紫外可见分光光度法快速测定苯硫酚

吴永顺，李域，杨晓峰，王旻娟

（1.陕西省计量科学研究院，西安 710065；2.西北大学化学与材料科学学院，西安 710069）

苯硫酚是一种具有特殊臭味的无色液体，不易溶于水。它是有机合成反应中重要的中间体，能够合成多种药物、催化剂、阻聚剂、燃料等。苯硫酚对眼睛、粘膜、呼吸道及皮肤有强烈的刺激作用，人吸入后容易发生中毒，严重情况下可导致死亡。苯硫酚污染来源主要是石油化工厂、煤炭炼油厂、塑料厂和橡胶工业以及一些垃圾填埋场。由于苯硫酚具有强烈毒性，容易被人体吸收，因此检测环境和生物体中的苯硫酚至关重要［1］。苯硫酚的分析方法有碘量法、紫外吸收法［2］，近年来也有用电化学分析法［3］和荧光分析法［4–8］检测苯硫酚浓度的报道。笔者以试卤灵钠为母体合成一种含有强吸电子基团(－NO2)的化合物7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮，并利用紫外可见分光光度法来检测苯硫酚，此方法操作简单、准确度高、重现性好。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

紫外可见分光光度计：UV–2550型，日本岛津公司；

试卤灵钠：美国Sigma公司；

2，4-二硝基氯苯：上海达瑞精细化学品有限公司；

苯硫酚：美国Sigma公司；

苯硫酚储备液：0.019 mol／L，用移液枪移取0.1 mL分析纯的苯硫酚，用无水乙醇溶解并定容至50 mL容量瓶中，于冰箱中冷藏保存（3℃），备用；

实验所用试剂均为分析纯，水为亚沸水。

1.2 7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮的 合成

于25 mL圆底烧瓶中加入0.15 g试卤灵钠，8 mL干燥DMF，0.3 mL三乙胺，在40℃下搅拌30 min。将0.16 g 2，4-二硝基氯苯溶于2 mL干燥DMF中［5］，然后逐滴加入到上述溶液中，再加入0.147 7 g KI，于80℃搅拌12 h。反应完毕后，混合液用50 mL CH2Cl2稀释，用20 mL／次洗涤3次，再用20 mL／次盐水洗涤3次，减压抽干，得到粗产物。用洗脱剂乙酸乙酯–石油醚（1∶1）将粗产物柱层析提纯，得到黄色固体7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮0.1 g，产率为41.7%。

1.3 7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮储 备液的配制

准确称取9.48 mg 7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮，用DMSO溶解并定容至25 mL容量瓶中，制得1.0×10–3mol／L储备液。

1.4 苯硫酚检测原理

在pH 7.4的磷酸盐缓冲溶液中，芳香族巯基化合物主要以ArS–的形式存在，而脂肪族巯基化合物主要以RSH的形式存在，ArS–容易快速与含有吸电子基团的芳烃衍生物发生亲核取代反应（如图1），而RSH反应很慢。

图1 芳香族巯基化合物与芳烃衍生物的反应

1.5 实验方法

于10 mL比色管中依次加入4.5 mL乙醇，2.0 mL pH 7.4磷酸缓冲溶液，0.05 mL 1.0 mmol／L 7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮，0.1 mL 1.0 mmol／L苯硫酚用亚沸水定容至10.0 mL，于25℃下20 min后进行吸收光谱及吸光度检测。

2 结果与讨论

2.1 光谱特性及定量线性

在相同条件下，分别考察7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮与苯硫酚反应体系及苯硫酚的吸收光谱，如图2所示。

图2 吸收光谱

由图2可以看出，7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮与苯硫酚反应体系在可见区580 nm处的吸光度比苯硫酚在265 nm处强很多，而且苯硫酚在580 nm处无吸收，所以在可见光区检测可以避免很多芳香类物质例如苯酚、苯甲酸、苯胺等的干扰。因此可以利用7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮在pH 7.4的磷酸缓冲溶液中测定苯硫酚含量。

试验考察了7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮反应体系与不同浓度苯硫酚反应的吸收光谱，在乙醇–水(45∶55)及pH 7.4的磷酸缓冲溶液中加入不同浓度苯硫酚和5.0 μmoL／L 7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮，结果表明，随着苯硫酚浓度的增加，在580 nm处吸收强度逐渐增强，体系的吸光度与苯硫酚的浓度在0.1～20 μmol／L范围内呈线性，线性方程为A=0.012 72c+ 0.011 67，相关系数r=0.991 7。

2.2 反应动力学曲线

在相同的实验条件下，考察了7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮与10 μmol／L苯硫酚的反应，在0～60 min内随着反应时间延长体系的吸光度逐渐增加，吸光度的增量在20～35 min内基本保持不变，因此实验选择反应时间为20 min。

2.3 pH值的影响

在pH 6.5～9.25范围内考察了体系pH对反应体系和空白溶液吸光度的影响。在相同的实验条件下，随着pH值增大，反应体系的吸光度明显增强，而空白溶液的吸光度基本没有变化。当pH 7.4时，体系的吸光度较强，而该pH值接近生理环境。因此实验选择pH 7.4的磷酸盐缓冲溶液来调节反应体系的pH值。

2.4 溶剂体积的影响

在0.5～6.0 mL范围内考察了不同体积乙醇作为溶剂，反应体系吸光度的变化情况，结果表明当乙醇体积为4.5 mL时，反应体系的吸光度值较大，若乙醇体积大于4.5 mL，则磷酸缓冲溶液在其中的溶解性降低，缓冲效果差。因此选择乙醇体积为4.5 mL。

2.5 方法选择性

试验考察了7-(2’，4’–二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮与其它含巯基化合物或含苯环化合物反应的选择性。

在相同的实验条件下，10倍于苯硫酚浓度的亮氨酸、甲硫氨酸、组氨酸、精氨酸、正缬氨酸，Vc、葡萄糖、苯酚、苯甲酸、苯胺；5倍于苯硫酚浓度的半胱氨酸、高半胱氨酸、还原型谷胱甘肽分别与7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮反应，7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮与苯硫酚反应体系会发生明显的颜色变化（由浅黄色变为桃红色），而其它物质基本没有颜色变化，因此当以上物质共存时，对7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮苯硫酚体系测定结果无干扰。这是因为在pH 7.4的磷酸盐缓冲溶液中，芳香族巯基化合物的亲核性比脂肪族巯基化合物的强，芳香族巯基化合物的pKa小于脂肪族巯基化合物，芳香族巯基化合物在溶液中主要以ArS–的形式存在，而脂肪族巯基化合物主要以RSH的形式存在，7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮与ArS–反应速率远远快于RSH。因此7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮检测苯硫酚有良好的选择性。

2.6 方法的精密度和检出限

在最佳的实验条件下，测定8份空白溶液的标准偏差，测定结果见表1。以空白标准偏差的3倍除以线性方程斜率计算方法检出限，检出限为8.9×10–8mol／L。

表1 精密度试验结果

由表1可知，测定结果平均值为10.1 μmol／L，相对标准偏差为3.7%，表明该法测定苯硫酚的精密度良好。

2.7 加标回收试验

对苯硫酚进行空白加标回收试验，试验结果见表2。由表2可知，苯硫酚3次加标平均回收率为106%，表明方法准确度较高。

表2 加标回收试验结果

3 结论

设计合成了一种以试卤灵钠为母体含有强吸电子基团(－NO2)的7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮，在pH 7.4的磷酸盐缓冲溶液中，该化合物能与苯硫酚发生亲核取代反应，反应体系在580 nm处有强吸收，用分光光度法测定苯硫酚的含量，操作简单，精密度、准确度高，选择性好。

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