专利名称：2-氨基-4-硝基酚在水溶液中裸眼识别十二烷基苯磺酸钠的方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用受体分子识别阴离子的方法，尤其涉及一种以受体 2-氨基-4-硝基酚为受体，在水溶性中选择性裸眼识别的阴离子表面活性剂—— 十二烷基苯磺酸钠的方法。
背景技术：
表面活性剂是20世纪50年代开始随着石油化工业的飞速发展而兴起的一 种新型化学品。目前中国生产的表面活性剂多属于阴离子表面活性剂，以直链 烷基苯磺酸钠(LAS)为主。LAS通过污水，生活垃圾和工业废渣等进入环 境，造成水体起泡，产生毒性，降低水中复氧速率和充氧程度，使水质变坏， 影响水生物的生存，使水体自净受阻。因此阴离子表面活性剂的监测问题不容 忽视，寻找对该类阴离子具有选择性识别的受体分子备受科学家的关注。然而 遗憾的是，目前大多数受体分子对阴离子的识别作用只能在无水条件下，在非 质子性溶剂中进行，这就极大的限制了其对阴离子识别研究的应用范围。因此， 为了更好的扩展阴离子识别的应用范围，必须设计出能在纯的水溶液中选择性 裸眼识别某种特定阴离子的受体分子，使其能够选择性结合生物体或水资源中 的某些阴离子。
发明内容
本发明的目的是提供一种以2-氨基-4-硝基酚为受体分子，在水溶液中选 择性裸眼识别阴离子表面活性剂——十二烷基苯磺酸钠的方法。
本发明在水溶液中裸眼识别十二垸基苯磺酸钠的方法，是在受体分子2-氨基-4-硝基酚的水溶液中，加入阴离子钠盐水溶液，溶液颜色由黄色变成橘 红色，则主体为十二烷基苯磺酸离子的钠盐。
所述受体分子2-氨基-4-硝基酚水溶液的浓度为2xl(rVol/L 2xlO-"mol/L， 最佳浓度为5xl0'5mol/L~2xl(T4mol/L。
所述阴离子钠盐水溶液的浓度为0.8mg/L~20mg/L。
由于受体分子2-氨基-4-硝基酚在水相中对十二垸基苯磺酸钠具有高度的
选择性以及裸眼识别的显色效果，其在水质检测方面具有很好的应用前景。
本发明受体分子2-氨基-4-硝基酚的分子结构式如下<formula>formula see original document page 4</formula>
为了说明2-氨基-4-硝基酚在水溶液中对十二烷基苯磺酸钠的选择性识别 性能，我们通过紫外-可见(UV-vis)光谱滴定法对其光谱效应及显色实验进 行研究。具体如下
1、 实验部分 1.1仪器与试剂
Agilent-8453紫外一可见吸收光谱仪，lcm石英比色池；
2-氨基-4-硝基酚、对硝基酚和间硝基苯胺；阴离子均为分析纯的相应钠盐；
溶剂均为蒸馏水。
1.2 2-氨基-4-硝基酚紫外-可见(UV-vis)光谱滴定及显色实验 分别移取1 mL事先配制好的主体2-氨基-4-硝基酚的水溶液(2xl0—4mol/L) 于一系列10mL比色管中，溶液为浅黄色，再分别加入1 mLF、 Cr、 Br\ r 、 S042- 、 N(V 、 CKV 、 CH3(CH2)uC6H4S03-阴离子的钠盐水溶液(0.002 moH;1)，然后用蒸馏水稀释至刻度，使各种阴离子浓度为受体浓度的10倍， 将混合液放置过夜，于25。C测其紫外-可见吸收光谱(蒸馏水作参比)见图1。
用同样的方法配制一系列主体2-氨基-4-硝基酚与不同阴离子的水溶液， 使得主体和各种阴离子钠盐的浓度均为2xlO-4mol/L。此时可以明显的看到主 体化合物在不同阴离子存在时的颜色变化，如图2照片所示。
移取2mL主体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，用十二烷基苯磺酸钠水溶液(0.05 moLU1)去滴定主体溶液，于 25'C追踪滴定过程中体系的紫外吸收光谱(蒸馏水作参比)，见图3。 1.3对硝基苯酚和间硝基苯胺对十二烷基苯磺酸钠的识别研究 分别移取2mL主体对硝基苯酚和间硝基苯胺的水溶液(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钠水溶液(0.05 moH/1) 去滴定主体溶液，于25 'C追踪滴定过程中体系的紫外吸光谱(蒸馏水作参比)， 见图4。
2、 结果与讨论
从图1我们可以明确的看到，当在主体分子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钠盐的水溶液时，主
体分子吸收光谱及溶液颜色均无明显变化，说明该主体分子对这几种阴离子没
有明显作用，而当加入同倍量的C12H25C6H4S03^，主体分子在410nm处最 大吸收峰红移至445 nm并明显增强；溶液颜色由黄色变成橘红色，从图2中 我们可以明显地观察到其颜色变化。这说明主体化合物2-氨基-4-硝基酚可以 在水溶液中对十二烷基苯磺酸钠进行选择性裸眼识别。
随着阴离子浓度变化主体分子吸收光谱的变化轨迹如图3所示当在主体 化合物溶液中逐渐加入CH3(CH2)uC6H4S03Na时，256 nm和320 nm处的吸收 峰逐渐下降，在273nm出现新的吸收峰，而主体在410 nm处的最大吸收峰逐 渐增大并伴随着红移现象，红移至445 nm，并于266， 291和372 nm处形成 了三个清晰的等吸收点，说明2-氨基-4-硝基酚与十二垸基苯磺酸根形成了稳 定的配合物。
为了进一步探讨2-氨基-4-硝基酚对十二烷基苯磺酸钠的识别作用机理， 在相同条件下，我们又分别考察了对硝基苯酚和间硝基苯胺的光谱特征，比较 了十二烷基苯磺酸钠对其吸收光谱的影响。如图5所示，相同量的十二烷基苯 磺酸根对间硝基苯胺的吸收光谱几乎没有什么影响，但用其滴定对硝基苯酚水 溶液时，主体的吸收光谱却有了明显的变化如图4。这说明间硝基苯胺的NH
质子酸性弱，不能和十二垸基苯磺酸根络合，而对硝基苯酚因具有一个酸性较 强的酚羟基质子，所以可以和十二烷基苯磺酸根络合而表现出一定的光谱响 应，但其灵敏度却远不如2-氨基-4-硝基酚，并且由图5主体化合物2-氨基-4-
硝基酚、对硝基苯酚和间硝基苯胺的吸光度随十二烷基苯磺酸钠浓度的变化曲 线，我们也可以明显看出这三种主体对十二垸基苯磺酸钠的识别灵敏度是2-氨基-4-硝基酚>对硝基苯酚>间硝基苯胺。另外，主体2-氨基-4-硝基酚的变 化曲线在十二烷基苯磺酸钠加到主体浓度的一倍时出现一个清晰的拐点，说明 主客体间除过氢键作用可能还存在脱质子。由此我们认为2-氨基-4-硝基酚对 十二烷基苯磺酸钠的选择性识别是酚羟基和邻位氨基协同作用的结果。首先， 十二烷基苯磺酸根通过氢键与2-氨基-4-硝基酚的酚羟基及邻位氨基结合，当 十二烷基苯磺酸钠加到主体浓度的一倍时，羟基氢开始被脱去，同时羟基氧与 氨基通过分子内氢键形成一个五元环结构，主体也将以带负电荷的阴离子存在 于溶液中。整个过程增强了主体分子的电荷密度，诱导了分子内电荷转移，从 而出现吸收光谱及溶液颜色的变化。
本发明通过紫外吸收光谱和显色实验两种途径考察了化合物2-氨基-4-硝
基酚在水溶液中对不同阴离子的识别作用，结果发现该化合物对表面活性剂十 二烷基苯磺酸钠的识别充分体现了一个理想识别受体的三大特点在水相中识 别，高度的选择性以及裸眼识别。由于化合物2-氨基-4-硝基酚价廉易得，在 水质检测方面具有很好的应用前景。
化合物2-氨基-4-硝基酚在水质检测方面的应用，是将化合物2-氨基-4-硝 基酚配制成浓度为8xlO—4mol/L 2xlO—3mol/L的水溶液作为受体溶液；加入受 体溶液体积2 4倍的待检测水体，再用蒸馏水稀释至受体体积的8 10倍，将 混合液放置过夜;观察比色管中溶液颜色的变化:溶液颜色由黄色变成橘红色， 则说明待测水体中十二垸基苯磺酸钠超标；若溶液颜色无明显变化，则说明待 测水体中十二烷基苯磺酸钠不超标。
图1为2-氨基-4-硝基酚在水溶液中与不同阴离子存在时的吸收光谱变化 图2为2-氨基-4-硝基酚的水溶液与不同钠盐阴离子的显色效果 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
图3为2-氨基-4-硝基酚的水溶液在不同浓度的十二烷基苯磺酸钠存在时
的吸收光谱变化
图4为等量的十二烷基苯磺酸钠对对硝基苯酚的滴定曲线 图5为等量的十二垸基苯磺酸钠对间硝基苯胺的滴定曲线 图6为2-氨基-4-硝基酚、对硝基苯酚和间硝基苯胺的吸光度随十二烷基苯
磺酸钠浓度的变化曲线
具体实施例方式
化合物2-氨基-4-硝基酚在水质检测方面的应用将化合物2-氨基-4-硝基 酚的配制成浓度为8xlO—4mol/L 2xlO—3mol/L的水溶液，移取1 mL于10 mL 比色管中，溶液为浅黄色；
将2 4mL待检测水体加入上述比色管，用蒸馏水稀释至刻度，将混合液 放置过夜；观察比色管中溶液颜色的变化溶液颜色由黄色变成橘红色，则说 明待测水体中十二垸基苯磺酸钠超标；若溶液颜色无明显变化，则说明待测水 体中十二烷基苯磺酸钠不超标。
权利要求
1、在水溶液中裸眼识别十二烷基苯磺酸钠的方法，其特征在于在受体分子2-氨基-4-硝基酚的水溶液中，加入阴离子钠盐水溶液，溶液颜色由黄色变成橘红色，则主体为十二烷基苯磺酸离子的钠盐。
2、 如权利要求1所述在水溶液中裸眼识别十二烷基苯磺酸钠的方法，其 特征在于所述受体分子2-氨基-4-硝基酚水溶液的浓度为2xlO—5mol/L ~2xlO-4mol/L。
3、 如权利要求1所述在水溶液中裸眼识别十二烷基苯磺酸钠的方法，其 特征在于所述阴离子钠盐水溶液的浓度为0.8mg/L~20mg/L。
4、 如权利要求2所述在水溶液中裸眼识别十二烷基苯磺酸钠的方法，其 特征在于所述受体分子2-氨基-4-硝基酚水溶液的浓度为5xl(T5mol/L ~2xl(T4mol/L。
5、 化合物2-氨基-4-硝基酚在水质检测方面的应用，是将化合物2-氨基-4-硝基酚配制成浓度为8xlO'4mol/L ~2xl(T3mol/L的水溶液作为受体溶液；加入 受体溶液体积2~4倍的待检测水体，再用蒸馏水稀释至受体体积的8 10倍， 将混合液放置过夜；观察比色管中溶液颜色的变化溶液颜色由黄色变成橘红 色，则说明待测水体中十二垸基苯磺酸钠超标；若溶液颜色无明显变化，则说 明待测水体中十二烷基苯磺酸钠不超标。
全文摘要
本发明提供了一种化合物2-氨基-4-硝基酚在水溶液中选择性裸眼识别阴离子表面活性剂——十二烷基苯磺酸钠的方法。由于受体分子2-氨基-4-硝基酚在水相中对十二烷基苯磺酸钠具有高度的选择性以及裸眼识别的显色效果，因此化合物2-氨基-4-硝基酚可应用在水质的检测将化合物2-氨基-4-硝基酚配制成浓度为8×10<sup>-4</sup>mol/L～2×10<sup>-3</sup>mol/L的水溶液作为受体溶液；加入受体溶液体积2～4倍的待检测水体，再用蒸馏水稀释至受体体积的8～10倍，将混合液放置过夜；观察比色管中溶液颜色的变化溶液颜色由黄色变成橘红色，则说明待测水体中十二烷基苯磺酸钠超标；若溶液颜色无明显变化，则说明待测水体中十二烷基苯磺酸钠不超标。
文档编号G01N21/77GK101187636SQ20071001910
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月2日 优先权日2007年11月2日
发明者庞海霞, 张有明, 魏太保 申请人:西北师范大学