4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯对Cu2+和Bi3+的紫外光谱检测

王文革，张德春（湖南工学院材料与化学工程系，湖南衡阳421002）

4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯对Cu2+和Bi3+的紫外光谱检测

王文革，张德春*
（湖南工学院材料与化学工程系，湖南衡阳421002）

采用紫外光谱法测定Cu2+和Bi3+的浓度，选择在最大吸收波长280和320nm处，分析Cu2+和Bi3+的浓度与紫外光谱的吸光度数值之间的相关性。在一定浓度的4,6-二正丁氧基-1,3-二磺酰二甲基胺基苯的溶液中加入5个浓度的Cu2+，在化合物-Cu2+的体系中加入7个浓度的Bi3+，测定紫外光谱，绘制标准曲线。结果表明，Cu2+和Bi3+的浓度与吸光度数值都呈显著相关，标准工作曲线y = 0. 0564x - 0.0274和y=0.1005x+0.038其相关系数达到0.9892和0.9968，说明用紫外光谱法检测Cu2+和Bi3+浓度简单、快速且测定结果准确可靠。

磺酰胺；紫外光谱；金属离子检测

含硫和氮等杂原子的官能团，对金属离子有良好地配位作用[1]，在化学分析领域有着多种用途，可用作金属离子萃取剂、沉淀剂及光度分析试剂。

铜是与人的生命密切相关的微量元素，对于血液、中枢神经和免疫系统的发育和功能有重要的影响。铜的过少和过多摄入都会对身体带来不良影响。铋被广泛的应用于制造合金、医药治疗、阻燃剂、催化剂、半导体和核工业等。Bi3+的检测可以为环境、食品、医药、印染和矿物的开发和利用等方面提供重要的信息。目前金属阳离子的检测主要采用分光光度法、荧光法、毛细管电泳法及液态电极发射法。寻求一种简单快捷的金属阳离子的定性和定量检测方法仍然是化学识别科学的热点。

本文采用的紫外吸收光谱分析的方法，需要试剂用量少，灵敏度高，方法简单，测定结果准确且容易分析。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

UV-2700型紫外吸收光谱仪（日本岛津公司）；

丙酮，DMF，ZnCl2，CaCl2，Pb(NO3)2，CuCl2，FeCl3，CdCl2，MnCl2，CoCl2，NiCl2，CrCl3等均为分析纯试剂；实验用水为二次蒸馏水。

4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯按文献[2，3]的方法合成（如图1所示）。

图1 4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯的合成

1.2溶液配制

配制1.0×10-4mol/L的4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲基胺基苯的DMF溶液；配制1.0×10-3mol/L的硝酸盐或氯化物的阳离子水溶液（Zn2+，Ca2+，Pb2+，Cu2+，Fe3+，Cd2+，Mn2+，Co2+，Ni2+，Cr3+，Al3+，Ti3+，Ag+，Na+，Ba2+，Bi3+，Sr2+，Hg2+，Sn2+，K+）。

2结果与讨论

2.1 4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯的紫外光谱性质研究

以下紫外光谱测定均在25℃条件下进行。

配置浓度为1.0×10-5mol/L的4,6-二正丙氧基-1,3-二磺酰二甲胺基苯的DMF溶液，测定紫外光谱（石英比色皿厚度为1 cm）（如图2所示）。

图2 化合物在DMF中的紫外吸收光谱

化合物的最大紫外吸收峰在262nm处，是芳环的π→π*跃迁所产生的吸收带，它的摩尔吸光系数是2.00×104L·mol-1·cm-1。

2.2化合物对金属离子的识别性能

取浓度为1.0×10-4mol/L的化合物溶液1mL，1.0×10-3mol/L的金属离子溶液0.4 mL，以DMF定容至10 mL，分别配制含等摩尔量不同金属离子（Zn2+，Ca2+，Pb2+，Cu2+，Fe3+，Cd2+，Mn2+，Co2+，Ni2+，Cr3+，Al3+，Ti3+，Ag+，Na+，Ba2+，Bi3+，Sr2+，Hg2+，K+和Sn2+）的混合溶液，利用紫外光谱，研究其对不同金属离子的选择性识别能力。当将Cu2+加入到化合物的溶液中后，紫外光谱在270～460nm吸收峰峰强度都有不同程度的增强，原来在紫外光区的最大吸收峰（262 nm）有所改变，说明化合物对Cu2+具有一定的选择性识别能力。

2.3 Cu2+的浓度变化对化合物紫外光谱的影响

配制浓度为1×10-5mol/L的化合物和1～5倍浓度的Cu2+的混合溶液，研究不同浓度的Cu2+对化合物紫外吸收光谱的影响（如图3所示）。随着Cu2+浓度的增大，化合物在270～460nm处吸收峰强度逐渐增强。

图3 将不同浓度Cu2+加入化合物(1×10-5mol/L)后的紫外吸收光谱变化曲线C(Cu2+) = 1×10-5mol/L～5×10-5mol/L

2.4 Bi3+对化合物-Cu2+紫外光谱的影响

另外，我们还研究了不同离子对化合物-Cu2+识别的影响实验。

取浓度为1.0×10-4mol/L的化合物的溶液1.0 mL，1.0×10-3mol/L的Cu2+溶液0.4 mL，其它金属离子0.2 mL（除Cu2+），定容至10 mL，紫外光谱研究其它金属离子对化合物- Cu2+的干扰影响。当将Bi3+加入到化合物- Cu2+的混合溶液后，发生了明显的变化，紫外吸收光谱在320-323nm左右出现了强吸收峰，原来在紫外光区的最大吸收峰（262nm）强度有所提高。而加入其它离子时，化合物- Cu2+的紫外光谱吸收峰没有发生明显的变化。

如图4和图5所示，我们研究了在Cu2+和Bi3+都存在的情况下，固定Bi3+（或Cu2+）的浓度，化合物的紫外吸收光谱随Cu2+（或Bi3+）浓度变化的情况。将Cu2+（或Bi3+）加入化合物- Bi3+（或化合物-Cu2+）体系中，紫外吸收光谱在322～323nm左右出现了强吸收峰，并且峰强度随Bi3+浓度的升高而有较大幅度增强，而随Cu2+浓度的升高而有较小幅度增强。

图4 将Bi3+(1×10-5～7×10-5mol/L)加入化合物(1×10-5 mol/L)- Cu2+(4×10-5mol/L)的紫外吸收光谱变化曲线

图5 将Cu2+(1×10-5～7×10-5mol/L)加入化合物(1×10-5 mol/L)- Bi3+(4×10-5mol/L)的紫外吸收光谱变化曲线

图6 测定Cu2+的标准曲线

2.5标准曲线的绘制、线性方程及相关系数

由图3可知，当Cu2+的浓度是1×10-5～5×10-5mol/ L，最大吸收波长280 nm处的吸光度的数值分别是0.036, 0.082, 0.139, 0.186和0.266。以Cu2+的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得线性回归方程y = 0.0564x - 0.0274其相关系数达到0.9892（如图6所示）。

由图4可知，当Bi3+的浓度是1×10-5～7×10-5mol/ L，最大吸收波长320nm处的吸光度的数值分别是0.133, 0.239, 0.352, 0.442, 0.520, 0.657和0.736。以Bi3+的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得线性回归方程y=0.1005x+0.038其相关系数达到0.9968（如图7所示）。

图7 测定Bi3+的标准曲线

根据线性回归方程显示，吸光度值与Cu2+和Bi3+浓度呈现很好的线性关系，其相关系数分别为0.9892和0.9968。

化合物对Cu2+和Bi3+有较好的识别作用，紫外光谱强吸收峰峰强度随Cu2+和Bi3+浓度变化呈现梯度变化，变化的规律性强，通过标准曲线及回归方程，找到了它们的变化关系，对于一个未知样品，可以通过测定吸光度，而计算出Cu2+和Bi3+的浓度。

3 结论

4, 6-二正丙氧基-1, 3-二磺酰二甲胺基苯的紫外吸收光谱最大吸收峰在262nm处，根据朗伯-比耳定律，计算得化合物的摩尔吸光系数是2.00×104L/ (mol·cm)。在一定浓度的4,6-二正丁氧基-1,3-二磺酰二甲基胺基苯的溶液中加入5个浓度的Cu2+，测定紫外光谱，以Cu2+的浓度为横坐标，最大吸收波长280 nm处的吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得线性回归方程y = 0.0564x - 0.0274其相关系数达到0.9892。在一定浓度的化合物-Cu2+的体系中加入7个浓度的Bi3+，测定紫外光谱，以Bi3+的浓度为横坐标，最大吸收波长320 nm处的吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得线性回归方程y=0.1005x+0.038其相关系数达到0.9968。说明Cu2+和Bi3+的浓度与紫外光谱最大吸收峰的吸光度数值之间存在较强的相关性，用4,6-二正丁氧基-1,3-二磺酰二甲基胺基苯紫外光谱法检测Cu2+和Bi3+浓度简单、快速且测定结果准确可靠。

［1］王文革,张德春.几种磺酸酯桥联杯芳烃的一锅法合成及对金属离子的萃取性能[J].应用化学, 2013, 30(5): 511-515.

［2］王文革,张德春，谢和平,等. 4,6-二烷氧基-1,3-二磺酰二甲基胺基苯的合成及其对金属离子的萃取性能[J].应用化学, 2013, 30(4): 427-430.

［3］Lan He, Yu An, Lihua Yuan, et al. Macrocyclic aromatictetrasulfonamides with astable cone conformation[J]. Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom), 2005, 30:3788-3790.

Uv Spectra Determination toward Cu2+and Bi3+with 4, 6-Bisbutyloxy-benzene-1, 3-Di (N, N-dimethyl sulfonamides)

WANG Wenge, ZHANG Dechun*(Department of materials＆Chemical Engineering, Hunan Institute of Technology, Hengyang 421002)

In the paper, concentration of Cu2+and Bi3+was Detected by UV spectroscopy. Cu2+and Bi3+solution of different concentration were added into fixed consistent 4,6-Bis- butyloxy-benzene-1, 3-Di（N, N-dimethyl sulfonamides）, ultraviolet spectrum were checked out, the relevance between Abs in UV spectra and concentration of Cu2+and Bi3+was analysed. The results show that the maximum absorption wavelength was 280 and 320 nm by UVSpectrum and the correspondence coefficient was 0.9892 and 0.9968 with equation y = 0.0564x - 0.0274 and y=0.1005x+ 0.038. The method in measuringconcentration of Cu2+and Bi3+by ultraviolet spectrum is simple, rapid, accurate, feasible and reliable.

Sulfonamide; Uv spectra; metal ion detection

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.02.014

0625

A

1008-1267（2016）02-0042-04

2015-08-24

湖南省重点学科建设项目、衡阳市科学技术发展计划项目（2014KS39）和广西师范大学药用资源与药物分子工程教育部重点实验室开放基金(CMEMR2011-03)资助.

王文革，（1968～），男，博士，副教授，研究方向:大环化合物的合成和不对称合成及性能研究.张德春，讲师，研究方向:大环化合物的合成和性能研究.

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