分光光度法测定水溶液中的有机酸含量.pdf

第27卷第3期
应用化学
Vol 27 No.3
2010年3月
CHIINESE JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY
Mar.2010
分光光度法测定水溶液中的有机酸含量
牛金刚“梁晓静刘霞、蒋生祥
(“中国科学院兰州化学物理研究所甘肃省天然药物重点实验室兰州730000°中国科学院研究生院北京)
摘要利用水溶液中的有机酸在高氯酸羟胺(HAP)和N,NV-二环己基碳酰亚胺(DCC)存在的条件下生成
的羟肟酸,以及羟肟酸在酸性高氯酸铁溶液中显色的性质,建立了一种分光光度测定水中有机酸含量的方法。
对显色剂的酸度、浓度、加人体积、HAP和DCC的浓度、加入体积以及显色反应的温度、反应时间对吸光度的
影响进行了考察。结果表明,该显色反应在反应条件:0.0687mol/LHAP1.0mL、0.6mol/LDCC0.5mL、震
荡均匀后室温下放置反应15min0.02mol/L酸性高氯酸铁溶液(高氯酸浓度0.3molL)显色条件下具有最
大的吸光度;并对正丁酸、正成酸、苯甲酸进行了线性关系考察。结果表明,该检测方法具有仪器简单、操作方
便、线性范围较宽、准确度高等优点,可用于那些不易从水溶液中萃取的有机酸的测定,也可用于液相色谱洗
脱液中有机酸的测定。
关键词有机酸,N,V'-二环己基碳酰亚胺,高氯酸羟胺,羟肟酸,羟肟酸铁络合物,分光光度法
中图分类号:0655
文献标识码:A
文章编号:1000-0518(2010)03-034205
DOI:10.3724/SP.J.1095.2010.90183
羟肟酸铁分光光度法测定水溶液中的酯类化合物已有较多报道1“4,该方法是利用酯和羟胺反应
生成羟弪肟酸,然后与三价铁反应得羟肟酸铁显色。在该方法的基础上,先将羧酸转化为相应的酯或酰
氯,然后再按上述方法显色可测定无水溶液中的有机酸含量,由于该反应必须在无水条件下进行,并且
反应步骤较多,操作繁琐,影响测定的准确度。 Cetin等的利用水溶液中羧酸可以在羟胺和DCC的存在
下一步反应生成羟肟酸,并和过量高氯酸铁反应生成紫红色的羟肟酸铁络合物的现象,采用分光光度法
测定了药片中赖诺普利的含量, Kostic等?利用相同的原理测定了人造果汁中柠檬酸的含量。本文利
用该方法原理,采用分光光度法测定水溶液中的有机酸含量,详细考察了不同的反应条件对吸光度的影
响,给出了比色反应的最佳条件,并对不同种类的羧酸进行了线性考察。结果表明,该方法具有仪器简
单操作方便、线性范围较宽准确度高等优点,可以作为水溶液中有机酸检测方法。
1实验部分
1.1试剂和仪器
N,NW-二环已基碳酰亚胺(DCC)购于国药集团化学试剂有限公司;高氯酸铁购于 Alfa Aesar公司;
高氯酸羟胺(HAP)自制?,以盐酸羟胺和高氯酸钠为原料,甲醇为反应介质60℃反应24h,取上层清
液蒸干可得到白色晶体状的HAP。其它试剂均为分析纯试剂,实验用水为二次蒸馏水。721型可见分光
光度计(上海菁华科技仪器有限公司); Lambda35型紫外可见分光光度计(德国柏琴公司)。
1.2实验方法
0.02mol/L酸性高氯酸铁溶液(其中高氯酸的浓度为0.3mol/L)。羧酸标准溶液:分别称取
0.125g正丁酸、正戊酸和苯甲酸用蒸馏水定容至25mL,得到浓度为500mg/L的羧酸标准溶液。在
5mL容量瓶中准确移入0.5mL羧酸标准溶液或蒸馏水,依次加入0.0687 mo/L HAP的甲醇溶液
1.0mL、0.6moM/LDCC的乙醇溶液0.5mL震荡摇匀后,于室温下(25℃)反应15min,最后加人
0.02mol/L酸性高氯酸铁溶液2mL,用乙醇定容至5.0mL,震荡摇匀后,用1cm比色皿以未加羧酸的
溶液为参比溶液,于520nm波长处测定吸光度值。
2009-0318收稿,2009-06-24修回
国家自然科学基金(20775084)资助项目
通讯联系人:蒋生祥,男,研究员,博上生导师;E-mail:sxjiangd@lzb.ac.cn;研究方向:色谱及相关技术
第3期
牛金刚等:分光光度法测定水溶液中的有机酸含量
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2结果与讨论
2.1反应原理
将含有羧酸的水溶液与高氯酸羟胺的甲醇溶液在DCC的存在下;可以直接反应形成羟肟酸,该酸
遇高氯酸铁显色,在520m有最大吸收峰,并且符合郎伯-比尔定律,因此可以进行比色定量测定。根
据文献,所提出的反应机理,可以推断出羧酸、DC以及羟胺之间的反应如 Scheme1所示,值得注
意的是该反应除了包含生成羟肟酸铁的主反应外,还存在一系列的副反应。
(Side reaction 1) (V)
DCC-HO
O=C-NHR
2+ RNH+CO
( Side reaction 2
RCONR'
DCC
ILNOH
RCOOH
RCOOC=NR
RCONHOH+O=C-NHR
( Reaction 1)
NHR
(Reaction 2
RCONHOH Fe]+
Fe(RCONHOH
(Reaction 3
HNOH
R'N= C=NR
inert products(s)
DCC (Side reaction 3)
Scheme 1 Reaction of ferric hydroxamate formation and side reactions
2.2吸收光谱曲线
按本文1.2节方法测定吸收光谱曲线结果如图1所示。图中可见,羟肟酸与高氯酸铁形成羟肟酸
铁配合物的最大吸收峰位于520nm,所以选择吸收
波长520mm作为定量测定波长。按照上述实验方
法,以500mg/L正戊酸水溶液为测试样品,对显色
0.3
反应的条件进行优化。
2.3显色剂对显色反应的影响
按照本文1.2节实验方法,取2个5mL容量
瓶,其中一个移入0.5mL500mg/L正戊酸标准溶
液,另一个移入0.5mL蒸馏水,然后分别依次加入o
0.275mol/LHAP溶液1.0mL,0.5mol/LDCC溶
液1.0mL震荡摇匀后;于室温下(25℃)反应
え/nm
3min,最后加人0.02mol/L酸性高氯酸铁溶液
图1羟肟酸铁配合物的吸收光谱
Fig. 1 Absorption spectrum of ferrie hydroxamate
1.0mL显色,用乙醇定容至5.0mL,改变显色剂的
酸度,测定显色反应吸光度和稳定性变化如图2A所示。由图2A4可知,随着显色剂中高氯酸浓度的增
加,样品的吸光度逐渐增加,并且吸光度随时间变化的趋势逐渐减小,当高氯酸的浓度增加至0.3mol/L
时,吸光度达到最大,并且随时间已没有明显变化,再增加高氯酸的浓度,对吸光度的大小和稳定性并没
有多大改善,所以选择显色剂中高氯酸的浓度为0.3molL。
?2B为按照图2A所述的实验方法,在上述最佳酸度条件下,改变显色剂浓度对显色反应吸光度
及其稳定性的影响。由图可见,随着Fe*浓度的增加,样品的吸光度及其稳定性逐渐增加,但当Fe'浓
度超过0.02moI/L时,样品吸光度的稳定性反而会减小,所以选择显色剂的浓度为0.02mol/L
显色剂加入体积不同,也会对吸光度及其稳定性带来影响,图2C为按照图2A所述