罗丹明6G 与罗丹明6G 酰肼测汞的对比研究

盛新凤，董彦杰

（1.安庆师范大学化学化工学院，安徽，安庆 246001；2.安徽省功能配合物重点实验室，安徽，安庆 246001）

汞离子（Hg2+）是一种常见的重金属，也是最具毒性的重金属之一，任何形式的汞对人体都有毒害作用。它主要来源于以下几个方面：工业排放的“三废”中；空气中的汞蒸气以及被空气氧化而溶于水的Hg2+；而水中的Hg2+会沉积到土壤或地下中，当被动植物吸收后就会转化成甲基汞，随着这些动植物在食物链中循环，甲基汞也会随食物链的循环而不断传递下去，危害人类的健康[1]。因此对定量检测Hg2+方法的研究是很重要的研究课题。目前对金属离子的具体测定方法有原子荧光光谱法（AFS）[2]、紫外可见分光光度法（UV）[3]、原子吸收光谱（AAS）[4]、电化学法[5]、X 荧光光谱法（XRF）[6]、荧光分析法[7-8]、磷光分析法[9]和光度法[10]。其中因为荧光分析法的灵敏度高、选择性强和使用简便的优点而被广泛使用[11-14]。而以罗丹明为母核的酰胺螺环结构具有“敞开-闭合”的特点，当加入某种金属离子时会让酰胺螺环结构打开，从而使化合物本身的荧光增强或猝灭，以达到检测金属离子的目的。罗丹明6G 酰肼是罗丹明类化合物最重要的中间体，但是尚未报道罗丹明6G 和罗丹明6G 酰肼的对比研究。本研究将围绕罗丹明6G与罗丹明6G 酰肼在测Hg2+条件和检出限等方面进行对比研究。

1 实验

1.1 仪器

LKTC-C 型DF-101S 集热式磁力加热搅拌器（金坛市白塔新宝仪器厂）；SH3PA00004 型超纯水机（默克密理博实验室设备有限公司，上海）；SHB-3型循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）；Hitachi F-4500 型荧光光谱仪（日本Hitachi公司）；PHSJ-3F 型pH 计（上海精密仪器仪表有限公司）。

1.2 试剂

罗丹明6G（R6G）、水合肼、乙醇；THF、36%醋酸溶液、NaAc、Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O、HCl、六次甲基四胺（C6H12N4）及实验中所用的无机盐均来自上海阿拉丁试剂有限公司，试剂均为AR 级。整个实验过程使用的纯净水来自SH3PA00004 型超纯水机。

1.3 分析方法

取一定量1.0×10-3mol/L R6G 或R6GH 或溶液，2.00 mL 缓冲溶液（磷酸缓冲溶液、醋酸缓冲溶液和六次甲基四胺缓冲溶液）和一定量1.0×10-4mol/L金属盐溶液，放入10 mL 容量瓶，用去离子水稀释到刻度，摇匀。并用Hitachi F-4500 型荧光光谱仪测定其荧光强度。

2 结果与讨论

2.1 罗丹明6G 酰肼的合成

根据参考文献[11]合成罗丹明6G 酰肼，合成路线见图1。

图1 R6GH 的合成路线 Fig. 1 Synthesis route of R6GH

2.2 荧光试剂、缓冲溶液和金属离子溶液的配置

称取R6G（95%）12.6053 g，用水溶解后再转移至250 mL 容量瓶中，加水稀释至刻度线，摇匀，配置成0.1000 mol/L 的溶液。

称取R6GH 4.2822 g，用THF 和水混合溶液（V:V=1:1）溶解后再转移至100 mL 容量瓶中，加混合溶液稀释至刻度线，摇匀，配置成0.1000 mol/L的溶液。

称取NaH2PO4·2H2O 1.9501 g，Na2HPO4·12H2O 4.4768 g，用水溶解后再转移至250 mL 容量瓶中，加水稀释至刻度线，摇匀，配置成0.10 mol/L 的磷酸缓冲溶液体系。

称取质量分数为36%的HAc 2.0850 g，NaAc 1.03775 g，用去离水溶解后再转移至250 mL 容量瓶中，加水稀释至刻度线，摇匀，配置成0.10 mol/L的醋酸缓冲溶液体系。

称取质量分数为37%的HCl 1.2318 g，C6H12N41.7700 g，用去离子水溶解后再转移至250 mL 容量瓶中，加水稀释至刻度线，摇匀，配置成0.10 mol/L的盐酸缓冲溶液体系。

各种金属盐溶液均依照上述方法配置成1.0 mol/L，实验时根据需要再稀释至所需浓度。

2.3 金属离子和缓冲溶液体系的选择

为了考察R6G 和R6GH 选择性识别金属离子的性能，我们按分析方法配制好溶液，在激发波长（ExR6G=527 nm，ExR6GH=524 nm）下用F-4500 型荧光光谱仪测定。R6G 磷酸缓冲溶液体系的实验结果见图2a，R6G 醋酸缓冲溶液体系的实验结果见图2b，R6G 六次甲基四胺缓冲溶液体系的实验结果见图2c；R6GH 磷酸缓冲溶液体系的实验结果见图3a，R6GH 醋酸缓冲溶液体系的实验结果见图3b，R6GH 六次甲基四胺缓冲溶液体系的实 验结果见图3c。

图2 R6G对金属离子的选择性识别 Fig.2 Selective recognition of metal ions by R6G

图3 R6GH 对金属离子的选择性识别 Fig.3 Selective recognition of metal ions by R6GH

从图2（a、b、c）中可以看出R6G 对金属离子的识别能力不佳，但在醋酸缓冲溶液中荧光效果最好。从图3（a、b、c）中可以看出R6GH 对Hg2+的识别最好，且在醋酸缓冲溶液体系中R6GH 的荧光效果最佳。

2.4 HAc/NaAc 缓冲溶液pH 对测Hg2+的影响

为了考察醋酸缓冲溶液体系pH 对R6G 和R6GH 检测Hg2+的影响，在分析方法中，使用不同pH 的0.1mol/L 醋酸缓冲溶液体系配制好待测溶液，测定其溶液的荧光强度，结果见图4（a、b）。

图4 HAc/NaAc 缓冲溶液pH 对测Hg2+的影响 Fig.4 Effect of pH of HAc/NaAc buffer solution on Hg2+ measurement

由图4（a、b）可以看出，R6G/Hg2+溶液和R6GH/Hg2+溶液均在醋酸缓冲溶液体系（pH=4.60）时荧光最强，故在后续实验中，R6G 和R6GH 检测Hg2+，选定醋酸缓冲体系（pH = 4.60）。

2.5 HAc/NaAc 缓冲溶液的浓度对测Hg2+的影响

为了考察缓冲溶液浓度对测定Hg2+的影响，固定醋酸缓冲溶液体系的pH 为4.60，改变醋酸缓冲溶液的浓度，配制总浓度为0.001、0.005、0.01、0.05、0.1 mol/L 这五种醋酸缓冲溶液体系，按分析方法配制待测溶液。实验结果见图5（a、b）。

图5 HAc/NaAc 缓冲溶液的浓度对测Hg2+的影响 Fig.5 Influence of HAc/NaAc buffer solution concentration on Hg2+ measurement

通过图5（a、b）可知，R6G 在醋酸缓冲溶液体系总浓度为0.01mol/L 检测Hg2+效果最佳，而R6GH 则在醋酸缓冲溶液体系总浓度为0.005 mol/L时检测Hg2+的效果最佳。

2.6 荧光试剂的浓度对测Hg2+的影响

为了考察R6G 和R6GH 浓度对测定Hg2+的影响，配制1.0×10-5、2.0×10-5、4.0×10-5、6.0×10-5、8.0×10-5、1.0×10-4mol/L 六个浓度的R6G 和R6GH 溶液，按分析方法配置待测溶液，实验结果见图6(a、b）。

图6 荧光试剂的浓度对测Hg2+的影响 Fig.6 Influence of R6G and R6GH concentration on Hg2+ measurement

从图6（a、b）可以看出，随着R6G、R6GH溶液浓度的增加，荧光强度也增加，为了保证实验的顺利进行，后续实验中R6G、R6GH 的浓度选定为1.0×10-4mol/L。

2.7 测Hg2+检测范围、回归方程和检测限

在最佳条件下，Hg2+的浓度（0.1～1.0×10-5mol/L）范围内，R6G 测定Hg2+的线性回归方程为：lg(I/I0) = 0.0503-0.00974lgc(Hg2+)，相关系数R2= -0.9951，检测限为6.0×10-6mol/L（11 次），实验结果见图7a；在最佳条件，Hg2+的浓度（1.0×10-5～1.0×10-11mol/L）范围内，R6GH 测定Hg2+的的线性回归方程为lg(I/I0) = 0.0474+0.009387lgc(Hg2+)，相关系数R2= 0.9993，检测限为5.0×10-12mol/L（11 次），实验结果见图7b。

图7 R6G 和R6GH 测Hg2+回归分析 Fig. 7 Regression analysis of Hg2+ measured by R6G and R6GH

图7a 可见，当Hg2+浓度从1.0×10-5mol/L 升高至0.1mol/L 时，Hg2+对R6G 溶液的荧光有猝灭作用。图7b 可见当Hg2+浓度从1.0×10-5mol/L 降至1.0×10-11mol/L 时，R6GH 的荧光强度也逐渐线性降低。由图7a 和图7b 比较可知，R6GH 检测Hg2+线性范围要比R6G的要大，且检出限要高6个数量级。

2.8 常见金属离子的干扰

为了考察常见阳离子对R6G、R6GH 检测Hg2+的干扰，在最佳条件下，±5%荧光强度范围内，R6G/Hg2+体系测定结果为：Na+(550)，K+(500)，Cr3+(175)，Ni2+(50)，Fe2+(13)，Zn2+(10)，Mg2+(5)，Ba2+(5)，Pb2+(5)，Ca2+(5)，Cd2+(5)，Al3+(5)，Co2+(3)，Ag+(3)。R6GH/Hg2+体系测定结果为：K+(500)，Na+(500)，Ag+(175)，Co2+(150)，Ni2+(90)，Cd2+(50)，Ba2+(40)，Zn2+(25)，Cr3+(25)，Ca2+(15)，Mg2+(10)，Al3+(5)，Fe2+(5)，Pb2+(5)。括号中的数值为干扰离子与待测离子的浓度比。通过14 种阳离子的干扰实验发现，阳离子对R6G 测定Hg2+的影响大于对R6GH 测定Hg2+的影响。

3 小结

以R6G 为原料合成了R6GH，利用荧光法考察了R6G 和R6GH 酰肼选择性识别金属离子、适合的缓冲溶液体系、最佳缓冲溶液pH 及浓度、R6G和R6GH 的浓度、Hg2+的浓度以及阳离子的干扰等七个因素的影响。实验确定了R6G 测定Hg2+的最佳条件为：R6G 浓度为1.0×10-4mol/L，0.01mol/L醋酸缓冲体系（pH=4.60）；R6G 测定Hg2+的线性回归方程为：lg(I/I0) = 0.0503-0.00974lgc(Hg2+)，相关系数R2= -0.9951，检测限为6.0×10-6mol/L（11 次）。R6GH 测定Hg2+的最佳条件为：R6GH 浓度为1.0×10-4mol/L，0.005mol/L 醋酸缓冲体系（pH = 4.60）；R6GH 测定Hg2+的线性回归方程为：lg(I/I0) = 0.0474+0.009387lgc(Hg2+)，相关系数R2=0.9993，检测限为5.0×10-12mol/L（11 次）。通过14 种阳离子的干扰实验发现，阳离子对R6G 测定Hg2+的影响大于对R6GH 测定Hg2+的影响。实验结果表明：R6GH 比R6G 能更好的识别Hg2+。