專(zhuān)利名稱(chēng)：2-氨基-4-硝基酚在水溶液中裸眼識(shí)別十二烷基苯磺酸鈉的方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用受體分子識(shí)別陰離子的方法，尤其涉及一種以受體 2-氨基-4-硝基酚為受體，在水溶性中選擇性裸眼識(shí)別的陰離子表面活性劑—— 十二烷基苯磺酸鈉的方法。
背景技術(shù)：
表面活性劑是20世紀(jì)50年代開(kāi)始隨著石油化工業(yè)的飛速發(fā)展而興起的一 種新型化學(xué)品。目前中國(guó)生產(chǎn)的表面活性劑多屬于陰離子表面活性劑，以直鏈 烷基苯磺酸鈉(LAS)為主。LAS通過(guò)污水，生活垃圾和工業(yè)廢渣等進(jìn)入環(huán) 境，造成水體起泡，產(chǎn)生毒性，降低水中復(fù)氧速率和充氧程度，使水質(zhì)變壞， 影響水生物的生存，使水體自?xún)羰茏琛Ｒ虼岁庪x子表面活性劑的監(jiān)測(cè)問(wèn)題不容 忽視，尋找對(duì)該類(lèi)陰離子具有選擇性識(shí)別的受體分子備受科學(xué)家的關(guān)注。然而 遺憾的是，目前大多數(shù)受體分子對(duì)陰離子的識(shí)別作用只能在無(wú)水條件下，在非 質(zhì)子性溶劑中進(jìn)行，這就極大的限制了其對(duì)陰離子識(shí)別研究的應(yīng)用范圍。因此， 為了更好的擴(kuò)展陰離子識(shí)別的應(yīng)用范圍，必須設(shè)計(jì)出能在純的水溶液中選擇性 裸眼識(shí)別某種特定陰離子的受體分子，使其能夠選擇性結(jié)合生物體或水資源中 的某些陰離子。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以2-氨基-4-硝基酚為受體分子，在水溶液中選 擇性裸眼識(shí)別陰離子表面活性劑——十二烷基苯磺酸鈉的方法。
本發(fā)明在水溶液中裸眼識(shí)別十二垸基苯磺酸鈉的方法，是在受體分子2-氨基-4-硝基酚的水溶液中，加入陰離子鈉鹽水溶液，溶液顏色由黃色變成橘 紅色，則主體為十二烷基苯磺酸離子的鈉鹽。
所述受體分子2-氨基-4-硝基酚水溶液的濃度為2xl(rVol/L 2xlO-"mol/L， 最佳濃度為5xl0'5mol/L~2xl(T4mol/L。
所述陰離子鈉鹽水溶液的濃度為0.8mg/L~20mg/L。
由于受體分子2-氨基-4-硝基酚在水相中對(duì)十二垸基苯磺酸鈉具有高度的
選擇性以及裸眼識(shí)別的顯色效果，其在水質(zhì)檢測(cè)方面具有很好的應(yīng)用前景。
本發(fā)明受體分子2-氨基-4-硝基酚的分子結(jié)構(gòu)式如下<formula>formula see original document page 4</formula>
為了說(shuō)明2-氨基-4-硝基酚在水溶液中對(duì)十二烷基苯磺酸鈉的選擇性識(shí)別 性能，我們通過(guò)紫外-可見(jiàn)(UV-vis)光譜滴定法對(duì)其光譜效應(yīng)及顯色實(shí)驗(yàn)進(jìn) 行研究。具體如下
1、 實(shí)驗(yàn)部分 1.1儀器與試劑
Agilent-8453紫外一可見(jiàn)吸收光譜儀，lcm石英比色池；
2-氨基-4-硝基酚、對(duì)硝基酚和間硝基苯胺；陰離子均為分析純的相應(yīng)鈉鹽；
溶劑均為蒸餾水。
1.2 2-氨基-4-硝基酚紫外-可見(jiàn)(UV-vis)光譜滴定及顯色實(shí)驗(yàn) 分別移取1 mL事先配制好的主體2-氨基-4-硝基酚的水溶液(2xl0—4mol/L) 于一系列10mL比色管中，溶液為淺黃色，再分別加入1 mLF、 Cr、 Br\ r 、 S042- 、 N(V 、 CKV 、 CH3(CH2)uC6H4S03-陰離子的鈉鹽水溶液(0.002 moH;1)，然后用蒸餾水稀釋至刻度，使各種陰離子濃度為受體濃度的10倍， 將混合液放置過(guò)夜，于25。C測(cè)其紫外-可見(jiàn)吸收光譜(蒸餾水作參比)見(jiàn)圖1。
用同樣的方法配制一系列主體2-氨基-4-硝基酚與不同陰離子的水溶液， 使得主體和各種陰離子鈉鹽的濃度均為2xlO-4mol/L。此時(shí)可以明顯的看到主 體化合物在不同陰離子存在時(shí)的顏色變化，如圖2照片所示。
移取2mL主體2-氨基-4-硝基酚的水溶液(2xl0'5 mol/L)于1 cm的石英 比色皿中，用十二烷基苯磺酸鈉水溶液(0.05 moLU1)去滴定主體溶液，于 25'C追蹤滴定過(guò)程中體系的紫外吸收光譜(蒸餾水作參比)，見(jiàn)圖3。 1.3對(duì)硝基苯酚和間硝基苯胺對(duì)十二烷基苯磺酸鈉的識(shí)別研究 分別移取2mL主體對(duì)硝基苯酚和間硝基苯胺的水溶液(2xlO—5mol/L)于 1 cm的石英比色皿中，用相同量的十二垸基苯磺酸鈉水溶液(0.05 moH/1) 去滴定主體溶液，于25 'C追蹤滴定過(guò)程中體系的紫外吸光譜(蒸餾水作參比)， 見(jiàn)圖4。
2、 結(jié)果與討論
從圖1我們可以明確的看到，當(dāng)在主體分子2-氨基-4-硝基酚的水溶液中
加入10倍量的f、 Cr、 Br'、 r 、 so, 、 no3- 、 C1(V鈉鹽的水溶液時(shí)，主
體分子吸收光譜及溶液顏色均無(wú)明顯變化，說(shuō)明該主體分子對(duì)這幾種陰離子沒(méi)
有明顯作用，而當(dāng)加入同倍量的C12H25C6H4S03^，主體分子在410nm處最 大吸收峰紅移至445 nm并明顯增強(qiáng)；溶液顏色由黃色變成橘紅色，從圖2中 我們可以明顯地觀察到其顏色變化。這說(shuō)明主體化合物2-氨基-4-硝基酚可以 在水溶液中對(duì)十二烷基苯磺酸鈉進(jìn)行選擇性裸眼識(shí)別。
隨著陰離子濃度變化主體分子吸收光譜的變化軌跡如圖3所示當(dāng)在主體 化合物溶液中逐漸加入CH3(CH2)uC6H4S03Na時(shí)，256 nm和320 nm處的吸收 峰逐漸下降，在273nm出現(xiàn)新的吸收峰，而主體在410 nm處的最大吸收峰逐 漸增大并伴隨著紅移現(xiàn)象，紅移至445 nm，并于266， 291和372 nm處形成 了三個(gè)清晰的等吸收點(diǎn)，說(shuō)明2-氨基-4-硝基酚與十二垸基苯磺酸根形成了穩(wěn) 定的配合物。
為了進(jìn)一步探討2-氨基-4-硝基酚對(duì)十二烷基苯磺酸鈉的識(shí)別作用機(jī)理， 在相同條件下，我們又分別考察了對(duì)硝基苯酚和間硝基苯胺的光譜特征，比較 了十二烷基苯磺酸鈉對(duì)其吸收光譜的影響。如圖5所示，相同量的十二烷基苯 磺酸根對(duì)間硝基苯胺的吸收光譜幾乎沒(méi)有什么影響，但用其滴定對(duì)硝基苯酚水 溶液時(shí)，主體的吸收光譜卻有了明顯的變化如圖4。這說(shuō)明間硝基苯胺的NH
質(zhì)子酸性弱，不能和十二垸基苯磺酸根絡(luò)合，而對(duì)硝基苯酚因具有一個(gè)酸性較 強(qiáng)的酚羥基質(zhì)子，所以可以和十二烷基苯磺酸根絡(luò)合而表現(xiàn)出一定的光譜響 應(yīng)，但其靈敏度卻遠(yuǎn)不如2-氨基-4-硝基酚，并且由圖5主體化合物2-氨基-4-
硝基酚、對(duì)硝基苯酚和間硝基苯胺的吸光度隨十二烷基苯磺酸鈉濃度的變化曲 線(xiàn)，我們也可以明顯看出這三種主體對(duì)十二垸基苯磺酸鈉的識(shí)別靈敏度是2-氨基-4-硝基酚>對(duì)硝基苯酚>間硝基苯胺。另外，主體2-氨基-4-硝基酚的變 化曲線(xiàn)在十二烷基苯磺酸鈉加到主體濃度的一倍時(shí)出現(xiàn)一個(gè)清晰的拐點(diǎn)，說(shuō)明 主客體間除過(guò)氫鍵作用可能還存在脫質(zhì)子。由此我們認(rèn)為2-氨基-4-硝基酚對(duì) 十二烷基苯磺酸鈉的選擇性識(shí)別是酚羥基和鄰位氨基協(xié)同作用的結(jié)果。首先， 十二烷基苯磺酸根通過(guò)氫鍵與2-氨基-4-硝基酚的酚羥基及鄰位氨基結(jié)合，當(dāng) 十二烷基苯磺酸鈉加到主體濃度的一倍時(shí)，羥基氫開(kāi)始被脫去，同時(shí)羥基氧與 氨基通過(guò)分子內(nèi)氫鍵形成一個(gè)五元環(huán)結(jié)構(gòu)，主體也將以帶負(fù)電荷的陰離子存在 于溶液中。整個(gè)過(guò)程增強(qiáng)了主體分子的電荷密度，誘導(dǎo)了分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移，從 而出現(xiàn)吸收光譜及溶液顏色的變化。
本發(fā)明通過(guò)紫外吸收光譜和顯色實(shí)驗(yàn)兩種途徑考察了化合物2-氨基-4-硝
基酚在水溶液中對(duì)不同陰離子的識(shí)別作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該化合物對(duì)表面活性劑十 二烷基苯磺酸鈉的識(shí)別充分體現(xiàn)了一個(gè)理想識(shí)別受體的三大特點(diǎn)在水相中識(shí) 別，高度的選擇性以及裸眼識(shí)別。由于化合物2-氨基-4-硝基酚價(jià)廉易得，在 水質(zhì)檢測(cè)方面具有很好的應(yīng)用前景。
化合物2-氨基-4-硝基酚在水質(zhì)檢測(cè)方面的應(yīng)用，是將化合物2-氨基-4-硝 基酚配制成濃度為8xlO—4mol/L 2xlO—3mol/L的水溶液作為受體溶液；加入受 體溶液體積2 4倍的待檢測(cè)水體，再用蒸餾水稀釋至受體體積的8 10倍，將 混合液放置過(guò)夜;觀察比色管中溶液顏色的變化:溶液顏色由黃色變成橘紅色， 則說(shuō)明待測(cè)水體中十二垸基苯磺酸鈉超標(biāo)；若溶液顏色無(wú)明顯變化，則說(shuō)明待 測(cè)水體中十二烷基苯磺酸鈉不超標(biāo)。
圖1為2-氨基-4-硝基酚在水溶液中與不同陰離子存在時(shí)的吸收光譜變化 圖2為2-氨基-4-硝基酚的水溶液與不同鈉鹽陰離子的顯色效果 a——2-氨基-4-硝基酚b——NaF c——NaCl d——NaBr e——CH3(CH2) C6H4S03Na f——Nal g——Na2S04 h——NaN03, i——NaC104
圖3為2-氨基-4-硝基酚的水溶液在不同濃度的十二烷基苯磺酸鈉存在時(shí)
的吸收光譜變化
圖4為等量的十二烷基苯磺酸鈉對(duì)對(duì)硝基苯酚的滴定曲線(xiàn) 圖5為等量的十二垸基苯磺酸鈉對(duì)間硝基苯胺的滴定曲線(xiàn) 圖6為2-氨基-4-硝基酚、對(duì)硝基苯酚和間硝基苯胺的吸光度隨十二烷基苯
磺酸鈉濃度的變化曲線(xiàn)
具體實(shí)施例方式
化合物2-氨基-4-硝基酚在水質(zhì)檢測(cè)方面的應(yīng)用將化合物2-氨基-4-硝基 酚的配制成濃度為8xlO—4mol/L 2xlO—3mol/L的水溶液，移取1 mL于10 mL 比色管中，溶液為淺黃色；
將2 4mL待檢測(cè)水體加入上述比色管，用蒸餾水稀釋至刻度，將混合液 放置過(guò)夜；觀察比色管中溶液顏色的變化溶液顏色由黃色變成橘紅色，則說(shuō) 明待測(cè)水體中十二垸基苯磺酸鈉超標(biāo)；若溶液顏色無(wú)明顯變化，則說(shuō)明待測(cè)水 體中十二烷基苯磺酸鈉不超標(biāo)。
權(quán)利要求
1、在水溶液中裸眼識(shí)別十二烷基苯磺酸鈉的方法，其特征在于在受體分子2-氨基-4-硝基酚的水溶液中，加入陰離子鈉鹽水溶液，溶液顏色由黃色變成橘紅色，則主體為十二烷基苯磺酸離子的鈉鹽。
2、 如權(quán)利要求1所述在水溶液中裸眼識(shí)別十二烷基苯磺酸鈉的方法，其 特征在于所述受體分子2-氨基-4-硝基酚水溶液的濃度為2xlO—5mol/L ~2xlO-4mol/L。
3、 如權(quán)利要求1所述在水溶液中裸眼識(shí)別十二烷基苯磺酸鈉的方法，其 特征在于所述陰離子鈉鹽水溶液的濃度為0.8mg/L~20mg/L。
4、 如權(quán)利要求2所述在水溶液中裸眼識(shí)別十二烷基苯磺酸鈉的方法，其 特征在于所述受體分子2-氨基-4-硝基酚水溶液的濃度為5xl(T5mol/L ~2xl(T4mol/L。
5、 化合物2-氨基-4-硝基酚在水質(zhì)檢測(cè)方面的應(yīng)用，是將化合物2-氨基-4-硝基酚配制成濃度為8xlO'4mol/L ~2xl(T3mol/L的水溶液作為受體溶液；加入 受體溶液體積2~4倍的待檢測(cè)水體，再用蒸餾水稀釋至受體體積的8 10倍， 將混合液放置過(guò)夜；觀察比色管中溶液顏色的變化溶液顏色由黃色變成橘紅 色，則說(shuō)明待測(cè)水體中十二垸基苯磺酸鈉超標(biāo)；若溶液顏色無(wú)明顯變化，則說(shuō) 明待測(cè)水體中十二烷基苯磺酸鈉不超標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種化合物2-氨基-4-硝基酚在水溶液中選擇性裸眼識(shí)別陰離子表面活性劑——十二烷基苯磺酸鈉的方法。由于受體分子2-氨基-4-硝基酚在水相中對(duì)十二烷基苯磺酸鈉具有高度的選擇性以及裸眼識(shí)別的顯色效果，因此化合物2-氨基-4-硝基酚可應(yīng)用在水質(zhì)的檢測(cè)將化合物2-氨基-4-硝基酚配制成濃度為8×10<sup>-4</sup>mol/L～2×10<sup>-3</sup>mol/L的水溶液作為受體溶液；加入受體溶液體積2～4倍的待檢測(cè)水體，再用蒸餾水稀釋至受體體積的8～10倍，將混合液放置過(guò)夜；觀察比色管中溶液顏色的變化溶液顏色由黃色變成橘紅色，則說(shuō)明待測(cè)水體中十二烷基苯磺酸鈉超標(biāo)；若溶液顏色無(wú)明顯變化，則說(shuō)明待測(cè)水體中十二烷基苯磺酸鈉不超標(biāo)。
文檔編號(hào)G01N21/77GK101187636SQ20071001910
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者龐海霞, 張有明, 魏太保 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)