韓木先,徐 來,隋 寧
(1.湖北生態工程職業技術學院生態環境學院,湖北武漢 430200;2.黃石法姆藥業股份有限公司,湖北黃石 435000)
二哌嗪-1-鎓硫酸鹽是哌嗪的一種衍生物,是重要的醫藥中間體和精細化工原料。二哌嗪-1-鎓硫酸鹽中含有哌嗪環,在醫藥研究方面,這類氮雜環會被經常使用,其主要應用于驅腸蟲藥磷酸哌嗪、枸櫞酸哌嗪等的生產,在醫藥、環保、化工和材料等諸多領域都有廣泛的應用。
紫外分光光度法是一種簡便的儀器分析方法,可用于定性和定量分析。關于紫外吸收光譜的定量方法,常見的有以下幾種:絕對法、標準對照法、吸收系數法、標準曲線法、最小二乘法等。哌嗪的測定方法,常見的有氣相色譜法[2]、紫外分光光度法。二 哌嗪-1-鎓硫酸鹽作為一種新型的哌嗪衍生物,在醫藥、化工領域有著重要作用。本文通過紫外分光光度法,結合最小二乘法面積擬合處理數據,快速測定溶液中的二哌嗪-1-鎓硫酸鹽濃度。
Sartorius電子天平,上海析達水浴鍋,UV-2550紫外-可見分光光度計;所用試劑均為分析純,所用水均為二次蒸餾水;二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液,由黃石法姆藥業股份有限公司提供。
以二次蒸餾水作為參比溶液,分別對0.001mol/L、0.002mol/L、0.004mol/L、0.006mol/L、0.008mol/L、0.01mol/L、0.012mol/L、0.02mol/L、0.05mol/L的二哌嗪-1-鎓硫酸鹽水溶液進行紫外光譜掃描,掃描波段為190~450nm,步長0.5nm,掃描結果如圖1所示。
圖1 二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收光譜
測定上述系列樣品的pH,結果見表1。隨著二哌嗪-1-鎓硫酸鹽濃度的升高,溶液pH稍微增高,二哌嗪-1-鎓硫酸鹽的紫外吸收不斷紅移,其原因是二哌嗪-1-鎓硫酸鹽為強酸弱堿鹽,隨著其濃度不斷增大,結合的質子數量增多,從而pH增高,并因此導致了紫外吸收的波長紅移[3—4]。
表1 不同濃度的二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液的pH
為了探討測定二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收的最佳條件,參考文獻[5]中研究的方法,分別考察溫度、pH對二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液測定的影響。
2.1.1 溫度的影響以0.05mol/L二哌嗪-1-鎓硫酸鹽做樣品,分別測其在15℃、 20℃、25℃、30℃、40℃吸收峰形最好的波長220nm處的值來探究,如圖2所示。
圖2 溫度對二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外光譜的影響
從圖2可以看出,溫度對二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收光譜影響甚小,常溫下適合測定二哌嗪-1-鎓硫酸鹽。
2.1.2 pH值的影響
以0.05mol/L二哌嗪-1-鎓硫酸鹽作樣品,分別測其在pH為1、2、3、4、5、6、7、8時的紫外吸收光譜,選取吸收峰形最好的波長220nm處的值來探究,如圖3所示。
圖3 pH對二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外光譜的影響
從圖3可以看出,pH對二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液的紫外吸光度影響很大,pH為1、2時吸光度很低,即酸性太強,吸光度低,且隨著pH逐漸增大,同樣濃度的樣品吸光度逐漸升高,pH在7~8時二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液的紫外吸光度變化不大,基本穩定。
選擇測定條件為溫度在20℃、pH在7~8范圍內測定二哌嗪-1-鎓硫酸鹽標準溶液,并對實驗結果進行處理。
2.2.1 線性范圍
由上述實驗結果可知,測定系列二哌嗪-1-鎓硫酸鹽濃度時,由于不同濃度的樣品在溶液中結合的質子數不一樣,造成了最大吸收波長的紅移。由于缺少該樣品基礎實驗數據,所以不便利用絕對法、標準對照法來測定樣品溶液。
本實驗將紫外分光光度法測定和最小二乘法面積擬合處理數據[3,6—7]結合起來,可簡便、快捷地測定樣品。0.05mol/L的樣品紫外光譜譜峰出現在波長為220nm處,對其不同波長下進行線性擬合。結果如表2所示。
表2 線性擬合結果
若利用220~234nm范圍內任一波長,其靈敏度都不是很理想,而且儀器噪音對測定的結果干擾會很大。為了使分析結果具有好的準確性,還要繼續利用這一波長的范圍,必須要采用一定的數據處理措施。本文在220~234nm波長范圍內先選取適當波段222~228nm,再使用origin數字處理軟件求出吸光度對該波段的曲線積分,使得積分值與濃度數據最大線性相關,以波段積分的方法來保證測定結果的精確度。根據實驗數據,因為二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收弱,且在低濃度時難檢測,所以該方法的適用濃度不應過低。
2.2.2 曲線積分
選取222~228nm進行積分結果如表3所示。
表3 積分面積結果
2.2.3 數據處理結果
根據表3積分面積結果,進行線性擬合,積分面積U與濃度呈下述關系:U=169.385 5C-0.622 0,R2=0.995 7。
配制0.01440mol/L的二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液,進行紫外吸收測定。采用波段積分法處理結果數據,即選取222~228nm進行曲線積分后,進行線性擬合。
在222~228nm對其進行曲線積分后,積分面積U為1.777。試樣分析結果如表4所示。
表4 試樣分析
由結果來看,采用最小二乘法,曲線積分后的測定結果準確。實驗過程簡單、便捷,比標準曲線法實驗成本低。
使用紫外分光光度法測定了二哌嗪-1-鎓硫酸鹽的紫外吸收,針對樣品的光譜特點,采用最小二乘法面積擬合對二哌嗪-1-鎓硫酸鹽紫外吸收結果數據進行處理,選取222~ 228nm的波段進行曲線積分,求出曲線積分面積對濃度的標準曲線關系。該方法操作簡單、快捷,無需對二哌嗪-1-鎓硫酸鹽溶液進行處理,具備一定的抗干擾能力。