Identification des solvants organiques conventionnels à l'aide de spectromètres Raman portatifs

Les solvants sont des liquides qui ont la capacité de dissoudre, de suspendre ou d'extraire d'autres matériaux (solides). Ils ont un large éventail d'utilisations, notamment pour le traitement, l'application, le nettoyage ou la séparation de matériaux. Considérés comme une évidence, on oublie souvent l'importance des solvants dans la vie quotidienne. En fait, sans solvants, de nombreux produits que nous utilisons et sur lesquels nous comptons, de la pénicilline à la peinture industrielle, ne répondraient pas aux normes que nous exigeons aujourd'hui.

Les solvants organiques jouent un rôle important dans de nombreux produits de beauté et cosmétiques, peintures, parfums et réactions de synthèse. En outre, il ne faut pas oublier l'industrie pharmaceutique, qui peut être considérée comme le domaine le plus gourmand en solvants. Les solvants y sont utilisés comme milieux de réaction, pour la séparation et la purification des produits de synthèse, pour l'enrobage des comprimés, etc.

Cette étude présente une alternative rapide à l'analyse HPLC, GC et TLC des solvants entrants. En outre, les caractéristiques attrayantes de la spectroscopie Raman portable, comparées à d'autres techniques d'analyse, sont décrites.

Tous les spectres ont été mesurés à l'aide du spectromètre Raman Mira M-1 en mode d'acquisition automatique, c'est-à-dire que les temps d'intégration ont été déterminés automatiquement. Une longueur d'onde laser de 785 nm et la technique ORS (Orbital-Raster-Scan) ont été utilisées. Les spectres des solvants présents dans des bouteilles ambrées ont été enregistrés à l'aide de l'adaptateur point-and-shoot, adapté à une longue distance de travail (LWD). Les solvants reçus dans des récipients en plastique épais ont d'abord été transférés dans des flacons en verre transparent avant d'être analysés à l'aide de l'accessoire porte-flacon.

Une collection de solvants couramment utilisés tels que le méthanol, l'éthanol, l'isopropanol (IPA), le tétrahydrofurane (THF), l'acétonitrile, le dichlorométhane (DCM), le cyclohexane, le xylène, le sulfoxyde de diméthyle (DMSO) ont été utilisés pour construire une bibliothèque spécifique avec le logiciel Mira Cal.

Le Raman offre une grande sélectivité pour les solvants comportant des doubles liaisons, des triples liaisons ou des groupes fonctionnels aromatiques. Les solvants hydrocarbonés aliphatiques couramment utilisés, tels que l'hexane et l'heptane, ont pu être facilement identifiés et confirmés sur la base de la valeur de corrélation spectrale très différenciée. La figure 2 présente une superposition de solvants chlorés couramment utilisés.

La figure 2 montre qu'il existe suffisamment de différences entre les spectres du chloroforme et du DCM pour permettre une différenciation correcte. En corrélant les spectres du chloroforme avec ceux du DCM, on obtient une corrélation spectrale de 0,081, ce qui indique la spécificité et l'identification sans ambiguïté de ces deux solvants.

La figure 3 résume la manière dont le Mira (avec la technique ORS) permet d'identifier sans ambiguïté tous les solvants courants utilisés dans les industries chimiques et pharmaceutiques. Les neuf solvants sont correctement identifiés avec des valeurs de corrélation spectrale supérieures à 0,98, tandis que les valeurs de corrélation spectrale pour les solvants ne correspondant pas sont inférieures à 0,4.

Cela montre que la région spectrale utilisée pour l'identification spectrale des solvants est parfaitement adaptée au développement d'une bibliothèque de solvants spécifiques et à son utilisation pour l'identification.

En outre, de nombreux autres solvants structurellement similaires ont été testés, par exemple l'hexane et l'heptane, le toluène et le xylène. Le Mira M-1 est capable de différencier des molécules de solvants structurellement similaires et fait preuve d'une grande sélectivité. La figure 4 montre une superposition d'hexane et d'heptane.