有機合成反應的pH測量

圖1. 阿維菌素合成的關鍵步驟。

有機合成反應過程中，惡劣的工況是導致pH電極壽命縮短的主要原因，尋找合適的pH電極是這些企業亟待解決的難題。POLILYTE PLUS電極在高溫時的膨脹遠遠小于一般凝膠電極，避免了高溫下參比液的大量流失，其玻璃敏感膜在堿性條件下的性能也同樣出色，老化速度慢，有效延長了整支電極的使用壽命。

有機合成的pH測量

化學合成中的pH測量一直是技術難點，主要原因在于有機合成反應的溶媒大都為有機溶劑，例如二氯甲烷、四氫呋喃、丙酮等，腐蝕能力極強，pH電極的參比電極容易遭到此類溶媒的破壞，導致使用壽命大大縮短；其次，有機反應大多要經歷加熱過程，持續的高溫會使參比液迅速膨脹，破壞參比電極；另外，反應溶媒大多為無水介質，電導率低，鹽橋建立困難，低電導率介質的pH測量經常出現測量值不穩定現象。

阿維菌素合成反應工況

阿維菌素合成的關鍵步驟如圖1，主要是化合物Ⅰ轉化為化合物Ⅱ的過程，而對該反應的pH值控制是化合物Ⅱ獲得高收率的重要因素。反應的溶劑為無水乙醇，反應的pH值為9~11，反應時的pH值控制在11左右，反應所經歷的溫度為0~110℃，反應時的溫度約為100℃。

圖2. 安裝在反應釜中的POLILYTE PLUS pH電極。

實際反應的pH測量

由以上反應條件可知，該反應為高溫強堿反應，這種惡劣的工況對電極傷害極大，高溫主要破壞電極的參比，強堿則縮短了pH敏感膜的使用壽命。客戶之前采用的國外某品牌的pH電極，所遇到的問題主要是電極平均壽命較短，使用時間少于1個月，客戶難接受如此高的使用成本，因此一直在尋找合適的電極改變這一現狀。

根據客戶的實際情況，Hamilton公司向該客戶推薦了POLILYTE PLUS VP 120這款pH電極，該電極使用受ZL保護的POLILYTE PLUS固體電解液，高溫時的膨脹要遠遠小于一般的凝膠電極，避免了高溫下參比液的大量流失。

另一方面，POLILYTE PLUS固體電解液具有獨特的自膨脹特性，電解液不斷向單孔處向外不斷膨脹的同時也阻礙了反應溶媒進入電極的參比。而Hamilton的“H”型玻璃敏感膜在堿性條件下的性能也很出色，堿漂移小，老化速度慢，從而有效延長了整支電極的使用壽命。

圖3. 某電極與POLILYTE PLUS電極（紅線表示）在使用過程中的零點漂移情況。

使用效果

根據客戶的標定電極的記錄數據，繪出了某電極與POLILYTE PLUS電極（紅線表示）在使用過程中的零點漂移情況對比圖（見圖3）。圖3顯示，某電極在4周后零點超過了50 mV，而POLILYTE PLUS的零點到第16周后仍未超過50 mV，同等的使用條件下，使用壽命超過16周，是競爭對手產品的4倍以上。

鑒于POLILYTE PLUS VP 120電極在阿維菌素合成反應中的良好表現，客戶對Hamilton極高的性價比非常滿意，根據客戶的計算，使用Hamilton電極后，客戶的電極使用成本降低了近80%，現已決定將車間所有釜上的電極均改為POLILYTE PLUS VP 120。