品硫合剂(代称plhj)的制作方法
【专利摘要】品硫合剂(PLHJ)是一种实验室鉴别烃的衍生代表物的新试剂，利用PLHJ的复合作用，同时鉴别多种烃的衍生代表物。烃的衍生代表物的不同的化学、物理性质，遇PLHJ发生复杂的化学、物理变化，引起PLHJ主要成分结构变化，显现不同的颜色，可巧妙的鉴别之。
【专利说明】品硫合剂(代称PLHJ)
【技术领域】:
[0001]本发明涉及烃的衍生代表物的鉴别，就是用一种试剂同时鉴别若干种烃的衍生代表物的方法。
【背景技术】:
[0002]实验室鉴别烃的衍生物局限于少数种类，要同时鉴别多种类烃的衍生物，鉴别手段显得苍白无力，如多伦试剂和菲林试剂只能鉴别含醛基烃的衍生物和其它；饱和的亚硫酸氢钠可鉴别羰基化合物，但灵敏度很低；许夫试剂跟含醛基化合物反应有较高的灵敏度，能鉴别含醛基化合物和其它，若多种烃的衍生物同时出现，很难作出明确判断。PLHJ是包含许夫、亚硫酸氢钠等试剂的一种能同时鉴别若干种烃的衍生代表物的复合试剂。
[0003]技术内容:
[0004]本发明解决的问题:提供鉴别若干种烃的衍生代表物的新颖方法的试剂，即用PLHJ可鉴别若干种烃的衍生代表物，灵敏度高、可靠性强，方便快捷，在实验室有较高的实用价值。
[0005]本发明的设计思路:碱性品红试剂是生化实验室常备试剂，仅常用于验证木炭的吸附性、二氧化硫的漂白作用。远没有发挥碱性品红试剂奇特而强大的功能。经过探究发现碱性品红在无机物和有机物鉴别中可发挥无一能比的巨大作用。
[0006]依碱性品红分子结构知，中心碳原子由甲基演变而成，碳碳双键使整个分子具有近似平面三角构形；碱性品红中心碳原子通过单键跟一个苯胺、一个邻甲苯胺对位结合，通过双键跟对盐酸亚氨基环己二烯结合。
[0007]有机物及其溶液的颜色由分子结构中的生色团和助色团共同决定。碱性品红的生色团核心为中心碳碳双键，与苯胺、邻甲苯胺形成两大Π - Π A共轭体系，与对盐酸亚氨基环己二烯形成π - Π共轭体系，中心碳也就成为链接共轭体系的“枢纽”或称共轭“中枢”。助色团是氨基，助色团上的P非键(孤对)电子可跟苯环上的大π键形成P-共轭体系。复杂的共轭体系决定碱性品红吸收的长波及所显的互补色，遇相互作用的物质可能引起吸收的光波发生移动和复杂的颜色变化。
[0008]碱性品红分子中复杂共轭体系的形成，使Π键电子活动性增强，离域范围增大，容易受低能量波段的可见光激发，而吸收低能量波段的可见光，显现其互补色。
[0009]常态下有机物显色、变色跟Π键电子数目和离域范围有关。有机物分子中若有多个能量较高的Π键电子，就有可能被某低能量波段的长波激发而离域，吸收某种可见光而显互补色。
[0010]有机物分子中的σ键能量低较稳定，只可能被能量高的短波激发。若有机物分子只有单键时，常态下为无色。
[0011]有机物分子中的Π键能量较高，不稳定，Π键电子活动性较大易激发，但单个Π键或多个Π键间隔较大时，难以形成共轭体系，Π键电子无法跨越而离域，也就不能吸收可见光，常态下为无色。[0012]当单、双键交替链接，就有多个能量较高的Π键形成Π - Π共轭体系，使有机物分子出现偶极，也就有多个能量较高的Π键电子可能被低能量的可见光激发而离域，吸收某波段的可见光，显互补色。共轭链越长、偶极矩越大、可离域的Π键电子就越多，Π键电子离域范围就越大，激发Π键电子的可见光波段的能量越低、光波越长，吸收该长波段的可见光，使物质显现的互补色越深。
[0013]苯环中单、双键交替结合，形成大Π键共轭体系，Π键电子在苯环内离域，Π键电子离域范围较小，不足以吸收可见光。多个苯环并联或通过单键串联，Π键电子只能在苯环内离域，范围仍然较小，也不足以显色。
[0014]当苯环被单、双键交替链接时，就会形成Π - Π、Π - 共轭体系，Π键电子离域范围扩大，可被某波段低能量的长波激发而吸收该波段的可见光显互补色。如碱性品红分子中的两个苯环、环己二烯就是被单、双键交替链接形成π - π、π - TT^共轭体系，Π键电子离域范围较大。
[0015]当苯环上的氢原子被活性较大且含有孤对电子的给电极性基团取代后，跟苯环形成的P-共轭体系，使整个分子的偶极矩增大，Π键电子的活性进一步增强，可被更低能量的长波激发，即吸收能量更 低的长波段可见光，显更深更靓的互补色。
[0016]碱性品红分子中的Π - Π共轭、Π - 共轭、与氨基形成的P- 共轭体系，共同决定所吸收某波段的可见光，即共同决定所显现的颜色。碱性品红就是被(490nm-500nm波段的蓝绿色光)激发，吸收蓝绿色光而显^50nm-760nm波段的互补)红色光。
[0017]显然颜色变化是分子结构中的共轭体系的发生改变，即生色团上的Π键或部分Π键破坏(由于发生氧化还原或加成反应等)，Π - Π共轭链的长短发生变化；助色团上P孤对电子配位共用或重新出现，P-Π共轭链延长或缩短，导Π键电子活动性增强与减弱，Π键电子离域范围变化所致。
[0018]由碱性品红分子的正电荷重心、负电荷重心知，碱性品红分子的偶极矩较大，是化学活性较大的不稳定结构，易被含有亲核或亲电基团的物质攻击而改变结构。
[0019]由此可见，碱性品红苯环上较易发生取代反应，生色团(中心碳碳双键)有较强的加成反应趋势和较强的还原性，易发生加成反应或氧化反应；助色团氨基可跟无机酸或有机酸作用，发生盐基化或酰基化；亚氨盐基可跟碱作用；都可能引起共轭体系变化，改变Π键电子活动性、及Π键电子的离域范围，从而发生颜色变化。碱性品红的不饱和键和取代基受酸、碱、氧化剂影响较大，因此其颜色受酸、碱、氧化剂等制约。
[0020]碱性品红的结构决定其化学活性较大，试剂潜能巨大。单一碱性品红试剂功能局限，妙制复合试剂巧夺天工。如制成品硫合剂(PLHJ)，可同时鉴别多种烃的衍生代表物。
[0021]PLHJ的研究经历了三个阶段:第一阶段，称取碱性品红0.0Olg-0.1g溶于100mL蒸馏水中，在碱性品红溶液中通入二氧化硫至品红褪色，后加Ig-1Og亚硫酸氢钠。第二阶段通过0.0Olg-0.1g碱性品红、lg_20g亚硫酸氢钠、10% -20%的稀硫酸(Iml-1Oml)之间相互反应制得100mL许夫试剂，同时混合了适量亚硫酸氢钠；可选不同溶解顺序、避免亚硫酸氢钠和稀硫酸先相遇以减少污染，各物质取量相同时试剂功能基本等效。第三阶段综合前两阶段，扬长避短，集节约、环保、高效、快捷于一体，药品使用量最少、无有害气体释放、试剂接近中性、配制简单；三阶段所制试剂均可成功鉴别多种烃的衍生代表物，但现象有另O。现将第三阶段PLHJ研究成果予以展现。[0022]品硫合剂(PLHJ)的配制:根据PLHJ的灵敏度，以配制IOOmlPLHJ为例:取蒸馏水100ml，取碱性品红研粉称取0.0Olg-0.1g溶于水中，取亚硫酸氢钠Ig-1Og溶于品红溶液，获得无(或淡黄)色的PLHJ。
[0023]反复实验优选:取适量碱性品红研细，称取0.02g溶于IOOml蒸馏水中，再称取2g亚硫酸氢钠溶于其中使品红褪色，搅拌充分溶解并滤去未溶物密封避光备用。
[0024]PLHJ的生成主要是碱性品红中心碳碳双键和亚硫酸氢根(有机环境中演变为羟基-亚磺酸基)发生加成(属氧化)反应，生色团核心破坏，两个苯环、环己二烯共轭体系被隔离，π - 共轭、π - Π共轭被破坏；其次是亚硫酸氢根与氨基结合成亚硫酸氨基(似亚硫酸铵基团)，P孤对电子配位共用，P- 共轭被破坏；生色团中断、共轭链大幅缩短，助色团暂时掩蔽，碱性品红褪色，此过程生成许夫试剂，与未参加反应的亚硫酸氢钠组成PLHJ。
[0025]PLHJ包含许夫、亚硫酸氢钠等试剂功能，其中许夫试剂与醛基化合物(除闭合醛基化合物如葡萄糖等)发生还原反应，变色明显，先变紫红色，当醛基化合物有余、氨基上的连续反应，可能有紫色-蓝色-蓝绿色演变，灵敏度高、可靠性强；变色快慢与醛基化合物本身的还原性强弱有关，还与溶液酸碱性有关，还原性越强变色越快越深。氢氧根离子能增强醛基的还原性，溶液酸性越弱碱性越强，变色越快。羰基化合物与亚硫酸氢钠发生加成反应，有白色针状晶体析出(如丙酮)，甲醛、乙醛、甲酸在亚硫酸氢钠溶液不饱和时未见白色针状晶体析出；遇羧酸发生酰胺化、酸性效应(如甲酸、乙酸)；跟极弱极性不易溶于水的有机溶剂发生溶剂化效应(如乙醚)；跟弱极性易溶于水的有机溶剂，亚硫酸氢钠溶解度大幅减小，析出亚硫酸氢钠见白色沉淀(如乙醇)。与常见烃的衍生代表物作用现象明显各异，故可成功加以鉴别。
[0026]1、鉴别乙醇:在乙醇中加入PLHJ，乙醇极易溶于水，振荡静置，先变浑浊后析出少量白色沉淀，溶液缓慢变为浅红紫色。
[0027]2、鉴别乙醚:在乙醚中加入PLHJ，乙醚微溶于水，振荡静置明显分层，下层为水层变为浅紫色，上层是乙醚近无色。
[0028]3、鉴别甲醛:在甲醛中加入PLHJ，甲醛易溶于水，振荡静置整体互溶，迅速变为深紫色。
[0029]4、鉴别乙醛:在乙醛中加入PLHJ，乙醛可溶于水，振荡静置明显分层(若是乙醛溶液不分层)，下层为水层变为紫红色，上层是未溶乙醛，近无色。
[0030]5、鉴别丙酮:在丙酮中加入PLHJ，丙酮易溶于水，振荡静置，先变浑浊后析出白色沉淀、白色针状晶体，溶液变为红紫色。
[0031]6、鉴别甲酸:在甲酸中加入PLHJ，甲酸极易溶于水，振荡静置整体互溶，缓慢变为浅紫色。
[0032]7、鉴别乙酸:在乙酸中加入PLHJ，乙酸易溶于水，振荡静置整体互溶，溶液变为紫红色。
[0033]PLHJ能同时顺利鉴别乙醇、乙醚、甲醛、乙醛、丙酮、甲酸、乙酸七种类烃的衍生代
表物，这是史无前例的重大突破。
[0034]碱性品红遇酸、碱褪色:
[0035]酸跟碱性品红分子中的氨基，相当于酸与弱碱较慢的中和反应，使碱基变成盐基，孤对电子消失，P- 共轭体系被破坏，整个分子带上正电荷且基本对称，偶极矩最小化。分子内负电荷重心就集在中心碳原子上，有一定的亲核性，受氢离子作用，削弱了 π-π共轭、π-πΛ共轭体系。苯环上的Π键电子就不能被低能量的可见光激发而显色。故在碱性品红溶液中加入强酸，(PH < 2)可缓慢褪至无色。
[0036]碱与碱性品红分子中的盐基，相当于碱、盐较快的复分解反应，恢复亚氨基，整个分子带上部分负电荷，且基本对称，偶极矩最小化；分子内部分正电荷重心就集在中心碳原子上，有一定的亲电性，受氢氧根离子作用，削弱了 Π - Π共轭、Π - ΠA共轭体系。苯环上的Π键电子就不能被低能量的可见光激发而显色，故在碱性品红溶液中加入强碱，(ΡΗ> 12)可褪至无色。
[0037]当酸、碱物质的量浓度接近时，碱与碱性品红作用明显较快，可鉴别酸碱。
[0038]碱性品红遇二氧化硫褪色:
[0039]二氧化硫通入碱性品红溶液，二氧化硫先与水反应生成亚硫酸，在有机环境中，亚硫酸演变为羟基和氢亚磺酸基，与中心碳碳双键发生加成反应(属氧化反应)，Π -Π共轭、π - 共轭体系被破坏；亚硫酸还能跟氨基作用，使氨基转化为亚硫酸氢氨基似亚硫酸氢铵基，P-ΠA共轭体系被破坏；苯环上的Π键电子就不能被低能量的可见光激发而显色。褪色后的复杂溶液就是许夫试剂，许夫试剂很不稳定，敞口放置、稀释、见光、受热发生分解，又恢复品红本色。许夫试剂遇强还原剂发生复杂的氧化还原等反应，颜色随之发生复杂变化。
[0040]PLHJ遇醛基化合物的色变:
[0041]PLHJ包含许夫、亚硫酸氢钠等试剂。醛基化合物有较强的还原性，其中许夫试剂(醛基与亚磺酸基发生氧化还原反应)能被醛基化合物还原，π - π共轭体系、π - 共轭体系、P- 共轭体系恢复，Π键电子离域范围又变大；醛基被氧化为羧基，羧基跟氨基发生(类似中和)反应，生成羧酸氨基似羧酸铵基，后发生酰胺化反应生成酰胺基，增加了Π -P共轭，Π-P-链接，共轭链延长，偶极矩进一步增大，Π键电子离域范围也进一步增大；吸收的可见光向更长波段移动；先变为紫红色(吸收波长为500nm-560nm波段的绿色光)，可能有紫色(吸收波长为560nm-580nm波段的黄绿色光)-蓝色(吸收波长为580nm-610nm波段的黄色光)-蓝绿色(吸收波长为650nm_760nm波段的红色光)演变；此性质可鉴别醛基化化合物和其它烃的衍生物。根据醛基化合物的水溶性不同、还原性强弱不同，变色快慢不同，颜色深浅不同，可用于鉴别常见醛基化合物，如乙醛可溶于水，在乙醛中加入PLHJ，振荡静置分层，下层为水层缓慢变为紫红色，上层是未溶乙醛，近无色；甲醛和甲酸易溶于水，甲醛和甲酸遇PLHJ、甲醛还原性较强，变色快且颜色深，跨越紫红显深紫色，可能有蓝色-蓝绿色演变；甲酸既含醛基又含羧基，有明显的酸性效应，缓慢变为浅紫色，即可鉴之。
[0042]PLHJ的多重效应:
[0043]PLHJ中的许夫试剂遇甲醛、乙醛、等含醛基的化合物，主要表现醛基化合物的还原性，其次氧化产物羧酸与氨基发生两步反应酰胺化，使共轭链延长，吸收的可见光向更长波段移动，与许夫试剂作用相似。甲醛的还原性远比乙醛强，氧化还原反应迅速，变色快颜色深，甲醛很快变为深紫色，而乙醛缓慢变为紫红色。
[0044]PLHJ遇乙醇，主要表现溶剂性质、溶剂化效应。水和乙醇的互溶，亚硫酸氢钠易溶于水却微溶于乙醇，大幅降低了亚硫酸氢钠的溶解度，析出亚硫酸氢钠白色固体；乙醇的稀释作用使其中的部分许夫试剂分解，亚硫酸氢钠与乙醇(弱还原性)发生微弱的氧化还原反应，产生微量的乙醛，可进一步氧化为乙酸，再发生盐基、酰基化反应，溶液变为较浅的红紫色(不同于乙醇直接溶解品红所显颜色)。
[0045]PLHJ遇丙酮，表现PLHJ与丙酮的溶剂、溶剂化效应、丙酮中羰基的多重性质。丙酮易溶于水，亚硫酸氢钠易溶于水却微溶于丙酮，当在丙酮中加入PLHJ，试剂中的水和丙酮的互溶，大幅降低了亚硫酸氢钠的溶解度，羰基还跟亚硫酸氢钠发生加成反应生成难溶的α羟基磺酸钠晶体，故初见白色浑浊、后见白色沉淀、白色针状晶体。丙酮的稀释作用相对乙醇有较多的许夫试剂分解，丙酮显著的溶剂化效应，使溶液变成较深的红紫色。
[0046]PLHJ遇甲酸，甲酸酸性较强有明显的酸效应,还原性较甲醒、乙醒弱，涉及甲酸与亚硫酸氢钠的可逆复分解反应，复分解反应生成的亚硫酸阻滞了许夫试剂的还原、分解；整个反应体系主要有两种平衡状态，有甲酸和亚硫酸氢钠的复分解反应的可逆平衡状态，生成亚硫酸利于许夫试剂形成(或亚硫酸直接与甲酸中的醛基发生氧化还原反应)；许夫试剂的生成与分解的平衡状态；甲酸的还原性引起的色变暂被掩盖，变色缓慢。甲酸与氨基发生两步反应酰胺化，直接显浅紫色。
[0047]PLHJ遇乙酸，主要表现羧基、溶剂性质。乙酸和水互溶，亚硫酸氢钠易溶于乙酸，不会出现沉淀。乙酸的酸性较弱，酸性效应不明显，其稀释作用使许夫试剂分解，羧基与氨基两步作用而酰胺化，共轭链延长，使溶液变成较深的红紫色。
[0048]乙醚显著的溶剂化效应:
[0049]在溶液中，溶质和溶剂有一定的相互作用力，即可能有氢键作用、范德华力，或范德华力。根据相似相容原理，结构相似、极性相近的物质分子之间，作用力较强。极性溶质分子和极性溶剂分子之间作用力较大时，分子之间相互影响，分子的偶极矩略有增大，电子的活性略有增强；非极性溶质和非极性溶剂分子之间作用力较大时，分子之间相互影响，会产生瞬时偶极，同样使电子的活性略有增强；对可见光的吸收作用，就会发生微弱变化。同种溶质在不同溶剂中溶解，形成的溶液体系，显现不同颜色，称上述变化为溶剂化效应。
[0050]物质之间的相互溶解充分表明分子之间的作用力大小。乙醇、丙酮、乙醚三种有机溶剂相比，乙醚极性较弱，但与PLHJ中的主要物质有更相近的极性，且乙醚分子(两个乙基给电)中氧原子周围电子云密度较大，亲正电荷，与盐型亚氨基作用，产生近似的P- Π共轭体系，偶极矩瞬时增大，Π键电子的离域范围有变大的趋势，吸收的可见光向长波段微动。由于乙醚微溶于水，当在乙醚中加入PLHJ时，振荡静置分层，下层为水层、PLHJ在其中，其稀释作用有微复品红色作用，但溶剂化效应显著，使水层变为浅紫色。
[0051]PLHJ鉴别烃的衍生代表物，是其中多种成分、多种因素的复合作用。
【具体实施方式】
[0052]步骤一、优选第三阶段试剂制法:取适量品红研细，称取0.02g,溶于IOOml蒸馏水中，称取2g亚硫酸氢钠再溶于其中，混匀并滤去未溶物，制成品硫合剂(PLHJ)，避光密封备用。
[0053]步骤二、分别取试剂纯度的乙醇、乙醚、甲醛、乙醛、丙酮、甲酸、乙酸、各2ml于7支15mm*150mm试管中，加PLHJ计10滴(约0.5ml)充分振荡:
[0054](I)静置，有白色沉淀析出，溶液显浅红紫色的是乙醇；[0055](2)静置明显分层，下层为水层变为浅紫色，上层为油层近无色的是乙醚；
[0056](3)静置整体互溶，很快变为深紫色的是甲醛；
[0057](4)静置明显分层，下层为水层缓慢变为紫红色，上层为油层近无色是乙醛；
[0058](5)静置，初见白色浑浊、后见白色沉淀、白色针状晶体，溶液变为红紫色的是丙酮；
[0059](6)静置整体互溶，缓慢变为浅紫色的是甲酸；
[0060](7)静置整体互溶，溶液变为紫红色的是乙酸；
[0061]上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
【权利要求】
1.品硫合剂(代称PLHJ)是一种新发现的检别物质的试剂，主要用于烃的衍生代表物的鉴别，其独特功能就是能同时鉴别多种烃的衍生代表物，PLHJ有如下特征: 品硫合剂经历三阶段探索:第一阶段，称取碱性品红0.0Olg-0.1g溶于IOOml蒸馏水中，在碱性品红溶液中通入二氧化硫至品红褪色，后加Ig-1Og亚硫酸氢钠制得PLHJ ； 第二阶段是碱性品红、亚硫酸氢钠、稀硫酸相互反应制成，以配制IOOmlPLHJ为例:取蒸馏水50ml-80ml，取碱性品红研粉称取0.0Olg-0.lg，取亚硫酸氢钠lg_20g，选难挥发性硫酸配成10% -20%的稀硫酸、取lml-lOml，避免亚硫酸氢钠、稀硫酸先相遇以减少污染，溶解顺序不同，所发生的反应有别，但各物质取量相同时试剂功能基本等效，满足溶液无(或淡黄)色最后定容，搅拌充分溶解并滤去未溶物避光密封备用； 第三阶段，取蒸馏水100ml，碱性品红研粉称取0.0Olg-0.1g溶于水中，取亚硫酸氢钠Ig-1Og溶于品红溶液，获得无(或淡黄)色PLHJ，此阶段集节约、环保、高效、快捷于一体，药品使用量最少、无有害气体释放、试剂接近中性、配制简单，现将第三阶段PLHJ研究成果予以展现: 步骤一、反复实验优选，取适量碱性品红研细称取0.02g，溶于IOOml蒸馏水中，称取2g亚硫酸氢钠再溶于其中，混匀并滤去未溶物，制成PLHJ避光密封备用； 步骤二、分别取试剂纯度的乙醇、乙醚、甲醛、乙醛、丙酮、甲酸、乙酸、各2ml于7支15mm*150mm试管中，加PLHJ计10滴(约0.5ml)充分振荡: (1)静置，有白色沉淀析出并显浅红紫色是乙醇； (2)静置明显分层，下层为水层变为浅紫色，上层为油层近无色的是乙醚； (3)静置整体互溶，很快变为深紫色的是甲醛； (4)静置明显分层，下层为水层缓慢变为紫红色，上层为油层近无色的是乙醛； (5)静置，初见白色浑浊、后见白色沉淀、白色针状晶体，溶液变为红紫色的是丙酮； (6)静置整体互溶，缓慢变为浅紫色的是甲酸； (7)静置整体互溶，溶液变为紫红色的是乙酸。
2.步骤一所述制得品硫合剂(代称PLHJ)，步骤二所述用PLHJ同时鉴别几种烃的衍生代表物，如乙醇、乙醚、甲醛、乙醛、丙酮、甲酸、乙酸，PLHJ与醛基的氧化还原反应，水溶液显紫红色或紫色、几种烃的衍生代表物的水溶性不同及无明显化学反应时的溶剂化效应，根据所出现的不同现像方可鉴别之。
3.上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
【文档编号】G01N21/82GK103969257SQ201410193055
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】王军 申请人:王军