶的周期，大概為3個月或者更久。

晶癖crystal habit的意思就是指定的晶體品種處于一般的外界環境中進行自發生長歷程里在晶體形狀方面體現出來的一種結晶慣態或習性。

晶癖和晶體對稱性以及晶體的晶格周期存在聯系，也和晶體自身原子的特殊排列存在聯系。就像石英單晶具有強烈的傾向去生成通過六方柱和六方雙錐這兩種不同形狀晶面組成的矩形。容易長成針狀或者棒狀的晶體預示著棒的方向晶體將具有較短的周期，可是對于片狀的晶體，基本上片的法線方向具有較長的晶體周期，食鹽與自然形成的鹽湖里面的NaCl的晶癖屬于立方體，可是往水溶液里混入尿素就能讓食鹽生長出來正八面體的形狀。這反映出來介質及雜質等可以給晶癖施加作用。

晶體屬于組成物質的自身質點在三維空間中以周期性式樣進行有序排列的固體物質，可以具有差異化的晶態，其自身的結構同樣具有很多種的類型。結晶物質的自身結構被稱作是晶型。同質多晶的不同晶型的原因是自身分子的排列存在相應的規律，組成的關鍵在于物質微粒彼此存在相互作用。出現讓多種構型分子進行堆積以及嵌合所需要的晶格能時，能夠形成不一樣的晶型。物質進行結晶，因為存在很多方面的因素作用，導致分子自身或者分子彼此鍵合方式出現改變，使得分子或者原子在晶格空間排列方面具有不同，形成不一樣的晶體結構。相同的物質存在兩種或者兩種以上的空間排列以及晶胞參數,形成多種晶形的現象被稱作是多晶現象。

多晶現象雖然處于一定的壓力以及溫度下，只有一種晶形在熱力學方面是穩定的，可是因為由壓穩定態轉化成穩定所要經過的歷程往往十分的緩慢，所以大部分的結晶有機化合物全部具有多晶現象,固體多晶型包括有構型多晶型、假多晶型、色多晶型以及構象型多晶型這四種。

然而在同分異構中因碳鏈不同，官能團不同順反異構不同，旋光異構不同等現象普遍存在而導致結構復雜種類繁多外，大多數有機化合物常常因結晶條件的不同形成不同的晶體，即多晶體化合物，在后續的生產即進一步的加工中往往導致生成物不穩定，同一有機化合物分子因不同晶形，直接影響其后續生產，如果沒有較好的選擇評估方法，會遭受巨大的經濟損失，就目前文獻報道而言，最典型的是多晶形藥物系列，常因晶型的不同，其質量和治療效果差異極大。目前在藥物藥理研究過程中對藥品多晶型研究，已成為新型藥品開發報批過程中極為重要的部分。而在固體有機化合物中約1/3的物質存在多晶型現象，如何識別這些多晶型結構成為了廣大分析者們所思考的問題，就目前常用的分析方法為1．X-射線衍法；2．振動光譜法；3．顯微鏡法等，但無論是從人員來還是硬件設備都是奢侈昂貴的。對于一些中小企業根本就不具備相應的財物力。筆者偶然發現容重不失為解決這個問題的突破口。

通過分析發現：

參考2013．3-2016．5月OB酸車間統計數據。

注：因遼陽石化己二酸收率最高顧定義為1

2016年新疆天利進廠樣品分析報告匯總：

與廠方進行溝通后發現后期供貨為結晶末期，筆者推斷對此次工藝而言己二酸其容重與OB酸收率成正比。

總結

容重法的所具有的優點有三個：其一分析的成本極低，其二是分析的速度很快，其三是對于分析的樣品基本上不會造成損失。大道至簡，使用最簡單的方式用于達到最為理想的目的，在滿足分析目的的條件下，任何分析方法都不是越復雜越好，而是越簡單越利于操作越好，在分析工作的時候假使碰到物料改變導致轉化率不穩定，而其余指標全部檢驗成長的情況下，筆者認為能夠通過容重的思路來來進行權衡，從而找到最適合的物質。

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Application of Volume-weight in Organic Compounds Morphology Analysis

Mai Qing, Li Zongjun
(Sichuan Yuntong Chemical co., LTD, Sichuan, 610000)

About one third of solid organic compound has the polycrystalline type, so how to quickly identify the most benefi cial polycrystalline substance for the production become the question for most analyzers,however identifi cation of polycrystalline substance is a very cumbersome thing, not matter from the aspect of manpower or equipment, it needs a lot of money. For some small and medium-sized enterprises, they do not have the corresponding fi nancial and material resources,the author will provide a new analysis idea with their own experience to for most analyzers. Firstly, it introduces the differences of density, specifi c gravity and volume-weight of compound analysis and volume-weight characteristics,volume-weight types and factors affecting volume-weight. Next, it introduces volume-weight differences in organic compounds and analyzes the specifi c volume-weight cases, fi nally expresses the view.

stereochemistry；conformational isomerism；polycrystal；crystal habit；analytical method；volume-weight

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麥青（1988～），男，四川運通化工有限公司，研究方向：化工分析。李宗君（1974～），男，四川運通化工有限公司，研究方向: 化工工藝。