2，3，7-三羥基-9-(3，4-二羥基)苯基熒光酮的合成及其與金屬鉬(Ⅵ)的顯色反應

張嘉月， 于秀蘭

(沈陽化工大學應用化學學院，遼寧沈陽 110142)

鉬(Ⅵ)是人體必需的微量元素之一，鉬酶存在于生物體內，具有抗癌、防齲等功效［1］;同時鉬也是動植物生長和發育所需微量營養元素中的一種，過多或過少的鉬都會影響到動植物的正常生長發育.此外鉬在合金領域及化工領域的應用也在不斷擴大.因此，對于動植物體內環境中以及各種產品中，微量鉬(Ⅵ)的測定具有十分重要的意義.目前對鉬(Ⅵ)的測定方法通常有分光光度法(比色法)、催化極譜法、等離子體發射光譜法(ICP)和原子吸收分光光度法等，而其中以分光光度法最為常見.分光光度法中以硫氰酸鹽分光光度法應用的最廣，但色澤不夠穩定.隨著研究的不斷進展，很多用于測定鉬(Ⅵ)的新的分光光度法也隨之出現，例如，熒光酮類試劑光度法、偶氮類試劑光度法、動力學光度法、熒光光度法、計算光度法等.由于熒光酮類試劑分子獨特的剛性、平面和共軛大π鍵結構，使其容易吸收紫外、可見光并受激發產生熒光，因此，熒光酮類試劑作為化學發光試劑、熒光試劑、高靈敏顯色試劑近年來在分析化學領域得到了廣泛的應用.其中，2，3，7-三羥基苯基熒光酮類有機試劑是一種酸性三苯甲烷類衍生顯色試劑，該顯色劑在熒光酮的9位苯基上引入多個供電子基團-羥基，此基團中氧上的孤對電子對能夠與苯基熒光酮的大π鍵產生p-π共軛，增加吡喃環的電子云密度，使試劑與金屬離子的反應活化能大大降低，加快了反應的速度，提高了方法的靈敏度［2］.目前，2，3，7-三羥基-9-(3，4-二羥基)苯基熒光酮(3，4-DHPF)已經用于微量鋅［3］、鋁［4］的測定，但未見 2，3，7-三羥基-9-(3，4-二羥基)苯基熒光酮(3，4-DHPF)用于微量鉬(Ⅵ)測定的報道.本文采用自行合成的試劑3，4-DHPF與金屬離子鉬(Ⅵ)發生顯色反應，對顯色反應的條件進行詳細研究，并采用擬定的分析方法用于微量鉬(Ⅵ)的測定.3，4-DHPF結構式如下:

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

722N型可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司.

鉬(Ⅵ)標準溶液:準確稱取0.150 0 g光譜純三氧化鉬于100 mL燒杯中，加入10 mL質量分數為10%的氫氧化鈉溶解，移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，制得質量濃度為1 g/L的鉬標準溶液，此為儲備液.臨用時配制10 g/L鉬標準工作液.

3，4-DHPF(質量分數0.025%):準確稱取0.062 5 g 3，4-DHPF于50 mL錐形瓶中，加入少量DMF及30 mL無水乙醇，溶解后，得到橘紅色的溶液，移至250 mL容量瓶中，用無水乙醇定容.

1.2 合成步驟

對苯醌的合成按文獻［5］進行，偏三酚三乙酸酯的合成按文獻［6］進行.

3，4-DHPF的合成:參照文獻［7］的合成方法，以前面合成的偏三酚三乙酸酯和3，4-二羥基苯甲醛為原料進行合成，對提純后的試劑以V(乙醇)∶V(乙酰丙酮)∶V(冰乙酸)=4∶2∶1 為展開劑，使用GF254薄層層析硅膠鋪板進行薄層色譜分析，僅有一個斑點.測定比移值為0.286.由紅外譜圖可知其結構與目標產物相符，紅外譜圖分析見表1.

表1 3，4-DHPF的紅外光譜解析Table 1 IR analysis of 3，4-DHPF

1.3 實驗方法

在25 mL的容量瓶中依次加入適量的鉬(Ⅵ)標液，4 mL pH=5.0的NaAc-HAc緩沖溶液，1 mL質量分數為0.025%的3，4-DHPF顯色劑，用蒸餾水稀釋至25 mL，搖勻，得到橘紅色絡合物.將此溶液放置10 min.用1 cm的比色皿，以試劑空白作參比，在566 nm處，對絡合物的吸光度進行測定.

2 結果與討論

2.1 吸收光譜

試劑及配合物的吸收光譜見圖1.由圖1可以看出:絡合物對水在波長為486 nm處取得最大吸收峰，相應的試劑空白在波長為566 nm處取得最大吸收峰，對比度較大，△λ=80 nm.所以，實驗選擇在566 nm處測定絡合物的吸光度.

圖1 吸收光譜Fig.1 The curves of absorption

2.2 酸度的影響

使用不同pH值的緩沖溶液進行測定，圖2為酸度對顯色反應的影響.

圖2 酸度對顯色反應的影響Fig.2 The effect of acidity to chromogenic reaction

從圖2可以看出:在pH為5～6的緩沖介質中絡合物顯色較穩定，pH=5.0時吸光度最大，因此，實驗選用pH=5.0的NaAc-HAc緩沖溶液;從圖3可以看出:緩沖溶液的用量在3～7 mL范圍內絡合物的吸光度較好，因此實驗選用4 mL的緩沖溶液.

圖3 緩沖溶液用量的影響Fig.3 The effect of buffer solution volume

2.3 顯色劑用量的影響

從圖4可以看出:質量分數為0.025%的3，4-DHPF顯色劑用量在1～4 mL范圍內，其絡合物的吸光度較大且穩定.為了使試劑空白的顏色不至于太深，而且顯色完全，選用1 mL的3，4-DHPF顯色劑.

圖4 顯色劑用量與吸光度的關系Fig.4 The relationship between the volume of chromogenic reagent and absorbance

2.4 顯色時間和配合物的穩定性

在常溫下，鉬(Ⅵ)與3，4-DHPF顯色劑經10 min顯色完全，生成橘紅色絡合物，絡合物的穩定性好，而配合物形成以后的吸光度可以保持12 h不變.因此，實驗選用顯色10 min時對絡合物進行測定.

2.5 絡合物組成的測定

實驗分別選用了摩爾比法和等摩爾連續變化法對鉬(Ⅵ)配合物的組成進行研究，實驗結果為 n(鉬)∶n(試劑)=1∶2.

2.6 工作曲線

在25 mL的容量瓶中，分別加入不同量的鉬(Ⅵ)標準溶液，按實驗方法進行顯色反應，并在566 nm處測定其吸光度，然后以鉬(Ⅵ)的質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制工作曲線.從所繪制的工作曲線(圖5)可知鉬(Ⅵ)在0～1.6 mg·L-1范圍內符合朗伯比爾定律，所得到的線性回歸方程為A=0.092 38+0.007 66x(x，0.04 mg/L)，回歸系數RMo=0.999 73，表觀摩爾吸光系數εMo=1.84×104L·mol-1·cm-1.

圖5 工作曲線Fig.5 Working curve

2.7 共存離子的影響

按照實驗方法，分別加入不同的共存離子，對其吸光度進行測定，由線性回歸方程計算出鉬(Ⅵ)的含量.測定結果的相對誤差≤±5%時，常見的幾種堿金屬及陰離子如K+、Na+對鉬(Ⅵ)的測定幾乎無干擾，其它共存離子的允許量分別為:當共存離子的質量(μg):鉬(Ⅵ)標準的質量(μg)≤100∶1 時，La3+不影響測定;當共存離子的質量(μg):鉬(Ⅵ)標準的質量(μg)≤10∶1 時，P5+、Ni2+、Mg2+、Ca2+、Co2+、Ce2+不影響測定;通過以上的實驗數據可以看出，大多數常見的離子對鉬(Ⅵ)的測定沒有干擾.但當Fe3+、V5+的加入量遠小于鉬(Ⅵ)標準的質量時，干擾嚴重，對于Fe3+、V5+的干擾，可以采用質量分數為5%的抗壞血酸在顯色加入前使其還原至低價態，由此可見實驗所選用的方法具有較好的選擇性.

3 結論

利用自行合成的顯色劑2，3，7-三羥基-9-(3，4-二羥基)苯基熒光酮(3，4-DHPF)與金屬鉬(Ⅵ)進行顯色反應，并使用分光光度計對其光度性質進行分析，得出在pH=5.0的NaAc-HAc介質中顯色劑與鉬(Ⅵ)形成2∶1的橘紅色絡合物，并在λ=566 nm時得到最大吸收峰，鉬(Ⅵ)含量在0～1.6 mg/L范圍內符合朗伯比爾定律，表觀摩爾吸光系數為 εMo=1.84×104L·mol-1·cm-1，利用此方法能夠快速且較準確地測出樣品中微量鉬(Ⅵ)的含量.

［1］ 朱青青.火焰原子吸收光譜法測定土壤中鉬［J］.理化檢驗-化學分冊，2005，41(5):351-353.

［2］ 于秀蘭，田松濤.苯基熒光酮類顯色劑在光度分析中的應用進展［J］.中國無機分析化學，2011，1(2):31-38.

［3］ 杜容山，黃應平，羅光富，等.2，3，7-三羥基-9-(3，4-二羥基)苯基熒光酮測定鋅［J］.分析試驗室，2009，28(5):64-67.

［4］ 杜容山，顧彥，羅光富，等.混合表面活性劑下2，3，7-三羥基-9-(3，4-二羥基)苯基熒光酮測定微量鋁［J］.分析試驗室，2009，28(12):157-159.

［5］ Perisic-janjic N U，Muk A A，Canic V D.Reaction of Lanthanum with Reagent Arsenazo-P-Nitro［J］.Analytical Chemistry，1973，45(4):798-801.

［6］ 羅光富，黃應平，顏克美.新顯色劑2，3，7-三羥基-9-(2，4-二羥基)苯基熒光酮的合成及與金屬離子顯色反應的研究［J］.化學試劑，2002，24(3)，158-159，166.

［7］ 張華山，黃應平，黎心弟，等.新取代苯基熒光酮試劑的合成及其性質的研究Ⅰ.新型取代苯基熒光酮的合成、提純、鑒定及離解的研究［J］.化學試劑，1995，17(4):197.