近紅外光譜分析技術(shù)在2,3,5-三甲基氫醌生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用研究.pdf

1、2，3，5-三甲基氫醌（2，3，5-trimethyl hydroquinone，TMHQ）是合成維生素E的重要中間體，隨著近年來維生素E的廣泛應(yīng)用，TMHQ市場需求量逐年增大。合成TMHQ有諸多方法，其中2，3，6-三甲基苯酚(2，3，6-trimethylphenol，TMP)氧化還原法是合成TMHQ較為先進(jìn)的方法，其反應(yīng)步驟少，條件溫和，是目前工藝研究的熱點(diǎn)。TMHQ完整的生產(chǎn)過程包括氧化、萃取、中和、洗滌、濃縮、還原、離心過濾、

2、真空干燥等一系列操作。生產(chǎn)過程中有較多的工藝參數(shù)，都影響最終的產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量，然而實(shí)際生產(chǎn)中部分參數(shù)的控制僅由經(jīng)驗(yàn)較豐富的工人手工完成，即使使用傳統(tǒng)的檢測手段例如高效液相色譜等，需要對樣品進(jìn)行繁瑣的前處理，且檢測結(jié)果嚴(yán)重滯后于生產(chǎn)過程，不能及時發(fā)現(xiàn)問題。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式暴露出諸多弊端。生產(chǎn)過程工藝參數(shù)的不穩(wěn)定將會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、批間差異大等問題。因此，研究發(fā)展快速有效的用于監(jiān)控工藝參數(shù)的過程分析方法具有很大應(yīng)用價值。
　　近紅外

3、光譜分析技術(shù)(NIRS)是一種過程分析工具，它具有快速無損等優(yōu)點(diǎn)，在制藥、化工等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。
　　本課題以TMHQ生產(chǎn)工藝中萃取、氫化還原反應(yīng)和真空干燥過程為研究點(diǎn)，采用近紅外光譜分析技術(shù)結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法，建立此三個關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)的過程分析模型。
　　具體研究內(nèi)容如下:
　　1、優(yōu)化了TMBQ(2，3，5-trimethylbenzoquinone，TMBQ)粗品的提純方法，對水蒸氣蒸餾裝置做了改進(jìn)?？疾爝B二亞硫

4、酸鈉、鈀碳?xì)錃?、水合肼、硼氫化鈉四種還原劑還原TMBQ的效果，最終選擇鈀碳?xì)錃膺€原法，并優(yōu)化了工藝參數(shù)。
　　2、以萃取過程為研究對象，收集66個樣品，采用偏最小二乘法(PLS)建立萃取過程中TMBQ的定量分析模型。通過間隔偏最小二乘法(iPLS)，相關(guān)系數(shù)法，連續(xù)投影算法(SPA)進(jìn)行光譜區(qū)間的優(yōu)化。最終采用iPLS選出的4385.33cm-1-5152.86 cm-1，5928.11 cm-1-6309.94 cm-1波段作為

5、最終建模區(qū)間，驗(yàn)證集預(yù)測均方根誤差RMSEP=0.1350，驗(yàn)證集相關(guān)系數(shù)R。=0.996所建模型預(yù)測快速準(zhǔn)確，可以用于TMBQ萃取過程的快速檢測。
　　3、首先使用高效液相色譜(HPLC)建立TMBQ與TMHQ的檢測方法，通過該方法獲取一級數(shù)據(jù)，再使用近紅外光譜儀采集氫化還原反應(yīng)中的反應(yīng)液光譜，使用PLS算法關(guān)聯(lián)光譜數(shù)據(jù)與一級數(shù)據(jù)，分別建立反應(yīng)物與產(chǎn)物的定量分析模型，采用人工波段選擇、CARS-PLS算法等優(yōu)化波段選擇，實(shí)現(xiàn)氫化