容重在有机化合物晶形分析中的运用

O 麦青 李宗君（四川运通化工有限公司 四川 610000）

容重在有机化合物晶形分析中的运用

O 麦青 李宗君
（四川运通化工有限公司 四川 610000）

固态有机化合物约1/3存在多晶型现象，如何快速识别最有利于生产的多晶型物质成为广大分析者们所思考的问题，然识别多晶型物质是极其繁琐的一件事，无论是从人力方面还是设备方面进行全部需要投入很多资金。对于一些中小企业根本就不具备相应的财力与物力，笔者以自己的亲身体会给广大的分析工作者带来一条新的分析思路。首先是介绍了进行化合物分析的密度、比重和容重的不同之处，容重所具有的特点，容重的种类还有影响容重的因素。其次是将在有机化合物中的容重不同进行了介绍，再次是将容重放到了具体的案例中进行了分析，最后表达了观点。

立体化学;构象异构;多晶体;晶癖;分析方法;容重

在化合物分析中密度、比重和容重是三个极其相似、又有差异的指标，人们在表述物质的特性时，密度、比重常因对象的不同而分别使用。固态常以比重，液态则用密度。而容重，在教科书、化工词典、化学试剂手册还有化学科普书籍里却没有出现。

容重和密度相似但定义在理论方面具有相当大的不同。不同体现在如下的两个方面：第一个方面就是容重大部分是建筑施工过程里使用的一立方的重量，也就是单位容积里物体的重量。可是密度的使用区域相对较大。

第二个方面就是容重能够体现物体因为地球引力的作用所展示出来的重力特征，这个特性是密度不具备的。容重也被人们称作是重度。存在两种不同的理解，第一种理解就是指单位容积里物体的重量，一般作用在粮食和工程中指一定体积的重量，例如单位体积泥土的重量，第二种理解就是指代物体由于受到地球引力作用反映出来的重力特征，放到均质的流体上面来讲表示作用于单位体积上面的重力。

容重中具有一个特殊的种类，这就是干容重，干容重的指代没有任何水分状态情况中的容重。例如在粮食分析中我们可以通过干容重来评判粮食品质好次，现行标准中小麦、黍、粟、稷、高粱、莜麦、以及玉米等均以容重作为基础项目分析，在仓储上利用容重来计算粮食的品质，推算仓容，推导粮堆体积、储粮密度、粮堆空隙度等。

影响容重的因素

籽粒的成熟度是影响容重高低最主要的因素。生长自然、成熟、受自然灾害越少的粮食，其容重越高，反之则容重低。籽粒几何形状的规则度，也是一个影响因素。如粮粒的几何形状不规则，容重就小，反之则大。

而在固体化合物中，固体在结晶过程中搅拌的速度、结晶的PH干扰元素溶液的温度浓度对晶体成形均有影响。影响后的结果是，晶体形成后的几何形状规整性 。

因此固态化合物质大都具有微小差异，无机物有晶形的区别，而有机化合物不但存在同分异构体，还往往存在着立体异构现象，常见的有顺反异构体、旋光异构体，是现有的教科书中却很少提及。使用相当小的篇幅也只是提到其构象差异的同分异构体，其分析方法更是稀少。究其原因：构相差异的有机物能量差很小，(只能在温度较低时可以分离），所以及其容易被忽略，直至今天人们还没有加以使用，但在实际生产中构象差异对后续反应和使用却有着极其重要的影响，其指标具有不可忽视的意义。我认为在对特殊样品分析时有必要把这一指标与物质的理化性能联合使用。（若有不当之处，敬请专家们指正。)

下面通过一个具体的案例来进行分析：

OB酸属于新材料产品系列，产品名为2,5-噻吩二羧酸或噻吩-2,5-二羧酸，灰白色状或白色粉末状产品，主要作为中间体用于生产荧光增白剂OB、EBF等产品。我厂为OB酸生产企业，采用的工艺为己二酸与氯化亚砜反应在催化剂的情况下成环，此工艺收率最高可达到53%。

目前国内的己二酸主要生产厂为新疆天利、山东海利、重庆华丰、辽阳石化。

2014年前我厂己二酸为辽阳石化专供，收率稳定，但因供方停产改换新疆天利、山东海利、重庆华丰。均长期使用后发现收率参差不齐。

己二酸检测标准为SHT1499．1-1997个别厂家也因出口制定了相应的企业标准。检测项目为含量、熔点、色度、水分、灰分、铁含量、硝酸含量。通过分析各生产厂家产品质量均合格，(重庆华丰、新疆天利）甚至远高于SHT 1499．1-1997，如此高的产品质量但为什么用同样的生产工艺其最终的收率不一样呢？在生产过程中还出现同一厂家所供给的第一批原料的收率不错，第二批却发现其收率不如第一批呢？

与厂家沟通发现己二酸在结晶过程中有一个套用母液不断结晶的周期，大概为3个月或者更久。

晶癖crystal habit的意思就是指定的晶体品种处于一般的外界环境中进行自发生长历程里在晶体形状方面体现出来的一种结晶惯态或习性。

晶癖和晶体对称性以及晶体的晶格周期存在联系，也和晶体自身原子的特殊排列存在联系。就像石英单晶具有强烈的倾向去生成通过六方柱和六方双锥这两种不同形状晶面组成的矩形。容易长成针状或者棒状的晶体预示着棒的方向晶体将具有较短的周期，可是对于片状的晶体，基本上片的法线方向具有较长的晶体周期，食盐与自然形成的盐湖里面的NaCl的晶癖属于立方体，可是往水溶液里混入尿素就能让食盐生长出来正八面体的形状。这反映出来介质及杂质等可以给晶癖施加作用。

晶体属于组成物质的自身质点在三维空间中以周期性式样进行有序排列的固体物质，可以具有差异化的晶态，其自身的结构同样具有很多种的类型。结晶物质的自身结构被称作是晶型。同质多晶的不同晶型的原因是自身分子的排列存在相应的规律，组成的关键在于物质微粒彼此存在相互作用。出现让多种构型分子进行堆积以及嵌合所需要的晶格能时，能够形成不一样的晶型。物质进行结晶，因为存在很多方面的因素作用，导致分子自身或者分子彼此键合方式出现改变，使得分子或者原子在晶格空间排列方面具有不同，形成不一样的晶体结构。相同的物质存在两种或者两种以上的空间排列以及晶胞参数,形成多种晶形的现象被称作是多晶现象。

多晶现象虽然处于一定的压力以及温度下，只有一种晶形在热力学方面是稳定的，可是因为由压稳定态转化成稳定所要经过的历程往往十分的缓慢，所以大部分的结晶有机化合物全部具有多晶现象,固体多晶型包括有构型多晶型、假多晶型、色多晶型以及构象型多晶型这四种。

然而在同分异构中因碳链不同，官能团不同顺反异构不同，旋光异构不同等现象普遍存在而导致结构复杂种类繁多外，大多数有机化合物常常因结晶条件的不同形成不同的晶体，即多晶体化合物，在后续的生产即进一步的加工中往往导致生成物不稳定，同一有机化合物分子因不同晶形，直接影响其后续生产，如果没有较好的选择评估方法，会遭受巨大的经济损失，就目前文献报道而言，最典型的是多晶形药物系列，常因晶型的不同，其质量和治疗效果差异极大。目前在药物药理研究过程中对药品多晶型研究，已成为新型药品开发报批过程中极为重要的部分。而在固体有机化合物中约1/3的物质存在多晶型现象，如何识别这些多晶型结构成为了广大分析者们所思考的问题，就目前常用的分析方法为1．X-射线衍法；2．振动光谱法；3．显微镜法等，但无论是从人员来还是硬件设备都是奢侈昂贵的。对于一些中小企业根本就不具备相应的财物力。笔者偶然发现容重不失为解决这个问题的突破口。

通过分析发现：

参考2013．3-2016．5月OB酸车间统计数据。

注：因辽阳石化己二酸收率最高顾定义为1

2016年新疆天利进厂样品分析报告汇总：

与厂方进行沟通后发现后期供货为结晶末期，笔者推断对此次工艺而言己二酸其容重与OB酸收率成正比。

总结

容重法的所具有的优点有三个：其一分析的成本极低，其二是分析的速度很快，其三是对于分析的样品基本上不会造成损失。大道至简，使用最简单的方式用于达到最为理想的目的，在满足分析目的的条件下，任何分析方法都不是越复杂越好，而是越简单越利于操作越好，在分析工作的时候假使碰到物料改变导致转化率不稳定，而其余指标全部检验成长的情况下，笔者认为能够通过容重的思路来来进行权衡，从而找到最适合的物质。

[1]颜安.新疆土壤有机碳/无机碳空间分布特征及储量估算[J].中国农业大学学报,2015,7(4):56-60.

[2]于东升.中国土壤有机碳库量及与相关因子特征关系研究.[J].土壤, 2014,4(7):123-124.

[3]郭彦茹.清澜港红树林湿地土壤有机碳空间分布及碳储量遥感估算研究[J].中国林业科学研究院,2014,7(8):45-46.

[4]黄浩.区域稻田土壤碳储量的空间分布特征[J].中国农业通报,2014, 7(6):78-80.

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

T

A

麦青（1988～），男，四川运通化工有限公司，研究方向：化工分析。李宗君（1974～），男，四川运通化工有限公司，研究方向: 化工工艺。