4,6-二正丙氧基-1,3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯對金屬離子的識別作用

張德春，王文革

（湖南工學(xué)院材料與化學(xué)工程系，湖南衡陽421002）

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4,6-二正丙氧基-1,3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯對金屬離子的識別作用

張德春，王文革

（湖南工學(xué)院材料與化學(xué)工程系，湖南衡陽421002）

摘要：利用紫外光譜分析的方法研究了4，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯對Ca2+、Pb2+及部分過渡金屬等20種金屬離子的識別。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：化合物對Bi3+顯示出較好的選擇性，在化合物-Bi3+的體系中加入Sn2+（或Cu2+），由于Sn2+（或Cu2+）和Bi3+協(xié)同作用的影響，紫外吸收光譜290～300nm處的吸收峰紅移至313～322nm左右，并且隨Sn2+（或Cu2+）濃度的增大峰紅移，峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：磺酸酯；紫外光譜；金屬離子識別

化合物的選擇性識別是近年來研究的一大熱點，某些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，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［1］、沉淀劑［2］及光度分析試劑［3］。目前，含酰胺基、磺酰肼、氨基、硫基、硫脲、磺酸酯基和磺酰胺基等官能團(tuán)的化合物的識別研究都有報道［4～6］。

磺酸酯類化合物的制備與應(yīng)用文獻(xiàn)報道較少，其結(jié)構(gòu)中磺酸酯基可與金屬離子配位，另外雙鍵也是很好的配位官能團(tuán)，因此含有易配位官能團(tuán)結(jié)構(gòu)對稱的磺酸酯類化合物的合成及其與金屬離子配位的研究，有助于人們發(fā)現(xiàn)新的分析試劑和開發(fā)新型高效的光電功能材料。

本文利用紫外光譜詳細(xì)研究了4，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯與20種金屬離子的配位作用。

1　實驗部分

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，二氯甲烷，石油醚，乙酸乙酯，ZnCl2，Ca?Cl2，Pb（NO3）2，CuCl2，F(xiàn)eCl3，CdCl2，MnCl2，CoCl2，NiCl2，CrCl3等均為分析純試劑。實驗用水為超純水。

4，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯按文獻(xiàn)［7，8］的方法合成（如圖1所示）。

圖1　合成路線1 4，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙-2-甲氧基）苯二磺酸酯的合成

2　結(jié)果與討論

2.14，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯的紫外光譜性質(zhì)研究

溶液配制：以DMF為溶劑，配制1.0×10-4mol/L 的4，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯的溶液；以二次蒸餾水為溶劑，配制1.0× 10-3mol/L的硝酸鹽或氯化物的離子溶液（Zn2+，Ca2+，Pb2+，Cu2+，F(xiàn)e3+，Cd2+，Mn2+，Co2+，Ni2+，Cr3+，Al3+，Ti3+，Ag+，Na+，Ba2+，Bi3+，Sr2+，Hg2+，Sn2+，K+）。以留備用，以下紫外光譜測定均在25℃條件下。

首先，取濃度為1.0×10-4mol/L的4，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯溶液1 mL，用DMF定容至10 mL，取3.0 mL于比色皿中（石英比色皿厚度為1 cm），測定紫外光譜（如圖2所示）。

4，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯的DMF溶液的最大紫外吸收峰分別在261nm處，是芳環(huán)的ππ*躍遷所產(chǎn)生的吸收帶，它們的摩爾吸光系數(shù)是2.84×104L·mol-1·cm-1。

圖2　化合物在DMF中的紫外吸收光譜C=1.0×10-5mol/L

分光光度法中規(guī)定扣除空白值后，吸光度為0.01時對應(yīng)的濃度值為檢出限。此處空白值是指DMF在261nm處的吸光度，可在儀器上扣除，所測得的數(shù)據(jù)即為樣品的吸光度。因此，根據(jù)朗伯-比耳定律，得出4，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯的檢出限是3.52×10-7mol/L。

2.24，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯對金屬離子的識別性能

我們詳細(xì)研究了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Bi3+加入到化合物的溶液中后，紫外光譜在290～300nm處出現(xiàn)了新的吸收峰，峰強(qiáng)度較強(qiáng)，原來在紫外光區(qū)的最大吸收峰（261 nm）強(qiáng)度有些提高。

配制濃度為1×10-5mol/L的化合物溶液，濃度為1×10-5～5×10-5mol/L的Bi3+的混合溶液，研究不同濃度的Bi3+對化合物紫外吸收的影響（如圖3）。化合物在290～300nm處出現(xiàn)了新的吸收峰，并且隨Bi3+濃度的增大吸收峰由300nm藍(lán)移至290nm，同時在261 nm處的吸收峰強(qiáng)度有一定程度的提高。

另外，我們還研究了不同離子對化合物-Bi3+識別的影響試驗。

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Bi3+溶液0.4 mL，其它金屬離子0.2 mL（除Bi3+），定容至10 mL，紫外吸收光譜研究其它金屬離子對化合物-Bi3+的干擾影響。當(dāng)將Cu2+或Sn2+加入到化合物-Bi3+的混合溶液后，發(fā)生了明顯的變化，290～300 nm處的吸收峰紅移至313～322nm，原來在紫外光區(qū)的最大吸收峰（261nm）強(qiáng)度有所提高。當(dāng)加入其它離子后，化合物-Bi3+的紫外光譜吸收峰沒有發(fā)生明顯的變化。

圖3　化合物（1×10-5mol/L）在加入不同濃度Bi3+后紫外吸收光譜變化曲線C（Bi3+）=1×10-5mol/L-5×10-5mol/L

如圖4和圖5所示，我們研究了在Cu2+（或Sn2+）和Bi3+都存在的情況下，固定Bi3+的濃度，化合物的紫外吸收光譜隨Cu2+（或Sn2+）濃度變化的情況。將Cu2+（或Sn2+）加入化合物-Bi3+體系中，紫外吸收光譜290～300nm處的吸收峰紅移至313～322nm左右，并且隨Cu2+（或Sn2+）濃度的增大，313～322nm左右吸收峰有較小幅度的紅移，峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。

3　結(jié)論

圖4　化合物（1×10-5mol/L）-Bi3+（4×10-5mol/L）在加入Sn2+（0，1×10-5mol/L-6×10-5mol/L）前后紫外吸收光譜變化曲線

圖5　化合物（1×10-5mol/L）-Bi3+（4×10-5mol/L）在加入Cu2+（1×10-5mol/L-6×10-5mol/L）前后紫外吸收光譜變化曲線

4，6-二正丙氧基-1，3-二-（4-烯丙基-2-甲氧基）苯二磺酸酯的紫外吸收光譜最大吸收峰在261nm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2.84 L/（mol·cm）。利用紫外光譜分析的方法研究了化合物對20種金屬離子的識別。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：化合物對Bi3+顯示出較好的選擇性，在化合物-Bi3+的體系中加入Sn2+或Cu2+，紫外吸收光譜290～300nm處的吸收峰紅移至313～322nm左右；化合物對某些特定金屬離子具有較好的選擇性，這充分說明氧原子、硫原子和雙鍵的參與配位增強(qiáng)了它們對金屬離子的配位能力?？梢灶A(yù)見，芳香磺酸酯類化合物與金屬離子配位的良好性能會吸引更多的人的關(guān)注，將來會有更好的發(fā)展空間。

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Selective recognition toward metal cations of 4，6-bis-propyloxy-benzene-1，3-disulfonic acid bis-（4-allyl-2-methoxy-phenyl）ester

ZHANG De-chun，WANG Wen-ge
（Department of materials＆Chemical Engineering，Hunan Institute of Technology，Hengyang Hunan 421002）

Abstract:The recognition of 4，6-Bis-propyloxy-benzene-1，3-disulfonic acid bis-（4-allyl-2-methoxy-phenyl）ester for Ca2+，Pb2+and some transition metal ions was studied with UV spectroscopy.The primary results showed that the compound has better recognition capabilities for Bi3+；if Sn2+（or Cu2+）solution is added into compound-Bi3+system，because of the synergy influence of the Sn2+（or Cu2+）and Bi3+，the strong absorption peak red shift from 290-300nm to 313-322nm in UV spectroscopy；the strong absorption peak red shifts and the peak intensity enhances inconspicuously，with the increasement of the concentration of Sn2+（or Cu2+）.

Keywords:sulfonate；Uv spectra；metal ion recognition

doi：10.3969/j.issn.1008-1267.2016.01.008

中圖分類號：O625

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1008-1267（2016）01-0023-03

收稿日期：2015-06-24

基金項目：湖南省重點學(xué)科建設(shè)項目、衡陽市科學(xué)技術(shù)發(fā)展計劃項目（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實驗室開放基金（CMEMR2011-03）資助。

作者簡介：張德春，（1976～），女，漢，碩士，講師；研究方向：大環(huán)化合物的合成及性能研究。通訊聯(lián)系人：王文革，副教授；研究方向：大環(huán)化合物的合成和性能研究。