吡啶-2,6-二[N-(1′-羥乙基)酰胺]對Cr(Ⅲ)離子識別性能研究

陳曉靚，羅顯華，羅世霞

(1 貴陽護理職業學院，貴州 貴陽 550081；2 貴州師范大學化學與材料科學學院，貴州 貴陽 550001)

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吡啶-2,6-二[N-(1′-羥乙基)酰胺]對Cr(Ⅲ)離子識別性能研究

陳曉靚，羅顯華，羅世霞

(1 貴陽護理職業學院，貴州 貴陽 550081；2 貴州師范大學化學與材料科學學院，貴州 貴陽 550001)

通過設計合成的吡啶雙酰胺配體來研究對重金屬Cr(Ⅲ)離子的識別作用。通過紫外-可見光譜分析方法，考察了配體吡啶-2,6-二[N-(1′-羥乙基)酰胺]對重金屬Cr(Ⅲ)離子的選擇性識別作用。結果表明：配體吡啶-2,6-二[N-(1′-羥乙基)酰胺]對Cr3+的響應具有較高的選擇性，且不受堿金屬、堿土金屬以及其它過渡金屬離子的干擾，可形成配位模式為1：2型的穩定絡合物。

吡啶-2,6-雙酰胺；鉻(Ⅲ)離子；離子識別

金屬離子與生命科學、環境科學、醫學等領域有著密不可分的聯系，對其識別及檢測方法一直是人們關注的焦點[1-4]。因此，設計合成具有高靈敏度識別重金屬離子的化學物質十分重要，建立快速、高效、實時的重金屬離子檢測方法具有潛在的應用價值[5-6]。吡啶-2,6-雙酰胺化合物作為一類新穎的配體分子，憑借其獨特的結構可修飾性、多樣的拓撲結構，在離子交換、吸附、分子識別、催化以及環境污染分析等領域的具有巨大的應用潛力[7-10]。因此本文利用紫外-可見光譜方法研究了氨基醇基結構修飾的吡啶-2,6-雙酰胺配體吡啶-2,6-二[N-(1′-羥乙基)酰胺](L，結構式見圖1)對重金屬離子Cr3+的識別作用，為吡啶-2,6-雙酰胺在重金屬離子分離分析理論及應用研究提供有益的基礎數據。

圖1 吡啶-2,6-二[N-(1′-羥乙基)酰胺] (L)的結構式

1 實 驗

1.1 試劑與儀器

試劑：所有藥品均為分析純，購于國藥集團化學試劑有限公司和STREM CHEMICALS公司；金屬離子溶液由其硫酸鹽、硝酸鹽以及醋酸鹽配制，實驗用水為二次蒸餾水。

標準溶液：配體L的儲備液(1.00×10-3mol/L)：稱取25.6 mg配體 L用乙醇溶解，配置成100 mL溶液。金屬鹽均配制成水溶液(1.00×10-3mol/L)。

儀器：UV-2450紫外光譜儀，上海島津國際貿易有限公司；SHA-B型恒溫振蕩器，金壇市富華儀器有限公司；QC-10260C型超聲清洗儀，上海瑞成實業有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 配體L對重金屬離子Cr3+的識別實驗

先取1.00 mL的配體L(1.00×10-3mol/L)溶液，置于10.0 mL容量瓶中，再分別加入不同金屬離子Mn+(Li+，K+，Na+，Mg2+，Al3+，Mn2+，Co2+，Ni2+，Zn2+和Cr3+)的儲備液(1.00×10-3mol/L，1.00 mL)。用乙醇-水(V/V，1/9)的混合液定容刻度，搖勻，處于恒溫振蕩器(T=50.0 ℃)中振蕩60 min，在室溫下放置2 h。在溫度為298 K，波長范圍為190～400 nm之間的測試條件下，測定樣品的紫外-可見吸收光譜，評價配體L對不同重金屬離子的選擇性識別。

1.2.2 絡合物組成的測定

取13只10.0 mL容量瓶，分別加入1.00 mL 1.0×10-3mol/L [Mn+]標準溶液，依次加入不同體積的濃度為1.0×10-3mol/L配體[L]，即固定[Mn+]而改變[L]，使得[L]/[Mn+]分別為0.25，0.50，0.75，1.00，1.25，1.50，1.75，2.00，2.25，2.50，3.00，3.50，4.00，然后在配體L最大吸收波長處測定各組不同[L]/[Mn+]值的吸光度。以吸光度(A)對[L]/[Mn+]作圖，將曲線直線部分延長并相交，根據交點位置確定絡合物的配位數n。1.2.3 其他金屬離子對配體L識別重金屬離子Cr3+的干擾測試

取10份配體溶液，每份1.00 mL分別于10 mL容量瓶中，加入1.00 mL識別重金屬離子Cr3+以及其他不同金屬離子(Li+，K+，Na+，Mg2+，Al3+，Mn2+，Co2+，Ni2+和Zn2+)溶液各2.00 mL，混合后，用乙醇-水(V/V，1/9)的混合液定容至刻度，使配體分子、識別重金屬離子和其他各種金屬離子濃度均為1.0×10-4mol/L，靜置2 h待用。待測樣品中，第一組為只含有配體L與識別重金屬離子的混合溶液；第二組為配體、識別重金屬離子與其他金屬離子的混合溶液。在溫度298 K，配體L的最大吸收波長下，測定樣品的吸光度值，研究其他金屬離子對識別重金屬離子的干擾程度。

2 結果與討論

2.1 配體L對重金屬離子Cr3+的選擇性識別

配制配體L溶液，向該體系中加入不同金屬離子，考察不同金屬離子與配體L的相互作用。圖2為配體L以及配體L與不同金屬離子作用的紫外吸收光譜圖。

圖2 配體L的吸收譜圖(a)和配體L與不同金屬離子作用的吸收光譜(b)

從圖2(a)中可以看出，在不加金屬離子時，濃度為1.0×10-4mol/L配體L在198 nm、225 nm、274 nm和285 nm處出現四個吸收峰，其中最大吸收波長為198 nm。從圖2(b)中觀察到，當加入濃度1.0×10-4mol/L的Cr3+離子時，配體L在198 nm處峰形和吸光度明顯增強，并出現紅移現象，分別紅移至 215 nm處，且使配體L在225 nm處的吸收峰消失。除加入Co2+時，吸收峰強度在225 nm處有所提高，其他金屬離子Li+，K+，Na+，Mg2+，Al3+，Mn2+，Zn2+和Ni2+等在該條件下都尚未發生最大吸收波長的紅移現象。由此可見，配體L對重金屬離子Cr3+有較好的識別能力。

2.2 配體L和重金屬Cr3+形成絡合物的組成測定(摩爾比法)

圖3 配體L的吸收光譜隨Cr3+濃度的變化(a)和198 nm處[L]/[Cr3+]不同濃度比與吸光度值的關系(b)

2.3 其他金屬離子對配體L識別Cr3+的干擾測試

在金屬離子識別過程中，如果不同金屬離子之間有干擾，勢必會影響識別作用的可靠性。為了考察常見金屬離子的共存對響應離子的干擾，本文將響應金屬離子Cr3+的濃度配為1.0×10-4mol/L，常見金屬離子Li+、K+、Na+、Mg2+、Al3+、Mn2+、Ni2+、Zn2+和Co2+濃度配為2.0×10-4mol/L，分別考察了配體L識別Cr3+的干擾測試。圖4為不同金屬離子對配體L識別Cr3+的干擾測試圖，結果表明在相同實驗條件下，在Cr3+-L溶液中加入相對于Cr3+濃度2倍的上述金屬離子時，對配合物的紫外吸收強度的影響的相對標準偏差在5%以內，可見配體L對Cr3+的識別幾乎不受上述共存離子的影響，具有較高的選擇性。

圖4 不同金屬離子對配體L識別Cr3+性能的影響

3 結 論

本文利用紫外-可見光譜分析方法研究氨基醇基結構修飾的吡啶-2,6-二[N-(1′-羥乙基)酰胺]對于重金屬Cr3+離子識別性能，通過摩爾比法初步考察了其中發生離子鍵合識別作用的配位化學行為。實驗結果表明，吡啶-2,6-二[N-(1′-羥乙基)酰胺]對Cr3+的響應具有較高的選擇性，并形成1：2型的穩定配合物。同時，吡啶-2,6-二[N-(1′-羥乙基)酰胺]對識別重金屬Cr3+的選擇性識別不受堿金屬、堿土金屬以及其它過渡金屬離子的干擾，為吡啶-2,6-雙酰胺在重金屬離子分離分析理論及應用研究提供了科學依據。

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Ion Recognition of Cr(Ⅲ) with 2,6-bis[N-(1′-hydroxyethyl)carbamyl]pyridine

CHENXiao-jing1,LUOXian-hua1,LUOShi-xia2

(1 Guiyang Nursing Vocational College, Guizhou Guiyang 550081; 2 School of Chemistry and Materials Science,Guizhou Normal University, Guizhou Guiyang 550001, China)

The identification of heavy metal Cr(Ⅲ) ions was studied by designing a synthesis of pyridine-2,6-diamides. The ion recognition of 2,6-bis[N-(1′-hydroxyethyl)carbamyl]pyridine with Cr(Ⅲ) ion was investigated by the ultraviolet spectrophotometry. The results showed that 2,6-bis[N-(1′-hydroxyethyl)carbamyl]pyridine had good ion recognition for Cr(Ⅲ) ion. Free from interference with alkali metals, alkaline earth metals and other transition metal ions, their coordination binding stoichiometry was 1：2.

pyridine-2,6-diamides; Cr(Ⅲ); ion recognition

貴州省科學技術基金項目《功能有機分子吡啶酰胺的合成及其對金屬離子的識別、液膜傳輸及萃取性能研究》(黔科合LH字[2015]7782號)。

陳曉靚(1983-)，女，講師，主要研究方向:有機合成及配位化學。

O614.24

A

1001-9677(2016)022-0036-03