APP下载

紫外可见分光光度法快速测定苯硫酚

2014-12-24吴永顺李域杨晓峰王旻娟

化学分析计量 2014年6期
关键词:二硝基苯氧基缓冲溶液

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。

[1]Lin W Y,Long L L,Tan W. A highly sensitive fluorescent probe for detection of benzenethiols in environmental samples and living cells[J]. Chem Commun,2010,46: 1 503–1 505.

[2]W Jiang,Cao Y T,Liu Y,et al. Rational design of a highly selective and sensitive fluorescent PET probe for discrimination of thiophenols and aliphatic thiols[J]. Chem Commun,2010,46: 1 944–1 946.

[3]Morina A,Yosuke H,Tsuyoshi Y,et al. Antifeedant and termiticidal activities of 6-alkoxycoumarins and related analogs against coptotermes formosanus shiraki[J]. J Chem Ecol,2011,37: 598–606.

[4]Wang Z,Han D M,Jia W P,et al. Reaction-based fluorescent probe for selective discrimination of thiophenols over aliphaticthiols and its application in water samples[J]. Anal Chem,2012,84: 4 915–4 920.

[5]Jiang W,Fu Q Q,Fan H Y,et al. A highly selective fluorescent probe for thiophenols[J]. Angew Chem Int,2007,46: 8 445–8 448.

[6]王姗姗.小分子荧光探针在硫醇检测中的最新研究进展[J].科技信息,2010,23: 59–60.

[7]张润,叶志强,王桂兰,等.第十届全国发光分析学术研讨会论文集[C].西安:2011.

[8]杜俊. α,β-不饱和酯类荧光探针的含成及其在生物分析中的应用研究[D].西安:西北大学,2011.

猜你喜欢

二硝基苯氧基缓冲溶液
精制间二硝基苯中甲氧基化反应的优化
气相色谱质谱法测定地表水中二硝基苯
几种缓冲溶液简介及应用*
2-(2-甲氧基苯氧基)-1-氯-乙烷的合成
基础化学缓冲溶液教学难点总结
DNPH衍生化采样-溶剂解析-高效液相色谱法同时测定木制品中25种醛酮化合物
两种乙氧基化技术及其对醇醚性能的影响
六苯氧基环三磷腈的合成及其在丙烯酸树脂中的阻燃应用
HPLC测定5,6,7,4’-四乙酰氧基黄酮的含量
固相萃取-气质联用法测定固体废物浸出液中的二硝基苯