在氨基甲酸铵固态样品中定量碳酸氢铵的方法与流程

本申请要求参照2014年6月17日提交申请号为62/013,154的美国临时专利案的权利，提交的标题为「在氨基甲酸铵固态样品中定量碳酸氢铵的方法」，其内容在此通过此参照将全文并入本文，且在此根据37CFR1.78(a)(4)及(5)(i)要求其优先权。
技术领域：
本发明关于一种在氨基甲酸铵固态样品中定量碳酸氢铵的方法。
背景技术：
：目前已知多种技术可用于定量一样品中的碳酸铵、碳酸氢铵以及氨基甲酸铵。技术实现要素：本发明试图提供一种在氨基甲酸铵固态样品中定量碳酸氢铵的方法。因此，依照本发明的一较佳实施例，一种在氨基甲酸铵固态样品中定量碳酸氢铵的方法包括：a.量测一氨基甲酸铵的固态样品的傅立叶转换红外光(FT-IR)光谱；b.计算一第一谱带的红外光谱带最大值以及一第二谱带的红外光谱带最大值，其中所述第一谱带是氨基甲酸铵以及碳酸氢铵共有的，且所述第二谱带是氨基甲酸铵独有的；c.计算所述第二谱带的红外光谱带最大值相对于所述第一谱带的红外光谱带最大值的一比例；以及d.从一浓度对比例的检量线计算出所述固态样品中碳酸氢铵的一浓度。在本发明一较佳实施例中，所述固态样品的FT-IR光谱的量测包括量测所述固态样品压在一晶体上时所述固态样品的一衰减全反射(attenuatedtotalreflectance)。优选的，所述晶体是一钻石晶体。在本发明一较佳实施例中，所述第一谱带为2781/公分至2875/公分(cm-1)。在本发明另一较佳实施例中，所述第二谱带为3423/公分至3500/公分(cm-1)。在本发明一较佳实施例中，所述第一谱带的最大值与所述第二谱带的最大值各自都以减去一背景谱带的平均吸收值被修正。优选的，所述背景谱带为3870/公分至3999/公分(cm-1)。在本发明一较佳实施例中，所述检量线是通过下列步骤所建立的：a.准备数个检量样品，其包含已知含量的氨基甲酸铵以及碳酸氢铵；b.量测所述数个检量样品各自的FT-IR光谱；c.计算所述数个检量样品各自的所述第一谱带的红外光谱带最大值以及所述第二谱带的红外光谱带最大值；d.计算所述数个检量样品各自的所述第二谱带的红外光谱带最大值相对于所述第一谱带的红外光谱带最大值的比例；以及e.建立所述碳酸氢化合物的一回归线作为所述比例的一函数。优选的，所述回归线是一条二级多项式的曲线。在本发明一较佳实施例中，所述回归线的回归系数为至少0.99。优选的，所述检量线是每个月重建一次。附图说明本发明将以随后的详细说明结合所附图式而更完全被理解以及体会。其中：在附图中：图1是氨基甲酸铵的FT-IR吸收光谱；以及图2是碳酸氢铵的FT-IR吸收光谱。具体实施方式氨基甲酸铵可以根据下列反应式从氨水与二氧化碳的反应而形成：CO2+2NH3→NH2COONH4氨基甲酸铵是在制造尿素中的一个重要的中间产物，它被使用作为一个释氮肥料，及其他用途。尿素的制造是根据下列反应而发生：NH2COONH4→(NH2)2CO+H2O在氨基甲酸铵中的主要不纯物是碳酸氢铵，其通过氨基甲酸铵与水依照下列反应而形成：NH2COOHN4+H2O→NH4CO3H+NH3因此，可以决定氨基甲酸铵的纯度是重要的，特别是在氨基甲酸铵中定量碳酸氢铵的数量。已经有各种已知方法用于定义以及定量一样品中的氨基甲酸铵、碳酸铵以及碳酸氢铵。Burrows等人在J.Am.Chem.Soc.(1912),34(8):993–995揭露了通过碳酸盐和钡盐的选择性沈淀，从碳酸铵中分离出氨基甲酸铵的方法。分离出来的部份以盐酸滴定。Lugowska、ZeszytyNaukowePolitechnikiSlaskiej在Chemia(1972),60:29-37中揭露了通过溶解所述样品于丙酮中，从碳酸盐以及碳酸氢盐分离氨基甲酸盐的方法。氨基甲酸盐是可溶于丙酮而碳酸盐及碳酸氢盐是不溶的。分离之后，两个部份都以过氯酸滴定。Byun在KongopHwahak(1994),5(4):657-661文献揭露了在一样品中，以IR光谱定量氨基甲酸铵及尿素的方法。在近红外光(NIR)范围的吸收峰被用来区别氨基甲酸铵及尿素。在此方法中，氨水被用来抑制氨基甲酸铵分解为碳酸氢铵。Meng等人在Anal.Chem.(2005),77(18):5947-5952文献揭露了一种使用NIR光谱结合元素分析来量测主要含有碳酸氢铵的样品纯度的方法。也揭露了氨基甲酸铵品质上可以使用FT-IR光谱定义。Mani等人在GreenChem.(2006),8:995-1000揭露了一种使用13C核磁共振光谱(NMR)来决定氨基甲酸盐、碳酸盐以及碳酸氢盐的相对浓度的方法。没有出现任何已知方法使用FT-IR光谱在一氨基甲酸铵的固态样品中定量碳酸氢铵。根据本发明的第一实施例，其提供一种在氨基甲酸铵固态样品中定量碳酸氢铵的方法，其包含：a.量测所述固态样品的傅立叶转换红外光(FT-IR)光谱；b.计算一第一谱带的红外光谱带最大值以及一第二谱带的红外光谱带最大值，其中所述第一谱带是氨基甲酸铵以及碳酸氢铵共有的，且所述第二谱带是氨基甲酸铵独有的；c.计算所述第二谱带的红外光谱带最大值相对于所述第一谱带的红外光谱带最大值的比例；以及d.从浓度对比例的一检量线计算出所述固态样品中碳酸氢铵的浓度。在一实施例中，所述FT-IR光谱使用型号6700FT-IR光谱仪(ThermoFisherScientific公司，沃尔瑟姆，麻塞诸塞州，美国)来量测。FT-IR光谱优选使用衰减全反射(ATR，AttenuatedTotalReflectance)技术直接从不经任何额外样品准备的固体、均质样品中收集。所述样品优选压制于一钻石ATR晶体上。优选的，所述光谱数据是在中红外光范围(4000至400cm-1)被纪录。所述样品深度典型地在0.3至3微米(μm)的范围。针对一干净钻石ATR晶体的一背景光谱优选地在各个样品测量之前被纪录。图1显示高纯度氨基甲酸铵(BASF公司，路德维希港，德国)的FT-IR光谱。图2显示试剂级碳酸氢铵的FT-IR光谱。从这两个光谱可见，氨基甲酸铵具有一吸收谱带中心在3465cm-1，而碳酸氢铵则没有吸收谱带在那个波数位置。在一实施例中，氨基甲酸铵和碳酸氢铵共有的所述第一谱带为2781至2875cm-1，在此谱带中的最大吸收值优选通过减去谱带3870至3999cm-1的平均吸收值来修正背景杂讯。所获得的结果数值被称为“A值”。在一实施例中，氨基甲酸铵独有且并未出现在碳酸氢铵的FT-IR光谱中的所述第二谱带为3423至3500cm-1。在此谱带的最大吸收值优选通过减去谱带3870至3999cm-1的平均吸收值来修正背景杂讯。所获得的结果数值被称为“B值”。这些谱带均显示于图1及图2。B值/A值的比例被称为“C值”。所述检量线优选的是以下列步骤所建立的：e.准备数个检量样品，其包含已知含量的氨基甲酸铵以及碳酸氢铵；f.量测所述数个检量样品各自的FT-IR光谱；g.计算所述数个检量样品各自的C值；以及h.建立所述碳酸氢化合物的一回归线作为所述比例的一函数。在一实施例中，所述检量样品是高纯度氨基甲酸铵以及试剂级碳酸氢铵制备而成。所述检量样品也优选包括纯氨基甲酸铵、纯碳酸氢铵以及纯商业用的碳酸铵。商业用碳酸铵为1：1莫耳比例的氨基甲酸铵以及碳酸氢铵。由于预期碳酸氢盐的不纯物在氨基甲酸铵中是低的，所述检量样品优选包含数个样品在碳酸轻言浓度的低端范围，例如1％、5％、10％、15％以及20％。所述回归线可以是适合于所述检量数据的任何曲线。在一较佳实施例中，所述检量线是一条二级多项式的曲线。所述回归线的回归系数R优选为至少0.99。优选的，所述FT-IR仪器每个月重新校正一次。由于碳酸氢铵是样品中主要的不纯物，所述样品纯度可被计算为100％－碳酸氢铵浓度(％)。实施例实施例1混合不同量的碳酸氢铵(＞99％，BDH公司，拉德诺，宾州，美国)以及高纯度氨基甲酸铵(BASF公司，路德维希港，德国)以制备检量样品，其如表1详细所示。此外，纯商业用碳酸铵样品(Merck，达姆施塔特，德国)，其为1：1莫耳比例的氨基甲酸铵以及碳酸氢铵，被用于所述检量校正。每个浓度使用两个样品。全部检量样品在FT-IR分析前以MM400球磨机(Retsch公司，哈亨堡，德国)在30赫兹进行均质化1分钟。表1：FT-IR光谱使用ATR技术从不经任何额外样品准备的均质样品直接收集而得。一钻石ATR晶体被利用。在中红外光范围(4000至400cm-1)的光谱数据使用一解析度为4cm-1以及120scans被纪录下来。每一样品量测之前，一干净钻石ATR晶体的一背景光谱被纪录下来。对于每个光谱，介于2781至2875cm-1的IR谱带最大值被撷取且减去在光谱范围3870至3999cm-1的背景讯号平均值以提供A值。此外，介于3423至3500cm-1的IR谱带最大值被撷取且减去在光谱范围3870至3999cm-1的背景讯号平均值以提供B值。B/A的数值为所述C值。碳酸氢铵浓度被绘制成为所述C值的函数。所述数据适合于回归曲线。多项式回归有最好的适合度，其具有一回归常数0.9932以及一公式y＝1.774C2-2.6565C+0.9963其中，y是所述碳酸氢铵浓度(w/w)。分别从两个工业用批次的氨基甲酸铵而来的两个样品的FT-IR光谱被量测，且计算其C值以相对于检量样品。从检量线所计算的碳酸氢盐浓度以及样品纯度报告于表2。表2：在氨基甲酸铵的工业用样品中的碳酸氢铵浓度批次C值碳酸氢盐浓度(％)样品纯度(％)10.52828189210.54459179320.58513559520.582629595实施例2制备如实施例1所述的一检量线。多项式回归有最好的适合度，具有一回归常数0.9944以及一公式：y＝1.6588C2-2.6148C+1.0215其中，y是所述碳酸氢铵浓度(w/w)。从三个不同制造者来的工业用批次的氨基甲酸铵FT-IR光谱被量测，且计算其C值以相对于检量样品。从检量线所计算的碳酸氢盐浓度以及样品纯度报告于表3。表3：在氨基甲酸铵的工业用样品中的碳酸氢铵浓度本领域技术人员将理解的是，本发明并不限于上面所述及特别展示的实施例。本发明的范围包含两者结合以及次结合本文所述的各种不同的特征，并且任何本领域的技术人员，基于研读非现有技术的上述说明，都可以进行修饰。当前第1页1 2 3