紫外分光光度法快速測(cè)定二哌嗪-1-鎓硫酸鹽

韓木先，徐 來，隋 寧

（1.湖北生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院生態(tài)環(huán)境學(xué)院，湖北武漢 430200；2.黃石法姆藥業(yè)股份有限公司，湖北黃石 435000）

二哌嗪-1-鎓硫酸鹽是哌嗪的一種衍生物，是重要的醫(yī)藥中間體和精細(xì)化工原料。二哌嗪-1-鎓硫酸鹽中含有哌嗪環(huán)，在醫(yī)藥研究方面，這類氮雜環(huán)會(huì)被經(jīng)常使用，其主要應(yīng)用于驅(qū)腸蟲藥磷酸哌嗪、枸櫞酸哌嗪等的生產(chǎn)，在醫(yī)藥、環(huán)保、化工和材料等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

紫外分光光度法是一種簡便的儀器分析方法，可用于定性和定量分析。關(guān)于紫外吸收光譜的定量方法，常見的有以下幾種：絕對(duì)法、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法、吸收系數(shù)法、標(biāo)準(zhǔn)曲線法、最小二乘法等。哌嗪的測(cè)定方法，常見的有氣相色譜法[2]、紫外分光光度法。二 哌嗪-1-鎓硫酸鹽作為一種新型的哌嗪衍生物，在醫(yī)藥、化工領(lǐng)域有著重要作用。本文通過紫外分光光度法，結(jié)合最小二乘法面積擬合處理數(shù)據(jù)，快速測(cè)定溶液中的二哌嗪-1-鎓硫酸鹽濃度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Sartorius電子天平，上海析達(dá)水浴鍋，UV-2550紫外-可見分光光度計(jì)；所用試劑均為分析純，所用水均為二次蒸餾水；二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液，由黃石法姆藥業(yè)股份有限公司提供。

1.2 紫外吸收光譜

以二次蒸餾水作為參比溶液，分別對(duì)0.001mol/L、0.002mol/L、0.004mol/L、0.006mol/L、0.008mol/L、0.01mol/L、0.012mol/L、0.02mol/L、0.05mol/L的二哌嗪-1-鎓硫酸鹽水溶液進(jìn)行紫外光譜掃描，掃描波段為190～450nm，步長0.5nm，掃描結(jié)果如圖1所示。

圖1 二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收光譜

測(cè)定上述系列樣品的pH，結(jié)果見表1。隨著二哌嗪-1-鎓硫酸鹽濃度的升高，溶液pH稍微增高，二哌嗪-1-鎓硫酸鹽的紫外吸收不斷紅移，其原因是二哌嗪-1-鎓硫酸鹽為強(qiáng)酸弱堿鹽，隨著其濃度不斷增大，結(jié)合的質(zhì)子數(shù)量增多，從而pH增高，并因此導(dǎo)致了紫外吸收的波長紅移[3—4]。

表1 不同濃度的二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液的pH

2 實(shí)驗(yàn)過程

2.1 測(cè)定二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收光譜的最佳條件

為了探討測(cè)定二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收的最佳條件，參考文獻(xiàn)[5]中研究的方法，分別考察溫度、pH對(duì)二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液測(cè)定的影響。

2.1.1 溫度的影響以0.05mol/L二哌嗪-1-鎓硫酸鹽做樣品，分別測(cè)其在15℃、 20℃、25℃、30℃、40℃吸收峰形最好的波長220nm處的值來探究，如圖2所示。

圖2 溫度對(duì)二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外光譜的影響

從圖2可以看出，溫度對(duì)二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收光譜影響甚小，常溫下適合測(cè)定二哌嗪-1-鎓硫酸鹽。

2.1.2 pH值的影響

以0.05mol/L二哌嗪-1-鎓硫酸鹽作樣品，分別測(cè)其在pH為1、2、3、4、5、6、7、8時(shí)的紫外吸收光譜，選取吸收峰形最好的波長220nm處的值來探究，如圖3所示。

圖3 pH對(duì)二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外光譜的影響

從圖3可以看出，pH對(duì)二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液的紫外吸光度影響很大，pH為1、2時(shí)吸光度很低，即酸性太強(qiáng)，吸光度低，且隨著pH逐漸增大，同樣濃度的樣品吸光度逐漸升高，pH在7～8時(shí)二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液的紫外吸光度變化不大，基本穩(wěn)定。

2.2 最小二乘法處理二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收結(jié)果

選擇測(cè)定條件為溫度在20℃、pH在7～8范圍內(nèi)測(cè)定二哌嗪-1-鎓硫酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理。

2.2.1 線性范圍

由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，測(cè)定系列二哌嗪-1-鎓硫酸鹽濃度時(shí)，由于不同濃度的樣品在溶液中結(jié)合的質(zhì)子數(shù)不一樣，造成了最大吸收波長的紅移。由于缺少該樣品基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以不便利用絕對(duì)法、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法來測(cè)定樣品溶液。

本實(shí)驗(yàn)將紫外分光光度法測(cè)定和最小二乘法面積擬合處理數(shù)據(jù)[3，6—7]結(jié)合起來，可簡便、快捷地測(cè)定樣品。0.05mol/L的樣品紫外光譜譜峰出現(xiàn)在波長為220nm處，對(duì)其不同波長下進(jìn)行線性擬合。結(jié)果如表2所示。

表2 線性擬合結(jié)果

若利用220～234nm范圍內(nèi)任一波長，其靈敏度都不是很理想，而且儀器噪音對(duì)測(cè)定的結(jié)果干擾會(huì)很大。為了使分析結(jié)果具有好的準(zhǔn)確性，還要繼續(xù)利用這一波長的范圍，必須要采用一定的數(shù)據(jù)處理措施。本文在220～234nm波長范圍內(nèi)先選取適當(dāng)波段222～228nm，再使用origin數(shù)字處理軟件求出吸光度對(duì)該波段的曲線積分，使得積分值與濃度數(shù)據(jù)最大線性相關(guān)，以波段積分的方法來保證測(cè)定結(jié)果的精確度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因?yàn)槎哙?1-鎓硫酸鹽紫外吸收弱，且在低濃度時(shí)難檢測(cè)，所以該方法的適用濃度不應(yīng)過低。

2.2.2 曲線積分

選取222～228nm進(jìn)行積分結(jié)果如表3所示。

表3 積分面積結(jié)果

2.2.3 數(shù)據(jù)處理結(jié)果

根據(jù)表3積分面積結(jié)果，進(jìn)行線性擬合，積分面積U與濃度呈下述關(guān)系：U=169.385 5C-0.622 0，R2=0.995 7。

2.3 模擬樣品測(cè)定

配制0.01440mol/L的二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液，進(jìn)行紫外吸收測(cè)定。采用波段積分法處理結(jié)果數(shù)據(jù)，即選取222～228nm進(jìn)行曲線積分后，進(jìn)行線性擬合。

在222～228nm對(duì)其進(jìn)行曲線積分后，積分面積U為1.777。試樣分析結(jié)果如表4所示。

表4 試樣分析

由結(jié)果來看，采用最小二乘法，曲線積分后的測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)過程簡單、便捷，比標(biāo)準(zhǔn)曲線法實(shí)驗(yàn)成本低。

3 結(jié)束語

使用紫外分光光度法測(cè)定了二哌嗪-1-鎓硫酸鹽的紫外吸收，針對(duì)樣品的光譜特點(diǎn)，采用最小二乘法面積擬合對(duì)二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，選取222～ 228nm的波段進(jìn)行曲線積分，求出曲線積分面積對(duì)濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線關(guān)系。該方法操作簡單、快捷，無需對(duì)二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液進(jìn)行處理，具備一定的抗干擾能力。