有機分析

有機分析主要研究有機化合物分離、純化、鑑定和測定，是分析化學在有機化學研究領域中的應用，是分析化學的重要組成部分，是人們認識有機物質的重要手段之一。有機物質種類繁多，結構複雜，對其分析不斷提出更高的要求，同時也促進了有機分析學科的迅速發展。

在18世紀末，科學家就開始用有機分析方法研究有機物質，發現天然動、植物體中的各種不同有機物質都含有碳、氫、氧和氮元素，由少數幾種元素組成了數目龐大的有機化合物，為有機元素的定量分析奠定了基礎。到19世紀末，建立了有機物質中主要元素的常量分析方法。直到20世紀初，分析化學才真正成為一門學科，並建立了經典的化學分析方法，應用於有機元素的微量分析。從20世紀40年代開始，近代物理學和電子學的發展和滲透，突破了以經典化學分析為主的局面，傳統的化學分析法已不能適應於新的科學研究及生產實踐。因此，儀器分析方法開始發展起來。特別是半導體材料、原子能材料等一些新興學科的迅速發展，促進了儀器分析技術的快速發展。20世紀70年代末，生命科學如蛋白質學、基因組學以及環境科學、新材料的蓬勃發展，生物學、信息科學和計算機技術的引入，使有機分析進入了一個嶄新的發展時期，建立了一系列有機分析的新方法、新技術，開創了有機儀器分析的新時期。 ^[2] 

近年來，有機分析無論是分析方法、分析技術，還是分析理論方面的研究都有了長足的發展，其發展現狀可從以下幾個方面論述：

(1)分離分析方法 隨着天然產物化學、合成化學、環境科學以及生物科學的發展，分析的有機物質種類繁多，各組成含量差別大。因此，分離分析方法已經成為有機分析中一種重要的分析方法。例如，高效液相色譜法、氣相色譜法、毛細管電泳技術、固相萃取技術、超臨界流體色譜法及一些儀器的聯用技術等。

(2)物理分析方法 可利用電磁波、粒子束、電場、磁場和重力場與待測有機物質相互作用，將其影響值放大轉變為分析信號。如核磁共振技術、質譜、紅外光譜、紫外光譜及電化學分析技術等。

(3)化學分析方法 該方法是通過化學的分子識別，將這種相互作用轉變為物理的可視信號，如新型的分子印跡技術、熒光顯色劑、螯合劑等。

(4)生物分析方法 它是以生物大分子特異結合或特異反應為基礎的分析方法。如酶分析法、免疫分析法等用於檢測生物大分子及有機化合物與大分子的結合。

(1)分析技術應用的領域 有機分析技術原本用於有機化學學科，而今後應用的領域將不斷擴大，除了應用於食品科學、環境科學、醫藥衞生領域外，還將在生命科學領域中被廣泛採用，其應用前景十分廣闊。

(2)分析儀器的發展有機分析儀器的發展在今後會更先進、更實用、多功能。主要表現在：①多種分析技術聯用的儀器層出不窮。一次分析可同時解決有機分析中的諸多問題。利用其進行全分析。②應用更方便，分析速度快。更多的儀器能夠進行在線、在體、實時和原位等的分析檢測。③儀器設備製造更加精良，即微型化、便捷式等。

(3)有機分析技術的創新今後有機分析技術的發展方興未艾，現在或將來芯片技術、納米技術、生物傳感器技術、成像技術、化學和生物發光技術、激光技術等在有機分析技術中的應用會更加普遍。 ^[2] 

定性分析主要用於鑑別未知物，它又分為兩類：一類是為已知物質；另一類則為過去從未報道過的全新的化合物。①對於已知的未知物，可以通過一些特殊反應（如顏色反應、沉澱反應）檢查某些官能團或某種化合物是否存在，也可用溶解度分組法對樣品進行系統鑑定，再根據各種物理、化學常數（如熔點、沸點、旋光度、元素分析和製備衍生物等方法）確證該未知物。化學方法需要的樣品量較大，時間也較長。50年代以來，儀器分析得到廣泛應用，根據未知物在這些儀器上給出的特徵譜圖進行鑑定。紫外光譜給出電子躍遷吸收譜圖，一般為雙鍵等生色團的信息。紅外光譜給出分子振動和轉動吸收光譜，有各種官能團和分子特徵性的吸收。核磁共振譜最常用的是質子和13C譜圖，可以得到分子內這些原子所處環境和相互關係的信息。質譜法可給出有關分子量、官能團和分子斷裂產生的碎片以及它們之間的關係的資料，最方便的定性分析的方法是與已知物的標準譜圖對照，如果譜圖完全相同，即可肯定為同一物質。鑑定已知化合物的另一種手段是用各種色譜方法，根據樣品的保留時間或保留值，與在相同條件下標準物質的數值相比，即可確定其同一性。②對於全新的未知物，文獻中沒有任何資料可以對照，就需要進行結構分析。早期的結構分析是先進行元素分析，求出經驗式，再用各種化學反應使之降解或轉變為其他產物，對它們進行鑑定後，由此反推而得出原始化合物的結構，需要的樣品量大，時間長。近年來,應用儀器分析法,由各種譜圖獲得有關分子量、官能團、分子內部結構關係等信息，再結合一些化學反應，可在較短時間內用較少量樣品進行結構分析。單晶X射線衍射法也是測定化學結構較好的方法，可從衍射圖確定化合物中原子的排列情況，並通過計算機處理較快地得到結果。

包括有機元素定量分析和有機官能團定量分析，前者指測定化合物中各元素的含量，由此求出各元素的組成比例和經驗式，進一步求出化合物的純度和含量。有機官能團定量分析利用化學反應或儀器分析法測出某一特定基團在樣品中的百分率，可以得到有關結構的信息，也可根據官能團在化合物中所佔的比例換算出化合物的含量。有機化合物的定量分析實際上就是對其中的官能團的測定，如酮和醛中的羰基，酸中的羧基，醇中的羥基等，許多官能團的定量測定方法是由定性鑑別反應發展而來的。有機元素定量分析所用的方法除經典的重量分析、容量分析和比色法外，也廣泛應用各種光化學分析法（如折光法、紫外-可見分光光度法、熒光分析法）、電化學分析法（例如電位分析法、庫侖分析法、極譜法和伏安法），其中庫侖分析法可在電極上產生與樣品反應的某些化合物，並易於自動化；極譜法和伏安法則適用於含有可在電極上進行氧化還原反應的基團的有機化合物。此外還有紅外光譜和核磁共振譜法，這兩種方法都可選擇某個特徵性基團，根據其峯值大小與標準樣品比較，進行定量測定。有時用一般方法不能測定的化合物，常可選出某一官能團用此兩種方法測定。質譜法在測定一些石油餾分的烴類組分方面時常應用。

由於有機定量主要靠官能團的測定，而有機物的同系物很多,含有同一官能團的化合物都有類似的反應,所以會發生干擾，因此，分離手段在有機分析中佔有很重要的地位。過去常使用結晶、蒸餾、昇華、滲析、溶劑萃取等方法，現在這些方法雖仍在發揮作用，但50年代以來出現的氣相色譜法和薄層層析，70年代發展的高效液相色譜法，可以迅速而有效地分離和測定許多複雜的混合物。色譜法本身是一種分離方法，但可與多種檢測器連接，給出定量結果，樣品量可少到毫克或微克，所以被廣泛採用。色譜儀與其他儀器（如質譜儀、傅里葉紅外光譜儀）的聯用，發揮了色譜法的高效分離和質譜、紅外光譜定性鑑別有機化合物的特長。