4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯對Cu2+和Bi3+的紫外光譜檢測

王文革，張德春（湖南工學(xué)院材料與化學(xué)工程系，湖南衡陽421002）

4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯對Cu2+和Bi3+的紫外光譜檢測

王文革，張德春*
（湖南工學(xué)院材料與化學(xué)工程系，湖南衡陽421002）

采用紫外光譜法測定Cu2+和Bi3+的濃度，選擇在最大吸收波長280和320nm處，分析Cu2+和Bi3+的濃度與紫外光譜的吸光度數(shù)值之間的相關(guān)性。在一定濃度的4,6-二正丁氧基-1,3-二磺酰二甲基胺基苯的溶液中加入5個濃度的Cu2+，在化合物-Cu2+的體系中加入7個濃度的Bi3+，測定紫外光譜，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明，Cu2+和Bi3+的濃度與吸光度數(shù)值都呈顯著相關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線y = 0. 0564x - 0.0274和y=0.1005x+0.038其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9892和0.9968，說明用紫外光譜法檢測Cu2+和Bi3+濃度簡單、快速且測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

磺酰胺；紫外光譜；金屬離子檢測

含硫和氮等雜原子的官能團(tuán)，對金屬離子有良好地配位作用[1]，在化學(xué)分析領(lǐng)域有著多種用途，可用作金屬離子萃取劑、沉淀劑及光度分析試劑。

銅是與人的生命密切相關(guān)的微量元素，對于血液、中樞神經(jīng)和免疫系統(tǒng)的發(fā)育和功能有重要的影響。銅的過少和過多攝入都會對身體帶來不良影響。鉍被廣泛的應(yīng)用于制造合金、醫(yī)藥治療、阻燃劑、催化劑、半導(dǎo)體和核工業(yè)等。Bi3+的檢測可以為環(huán)境、食品、醫(yī)藥、印染和礦物的開發(fā)和利用等方面提供重要的信息。目前金屬陽離子的檢測主要采用分光光度法、熒光法、毛細(xì)管電泳法及液態(tài)電極發(fā)射法。尋求一種簡單快捷的金屬陽離子的定性和定量檢測方法仍然是化學(xué)識別科學(xué)的熱點(diǎn)。

本文采用的紫外吸收光譜分析的方法，需要試劑用量少，靈敏度高，方法簡單，測定結(jié)果準(zhǔn)確且容易分析。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器與試劑

UV-2700型紫外吸收光譜儀（日本島津公司）；

丙酮，DMF，ZnCl2，CaCl2，Pb(NO3)2，CuCl2，F(xiàn)eCl3，CdCl2，MnCl2，CoCl2，NiCl2，CrCl3等均為分析純試劑；實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯按文獻(xiàn)[2，3]的方法合成（如圖1所示）。

圖1 4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯的合成

1.2溶液配制

配制1.0×10-4mol/L的4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲基胺基苯的DMF溶液；配制1.0×10-3mol/L的硝酸鹽或氯化物的陽離子水溶液（Zn2+，Ca2+，Pb2+，Cu2+，F(xiàn)e3+，Cd2+，Mn2+，Co2+，Ni2+，Cr3+，Al3+，Ti3+，Ag+，Na+，Ba2+，Bi3+，Sr2+，Hg2+，Sn2+，K+）。

2結(jié)果與討論

2.1 4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯的紫外光譜性質(zhì)研究

以下紫外光譜測定均在25℃條件下進(jìn)行。

配置濃度為1.0×10-5mol/L的4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯的DMF溶液，測定紫外光譜（石英比色皿厚度為1 cm）（如圖2所示）。

圖2 化合物在DMF中的紫外吸收光譜

化合物的最大紫外吸收峰在262nm處，是芳環(huán)的π→π*躍遷所產(chǎn)生的吸收帶，它的摩爾吸光系數(shù)是2.00×104L·mol-1·cm-1。

2.2化合物對金屬離子的識別性能

取濃度為1.0×10-4mol/L的化合物溶液1mL，1.0×10-3mol/L的金屬離子溶液0.4 mL，以DMF定容至10 mL，分別配制含等摩爾量不同金屬離子（Zn2+，Ca2+，Pb2+，Cu2+，F(xiàn)e3+，Cd2+，Mn2+，Co2+，Ni2+，Cr3+，Al3+，Ti3+，Ag+，Na+，Ba2+，Bi3+，Sr2+，Hg2+，K+和Sn2+）的混合溶液，利用紫外光譜，研究其對不同金屬離子的選擇性識別能力。當(dāng)將Cu2+加入到化合物的溶液中后，紫外光譜在270～460nm吸收峰峰強(qiáng)度都有不同程度的增強(qiáng)，原來在紫外光區(qū)的最大吸收峰（262 nm）有所改變，說明化合物對Cu2+具有一定的選擇性識別能力。

2.3 Cu2+的濃度變化對化合物紫外光譜的影響

配制濃度為1×10-5mol/L的化合物和1～5倍濃度的Cu2+的混合溶液，研究不同濃度的Cu2+對化合物紫外吸收光譜的影響（如圖3所示）。隨著Cu2+濃度的增大，化合物在270～460nm處吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。

圖3 將不同濃度Cu2+加入化合物(1×10-5mol/L)后的紫外吸收光譜變化曲線C(Cu2+) = 1×10-5mol/L～5×10-5mol/L

2.4 Bi3+對化合物-Cu2+紫外光譜的影響

另外，我們還研究了不同離子對化合物-Cu2+識別的影響實(shí)驗(yàn)。

取濃度為1.0×10-4mol/L的化合物的溶液1.0 mL，1.0×10-3mol/L的Cu2+溶液0.4 mL，其它金屬離子0.2 mL（除Cu2+），定容至10 mL，紫外光譜研究其它金屬離子對化合物- Cu2+的干擾影響。當(dāng)將Bi3+加入到化合物- Cu2+的混合溶液后，發(fā)生了明顯的變化，紫外吸收光譜在320-323nm左右出現(xiàn)了強(qiáng)吸收峰，原來在紫外光區(qū)的最大吸收峰（262nm）強(qiáng)度有所提高。而加入其它離子時，化合物- Cu2+的紫外光譜吸收峰沒有發(fā)生明顯的變化。

如圖4和圖5所示，我們研究了在Cu2+和Bi3+都存在的情況下，固定Bi3+（或Cu2+）的濃度，化合物的紫外吸收光譜隨Cu2+（或Bi3+）濃度變化的情況。將Cu2+（或Bi3+）加入化合物- Bi3+（或化合物-Cu2+）體系中，紫外吸收光譜在322～323nm左右出現(xiàn)了強(qiáng)吸收峰，并且峰強(qiáng)度隨Bi3+濃度的升高而有較大幅度增強(qiáng)，而隨Cu2+濃度的升高而有較小幅度增強(qiáng)。

圖4 將Bi3+(1×10-5～7×10-5mol/L)加入化合物(1×10-5 mol/L)- Cu2+(4×10-5mol/L)的紫外吸收光譜變化曲線

圖5 將Cu2+(1×10-5～7×10-5mol/L)加入化合物(1×10-5 mol/L)- Bi3+(4×10-5mol/L)的紫外吸收光譜變化曲線

圖6 測定Cu2+的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.5標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制、線性方程及相關(guān)系數(shù)

由圖3可知，當(dāng)Cu2+的濃度是1×10-5～5×10-5mol/ L，最大吸收波長280 nm處的吸光度的數(shù)值分別是0.036, 0.082, 0.139, 0.186和0.266。以Cu2+的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性回歸方程y = 0.0564x - 0.0274其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9892（如圖6所示）。

由圖4可知，當(dāng)Bi3+的濃度是1×10-5～7×10-5mol/ L，最大吸收波長320nm處的吸光度的數(shù)值分別是0.133, 0.239, 0.352, 0.442, 0.520, 0.657和0.736。以Bi3+的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性回歸方程y=0.1005x+0.038其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9968（如圖7所示）。

圖7 測定Bi3+的標(biāo)準(zhǔn)曲線

根據(jù)線性回歸方程顯示，吸光度值與Cu2+和Bi3+濃度呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)分別為0.9892和0.9968。

化合物對Cu2+和Bi3+有較好的識別作用，紫外光譜強(qiáng)吸收峰峰強(qiáng)度隨Cu2+和Bi3+濃度變化呈現(xiàn)梯度變化，變化的規(guī)律性強(qiáng)，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線及回歸方程，找到了它們的變化關(guān)系，對于一個未知樣品，可以通過測定吸光度，而計算出Cu2+和Bi3+的濃度。

3 結(jié)論

4, 6-二正丙氧基-1, 3-二磺酰二甲胺基苯的紫外吸收光譜最大吸收峰在262nm處，根據(jù)朗伯-比耳定律，計算得化合物的摩爾吸光系數(shù)是2.00×104L/ (mol·cm)。在一定濃度的4,6-二正丁氧基-1,3-二磺酰二甲基胺基苯的溶液中加入5個濃度的Cu2+，測定紫外光譜，以Cu2+的濃度為橫坐標(biāo)，最大吸收波長280 nm處的吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性回歸方程y = 0.0564x - 0.0274其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9892。在一定濃度的化合物-Cu2+的體系中加入7個濃度的Bi3+，測定紫外光譜，以Bi3+的濃度為橫坐標(biāo)，最大吸收波長320 nm處的吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性回歸方程y=0.1005x+0.038其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9968。說明Cu2+和Bi3+的濃度與紫外光譜最大吸收峰的吸光度數(shù)值之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性，用4,6-二正丁氧基-1,3-二磺酰二甲基胺基苯紫外光譜法檢測Cu2+和Bi3+濃度簡單、快速且測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

［1］王文革,張德春.幾種磺酸酯橋聯(lián)杯芳烴的一鍋法合成及對金屬離子的萃取性能[J].應(yīng)用化學(xué), 2013, 30(5): 511-515.

［2］王文革,張德春，謝和平,等. 4,6-二烷氧基-1,3-二磺酰二甲基胺基苯的合成及其對金屬離子的萃取性能[J].應(yīng)用化學(xué), 2013, 30(4): 427-430.

［3］Lan He, Yu An, Lihua Yuan, et al. Macrocyclic aromatictetrasulfonamides with astable cone conformation[J]. Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom), 2005, 30:3788-3790.

Uv Spectra Determination toward Cu2+and Bi3+with 4, 6-Bisbutyloxy-benzene-1, 3-Di (N, N-dimethyl sulfonamides)

WANG Wenge, ZHANG Dechun*(Department of materials＆Chemical Engineering, Hunan Institute of Technology, Hengyang 421002)

In the paper, concentration of Cu2+and Bi3+was Detected by UV spectroscopy. Cu2+and Bi3+solution of different concentration were added into fixed consistent 4,6-Bis- butyloxy-benzene-1, 3-Di（N, N-dimethyl sulfonamides）, ultraviolet spectrum were checked out, the relevance between Abs in UV spectra and concentration of Cu2+and Bi3+was analysed. The results show that the maximum absorption wavelength was 280 and 320 nm by UVSpectrum and the correspondence coefficient was 0.9892 and 0.9968 with equation y = 0.0564x - 0.0274 and y=0.1005x+ 0.038. The method in measuringconcentration of Cu2+and Bi3+by ultraviolet spectrum is simple, rapid, accurate, feasible and reliable.

Sulfonamide; Uv spectra; metal ion detection

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.02.014

0625

A

1008-1267（2016）02-0042-04

2015-08-24

湖南省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目、衡陽市科學(xué)技術(shù)發(fā)展計劃項(xiàng)目（2014KS39）和廣西師范大學(xué)藥用資源與藥物分子工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(CMEMR2011-03)資助.

王文革，（1968～），男，博士，副教授，研究方向:大環(huán)化合物的合成和不對稱合成及性能研究.張德春，講師，研究方向:大環(huán)化合物的合成和性能研究.

·工程與設(shè)計·