紫外可見分光光度法快速測定苯硫酚

吳永順，李域，楊曉峰，王旻娟

（1.陜西省計量科學(xué)研究院，西安 710065；2.西北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，西安 710069）

苯硫酚是一種具有特殊臭味的無色液體，不易溶于水。它是有機合成反應(yīng)中重要的中間體，能夠合成多種藥物、催化劑、阻聚劑、燃料等。苯硫酚對眼睛、粘膜、呼吸道及皮膚有強烈的刺激作用，人吸入后容易發(fā)生中毒，嚴重情況下可導(dǎo)致死亡。苯硫酚污染來源主要是石油化工廠、煤炭煉油廠、塑料廠和橡膠工業(yè)以及一些垃圾填埋場。由于苯硫酚具有強烈毒性，容易被人體吸收，因此檢測環(huán)境和生物體中的苯硫酚至關(guān)重要［1］。苯硫酚的分析方法有碘量法、紫外吸收法［2］，近年來也有用電化學(xué)分析法［3］和熒光分析法［4–8］檢測苯硫酚濃度的報道。筆者以試鹵靈鈉為母體合成一種含有強吸電子基團(－NO2)的化合物7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮，并利用紫外可見分光光度法來檢測苯硫酚，此方法操作簡單、準確度高、重現(xiàn)性好。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

紫外可見分光光度計：UV–2550型，日本島津公司；

試鹵靈鈉：美國Sigma公司；

2，4-二硝基氯苯：上海達瑞精細化學(xué)品有限公司；

苯硫酚：美國Sigma公司；

苯硫酚儲備液：0.019 mol／L，用移液槍移取0.1 mL分析純的苯硫酚，用無水乙醇溶解并定容至50 mL容量瓶中，于冰箱中冷藏保存（3℃），備用；

實驗所用試劑均為分析純，水為亞沸水。

1.2 7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮的 合成

于25 mL圓底燒瓶中加入0.15 g試鹵靈鈉，8 mL干燥DMF，0.3 mL三乙胺，在40℃下攪拌30 min。將0.16 g 2，4-二硝基氯苯溶于2 mL干燥DMF中［5］，然后逐滴加入到上述溶液中，再加入0.147 7 g KI，于80℃攪拌12 h。反應(yīng)完畢后，混合液用50 mL CH2Cl2稀釋，用20 mL／次洗滌3次，再用20 mL／次鹽水洗滌3次，減壓抽干，得到粗產(chǎn)物。用洗脫劑乙酸乙酯–石油醚（1∶1）將粗產(chǎn)物柱層析提純，得到黃色固體7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮0.1 g，產(chǎn)率為41.7%。

1.3 7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮儲 備液的配制

準確稱取9.48 mg 7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮，用DMSO溶解并定容至25 mL容量瓶中，制得1.0×10–3mol／L儲備液。

1.4 苯硫酚檢測原理

在pH 7.4的磷酸鹽緩沖溶液中，芳香族巰基化合物主要以ArS–的形式存在，而脂肪族巰基化合物主要以RSH的形式存在，ArS–容易快速與含有吸電子基團的芳烴衍生物發(fā)生親核取代反應(yīng)（如圖1），而RSH反應(yīng)很慢。

圖1 芳香族巰基化合物與芳烴衍生物的反應(yīng)

1.5 實驗方法

于10 mL比色管中依次加入4.5 mL乙醇，2.0 mL pH 7.4磷酸緩沖溶液，0.05 mL 1.0 mmol／L 7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮，0.1 mL 1.0 mmol／L苯硫酚用亞沸水定容至10.0 mL，于25℃下20 min后進行吸收光譜及吸光度檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 光譜特性及定量線性

在相同條件下，分別考察7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮與苯硫酚反應(yīng)體系及苯硫酚的吸收光譜，如圖2所示。

圖2 吸收光譜

由圖2可以看出，7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮與苯硫酚反應(yīng)體系在可見區(qū)580 nm處的吸光度比苯硫酚在265 nm處強很多，而且苯硫酚在580 nm處無吸收，所以在可見光區(qū)檢測可以避免很多芳香類物質(zhì)例如苯酚、苯甲酸、苯胺等的干擾。因此可以利用7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮在pH 7.4的磷酸緩沖溶液中測定苯硫酚含量。

試驗考察了7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮反應(yīng)體系與不同濃度苯硫酚反應(yīng)的吸收光譜，在乙醇–水(45∶55)及pH 7.4的磷酸緩沖溶液中加入不同濃度苯硫酚和5.0 μmoL／L 7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮，結(jié)果表明，隨著苯硫酚濃度的增加，在580 nm處吸收強度逐漸增強，體系的吸光度與苯硫酚的濃度在0.1～20 μmol／L范圍內(nèi)呈線性，線性方程為A=0.012 72c+ 0.011 67，相關(guān)系數(shù)r=0.991 7。

2.2 反應(yīng)動力學(xué)曲線

在相同的實驗條件下，考察了7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮與10 μmol／L苯硫酚的反應(yīng)，在0～60 min內(nèi)隨著反應(yīng)時間延長體系的吸光度逐漸增加，吸光度的增量在20～35 min內(nèi)基本保持不變，因此實驗選擇反應(yīng)時間為20 min。

2.3 pH值的影響

在pH 6.5～9.25范圍內(nèi)考察了體系pH對反應(yīng)體系和空白溶液吸光度的影響。在相同的實驗條件下，隨著pH值增大，反應(yīng)體系的吸光度明顯增強，而空白溶液的吸光度基本沒有變化。當(dāng)pH 7.4時，體系的吸光度較強，而該pH值接近生理環(huán)境。因此實驗選擇pH 7.4的磷酸鹽緩沖溶液來調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值。

2.4 溶劑體積的影響

在0.5～6.0 mL范圍內(nèi)考察了不同體積乙醇作為溶劑，反應(yīng)體系吸光度的變化情況，結(jié)果表明當(dāng)乙醇體積為4.5 mL時，反應(yīng)體系的吸光度值較大，若乙醇體積大于4.5 mL，則磷酸緩沖溶液在其中的溶解性降低，緩沖效果差。因此選擇乙醇體積為4.5 mL。

2.5 方法選擇性

試驗考察了7-(2’，4’–二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮與其它含巰基化合物或含苯環(huán)化合物反應(yīng)的選擇性。

在相同的實驗條件下，10倍于苯硫酚濃度的亮氨酸、甲硫氨酸、組氨酸、精氨酸、正纈氨酸，Vc、葡萄糖、苯酚、苯甲酸、苯胺；5倍于苯硫酚濃度的半胱氨酸、高半胱氨酸、還原型谷胱甘肽分別與7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮反應(yīng)，7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮與苯硫酚反應(yīng)體系會發(fā)生明顯的顏色變化（由淺黃色變?yōu)樘壹t色），而其它物質(zhì)基本沒有顏色變化，因此當(dāng)以上物質(zhì)共存時，對7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮苯硫酚體系測定結(jié)果無干擾。這是因為在pH 7.4的磷酸鹽緩沖溶液中，芳香族巰基化合物的親核性比脂肪族巰基化合物的強，芳香族巰基化合物的pKa小于脂肪族巰基化合物，芳香族巰基化合物在溶液中主要以ArS–的形式存在，而脂肪族巰基化合物主要以RSH的形式存在，7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮與ArS–反應(yīng)速率遠遠快于RSH。因此7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮檢測苯硫酚有良好的選擇性。

2.6 方法的精密度和檢出限

在最佳的實驗條件下，測定8份空白溶液的標準偏差，測定結(jié)果見表1。以空白標準偏差的3倍除以線性方程斜率計算方法檢出限，檢出限為8.9×10–8mol／L。

表1 精密度試驗結(jié)果

由表1可知，測定結(jié)果平均值為10.1 μmol／L，相對標準偏差為3.7%，表明該法測定苯硫酚的精密度良好。

2.7 加標回收試驗

對苯硫酚進行空白加標回收試驗，試驗結(jié)果見表2。由表2可知，苯硫酚3次加標平均回收率為106%，表明方法準確度較高。

表2 加標回收試驗結(jié)果

3 結(jié)論

設(shè)計合成了一種以試鹵靈鈉為母體含有強吸電子基團(－NO2)的7-(2’，4’-二硝基苯氧基)-3H-吩噁嗪-3-酮，在pH 7.4的磷酸鹽緩沖溶液中，該化合物能與苯硫酚發(fā)生親核取代反應(yīng)，反應(yīng)體系在580 nm處有強吸收，用分光光度法測定苯硫酚的含量，操作簡單，精密度、準確度高，選擇性好。

［1］Lin W Y，Long L L，Tan W. A highly sensitive fluorescent probe for detection of benzenethiols in environmental samples and living cells［J］. Chem Commun，2010，46: 1 503–1 505.

［2］W Jiang，Cao Y T，Liu Y，et al. Rational design of a highly selective and sensitive fluorescent PET probe for discrimination of thiophenols and aliphatic thiols［J］. Chem Commun，2010，46: 1 944–1 946.

［3］Morina A，Yosuke H，Tsuyoshi Y，et al. Antifeedant and termiticidal activities of 6-alkoxycoumarins and related analogs against coptotermes formosanus shiraki［J］. J Chem Ecol，2011，37: 598–606.

［4］Wang Z，Han D M，Jia W P，et al. Reaction-based fluorescent probe for selective discrimination of thiophenols over aliphaticthiols and its application in water samples［J］. Anal Chem，2012，84: 4 915–4 920.

［5］Jiang W，F(xiàn)u Q Q，F(xiàn)an H Y，et al. A highly selective fluorescent probe for thiophenols［J］. Angew Chem Int，2007，46: 8 445–8 448.

［6］王姍姍.小分子熒光探針在硫醇檢測中的最新研究進展［J］.科技信息，2010，23: 59–60.

［7］張潤，葉志強，王桂蘭，等.第十屆全國發(fā)光分析學(xué)術(shù)研討會論文集［C］.西安：2011.

［8］杜俊. α，β-不飽和酯類熒光探針的含成及其在生物分析中的應(yīng)用研究［D］.西安：西北大學(xué)，2011.