甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应过程中的快速分析方法

摘要

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应过程中的快速分析方法，它涉及一种化学反应中间过程的分析方法。本发明解决了目前通过高效液相色谱分析时间长，存在操作步骤繁琐，检测费时，测量需要大量样品，提供的实验数据往往都滞后于生产过程，造成生产过程监测不完全和出现问题不能及时发现的问题。方法：一、建立样品库；二、建立样品光谱图库；三、挑选样品；四、样品预处理；五、建立标准样品模型；六、建立定量分析模型，获得最佳的定量分析模型；七、采集待测样品的光谱信息，利用所述最佳的定量分析模型预测待测样品中残留的阿维菌素B1a和双保护物的含量。本发明的方法分析样品在1min之内完成，省时、省力、节约成本、操作容易。

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学反应中间过程的分析方法。

背景技术

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(简称甲维盐)，是一种超高效绿色杀虫剂。从阿维菌素B1a出发，经化学改性合成的甲维盐，具有超高效、广谱、近无毒和无残留等的特点，已经被广泛的使用在农业领域。

目前甲维盐的合成主要通过阿维菌素B1a经氧化，胺化和还原等反应。而在氧化过程中，防止阿维菌素B1a中的羟基被氧化，首先将羟基保护，然而在此过程中，进行检验反应的程度。常规分析方法检验残留的阿维菌素B1a的含量和阿维菌素保护物的含量，通常采用高效液相色谱法。这种分析方法前处理过程时间较长。首先从生产线取样，加入终止剂，停止反应。样品需要稀释，取样分析，时间较长。分析过程中需要标准溶液，整个分析流程时间较长，通过这种分析方法，无法准确判断反应终点，不适合工业化生产。因此需要一种快速的分析技术，实时监测反应的终点，节约原材料和反应时间。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前通过高效液相色谱分析时间长，存在操作步骤繁琐，检测费时，测量需要大量样品，提供的实验数据往往都滞后于生产过程，造成生产过程监测不完全和出现问题不能及时发现的问题，提供了甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应过程中的快速分析方法。

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应过程中的快速分析方法如下：一、采用高效液相色谱方法收集甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应过程中残留的阿维菌素B1a浓度为0～25％的样品和双保护物浓度为0.5％～3.5％的样品，建立样品数据库；二、用傅立叶变换近红外光谱分析仪在波长为12000cm^-1～4000cm^-1范围内采集样品光谱，建立样品光谱图库；三、用平均值和正态分布结合的方法挑选具有不同含量和不同反应时间的样品；四、对选择的样品光谱采用导数方法和归一化方法预处理；五、利用阿维菌素B1a中甲基和亚甲基、羟基和氨基在波长为8800～4200cm^-1之间的合频和倍频吸收峰的信息，这些信息建立标准样品模型；六、采用偏最小二乘方法建立定量分析模型，采用交叉验证的方法逐步优化分析模型，根据模型的评价指标确定最佳的定量分析模型；七、使用傅立叶变换近红外光谱分析仪预测反应中残留的阿维菌素B1a和双保护物的含量；其中步骤三中平均值和正态分布结合方法是根据残留的阿维菌素B1a浓度在0～25％和双保护物浓度在0.5％～3.5％，这两个区间的平均值和正太分布情况选择样品；步骤四中导数方法采用一阶导数和二阶导数；步骤四中归一化方法采用矢量归一化和最大最小归一化。

本发明具有以下有益效果：一、本发明的方法适用于甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应中间过程快速分析方法，分析样品在1min之内完成，没有破坏性，安全、环保，对人员没有危害，分析大量的样品省时、省力、节约成本、操作容易；二、利用傅立叶变换近红外光谱分析仪可快速、实时地反应甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应中间过程各项质量指标的变化，控制反应程度，提高生产效率和节约原材料，对实际大规模生产很有指导意义；三、本发明的方法简单、容易操作，测量时无需大量样品，提供的实验数据与生产过程同步，在生产过程中可实时监测，并能及时发现隐患；四、本发明的方法不仅可测定甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应中间过程保护反应，还可分析后续的胺化和还原等反应等过程。

附图说明

图1是具体实施方式一中阿维菌素B1a的近红外光谱图；图2是具体实施方式二中的标准样品模型预测的残留的阿维菌素B1a含量值与通过高效液相色谱分析的方法得到化学值的对比图；图3是具体实施方式二中的标准样品模型预测的双保护物含量值与通过高效液相色谱分析的方法得到化学值的对比图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应过程中的快速分析方法如下：一、采用高效液相色谱方法收集甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应过程中残留的阿维菌素B1a浓度为0～25％的样品和双保护物浓度为0.5％～3.5％的样品，建立样品数据库；二、用傅立叶变换近红外光谱分析仪在波长为12000cm^-1～4000cm^-1范围内采集样品光谱，建立样品光谱图库；三、用平均值和正态分布结合的方法挑选具有不同含量和不同反应时间的样品；四、对选择的样品光谱采用导数方法和归一化方法预处理；五、利用阿维菌素B1a中甲基和亚甲基、羟基和氨基在波长为8800～4200cm^-1之间的合频和倍频吸收峰的信息，这些信息建立标准样品模型；六、采用偏最小二乘方法建立定量分析模型，采用交叉验证的方法逐步优化分析模型，根据模型的评价指标确定最佳的定量分析模型；七、使用傅立叶变换近红外光谱分析仪预测反应中残留的阿维菌素B1a和双保护物的含量；其中步骤三中平均值和正态分布结合方法是根据残留的阿维菌素B1a浓度在0～25％和双保护物浓度在0.5％～3.5％，这两个区间的平均值和正太分布情况选择样品；步骤四中导数方法采用一阶导数和二阶导数；步骤四中归一化方法采用矢量归一化和最大最小归一化。

偏最小二乘方法通过下列方法实现：

建立模型过程中采用偏最小二乘方法；其原理如下：PLS法首先对光谱矩阵X和浓度矩阵Y进行分解，其模型为：

Y＝UQ+F

X＝TP+E

式中U——浓度特征因子矩阵；T——吸光度特征因子矩阵；

Q——浓度载荷矩阵；P——吸光度载荷矩阵；

F——浓度残差矩阵；E——吸光度残差矩阵；

PLS法是根据特征向量的相关性分解Y和X，建立回归模型

U＝TB

B＝(T^TT)^-1T^TY

式中B——对角回归系数矩阵；

对待测样品，如果吸光度向量为x，则浓度为

y_未知＝x(UX)′BQ

模型的评价指标决定系数和校正均方差通过下列公式计算：

$R^2=\{1-\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{(y_i-{\hat{y}}_i)}^2}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{(y_i-\bar{y})}^2}\}\times 100\%$$\mathrm{RMSEC}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{({\hat{y}}_i-y)}^2}{n-1}}$

式中y_i——第i个样品的真实值；——真实值的平均值；

——第i个近红外模型对样品的预测值；n——校正集样品的数量；

决定系数(R²)表示校正样品集中样品预测值与理论值的相关程度，R²越接近100％，预测结果越好；校正均方差(RMSEC)是用于衡量校正集样品预测结果的准确性。校正均方差RMSEC越小，模型对校正集样品的预测结果越接近理论值。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤六中优化分析模型的过程中，根据模型评价指标决定系数和校正均方差确定光谱区间和主成份数。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二：用傅立叶变换近红外光谱分析仪在波长为12000cm^-1～4000cm^-1范围内采集样品光谱，建立样品光谱图库，傅立叶变换近红外光谱分析仪仪器分辨率为8cm^-1、扫描次数为32次；步骤三：用平均值和正态分布结合的方法挑选具有不同含量和不同反应时间的样品；步骤四：对选择的样品光谱采用导数方法和归一化方法预处理；步骤五：利用阿维菌素B1a甲基和亚甲基、羟基和氨基在波长为8800～4200cm^-1之间的合频和倍频吸收峰的信息，这些信息建立标准样品模型；步骤六：采用偏最小二乘方法建立定量分析模型，模型的评价参数R²＝0.92，RMSEC＝0.18(残留的阿维菌素含量)，模型的评价参数R²＝0.929，RMSEC＝0.46(双保护物含量)，将步骤五获得的标准样品模型采用交叉验证的方法逐步优化分析模型，直到获得最佳的定量分析模型；步骤七：使用傅立叶变换近红外光谱分析仪采集高效液相色谱方法收集甲氨基阿维菌素苯甲酸盐反应过程中残留的阿维菌素B1a浓度为0～25％的样品和双保护物浓度为0.5％～3.5％的样品的光谱信息，利用所述最佳的定量分析模型预测待测样品中残留的阿维菌素B1a和双保护物的含量。

本实施方式建立模型的结果如图2和3所示(横坐标是用高效液相色谱分析的方法获得的阿维菌素B1a或双保护物含量实际值，纵坐标是近红外方法得到的预测值)。