基于生成腙类化合物分子光谱法检测盐酸肼屈嗪和甲醛的研究

基于生成腙类化合物分子光谱法检测盐酸肼屈嗪和甲醛的研究 基于生成腙类化合物分子光谱法检测盐酸肼屈嗪和甲 醛的研究 西南大学 硕士学位论文 基于生成腙类化合物分子光谱法检测盐酸肼屈嗪和甲醛的研究 姓名:付海波 申请学位级别:硕士 专业:药物分析学 指导教师:李原芳 20120530 摘要 基于生成腙类化合物分子光谱法检测盐酸肼 屈嗪和甲醛的研究 药物分析学专业 硕士研究生:付海波 指导教师: 李原芳教授 摘要 肼的衍生物和羰基化合物可以发生亲核、消除反应，生成一种含有-N瑚、i CH( 结构的腙类化合物。腙及腙的衍生物因其结构的特殊性而拥有很好的生物活性和 光学性质，在生物、医药、功能材料、分析化学等领域都有广泛的应用，引起了 研究者极大的兴趣。然而研究者极少将该反应作为一种分析测试的手段应用于分 析检测，因此本文主要针对这一领域，将该反应原理应用于盐酸肼屈嗪及甲醛的 检测，并初步探讨了其反应机理。 1(肼的衍生物和茚三酮发生反应，生成一种含有-NHN CH(基团的有色的腙 化合物，该反应在常温下缓慢进行。研究发现，硼酸可以显著加快肼的衍生物盐 酸肼屈嗪与茚三酮反应的速度，生成一种黄色的腙化合物，该化合物的最大吸收 mo儿 波长位于436衄处。在适宜的反应条件下，盐酸肼屈嗪的浓度在0(50,40 p 范围内，与反应产物436衄处的吸光度变化值呈良好的线性关系，线性回归方程 为?4 0(0062+0(0278 对反应机理进行了初步探讨。 2(罗丹明B的肼衍生物和甲醛反应，生成腙化合物，引起罗丹明B衍生物的 5(0的 氧杂葸环开环，使得该衍生物的颜色由无色转变为红色，荧光增强。在pH NaAC(Hac缓冲条件下，其荧光增强程度与甲醛的浓度在4(O,60 ppm之间具有较 好的线性，线性方程为:丹而 1(415+O(0581c，相关系数，( 0(9948。 此外，利 用反应过程中产生的颜色变化，引入高分子材料N娟on膜，将其制作成便 携的试 8(0的Tris(HCl条件下，可检测到O(50, 100 纸条进行可视化分析，在pH ppm范 围的甲醛。 关键词: 肼、盐酸肼屈嗪、罗丹明B、甲醛、Sclli行碱、腙 Abstract of Acid Molecular AnalysisHydrochloric Spectroscopic the and Basedon Formaldehyde lIydralazine of Generation Compounds Hydrazone BoFu a]【(maceutical Major:Ph analysisPostgraduate:Hai YuaIl Li Supervisor:ProfessorFang Abstract ta:ke elilninationreactioIlscould b咖een Necleophilic锄d plaCe hydrazine to s仃 uc眦( derivatives锄d generalehy血啪ne谢t11(NHNH2 carbonylcompounds itsderivativeswitll actiVities觚d Hydrazone锄d uIliquebiological opticalpropoties attraCt attemio璐int:hefiledsof ma: terials孤ld biology，ph暑吼眨忙eutics，向 nctional great researchershave nleaboveimemctionfor eIIlployed 孤211yticalchemistIy(HoweVer，few t0 itto tries aIlalysis applyhydrocmoric pu珥 ose(mIl'tllis?sis t0 tllereaCtion? lecha_Ilism( inVest远ate f0舯aldehyde锄mysis，锄dprelimim丽ly derivatiVescouldreactwml t0 acolorfm IlinhydriIlgenerate produCt 1(HydraziIle is could outatroom cany co触g-NHN CH-groups，thathy 1mzone，wllich t11at也 caboVe slow 6(2PB w嬲folllld bun砜it temperature、析tllveDr step(IIlpH f(asterifboricaCid t0 reactioncould c砌yzes沁、 v!11ichw弱印 pliedrapid get tlle incrementof detemilla:tionof optim哪reactionconditions，tlle hydrmazine(Un,Ier concentrationof proportioI脚(t0?le hydralazine dbsorbaIlce 436I?n w弱dircctly of0(50,40 thedetectionlhitsof iIl也e pmo儿，、 ~，ith hydrocldorideraIIlges w嬲discussedb弱edonnleboric 0(1 rnech越sm 8埘no儿(Furthe加10re，me陀aCtion reaCtion( acid c列yzed derivatives RhodaIIlineB、析廿l 2(1he硫emctionof hy血lzine containing t0the of miscell 锄eolls f0肌aJdehydegenemteshydrazom，leadingopeIlingoxygen toiIlducethecolor colorlesst0redandmeenhancement chaIlges丘。om aI:?ene血g NaAC??HAc nuorescenceellllaIlCement、?邪 ofnuorescence(In5(0 bu虢‘nle pH of tlle of4(O,60 totheconcentration in r觚ges ppm， ,l沁ctlyproportional fonnaldehyde 证lelillear the is:丹而 1(415+0(0581 c r O(9948 (MoreoVer，uSingch 锄ge equation In 西南大学硕士学位论文 of film substra把toa n_abletest for color，Nafionw觞enlployed弱tlle de、，eloppo p印er 8(0Tris-HClbu仃(er，?le filmwasuSedt0detect Visu甜ized趾alysis，inpH composite iIl ofO(50,100 fo肌aldellydethe眦ges ppm( K哪rords: HydraziIle，Hydrocllloric baLse， Hydra忆one ? 第一章绪论 第一章 绪论 1(腙类化合物概述 肼衍生物是一类含有删H2结构的化合物，其肼氨基非常容易发生亲核反 应，如与羰基化合物反应，生成一种含有删 CH(结构的腙类化合物。腙含 有亚 胺的结构，因而具有特殊的生物活性及光学性能，在光学材料、分析化学、医药、 农药、生物化学等领域引起了人们的广泛兴趣和研究lI叫。而腙的生物活性的大小 及光学性能的优劣很大程度上取决于腙的结构特点及其配合物性质，因此新结构 腙配体的合成引起了研究者的广泛兴趣。 腙类化合物中一个重要的分支就是含有与(C_N-N(共轭的(C O或芳香基团的 酰腙类化合物，酰腙类配体由于同时存在氧和氮两种强配位原子，可以作为氢键 的给体和受体，使其成为一种很强的氮氧型螯合剂。酰腙类化合物的官能团 RR2C_N(，其杂化轨道上的N具有孤对电子，加上杂化轨道角度的易变性， 因此 酰腙类化合物在化学和生物学上具有非常重要的意义。另外，酰腙与酰肼相比， 由于分子中小m2基团的消失，使其配位和亲核能力降低，表现出较低的毒性17J; 从结构上看，由于次胺基上的氮原子孤对电子与羰基及C-N可以形成p(7c共轭， 因此比普通的Schi疗碱更稳定，不易发生水解作用。各种功能取代基赋予它重要的 化学和生物学上的作用【4J，在类生物的环境下表现出良好的生物活性、极强的配位 能力和多样的配位方式，能与生物体内细胞中的金属形成稳定的配合物，阻止了 很多由金属离子催化的有害的酶促反应【8】，且代谢产物均为低毒或无毒，在清除生 物体内02一??自由基、抗炎症、抗肺结核、抗白血病、抑菌、抗癌等方面已得到广 泛应用„11。 例如芳香醛和肼反应生成的腙配合物，结构有类似于酞箐环、卟啉环的部分， 因此具有较好的抗菌、载氧、生物模拟酶的功能;研究发现，在多数具有生物活 性的腙类化合物中，含肽键的芳酰腙类化合物代谢产物均为无毒或低毒;1，3，4(噻 二唑杂环类腙衍生物具有消炎止痛、调节植物生长、杀虫、抗菌、除草等生理活 性特点;氨基芳酰腙应用于环氧树脂硬化剂时，环氧树脂可以拥有非线性光学性 质;同样苯腙、酰腙类化合物可以和众多的金属离子等发生配位作用而成为 一种 很好的荧光分析试剂，用来测定过渡金属离子等【2’4，8，9’1?。 正由于腙类化合物拥有众多的结构相关的性质，因此在其应用的各个领域都有 大量科学研究者，或研究新的结构化合物合成或生物活性等应用的拓展以及反应 机理等;然而大家在关注腙类化合物性质的同时，却极少利用该反应原理作为分 析检测方法来检测含肼类化合物或羰基化合物。 2(腙类化合物的合成及机理研究 „一?一净 纯困难、产率低等缺点。随着近年来微波技术 MWI 在化学领域的广泛应用112】， 2000年，Mazaallir Kid砌【13】等利用羧酸和肼的衍生物反应合成了l，2，4三唑 一H+酬(kn:等》R誓一,: 李清寒等f14】也通过实验表明，采用微波技术比传统方法可以大量缩短反应时 此外，Amal和E曜enc【15J将4一乙酰奋乃静和异烟肼的乙醇溶液在光照下进行混 关于腙类化合物合成的机理研究方面的报道较少，SKv 6】等人在2000 PSingh【1 2 d州2+R2nR盛芹‘饮 R1 良1 I??丫 R2 OII rL k(R 蚣飓 一 (o_ 一， R1 一4、n?n― J簪 图1(3胨类化合物合成的机理研究f16】 3(腙类化合物的应用 腙是一种含有删 CH(结构的化合物，分子中含有亚胺结构，从而具有很好 的生物活性和光学性能，使得研究者对其在生物、医药、光学材料、分析化学等 方面的应用产生了浓厚的兴趣。 3(1腙类化合物在生物及医药领域的应用 腙类化合物尤其是酰腙类化合物因为具有足够的稳定性，且由于其结构特点而 具有很好的生物活性，在药物筛选中占有非常重要的地位，其在抗氧化、抗菌、 抗肿瘤、驱虫、调节植物生长等领域均有广泛的应用【17】。 研究表明活性氧自由基与阿尔茨海默病、动脉粥样硬化、帕金森症、肝损伤、 癌症、糖尿病等发病机理有关。杨正银等【豫】人利用苯甲酰肼和邻羧基苯甲酸在以 苯为溶剂的环境下，缩合制备得到邻羧基苯甲醛苯甲酰腙，同时将产物腙于水溶 液中和稀土离子进行配位，配合物为八配位结构，通过紫外光谱对配合物清除02。 自由基的效率进行了测定，结果表明该腙的稀土配合物对02。自由基具有8,(25, 的清除率，具有一定的抗氧化活性。 反应的发生也是清除氧自由基的一种方法。Guo等【19刎合成了一种取代腙类的抗 Fenton反应前体螯合剂Sm(B，该取代腙结构含有一个硼酸基，由于位阻效应的存 在，对Fe2+、Cu+配位能力较弱。但在H202的存在下，硼酸基被氧化成羟基，同 时使得其转化成为了高配位活性的SIH，SIH和金属离子可以形成稳定的配合物导 致Femon反应不能发生;随后又合成了具有荧光标记性能的抗Fenton反应的前体 螯合剂SBH(AN和Rh(SBH 图l-4 。 两南大学硕士学位论文 H202+Fe‘’ Cu‘ _Fe’。’ Cu’‘ +O旷+H0( Fe? Cu? +AScH。_FeH Cu。 +ASc??”+H+ Rh(SBH SB?(A心 图1-4取代腙类化合物抗Fenton反应示意图【19。201 Sah觚d Peoples【21】利用异烟肼和不同的醛酮反应得到了其腙化合物，这些化 合物均显示出了抑制小鼠感染的不同结核分枝杆菌活性。Marisa等【22】合成的异烟 酰腙与铜、镍和锌的配合物对白血病有较好的治疗效果，可以抑制其DNA的合成， 并且吲哚二酮异烟酰腙对葡萄球菌和表皮真菌有一定抑制率;同时据报道， 异烟 肼的腙衍生物对水稻纹枯病等具有很好的抑制作用，表现出一定的杀菌活性。 以和CuCl2 PPh3 2进行配位，形成一种一价铜的配位化合物 图1(5 。文中研究了该 化合物的X射线晶体结构，同时研究了该化合物可以和小牛胸腺DNA通过沟嵌入 模式而具有很强的作用，实验还证明了该配体对DPPH(、NO‘锄dOH’等自由基具 有较好的清除效果。 4 第一章绪论 ^+’b 十„V HN RH氐 ―R太，N国――R,,，N轴,k夕 p。 。 。。 R廊I反’8hI 一棚劂t喇m蝴一咖 R ,, Ph3PP朗3 *触，R :岛心f 虬J静，Q魄O州kJ 图1(5 CuCl2 PPh3 2配合物的制备及结构【23l 腙的配合物同样在生物医药领域具有非常重要的作用【241。SaViniL等【251报道了 Cu II 、Cd II 配位化合物，均具有很好的抗菌活性。他们研究了这些化合物对大 肠杆菌和黑曲霉素的生物活性，结果发现在不同浓度下，Cu II 的这两种腙的配合 物均比Zn II 的配合物抗菌活性高，不过这些金属配合物的抗真菌活性均小于这些 腙的本体化合物。 王瑾玲等【26】利用3，4(亚甲基苯甲醛缩苯甲酰腙合成了多种金属配合物，并测 定了这些金属配合物对革兰氏阳性菌和阴性菌的抑菌作用，结果发现二价钴 配合 物的具有很好抑菌活性。 1988年Mohan等【27J就开始研究腙类化合物的抗肿瘤效果，合成了7种含有双吡 啶环的芳香类腙，同时将其和大量的过渡金属进行络合，通过抗肿瘤活性测定， 结果发现，合成的七种芳香腙均有明显的抗肿瘤活性，而配合物中Cu PCPH C12 具有比配体腙更强的抗肿瘤活性。 同时由于腙类化合物结构中(C N(的存在，具有Schi疗碱化合物的性质，使得 腙类化合物作为前药的可能性成为现实，在药物输送、缓释等方面得到了广阔的 发展。其一般的模式【28001如图1(6所示: 5 荫南大学硕十学位论文 a 叵墨厂V‘高多一匪习一, 运?一堕+《三 功 oH 。 甚 : 里心H气@一目kr‘运?一匿j虬?‘逵多 图1(6腙类化合物前药、缓释的一般模式 脚 Samla(J(D(等【3I】利用降冰片烯衍生的多柔比星通过多步反应，最终得到了一 种以腙主体结构来联接的嵌段聚合物，该聚合物具有较好的溶解度、生物相容性， 同时以腙来联接的该嵌段聚合物在弱酸性介质中可以分解，从而使得聚合物分解 成为成单体，释放药物，从而达到靶向治疗癌症的作用 图1(7 。 图1(7多柔比星的靶向释放【31】 ?, B ? ?, ? ? ? ? ? 弛, ? 里i兰, 'O ，S 2C 25 帆??ftI 图1―8丝状腙聚合物的s酬图及缓释曲线【32】 stupp(s(I(掣321合成了一种包含两亲化合物肽的腙衍生物用于药物的释放。 6 他们将萘丁美酮和含两亲肽分子的肼进行反应，得到该药物的腙化合物，形成了 一种丝状聚集物，最终利用腙的可水解性来达到药物缓释的目的 图1(8 。 腙类化合物的另一种缓释应用主要是香料的使用，将肼的衍生物和多种含有醛 基、酮基的芳香类化合物和香料直接进行混合，多种羰基化合物同时和该肼的衍 生物进行反应，得到一系列的香料的腙前体，这些化合物的稳定性受温度、湿度、 pH的影响不同，随着溶剂的蒸发，不同的腙具有着不同的平衡可逆反应过程，从 而随着时间的推移释放出不同的芳香类化合物，从而达到香料缓释的目的。其主 要模式【33】为 图1(9 : 却 於N，? 於N，Nv舻 啄一+丫苎啄一v妒 L_k―一((――――? 图1(9香料类腙化合物的缓释模式【331 腙类化合物作为一种有效的药物结构，其在体内、体外的代谢过程也是科研人 员工作的重点，体外代谢研究表明，腙在代谢过程中主要有Sclli行碱(C-N(的水解 反应和芳香环的羟基化过程【3?5】 图1(10 。 图1(10腙类化合物的体外代谢过程删 7 两南大学硕士学位论文 3(2腙类化合物在功能材料方面的应用 腙类化合物分子中N-N单键具有一定的旋转性且含有较多的可配位基团，因 此在新型功能材料和超分子组装及晶体工程领域【2，3?91有着广泛的应用。 R(Xiong等【401人报道了利用氰基在Le、^，is酸无机锌盐的催化下和叠氮化纳反应 的性质，以氰基吡啶为反应前体，成功合成出三个具有非中心对称的四唑类配位 聚合物 图1(11 ，由于电子给体的四唑和作为电子受体的吡啶形成了电子的不对 称分布，这些聚合物均表现出很好的光学性质，并具备了作为二阶非线性光学材 料的必需条件。 p„呲 L o?二: (|L’ k―――――、，――――? D渊„:意告 C?二z卜 、-―――――弋厂――一 图1(1l非中心对称的四唑类配位聚合物的合成‘40】 Yu(Bin Dong等【41删人利用多种杂环双腙 图1(12 为配体，与各种银盐AgX 进行配位作用，合成了不同构型的杂环双腙配合物，并系统研究了这些双腙配合 物的荧光性质和电传导性质。 | 0飞一N固 吖一如 | on―u9 吖一v9 ， 图1(12双取代腙杂环希夫碱配体【41删 8 第一章绪论 多腙配体的结构特殊性也使得人们对其兴趣盎然。陈小华等【451因此合成了两 个双腙配体的Ni2+配合物，这些配合物均表现出了生物活性、磁性、电传导性。 合成路线如图1(12: J， R啼垒R岭R哥 R亏I XV髟 ?V o 。 产 7 膏孜。。爻一霄‖锚7审 M乜?b ? 一霄四一,曲彤 o 图1(12双腙化合物的合成路线图【451 1999年，郑吉民【2】等合成了对硝基苯甲醛苯腙，分子中强给电子基团的存在 1064 nm激光束的照射下，可以产生强度约 删 CH(、-N02 ，在Nd3+:YAG 10倍的532 为l?P I吼的倍频光，因此可以用作高倍频效应的有机非线性激光材 料。 3(3腙类化合物在分析化学中的应用 胺基化合物是一类较好的荧光试剂，尤其在金属离子测定中，大多数金属离子 可以和胺基上得氮进行配位，因此腙也经常被用做金属离子的络合剂，并可以通 过其荧光等性质的变化来选择性测定金属离子。 刘建宁等州合成了一种2，4(二羟基苯乙酮苯腙，通过该化合物和铜离子的配位 作用，研究了铜离子与该试剂荧光猝灭的最佳条件，检出限为O(22 pg,L，并成功 将其用于矿泉水中得铜离子检测。 K Masako 实验发现该配合物具有可逆的质子化和去质子化过程，同时具有很好的溶剂化显 色效应 图1(13 ，详细研究了该化合物的溶剂化显色及紫外可见吸收光谱变化。 9 两南大学硕士学位论文 ’ 22 a b c 0 e -, cl?HUH P1? ‖赢 曩bcd?f 酬誊 卜’ 藤 丝――_1―?釜尘耋鋈鍪墼豳弩 嘎 400 5?6?_? 1呐veh叼m，栅 图1(13 cu paph C1 cH3(OH 的结构及在不同溶剂条件下得显色效应【47】 soma Mul 1le巧ee等【48】在实验中发现喹啉2(甲醛吡啶腙 HL 是一种很好的荧 光传感试剂，在碱性的甲醇溶液中，Pb2+可以很好的猝灭该腙试剂的荧光，具有很 好的选择性，同时该化合物仅和Pb2+配位得到的配位化合物在二氯甲烷中具有很 好的溶解性，因此还可以从含多种金属离子水样品中将Pb2+给分离、提取出来， 具有很好的实用性。 罗丹明类的腙衍生物对金属离子、小分子具有特异性的识别，诱导探针分子氧 杂葸环螺连的内酰胺环结构片段发生开环、闭环，从而影响荧光染料中氧杂蒽环 共轭体系的变化，导致荧光强度的变化及染料染色的改变，因此在分析化学及生 命科学领域都有广泛的应用。 2006年，罗丹明B(席夫碱衍生物由童爱军等149】成功合成 图1(14 ，这种衍 生物的合成通常以Czamik所报道的罗丹明B一酰肼为原料实现。此合成法开创性的 实现了在pH 7(O的环境下，合成具有罗丹明B(席夫碱结构的特异性识别二价铜 离子荧光探针。 r 、 V q兰H。J 0?毗 u辟 lO 二 二 。,弋,,v飞吣 ,飞j(,龟、,‘? ,、N7-,二?八O,,、j多土、、N,, ,,，,N,、,夕7、a扩,、?‘外、N77,、 一竺,一 m，z 622(5 m，z S61(4 1+Cu??H 1+H 图1(14罗丹明B一席夫碱衍生物的合成及其与铜离子作用机理【49l Yu等四合成了三种罗丹明B的腙衍生物RB、I矾、RS 图1(15 ，通过 Peng 研究它们和铜离子的相互作用，结果发现这三种化合物在铜离子的存在下罗丹明B 部分均可以开环，导致荧光恢复，而与其他的金属离子没有作用，因此可用于高 选择性的测定二价铜离子。 ，,? 。,: j R’ R? ，。 HO、、声夕^,、二;‖ jo飞’’7、亡 _一。j。二、。_f。，K„h+、，+( ，一-u(|、0(HV。 ‘„ f-一，，一J:_t、j。，,。+一?掣r ’:一。,一i(((。， ,夕， i “o， R5 !、 。,一，一。一-?( ’‘、二??u 9,， RB c一 + I r、一,? :, l 、,、?‘?,、 一??p， 一，(( 一7(。o(:!|e，，、( 一。 j N o ，，( ? ? (,、 ，， ”‘。，’v ?_‘ 。’。。 “ 、 。 一7 。盯 。 K蟹( 二l一 I: (。’ 。，。:??、[_( RSCLr2+ RNCu2+ 图1(15罗丹明B的腙衍生物RB、R(N、RS与铜离子的作用【50】 H啪g课题组【5112008年报道了一种用于识别Cr3+的多信号罗丹明基荧光探 针 图1(16 ，这种探针是在罗丹明基体上添加了二茂铁和8(羟基喹啉结 构片段。在 乙醇(HEPES体系 V? 1:1，pH7(2 中加入C，后，该探针表现选择性的荧光增 强和颜色变化 从无色到粉色 。通过共聚焦扫描显微镜该探针可以对活细胞中Cr3+ 分布情况进行荧光监测。 两南人学硕士学位论文 ―?‘‘。，p:o?-?一-，???_ 毒f?? 譬?笋?? 《》 一 单晶结构是首次报道的，从单晶结构中可以清楚地看到罗丹明衍生物与H矿+形成 f,一声j??‘i当 L“j@’_气 一一一一„ 、、,’‘,t‖,，’ ,，?r,、Y?r, ,，、N,、、歹^、’o,弋,，L、N,、、 ,,N,,。夕,o,^乇o,斗南广, ，一』曩薄0―旦一,、途缀广、_ 第一章绪论 进行修饰和预组织，从而设计出具有结构丰富、识别范围广、灵敏度高、选择性 请、识别范围广等优点的含腙类阴离子识别试剂。 林华宽等l矧通过对硝基苯肼和吲哚二酮进行反应，合成了含吲哚主体的腙类 由黄色变为蓝色，可以实现可视化检测。尤其当AcO。存在是，可以形成稳定的氢 键配合物，而Cl一、Br‘、I。均没有明显的现象。其主要由于Ac0。的碱性较强，而且 其平面三角形结构O(c(O之间的夹角为120。，使得其主客体间的配位作用比较 容易发生，具有较好的匹配性。类似的用邻对二硝基苯肼和吲哚二酮合同的腙化 合物也具有类似的作用，其颜色有黄色变为紫色1551。 ,H、 lI: 0 H 等耐心慨 悬 弱 图1(19含吲哚主体的腙类化合物可视化检测AcO‘酬 另外该课题组还以对硝基苯肼和1，10菲洛啉(4，7(二甲醛反应得到了含菲洛啉 的腙主体【56】，通过紫外可见分光光度计发现其对AcO’具有很好的响应，并有明显 的颜色变化发生，溶液有浅黄色变成绿色，其主要作用机理如下 图1(20 。此外， 2，2L吡啶金属钉配体的加入可以和该腙主体形成金属络合物，与AcO。的络合比为 】:1，从而对AcO’的识别效果更加显著，溶液颜色有紫色变成绿色，络合常数也从 x104 3(91 M‘1增大到8(96×105M,。另外由于该金属络合物具有AcO-f艮好的选择 性和水溶性，该课题组将其制备成了便于携带的试纸，并用于测定水中得AcO’， 检测下限可以达到10m‖L。 两南人学硕士学位论文 A“ + ??_____‘??--o??-??o?? bydfo擘鞠t'0llding f“(R蝌bipyl:2+c0Jnplex 囊 ?ne lg，L lOnl毋(1嘶n胡。 图1(20含菲洛啉主体的腙类钌配合物对AcO‘的识别及可视化测定f561 白志平等【57】基于2，4一二硝基苯肼合成了一系列用于识别氟离子的苯腙类化合 物 图1(21 。首先以1，10(邻菲咯啉(5，6(二酮和2，4(二硝基苯肼反应，得到腙， 然后再和钌配位络合形成一种显色和荧光传感器。当氟离子存在时，该腙转化为 偶氮化合物，颜色和荧光同时发生变化，该试剂可以选择性的识别氟离子，将其 做成试纸后用于水样中氟离子的测定，最低检出限为10 ppm。 ‖“ 三‖、 掣 。冬丫一礅 觚o??’弧’o撼孵蝴e Qui AzoPhenoI nonehydrazon: 图1(21钌配位的苯腙衍生物对F(的作用及可视化测赳57】 魏太保等【581合成了几种硝基呋喃甲酰腙和酚羟基的主体物质 F1,F2,F3 ，其 中F3能在DMF溶液中形成超分子凝胶。这种凝胶可以选择性的检测F’、AcO’、 H2P04‘。当存在这些离子时，凝胶可以有胶状变成液态，同时颜色发生变化，由原 14 来的黄色转化为紫红色，而加入不同的离子其转变成液态的时间不同，具有很好 的实用价值 图1(22 。 ,州鹅，Ne乩搿弋廿?: H U刚 牛,弋oN锄6H F3 缝 曩聱，只 ?菱辅 置1誓鲨瞥豳 a ebl《c》《d e tf 《g 《h 图1(22三种呋喃甲酰腙衍生物及凝胶测定F。、AcO’、H2P04。158J 郭炜等【59】通过对二甲氨基苯甲酰肼和邻羟基苯甲醛反应得到了一种反应型 均有响应，但在含有50,水的DMSO介质中则可以选择性的识别CN。。其机理主 要是F‘、AcO‘与介质水更容易形成氢键产生质子化，降低了这些阴离子的碱性， 从而导致其与N(H的氢键形成能力降低，而CN‘与水溶液形成氢键的能力较弱， 可以保持较强的亲核性进攻羰基亲电子中心使得N(H脱质子，导致酚羟基上得氢 发生转移，使得生色团的电荷密度增加，荧光增强。其对CN。的检出下限为O(10 “M，并成功将其用于实际样品的测定中，有望开发成为CN。选择性识别探针。 一? ? 附一N、丫 ,、 Me，N丫、 hv2 L夕弋o 以坍i H-N、N―oH 型„了„扣:冉、三; hl :』、f飞; 一眦 之，味冷! ‖丫l 孕 、型+(j HI口h愀沁传?enc? 图I(23反应型识别cN。的腙类化合物识别原理【59】 西南人学硕十学位论文 r,厂 厂厂 OVN、影O OVNvO 商臼螂?-曲霉? (HN、趟 HN、楚，一'一,o一 1,。?cHo 八,?丫, F洲 WeakfILIOrescence fluO r|自 scenCe StrOng 图1(24萘的乙二酰腙化合物对Cys,Hcy的识别l叫 该课题组还合成了一种基于萘的乙二酰腙化合物【删，在该化合物中，腙分子 中(C N(的同分异构现象会猝灭萘主体的荧光 图卜24 。利用Cys,Hcy对该化 合物中(C N(同分异构现象转化的抑制作用，可以显著增强该主体化合物的荧光， 从而选择性的检测Cys,Hcy，并可以观察到该化合物的荧光由黑色变成了绿色， 同时可以较好的将其应用于细胞成像，为检测细胞内的生物小分子提供了一种新 型的腙类化合物探针。 黄承志等【6lJ则利用一步法设计合成了壳聚糖包被的金纳米粒子，巧妙的选择 了一种具有特殊的双肼基结构的药物„(硫酸双肼屈嗪，抓住了在该腙合成过程中 引起金纳米颗粒的组装现象，同时导致纳米粒子的局部表面等离子体共振散射发 生变化，从而建立了一种灵敏的可视化检测硫酸双肼屈嗪的方法 图1―25 。 图1(25一步法合成壳聚糖包被的金纳米粒子及与双肼屈嗪的作 用„ 通过对国内外的研究方向进行分析发现，腙类化合物由于其分子结构中 (C N(N(的存在，使得其与金属离子、含氮、氧的化合物等均具有较好的配位能力， 从而在生物、医药、功能材料、分析化学等很多领域都有着非常重要的应用，具 16 第一章绪论 有优良的性质。因此国内外大多数的研究者都将重点放在了新型腙类化合物的合 成，以及腙类化合物及其配合物在生物医药、分析领域等的应用拓展。较少关注【6l】 在合成过程中产生的现象变化可能在分析化学中的应用，另外文献报道该反应反 应机理的研究较少，因此我们抓住这个过程，研究该反应的发生在分析化学中的 应用，同时初步研究了涉及的反应机理。 4(本文的研究内容及意义 本文主要将腙合成过程中产生的现象变化应用于盐酸肼屈嗪及甲醛的分析检 测中，并初步探讨了反应机理。 1(印三酮是一种鉴定氨基酸的常用试剂，应用范围较窄，本文利用盐酸肼屈 嗪与印三酮反应，生成有色的腙类产物，可以应用于该药物的分析测定:该反应 在常温条件下其反应极为缓慢，当加入硼酸后，其反应速率大大提高，基于此探 讨了该反应的反应机理，并将其应用于盐酸肼屈嗪的分析测定。 2(罗丹明B的肼、腙衍生物均是一种常用的分析试剂，利用其和甲醛的反应 生成腙化合物而引起罗丹明’B衍生物氧杂葸环的开环过程，从而发生颜色和荧光 性质的改变。同时引入了Nafion膜这样一种高分子材料，将其做成便携的试纸条， ( 进行可视化分析。 腙类化合物应用于分析检测通常是首先合成该类化合物，然后利用该化合物的 配位等相互作用进行分析检测;在此我们将腙类化合物在合成过程中产生的信号 变化作为了一种新的分析检测手段，拓宽了腙类化合物在分析化学中的应用 前景， 同时也将有机化学的反应过程引入到分析化学，拓展了有机反应在分析化学中的 应用。 第二章硼酸催化茚二酮与盐酸肼屈嚎的反应及分析厩用 第二章硼酸催化茚三酮与盐酸肼屈嗪的反应及分析应用 1(引言 扩张动脉血管的降压药【62】，临床上可用于肾性高血压及舒张压较高的病人，也有 研究表明其具有抗氧化‘631、抗菌等功能。常用的测定方法有高效液相色谱澍641、 液相色谱(质谱联用法【651、原子发射光谱法【661、化学发光法【67。6扪、等离子体共振法 有机物，尤其是用于氨基酸的检测【66，70】，在弱酸条件下生成一种蓝紫色化合物， 生物在弱酸下发生反应惭，71-721，生成含-NHN CH(基团的化合物一腙，但该反应在 常温下进行缓慢。本文发现当有硼酸 B耐cacid，BA 存在时，在常温的条件下加 快了茚三酮和肼的反应速度，改善了腙合成化学‘731中的有机溶剂、高温等问题， 将其用于盐酸肼屈嗪的检测，方法操作简便、分析时间短， 为该类药物的分析检 测提供了一个新的思路。 2(实验部分 2(1仪器与试剂 开发公司 ;MwS(1型漩涡混合器 江苏林其贝尔仪器制造有限公司 。 茚三酮 成都市科龙化工试剂厂 :水合肼、硼酸 重庆北碚化工试剂厂 :盐酸 定所 :配制成2(O×lO弓M的储备液备用;所用试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸 馏水。 2(2实验方法 mL M 在1(5 6(2的O(20 mM茚三酮50 EP管中依次加入pH PB缓冲50儿，1 吐和O(04M硼酸50吐，室温下混合后直接加入不同浓度的盐酸肼屈嗪，加二次 水至终体积500 pL，漩涡混匀，室温反应40分钟后于Uv-3010上测定其吸收光谱。 3(结果与讨论 3(1硼酸对肼及其衍生物与茚三酮反应的催化作用 图2(1 A、B 是室温条件下盐酸肼屈嗪与茚三酮反应1(5h后测得的吸收光谱 图。当无硼酸存在时，溶液的颜色保持无色 A ，硼酸存在时，溶液则呈现出显著 h后，硼酸存在时图中436nm处的产物峰明显增强 的黄色 B 。实验表明，反应1(5 19 西南大学硕士学位论文 B相对A ，反应速率加快，吸收峰位置没有发生位移，表明在有无硼酸的 存在下， 反应的产物没有发生变化，推测硼酸对该反应具有催化作用。 o o C ? D L o ‘力 D ‖nm 图2(1茚三酮与肼及其衍生物反应的吸收光谱 内嵌图为茚三酮与肼反应的吸收光谱 h( o-2M;cb鲥c?id，4(OmM;f，1(5 A(B，“ydr山z?2(0×10。5M;C，D，臼讯yd嘲a西m(2(O×lO’5M;E，F，chyd，d,1(O×l 实验同时研究了硼酸对这一类反应的催化效果，考察茚三酮和硫酸双肼屈嗪 C、D 及水合肼 见内嵌图E、F 的反应，吸收光谱如图1中所示，没有硼酸的条 件下，产物的吸收峰很低 C、E ，当有硼酸存在的条件下该反应产物的吸收光谱 明显增强 D、F ，硼酸的存在加速了茚三酮和肼及其衍生物的反应，表明硼酸可 以催化茚三酮和肼及其衍生物这一类反应。本文以盐酸肼屈嗪为例研究了硼酸对 该反应反应时间及硼酸浓度等因素对该反应催化活性的影响。 3(2实验条件的优化 5J8D 846鼻矗87D 7J767启BD 量B 62 72 82 pH 图2(3硼酸浓度对体系吸光度的影响 图2―2pH对体系吸光度的影响 6(2 “yd脚azIm(2(0×10。5M;cninhydrin’0(10mM:cb耐c?id’4mM靠y机嘶*(2(0×lO。5M;cmnhy“n，0(10mM;pH 20 第二章硼酸催化茚三酮与盐酸肼屈嗪的反应及分析应用 图2(5反应时间对体系吸光度的影响 图2-4茚三酮浓度对体系吸光度的影响 6(2 0(5M;?k-cid，4(0mM;pH 4(0111M;pH ,伽dd蝇2(O×1 6(2“删吣2(O×l0-5M;,蛐0(1删;c岫m 3(2(1溶液pH对体系的影响 以0(20 M的PB缓冲研究pH对反应体系的影响。从图2(2中可以看出，该反 应在弱酸性条件下反应要强烈一些，和腙合成的反应机型71 J吻合;而pH的变化对 6(6就开始显著下降，推测 空白基本没有影响。图中反应产物的吸收峰强度从pH 在弱碱性环境下，硼酸转化为硼酸盐，催化活性受到了一定的限制，从而导致其 M 6(2的0(20PB缓冲。 催化效率的降低，随后的实验中选择pH 3(2(2硼酸用量对体系的影响 作为催化剂，硼酸的用量对体系有着至关重要的影响。考察了硼酸浓度对体 系吸光度值的影响 图2(3 ，随着硼酸用量的增加，在436眦处的产物峰吸光度显 111M时，硼酸的催化效率就几乎达 著增强，反应速度明显加快，在硼酸浓度为4(O 到最高，再增加硼酸的用量，产物的吸光度不再变化。这也是催化反应的特征之 一【741，催化底物用量固定的情况下，一定量的催化剂与底物作用，当超过催化当 量时再加大催化剂用量，催化的相对效率就会降低，甚至会抑制反应的进行【751。 3(2(3茚三酮浓度对体系的影响 茚三酮是其中