磺酸基红外的特征峰都有哪些
磺酸基红外的主要特征峰:1190、1068、620、530。
磺基是硫酸的酰基,因此磺基又叫做硫酸酰基,化学式-SOH。磺基跟烃基的碳原子直接相连形成磺酸(R-SOH)。两个磺基相连产生连二硫酸,属于拟卤素。磺酸失去羟基后的功能团R-S(=O)2-叫做磺酰基。无机化学中, 如果基团-S(=O)2-不连接任何碳原子, 称作硫酰。
相关信息:
磺酸是很强的有机酸,它的酸性同一般无机酸相似。有机物分子中引入磺基后会增强它的酸性和水溶性,因此多数合成染料含有磺基。
浓硫酸具有极强的脱水性、吸水性,就是因为磺基能够以水分子中氢氧原子数的比(2∶1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子,从而导致物质脱水甚至碳化。
对甲苯磺酰氯。
对甲苯磺酰氯(CAS: 98-59-9),中文别名4-甲基苯磺酰氯、对甲苯磺酰氯(PTSC)、对氯化甲苯砜、对甲苯磺酰氯、4-甲苯磺酰氯、4-甲苯磺酰氯、对甲苯磺酰氯、甲苯-4-磺酰氯、对嫁苯磺酰氯。白色片状结晶。易溶于醇、醚和苯,不溶于水。
扩展资料:
有机化学研究手段的发展经历了从手工操作到自动化、计算机化,从常量到超微量的过程。20世纪40年代前,用传统的蒸馏、结晶、升华等方法来纯化产品,用化学降解和衍生物制备的方法测定结构。
后来,各种色谱法、电泳技术的应用,特别是高压液相色谱的应用改变了分离技术的面貌。各种光谱、能谱技术的使用,使有机化学家能够研究分子内部的运动,使结构测定手段发生了革命性的变化。
电子计算机的引入,使有机化合物的分离、分析方法向自动化、超微量化方向又前进了一大步。带傅里叶变换技术的核磁共振谱和红外光谱又为反应动力学、反应机理的研究提供了新的手段。这些仪器和x射线结构分析、电子衍射光谱分析,已能测定微克级样品的化学结构。
参考资料来源:百度百科-对甲苯磺酰氯
参考资料来源:百度百科-有机化学
00甲氧基肉桂酸异辛酯(俗称OMC),是目前防晒化妆品中使用最广泛的称UVB段紫外线吸收剂。其紫外吸收波长:290-320nm。添加量一般在3~7.5%之间,常与UVA段紫外线吸收剂(β-二酮类化合物叔丁基甲氧基二苯甲酰甲烷(俗称1789,是最有代表性的高效UVA紫外线吸收剂。)配合使用来达到宽光谱或全效防晒效果。在纯化合物状态下,OMC的光稳定性较高。但在防晒化妆品的乳化体系中,特别是在水及表面活性剂的存在下,它在紫外线下的耐晒性或称光稳定性不太高,通常在经过10 MED (最小红斑剂量,即人体皮肤受阳光照射后在一定时间内产生红斑所需的最小辐射剂量。常用来测定SPF值) 的阳光辐照后,大约有一半以上的活性成分被光降解。这也就是为什么通常在配方中需要加入较高的剂量以使之有效发挥作用的原因。而OMC的光降解产物会对皮肤产生一定的刺激作用。为了减少敏感性皮肤使用者在涂抹防晒化妆品后在日光的刺激下产生刺激性反应,通常需要加入降低刺激性的成份如红没药醇、芦荟以及葡聚糖等消炎组分,以最大限度地减少产品的刺激性。4-甲基亚苄基樟脑是具有较高光稳定性以及高吸收效率的UVB紫外线吸收剂,可在一定程度上稳定OMC以及二苯甲酮-3等UVB紫外线吸收剂。其紫外吸收波长:290-320nm。添加量一般在0.5~4%之间,常与UVA段紫外线吸收剂(如俗称1789)配合使用来达到宽光谱或全效防晒效果,同时可起到保护和稳定1789的作用。
00选择防晒霜的时候,不应该流于表面的只看它的SPF值,PA值,也不要仅仅靠皮肤的感受说它是不是清爽,是不是温和不刺激。一支理想的防晒霜应该能够同时提供对UVA和UVB的防护,包含的有效成分在阳光下不会分解,有效和非有效成分对成人孩子都是安全的。对防晒霜的有效成分的评价也就主要从三方面评价:对紫外线的防护能力、稳定性和健康危害。
00从理论上说,能吸收紫外线的化合物,只要具有足够的安全性和很好的溶解性,都可以作为紫外线吸收剂。但由于评价紫外线吸收剂的安全性是个复杂长期的过程。各国都严格控制紫外线吸收剂的使用。如美国把紫外线吸收剂作为OTC药物来进行管理。虽然各大公司研究出很多各种结构的紫外线吸收剂,但被批准使用的紫外线吸收剂类别有限。目前美国FDA批准的防晒剂有17种,而欧盟批准了29种,我国批准了28种。下面简要介绍一些主流的防晒剂(绿色标注的是我国允许使用的)。
001. Octinoxate(Octyl methoxycinnamate)甲氧基肉桂酸辛酯
00这是最广泛使用的UVB防晒剂(后面不专门指出的都是UVB防晒剂),对皮肤的刺激性小,但在动物试验中观察到对雌激素的影响。
002. Oxybenzone 二苯酮-3
00与光过敏反应相关,并且会通过皮肤有显著量的吸收。在对90名6到8岁的女童的尿液检测中有86名发现该物质。
003. Octisalate 水杨酸辛酯
00这是个弱的UVB吸收剂,但比较安全,会增加其他成分的皮肤吸收量。
004. Titanium dioxide 二氧化钛
00几乎不被皮肤吸收,也未见对健康有害的报道,超过70%的防晒霜中使用。
005. Avobenzone 4-叔丁基-4’-甲氧基二苯酰甲烷
00一种主要的UVA吸收成分。但阳光会使这种物质分解为未知化合物,特别是在其他活性成分Octinoxate存在的情况下会更严重。
006. Zinc oxide 氧化锌
00氧化锌在皮肤护理产品中有很长的历史,使用范围也广泛,目前没有有害健康的报道。有超过30%的防晒霜中使用。
007. Octocrylene 奥克立林(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸异辛酯)
00通常和其他UV吸收剂联合使用,以达到较高的SPF值,但该物质暴露在UV光下会释放出氧自由基。
008. Homosalate 胡莫柳酯(甲氧基肉桂酸异辛酯)
00这是个UVB吸收剂。但研究表明有弱的激素影响,会产生有毒代谢产物,而且能增强一些有毒除草剂的吸收。
009. Ensulizole 苯基苯丙咪唑磺酸
00一种UVB吸收剂,曝露于阳光下会产生自由基,从而导致DNA的损伤,而且有致癌的可能。
0010. Menthyl anthranilate 乳酸薄荷酯
00温和的UVA吸收剂,欧盟和日本都未被允许使用。有一个研究发现在阳光下会产生有害的氧自由基。
0011. micronized zinc oxide and titanium dioxide 微粒化氧化锌和二氧化钛
00nano-zinc oxide 纳米氧化锌
00氧化锌和二氧化钛在粒径变小后能够提供更多的保护,但在是否使用微粒化特别是纳米级粒子在化妆品中仍有争议,但有研究认为微粒化后的粒子会产生一些毒性。
0012. Padimate O(Octyl dimethyl PABA)对氨基苯甲酸
00这是曾经非常广泛使用的一种防晒剂PABA的衍生物,研究表明这种物质会释放自由基,损害DNA,并且有雌激素活性,对某些人还会有至敏效应。
0013. Tinosorb S(bis-dthylhexyloxyphend methoxyphenyl triazines)双-乙基几基苯酚甲氨基苯嗪
00这种防晒剂美国FDA正在审批中,欧盟已经批准。Tinosorb S是商品名,由ciba公司注册。这是种油溶性物质,是广谱UVA和UVB吸收剂,关于这种物质的研究还不够充分,只知道它具有光稳定性,而且没有雌激素活性。
0014. Sulisobenzone(benzophenone-4)二苯酮-4
00这种物质对皮肤和眼睛有刺激性,不被皮肤吸收,但会增强其他化学物质的吸收。
0015. Mexoryl SX (Terephthalylidene dicamphor sulfonic acid)对苯二亚甲基叉二樟脑磺酸 (Mexoryl SX为商品名,下同)
00这是美国FDA2006年刚刚批准的一种针对UVA的防晒剂。皮肤吸收低,但2个小时的阳光就可以使40%的物质分解。
0016. Drometrizole trisiloxane 甲酚曲唑三烷氧烷
00美国FDA未批准。能提供UVB和部分UVA保护,不致癌,但对水环境可能有影响。
0017. 4-methylbenzylidene camphor 4-甲基苄亚基樟脑
00一种紫外线过滤剂,美国FDA未批准。澳大利亚、日本允许使用。欧洲研究认为这种物质对甲状腺有毒性,干扰激素,不建议使用在防晒霜中,但仍有产品把它作为活性成分,而且在中国这种防晒剂是被批准使用的。
0018. Parsol SLX (Polysilicone-15)聚硅氧烷-15
00一种UVA吸收剂,美国FDA未批准,澳大利亚、日本批准使用。
0019. Cinoxate 甲氧基肉桂酸乙基己酯
00一种UVB吸收剂,但一直没有广泛使用。
0020. Pentyl dimethyl PABA PABA乙基戊酯
00美国FDA未批准(以下未特别指出FDA正在审批的均为FDA未批准的),动物试验中发现中等浓度时就对皮肤有刺激性。加拿大和日本都限制使用这种防晒剂,但欧盟批准使用。
0021. PEG-25 PABA
00澳大利亚和日本批准使用,会有皮肤吸收。
0022. Polyacrylamidomethyl benzylidene camphor 聚丙烯酰胺甲基亚苄基樟脑
00澳大利亚批准使用。
0023. Methylene bis-dthylhexyloxyphend methoxyphenyl triazines 亚甲基双-苯并三唑基四甲基丁基酚
00美国FDA正在审批中,澳大利亚和日本允许使用。一种广谱UVA和UVB吸收剂,目前研究确定光稳定性好,不被皮肤吸收。但会对水环境产生长期不利影响,
0024. Isopropyl methoxycinnamate 甲氧基肉桂酸异戊酯
00欧盟批准使用,但日本禁止这种化学物质与一些特定的成分一起使用。
0025. Isopentyl trimethoxycinnamate trisiloxane 三甲氧基肉桂酸异戊酯三硅氧烷
00欧盟批准使用。
0026. Amiloxate (Isoamyl p-methoxycinnamate)p-甲氧基肉桂酸异戊酯
00一种UVA吸收剂,美国FDA正在审批中,欧盟、澳大利亚和日本允许使用。有动物实验研究表明高剂量使用时可能会对生殖系统造成影响,但在低剂量中未观测到。
0027. Glyceryl PABA PABA甘油基己酯
00欧盟批准使用,中等浓度即对皮肤有刺激性。
0028. Ferulic acid 阿魏酸
00欧盟允许使用。医药中用于治疗冠心病、脑血管疾病,化妆品中主要利用其抗紫外线和抗氧化功能,但动物实验中发现高浓度使用时会诱使肿瘤生长。
0029. Uvinul T 150(Ethylhexyl triazone)乙基己基三嗪酮
00一种UVA吸收剂,美国FDA正在审批中,欧盟、澳大利亚和日本允许使用。有研究表明长期会对水环境造成影响。
0030. Neo Heliopan AP(Disodium phenyl dibenzimidazole tetrasulfonate) 2,2’-双-(1,4-亚苯基)苯丙咪唑-4,6-二磺酸的二钠盐
00一种UVA吸收剂,澳大利亚允许使用。
0031. Uvasorb HEB(Diethylhexyl butamido triazone)二乙基己基丁酰胺基三嗪酮
00一种UVA吸收剂。美国FDA正在审批中,欧盟、澳大利亚和日本允许使用。目前的研究仅发现该物质对人体无毒、不致癌,尚不能完全确定其安全性。
0032. Uvinul A Plus (Diethylamino hydroxybenzoylhexyl benzoate )二乙氨基羫苯甲酰基苯甲酸己酯
00一种UVA吸收剂,澳大利亚允许使用。
0033. Camphor benzalkonium methosulfate 樟脑苯扎铵甲基硫酸盐
00澳大利亚、日本允许使用。
0034. Benzylidene camphor sulfonic acid 亚苄基樟脑磺酸
00澳大利亚、日本允许使用。
0035. Benzophenone -9 二苯酮-9
00这几种二苯酮化合物在欧盟中都是被允许使用的,并且有明确证据证明这几种化合物对人体皮肤有毒性。
0036. Benzophenone -6 二苯酮-6
00明确证据证明该化合物对人体皮肤有毒性。动物实验中低浓度时对感觉器官有影响,体外试验中会导致非哺乳动物细胞DNA突变。
0037. Benzophenone -5 二苯酮-5
00明确证据证明该化合物对人体皮肤有毒性和刺激性。
0038. Benzophenone -2 二苯酮-2
00明确证据证明该化合物对人体皮肤有毒性。动物实验中低浓度时对感觉器官有影响,体外试验中会导致哺乳动物细胞DNA突变,高浓度时对内分泌系统有干扰作用。
0039. Benzophenone -1 二苯酮-1
00明确证据证明该化合物对人体皮肤有毒性。动物实验结果表明,中等浓度对内分泌系统有干扰,低浓度时对整体各系统都有影响,高浓度时对大脑和神经系统有影响。
0040. Benzocaine对氨基苯甲酸乙酯
00欧盟允许使用。但研究表明中等浓度时对皮肤有刺激性,高浓度时在动物试验中发现对大脑和神经系统有影响,加拿大政府列为不安全化学品限制使用。
00樟脑衍生物(如甲基苄基樟脑,俗称MBC)作为具有较高光稳定性以及高吸收效率的UVB紫外线吸收剂,可在一定程度上稳定OMC以及二苯甲酮-3等UVB紫外线吸收剂。
00二苯甲酮类紫外线吸收剂(benzophenone)如二苯甲酮-3,二苯甲酮-4,是一类宽光谱紫外线吸收剂,但其吸收性能较上述三个差,防晒效果也不理想。其紫外吸收波长:250-350nm。添加量一般在0.5~6%之间。在配方中使用,主要起到防止产品被日光或紫外线照射后易变色的作用。
00在众多的具有较高光稳定性的有机紫外线吸收剂中,很多三嗪类以及苯三唑类紫外线吸收剂都被证明是安全且光稳定性较高的两类化合物。目前市场较有代表的是“乙基己基三嗪酮”或称“辛基三嗪酮”,如BASF公司生产的Uvinul T150,其紫外吸收波长:280-320nm。添加量一般在0.5~5%之间。如能选择适当的极性油脂,可在较低用量下达到较高防晒效果,因它的皮肤亲和力好且不被皮肤吸收所以更适合做防水性的防晒产品。
00叔丁基甲氧基二苯甲酰甲烷(Avobenzone,俗称1789)是最有代表性的高效UVA吸收剂。其紫外吸收波长:320-400nm。添加量一般在1~3%之间,常与UVB段紫外线吸收剂(如OMC或MBC)配合使用来达到宽光谱或全效防晒效果。由于其分子结构特点使之存在光稳定性差的先天不足,但通过与适当的光稳定性高的UVB紫外线吸收剂如4-甲基亚苄基樟脑等配合使用,可充分发挥其对长波紫外线防护的高效能。该UVA吸收剂是目前唯一被美国FDA批准使用的长波紫外线吸收剂,其在防晒化妆品中使用的安全性通过了美国FDA长期严格的评估和审查。在生产使用过程中应避免接触重金属和Fe离子以及含可释放甲醛的防腐剂等物质。
00对苯二亚甲基双樟脑双磺酸及盐类紫外线吸收剂是一类水溶性UVA紫外线吸收剂(如Mexoryl-SX),在整个长波紫外线区即UVA区(320-380nm)及部分UVB区都有强吸收,吸收范围比一般的UVA吸收剂宽。它具有很高的光稳定性以及其水溶性的特点,易在配方中可与多种UVB紫外线吸收剂共同使用获得宽光谱的防晒效果,更适合在喷雾类型或水溶性防晒产品中应用。过去主要是因为有欧莱雅专利的限制,仅为欧莱雅自己使用,目前国内已有厂家在推广此产品。
00常见无机紫外线吸收剂有:鉴于有机防晒剂普遍光稳定性较低或耐晒性较差的缺点,人们便将目光转向了无机化合物。比较有代表性的是二氧化钛及氧化锌这一类金属氧化物。 就二氧化钛而言,人们主要从它对短波紫外线UVB ( 290~700nm ) 的散射和反射作用以及对皮肤的遮盖作用而将其用于防晒化妆品的配方中。但是,普通用于化妆品配方的二氧化钛因其颗粒较大(如粒径尺寸从500nm 至2000nm ),其防晒或散射UVB紫外线的效果很差,它对皮肤主要起遮盖作用。作为防晒用的均为超细二氧化钛,它对UVB紫外线的散射效果最好,与有机紫外线吸收剂配合使用,对提高配方的SPF值贡献较大。二氧化钛及氧化锌作为防晒剂添加到防晒配方中常常与有机防晒剂配合使用,单独使用很难能达到很高的防晒效果和良好的使用效果。
00防晒产品的效果评价
00SPF值即日光防护指数或防晒指数,是根据中波紫外线照射皮肤产生红斑的情况,用经防护的皮肤出现红斑所需的最小照射剂量或最短时间,与未经防护皮肤出现红斑所需的最小照射剂量或最短时间的比值来表示。它代表了防晒化妆品的实际防晒功效,它是建立在人体测定的基础上的一个衡量防晒效果的量化指标。
00鉴于SPF值的定义是建立在人体测定的基础上的,因此,采用人体皮肤试验技术(即“人体法”)测定SPF值,已成为国际上的标准模式。各主要国家的法规都建立和规定了“人体法”的标准方法,用于测定并标注防晒化妆品的“SPF”值。而用仪器法来评价防晒化妆品SPF值可作为生产厂家的配方研究人员进行防晒剂选择,如何获得最佳的防晒剂组合和新防晒剂的评价等方面研究的一个快速有效工具。
00SPF值是评价防护UVB效果的。随着消费者对防护UVA以及对全波段紫外线防护的重要性认识的不断提高,如何评价防护UVA效果,目前市场流行一种用PA+(或PA++,PA+++)来表示UVA的防护效果,它是基于日本化妆品工业协会制定的一种标准。我国尚未对UVA的评价标准作出明确的规定,而且国际上对于防晒化妆品UVA防护效果的测试和表示也没有统一的标准。
00目前越来越多的厂家都热中于生产出高倍SPF产品,其实SPF10的防晒产品能滤除85%的UVB段紫外线,SPF15的防晒产品能滤除95%的UVB段紫外线,而SPF30的防晒产品能滤除97%UVB段紫外线。因此在日常情况下选用SPF10~15的产品就能达到较好的防护效果。
00防晒产品开发时应注意的几个方面
00防晒产品开发的成功于否除去一般膏霜配方时需注意的外,特别要重视配方的SPF值在保质期内的稳定性,配方基质对产品包装的影响,配方基质对皮肤的影响。这里主要推荐一些通用准则来保持SPF值在保质期内的稳定性。
00防晒产品配方中乳化剂选择
00如何真正实现防水抗汗防晒霜或露的效果,乳化剂选择之关重要。尤其是O/W类型配方,这时可选择ISP公司生产的Prolipid 141或原ROCHE公司生产Amphisor系列乳化剂,如能再配合一定量的成膜剂将会使配方防水抗汗性能锦上添花。W/O类型的配方,由于它的特性能方便达到防水抗汗性能。同时乳化粒径大小也会影响SPF值。它遵循一个简单规则,即液滴越小,其所获得的SPF值就越大。通常高速分散均质器的使用有利于乳剂内相的良好分散。
00目前正流行防晒喷雾配方,乳化剂可选择SEPPIC公司和SYMRISE公司推荐相关的乳化剂。
00防晒剂的选择
00紫外线吸收剂的正确选择对配方研究人员当关键的。即使是同类型UVB段的紫外线吸收剂,也并非都具有同样效果:有些紫外线吸收剂的效果显然优越于其它紫外线吸收剂。这里紫外线吸收剂的吸收能力与所获得的SPF值是相关的,即具有高吸收能力的紫外线吸收剂其对SPF值的贡献也越出色。如乙基己基三嗪酮和甲基苄基樟脑在很低的浓度下,就可提供相对高的SPF值。同时UVA和UVB紫外线吸收剂配合以及无机防晒剂和UVB紫外线吸收剂配合使用都能明显有助于提高SPF值。具体如何配合应依据相关实验而确定。
00油相中油脂的选用
00不论是O/W类型还是W/O类型的乳化体系,除防晒剂外的其它油脂选择应遵循最大程度与防晒剂互溶或能增溶防晒剂且易被完全乳化。这样可避免产品在储存期间不会出现分层现象,从而导致防晒效果下降。
00添加剂的选择
00尤其在高SPF值的配方中除了考虑防晒剂相互配合减少因光照而发生防晒剂光降解等因素造成部分防晒剂分解可能带来的皮肤刺激外,需特别添加一些防过敏、防刺激的活性成分,如尿囊素,红没药醇等。
00其它如配方的流变性能,太稀不易SPF值的测定且影响防晒效果,太稠不易涂均匀也会影响SPF值的测定和防晒效果有效发挥。以及不同防晒剂对包装物的影响,均需要进行相关实验检测。
常用的聚苯胺合成方法有化学氧化合成与电化学合成。化学氧化合成法适宜大批量合成聚苯胺,易于进行工业化生产;电化学合成法适宜小批量合成特种性能聚苯胺,多用于科学研究。 化学氧化法通常是在酸性介质中,采用水溶性引发剂引发单体发生氧化聚合。合成主要受反应介质酸种类及浓度、氧化剂种类及浓度、苯胺单体浓度、反应温度和反应时间等的影响。所用的引发剂主要有(NH4)2SO8、K2Cr2O7、KIO3、FeCl3、FeCl4、H2O2、Ce(SO4)2、MnO2、BPO(过氧化苯甲酰),其中(NH4)2SO8由于不含金属离子,氧化能力强,后处理方便,是最常用的氧化剂。也有用(NH4)2S2O8和碳酸酯类过氧化物组成复合氧化剂。而以Fe2+为催化剂和H2O2为氧化剂可合成高溶解性的聚苯胺。
聚苯胺聚合反应历程图册参考资料。
聚苯胺在酸性介质中合成的同时可能被掺杂。盐酸掺杂虽然可使聚苯胺获得较高的导电率,但由于HCl易挥发,容易发生去掺杂;而用H2SO4、HClO4等非挥发性的质子酸掺杂时,在真空干燥下它们会残留在聚苯胺的表面,影响产品的质量。从应用的角度考虑,有机质子酸掺杂的聚苯胺具有更广阔的应用前景,十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸、樟脑磺酸、萘磺酸以及2,4-二硝基萘酚-7-磺酸(NONSA)等作为酸性介质的同时又可作为掺杂剂,可获得功能质子酸掺杂的聚合物。这是提高掺杂态聚苯胺稳定性和溶解性的重要手段之一。
化学氧化法所得到的高分子溶液可通过流涎法来制备大面积自撑膜,适用于制备大构件元件和进行结构剪裁,并可通过选用合适的氧化还原剂来调节氧化态。常用的化学聚合方法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合、模板聚合和酶催化法等。不使用模板的方法也可以叫自组装法(self-assembled method, SAM)。
溶液聚合
通常采用盐酸、硫酸或高氯酸水溶液为介质,将引发剂溶液缓慢滴入单体溶液中引发聚合,产物易于纯化;缺点是聚合过程影响因素多,分子量分布较宽,所得产品在导电率、溶解性以及熔融加工性等方面均有缺陷。一般溶液法合成路线为:取定量的苯胺单体滴入盐酸稀溶液,再向其中缓慢滴入引发剂,如要求较高质量可通N2保护,低温搅拌,反应结束后直接过滤、洗涤、干燥后即得聚苯胺产品。
非均相聚合
非均相聚合通常是先将反应单体分散在水溶液中并利用机械搅拌或超声波振荡等方法,使单体形成具有一定直径的液滴,再利用表面活性剂改性,使形成的液滴能稳定悬浮分散于溶液中。链反应引发剂通常溶解于连续相中,而聚合反应则被限制在液滴中进行,从而实现对产物尺寸和形貌的控制。非均相聚合法可分为乳液聚合、胶束聚合、悬浮聚合、分散聚合和溶胶-凝胶聚合等。根据乳液滴或悬浮微粒的尺寸,又可分为乳液聚合、微乳液聚合、悬浮聚合和微悬浮聚合。
乳液聚合
乳液聚合能获得较大分子量,聚合过程中使用较低的氧化剂(引发剂)用量,优点在于聚合热有效分散于水相,避免局部过热,体系黏度变化小,而且其溶解性、分子量、热稳定性及结晶形态方面的性能都明显优于溶液聚合;但乳液聚合体系中乳化剂的浓度大,不易完全去除,给产物的纯化不利,并且需要大量的有机溶剂和沉淀剂,制备成本较高。经典乳液聚合法为:采用十二烷基苯磺酸(DBSA)作为乳化剂,同时加入水、二甲苯及苯胺,加入过硫酸铵引发反应,反应一定时间加入丙酮使PAn/DBSA 沉淀,洗涤、干燥即可得到聚苯胺产物。多用十二烷基苯磺酸是因为它在反应体系中既是乳化剂又能提供酸性条件,还会以掺杂酸进入聚苯胺分子。
微乳液聚合
微乳液是一种外观透明或半透明、低黏度的热力学稳定体系,其分散液滴小于100nm。可分成反相微乳液(W/O)、双连续相微乳液和正相微乳液(O/W,其实正向乳液聚合就是一般意义上的乳液聚合,但因为在微乳液中反相聚合用的较多,正相反而显得另类)。尤其是反相微乳液聚合已经越来越多地用于制备聚苯胺纳米粒子,其粒径可达10nm,而且分布较均一。反相微乳液聚合中的水油比是制备的关键的因素,能影响到粒子的大小和形态。一般随水油比的增大,纳米粒子直径逐渐增大。
微乳液聚合被认为是最理想的聚苯胺合成方法之一。该法反应条件容易控制、产物粒径均匀,而且因其粒径都在纳米级别,从而使产物具有了纳米粒子的特性。所得聚苯胺产物的电导率、产率和溶解性均有提高,且其链结构规整性好、结晶度高。
反相微乳液聚合制备的聚苯胺粒径小,导电性和结晶度也较好。但有时其粒子形状会发生从球形到针形乃至薄片形的转化。合成聚苯胺方法为:向HCl溶液中加入过硫酸铵、SDBA、丁醇(助乳化剂),这样的混合液一经搅拌很容易配成透明的微乳液,接着往上述乳液中滴加一定量的苯胺单体,在室温下持续搅拌反应24 h,破乳即得聚苯胺。
与反相微乳液不同,利用O/W微乳液(正相微乳液)制备纳米粒子的例子并不多。这种方法可以得到分散在水相中的憎水高分子纳米颗粒,其优点是快速聚合和可以形成分子量很高的聚合物。在O/W微乳液体系中乳化剂及助乳化剂的浓度很高,水溶性引发剂存在于水连续相中,苯胺单体浓度很低,主要被增溶于微乳液液滴内,极少量存在于水连续相中。在微乳液聚合过程中,溶解于水中的活性基团会迅速被胶束中的单体捕捉而引发聚合。因胶束数量很大,故聚合反应速率很快。典型的聚苯胺正相微乳液聚合过程为:将苯胺、十二烷基硫酸钠和盐酸搅拌混合,滴加APS溶液,整个聚合过程应控制在20℃,反应持续12 h后,破乳即可。有报道电导率达9.1S/cm。
模板聚合
具有特殊形貌与功能的聚苯胺的设计与合成一直是聚苯胺研究的热点之一。所采用的主要是模板聚合法。这也是最有效、最简便的制备纳米结构的方法之一。在反应体系中加入沸石、多孔膜、多孔氧化铝膜等作为模板,使聚合反应发生在模板孔洞中实现结构有序排列的方法叫做硬模板合成,它可以通过调节模板孔洞尺寸来改变产物的直径及长度,可控性较好,但由于需要分离模板以及在分离时可能会破坏高分子结构或形成额外的共聚结构而限制了其应用。
采用模板法合成聚苯胺纳米材料的一般步骤为:先将模板(多孔氧化铝膜、沸石和多孔膜等)浸入溶有苯胺单体的酸性溶液中,再通过氧化剂(APS和KPS等)、电极电位或其他方式引发聚合链反应。反应进行一段时间后,模板的孔径中会生成直径略小的聚苯胺纳米材料。模板法的优点是产物的形貌和尺寸易于控制,有效地防止了分子链间的相互作用、交联以及结构缺陷的产生。用做聚苯胺合成的模板主要是胶束和反胶束。胶束聚合多采用阴离子型表面活性剂,尤其是能自掺杂的表面活性剂,但产品粒度不均,导电率也相对较低。研究表明反应物在胶束中的位置是影响反应速率、选择性以及产率的重要因素之一,而苯胺的聚合发生在胶束/水的界面上,生成的聚苯胺颗粒以静电斥力吸附或嵌入表面活性剂分子而得以稳定。
模板聚合的优势之一在于有可能合成结构单一的聚苯胺,即所谓的模板导向聚合,在反应体系中加入聚阴离子电解质,在反应过程中,模板在促使苯胺单体对位取代以保证获得头-尾聚合的同时,为聚苯胺的掺杂提供补偿离子和使聚苯胺具有水溶性。这也叫做软模板合成或自组装方法。用作软模板的有表面活性剂和有机掺杂剂,其原理是可在水溶液中自组装成具有特定形貌的有序结构,但是该方法在需要使用结构相对复杂、体积相对庞大的特殊功能性掺杂剂,可能会影响产物的结构及性能,且不利于大规模的合成。
有一个较新的趋势是使用酶,主要用过氧化氢酶(辣根过氧化氢酶,horseradish peroxidase,HRP)来催化过氧化氢的分解,利用过氧化氢氧化使苯胺聚合。但由于聚合是在水体系中进行,而聚苯胺不溶于水,因此很快会从水中析出,导致仅能得到分子量很低的寡聚体。其他可作为酶催化的模板有聚苯乙烯磺酸钠(SPS)和聚乙烯磺酸钠(PVS)等。
模板合成麻烦之处在于需要用碱液等试剂移除模板,模板的溶解会导致孔径中的纳米材料因失去支撑而团聚,而且碱性环境会导致聚苯胺解掺杂,改变产物的原有形貌。有人尝试选取萘磺酸(NSA)作为模板,因为NSA在作为模板的同时又作为掺杂剂进入反应产物中,并不需要在反应结束后除去。还有人使用阳极氧化铝(AAO)作为模板,在其孔隙中合成的聚苯胺纳米纤维具有良好的取向性、规整度和力学性能。这主要是由于AAO的孔隙是定位取向的,聚苯胺沿着孔壁生成所致。
界面聚合
2003年首先采用此法合成了聚苯胺纳米纤维。界面聚合(interfacial polymerization)利用油/水界面将苯胺与氧化剂分离,苯胺单体溶解于有机相中(如CCl4,CS2,苯和甲苯等),氧化剂和掺杂酸(如:HCl,HNO3和H2SO4等)溶解于水相中,二者在相界面接触并发生氧化反应。随着反应的进行,在相界面处,反应物浓度不断降低,促使未反应的苯胺和氧化剂由于浓度差而不断扩散至相界面,从而保证反应的连续进行,直至反应物消耗完毕。两相界面既是苯胺与氧化剂的接触面又是反应面,从而控制了聚合反应发生的剧烈程度,避免了苯胺的过度氧化和二次生长,有利于规整形貌的聚苯胺的合成。界面聚合的优点包括:产物的合成和纯化较为简便,无需移除模板;产物形貌规整,一致性很高;聚合反应的规模可控,重现性好。
在界面聚合过程中,通过加入一定量的表面活性剂,可以控制合成的聚苯胺纤维的直径,而加入乳化剂可有效减少有机溶剂的用量,提高/油/水两相界面面积,缩短聚合反应时间。
有人把界面聚合和传统化学聚合相结合,提出了直接混合法(rapid mixing method, RMM)。反应在室温下进行,且不控制反应温度。以掺杂酸溶液作为溶剂,将苯胺和氧化剂分别配成溶液后在室温下迅速混合,静置反应一定时间,反应液经纯化处理后,即可得到产物。
种子聚合
种子聚合法是以一定形貌的晶种作为结构引导剂,使得单体在聚合的过程中,PAn 形貌的形成朝着晶种的形貌生长。在晶种法中,以纤维状聚苯胺/无机NCs为例,少量的无机纳米纤维如单层碳纳米管束、V2O5的纳米纤维等作为种子,采用种子聚合法合成了PAn纳米复合纤维。核壳粒子的形貌由晶种粒子的形貌和HCl与苯胺单体的比决定;在强酸性介质中用亲水晶种颗粒种子聚合苯胺制备了覆盆子结构的颗粒,而在中性介质中用疏水晶种颗粒种子聚合了表面平滑的颗粒。 在电场作用下使电解液中的单体在惰性电极表面发生氧化聚合,其优点是能直接获得与电极基体结合力较强的高分子薄膜,并可通过电位控制聚合物的性质,也可直接进行原位电学或光学测定。在含苯胺的电解质溶液中,选择适当的电化学条件,使苯胺在阳极上发生氧化聚合反应,生成黏附或沉积于于电极表面的聚苯胺薄膜或粉末。操作过程为:氨与氢氟酸反应制得电解质溶液,以铂丝为对电极,铂微盘电极为工作电极,Cu/CuF2为参比电极,在含电解质和苯胺的电解池中,以循环伏安法进行电化学聚合,反应一段时间后,聚苯胺便吸附在电极上,形成薄膜。与化学聚合法相比,电化学方法操作简便,聚合和掺杂同时进行;可通过改变聚合电势和电量控制聚苯胺膜的氧化态和厚度;所得产物无需分离步骤。
不同环境下电化学聚合机理图册参考资料。
电化学法包括循环伏安法、恒电流法、恒电势法、脉冲电流法等。其中,循环伏安法制得的聚苯胺膜质地均匀、导电性良好、氧化还原可逆性优良、膜厚易控制以及膜与基体结合牢固、可获得自支撑膜,应用最为广泛。聚合体系多为三电极系统,主要由电解液、工作电极、对电极、参比电极和电化学工作站组成。常用的工作电极为铂片、阳极铝氧化物和铟锡氧化物玻璃(ITO)等,对电极多采用铂电极,而参比电极为饱和甘汞电极或标准Ag/AgCl电极等。电极材料、电极电位、电解质溶液的pH值及其种类对苯胺的聚合都有一定的影响。其中,电解质阴离子对苯胺阳极聚合速度有较大影响,聚合速度顺序为H2SO4>H3PO4>HClO4,但所得聚苯胺结构基本相似。
苯胺在电化学聚合时颜色根据外界有所变化,在酸性溶液中是蓝色的,而在碱性溶液中阳极氧化时生成深黄色的物质。
电化学聚合中反应选择性差,因为单体的氧化电位一般比所得高分子的可逆氧化还原电位高,因此在聚合过程中可能出现聚合物链的过氧化;单体聚合活性中心的选择性较差,几乎所有电化学聚合都存在不同程度的交联;反应完成后从电极表面转移聚苯胺的过程有可能导致产物形貌发生变化。此外,电化学聚合受电极面积制约,不利于大规模生产,所得产物的可加工性差、批量小。 辐射合成法是通过光能或其他射线引发苯胺单体聚合。该法合成的聚苯胺形貌受辐射源的波长、照射面积和辐射形状等因素的影响。采用紫外辐射时易得到球型形貌,而采用可见光辐射时产物则倾向于纤维形貌。
声化学聚合法与化学氧化法类似,区别在于声化学聚合法在滴加APS到ANI溶液中引发链反应时,利用超声波振荡使混合溶液充分分散并发生聚合反应。 由于苯胺的化学聚合速度很快,很难跟踪和分离中间产物,而电化学聚合相对较易控制和跟踪观察,所以聚苯胺早期机理的研究主要建立在电化学的基础上。一般认为苯胺的聚合是一种介于典型逐步增长与典型自由基链增长之间的聚合反应。由于苯胺的氧化电位远高于二聚体,苯胺单体氧化形成二聚体是聚合反应的控制步骤;二聚体形成后,立即氧化成阳离子自由基,进一步氧化脱氢芳构化而生成三聚体;这样重复亲电取代-芳构化过程,即可使链增长持续进行。不过有人提出苯胺氧化到二聚体的形成并不是聚合反应中的最慢步骤,只是表现出需要最高的电化学氧化电位。速率的决定步骤是与体系平衡电位由0.40V上升到0.78V的聚合阶段相关。
Nicolas-Debarnot 提出的苯胺化学聚合过程图册参考资料。
有人认为苯胺氧化聚合是按类似于缩聚反应的历程进行,即各种阳离子自由基间缩合形成聚合物。首先苯胺氮原子失去一个电子形成自由基阳离子,与pH值大小无关;这是速率决定步骤,可通过氧化剂来加速,随后的反应便是自动加速的。阳离子自由基存在三种共振形式,其中形式取代基诱导效应最强而位阻最弱,因此反应性最强;接着自由基阳离子在酸性介质中发生“头-尾”偶合反应,从而形成二聚体,二聚体氧化形成新的自由基阳离子,再与单体阳离子自由基或二聚体阳离子自由基反应形成三聚体或四聚体;继续进行缩合反应形成聚合物。
酸性溶液中制得的聚苯胺一般为墨绿色,具有较高的导电性、电化学活性和稳定性。研究表明苯胺在酸性溶液中的聚合是通过头-尾偶合,即通过N原子和芳环上的C-4位的碳原子间的偶合,从而形成分子长链。而一旦反应中间体被氧化,则整个聚合反应停止。
苯胺在碱性溶液中阳极氧化时生成深黄色的物质。苯胺在碱性溶液中氧化时生成两种可溶性中间物,其氧化机理可能为形成的自由基在碱性溶液中不稳定,很容易失去一个质子形成新自由基,后者在 1.1 V左右进一步氧化带正电荷的可溶性中间物并在电极上发生聚合,还有少部分在传递过程中分解。 反应温度对聚苯胺的电导率影响不是很大,在低温下(冰水浴)聚合有利于提高聚苯胺的分子量并获得分子量分布较窄的产物。在过硫酸铵体系中,在一定温度范围内,随着反应体系温度升高,产物产率增加。不过苯胺聚合是放热反应,且聚合过程有一个自加速过程。如果单体浓度过高会发生暴聚。
在一定范围内,随着氧化剂用量的增加,高分子产率和电导率也增加。当氧化剂用量过多时,体系活性中心相对较多,不利于生成高分子量的聚苯胺,且聚苯胺的过氧化程度增加,电导率下降。
苯胺在HCl,HBr,H2SO4,HClO4,HNO3,CH3COOH,HBF4及对甲苯磺酸等介质中聚合都能得到聚苯胺,而在H2SO4,HCl,HClO4体系中可得到高电导率的聚苯胺,在HNO3,CH3COOH体系中所得到的聚苯胺为绝缘体。非挥发性的质子酸如H2SO4,HClO4最终会残留在聚苯胺的表面,影响产品质量,最常用的介质酸是HCl。质子酸在苯胺聚合过程中的主要作用是提供质子,并保证聚合体系有足够酸度的作用,使反应按1,4-偶联方式发生。只有在适当的酸度条件下,苯胺的聚合才按1,4-偶联方式发生。酸度过低,聚合按头-尾和头-头两种方式相连,得到大量偶氮副产物。当酸度过高时,又会发生芳环上的取代反应使电导率下降。当单体浓度为0.5mol.L-1时,最佳酸浓度范围为1.0~2.0mol.L-1。
1.分光光度法
分光光度法测定的主要方法有乙酰丙酮法、铬变酸法、MBTH法、付品红法、AHMT法等几种。
1.1乙酰丙酮法
乙酰丙酮法原理是利用甲醛与乙酰丙酮及氨生成黄色化合物二乙酰基二氢卢剔啶后,412nm下进行分光光度测定。
此法最大的优点是操作简便,性能稳定,误差小,不受乙醛的干扰,有色溶液可稳定存在12hr,;缺点是灵敏度较低,最低检出浓度为0.25mg/L,仅适用于较高浓度甲醛的测定;方法缺点是反应较慢,需要约60min;SO2对测定存在干扰(使用NaHSO3作为保护剂则可以消除)。该方法非常传统,应用极为广泛。
1.2变色酸法(CTA法)
变色酸法也称铬变酸法,甲醛在浓硫酸溶液中可与变色酸(1,8-二羟基萘-3,6-二磺酸)作用形成紫色化合物,该化合物最大吸收波长在580nm处,可用分光光度法进行分析测定。改变变色酸浓度和采用不同的采样手段,可满足不同浓度甲醛检测需要。用0.1%变色酸-86%硫酸溶液作吸收液,检测限可达20μg/L;用1%亚硫酸钠溶液吸收甲醛,变色酸浓度改为5%,方法更稳定、更灵敏。该法的优点是操作简便、快速灵敏;缺点是在浓硫酸介质中进行,不易控制,且醛类、烯类化合物及NO2等对测定有干扰。
1.3酚试剂法
酚试剂法原理是甲醛与酚试剂反应生成嗪,嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物,颜色深浅与甲醛含量成正比,该化合物在660nm处摩尔吸光系数ε可达7.0×104,该法对甲醛的测定非常灵敏最低检测限为0.015mg/L。方法的缺点是乙醛、丙醛的存在会对测定结果产生干扰;反应受温度限制,室温低于15,显色不完全,20~35时15min显色最完全,放置4小时,吸收情况稳定不变。
1.4副品红法(PRA)
副品红法原理是在甲醛存在下,亚硫酸根离子与副品红生成紫色络合物,其最大吸收峰在570nm处,检测限为50μg/L。本法的优点是简便灵敏,其它醛和酚不干扰测定;缺点是褪色快,灵敏度不高,易受温度影响,使用了有毒的汞试剂,而且生色化合物需要至少60min才能达到稳定的吸收。使用流动注射技术,可消除分光光度法显色慢、灵敏度低和稳定性差的缺点。
1.5AHMT法
AHMT法原理是甲醛与4-氨基-3-联氨-5-巯基-1,2,3-三氮杂茂(AHMT)在碱性条件下缩合,然后经高碘酸钾氧化成6-巯基-5-三氮杂茂[4,3-b]-S-四氮杂苯紫红色化合物,比色定量。该方法优点是抗干扰能力强,对乙酰丙酮法、MBTH法及副品红法干扰严重的六胺对此测定方法无干扰,因此,该法是测定树脂交联过程释放甲醛的有效方法;灵敏度较高,最低检出限为0.01mg/m3,较适宜与一般情况下室内空气的检测;缺点是颜色随时间逐渐加深,要求标准溶液的显色反应和样品溶液的显色反应时间必须严格统一,在显色体系最大吸收波长550nm测定,Co2+、Cu2+干扰测定。
1.6 溴酸钾-次甲基蓝法
溴酸钾-次甲基蓝法原理是在酸性介质中,甲醛可促进溴酸钾氧化次甲基蓝反应,降低体系吸光度的特点来快速测定甲醛含量。次甲基蓝在665nm处有最大吸收峰,在H2SO4介质中加入KBrO3能使其吸收峰微降,而再加入甲醛后,其吸光度会显著下降,△A降低与甲醛浓度成正比。
1.7银-Ferrozine法
银-Ferrozine法原理为水合氧化银能氧化甲醛并被还原为Ag,产生的Ag与Fe3+定量反应生成Fe2+,Fe2+与菲洛嗪(Ferrozine)形成有色配合物,在562nm处测定吸光度。Fe2+-Ferrozine配合物与甲醛浓度成正比,摩尔吸光系数ε=5.58×104,灵敏度比铬变酸法高3.5倍。
2.色谱法
色谱法主要有气相色谱、高效液相色谱法、离子色谱法等,直接利用色谱法较少,一般是和其它分析仪器相连用,如GC-MS、HPLC-UV等.
2.1 气相色谱法(GC)
气相色谱法操作简便,测定线性范围宽,分离度好。气相色谱法主要由直接法、2,4-二硝基苯肼(DNPH)法和巯基乙胺法。
2.1.1直接法
直接法方法简单、快速、直接,避免了经典分析中需要样品预处理,操作繁琐、试剂消耗量大、方法选择性差等缺点。马先锋等报道,样品经柱分离后,用FID检测,方法检出限可达0.01mg/m3。可用于空气中甲醛的测定。
2.1.2DNPH法
DNPH的硫酸溶液与含有甲醛的样品反应,生成2,4-二硝基苯腙,宫向红57等研究水发产品中的甲醛,采用正己烷萃取生成物腙,无水硫酸钠除水后,取样ECD检测器检测最低检测限为6.2µg/L(6.2 pg/μL)、许瑛华 等研究化妆品中游离甲醛测定,采用环己烷萃取生成腙,μECD检测器检测,检测限为5.75µg/L (5.75pg/μL)。该法优点是灵敏度高,对低分子量醛的分离非常有效;缺点是仪器设备要求很高,测定范围较窄,难以解决衍生物同分异构体的分离问题。
2.2高效液相色谱法(HPLC)
高效液相色谱法甲醛与2,4-二硝基苯肼(DNPH)反应生成腙,衍生化产物醛腙用有机溶剂萃取富集后,在一定温度下蒸发、浓缩,再以甲醇或乙腈溶解或稀释,最后进行色谱测定。Robert J. Kieber 等采用四氯化碳萃取,乙腈稀释,HPLC分离后,UV308nm检测,方法的检测限为0.3μg/L(10nM),且其它脂肪醛不干扰测定。DNPH法优点是检测限很低;缺点是有其它醛、酮存在,也与DNPH反应,将导致分析时间延长及要求流动相梯度。
3.电化学法
电化学法包括示波极谱法、吸附伏安法和哥腊衍生试剂法
3.1示波极谱法
示波极谱法原理是在70℃的HAc-NH4Ac缓冲溶液中,甲醛、氨和乙酰丙酮反应生成二乙酰基二氢卢剔啶,在滴汞电极上还原产生-0.96V不可逆还原波。甲醛浓度在0.020~10μg/mL范围内与极谱峰高呈良好的线性关系,检测限为0.02μg/10mL。示波极谱法测定空气中甲醛的灵敏度和准确度都很高,适合于测定室内空气中微量甲醛。
3.2吸附伏安法
测定在pH值为9.7的NH3-NH4CL缓冲溶液中甲醛和Girard试剂的反应产物在滴汞电极表面上的吸附,检测限为2.4μg/L,线性范围为6~240μg/L,该法敏感、方便、迅速,可用于甲醛的在线检测.
3.3“哥腊”衍生试剂法
原理是醛能与氨及其衍生物发生加成反应生成 ,这一产物中具有还原性的C=N双键,在电极上较易还原。“哥腊”试剂即为该类衍生试剂。采用“哥腊”试剂与甲醛反应生成电活性的产物,在银基汞膜电极上还有来检测甲醛。该方法检测限为7.6×10-8mol/L,并能同时测定甲醛和乙醛,适宜于空气中甲醛量的测定。
3.4 荧光法
甲醛与乙酰丙酮在醋酸-醋酸铵介质中生成3,5-二乙酰基-1,4-二氢卢剔啶(DDL)。马威等使甲醛与乙酰丙酮-乙酰铵反应,在pH=5.9~6.1下,60℃水浴加热20min后,在415nm激发光和508nm发射光下测定,最低检测限为1.4mg/L(0.0014μg/mL);蔡贵杰 测定食品中甲醛的最低检测限为4.1μg /L(0.041μg /10mL);樊静 等采用甲醛催化溴酸钾氧化罗丹明6G的反应,测定织物中甲醛含量,最低检测限为5.8μg /L;而高峰等采用甲醛催化碘酸钾氧化灿烂甲酚蓝原理测定空气中的甲醛,100℃水浴5min后,冷却以终止反应,在645nm除测定荧光强度,最低检出限为8.4×10-3μg /L(8.4×10-3mg /L),线性范围为0.03~0.29mg/L;Qijia Fan 等报道,用1,3-环己二酮(CHD)的乙酸铵-盐酸溶液为吸收剂来捕集大气环境中微(痕)量甲醛,在395nm激发光和465发射光下测定,液相最低检测限为6nM(180ng/L)。 荧光分析法因具有快速、简便、灵敏度高、重现性好等优点而受到人们广泛的重视,尤其是用于室内空气环境中痕量甲醛的分析监测,其优点更为突出。
3.5化学发光法(CL法)
该法主要基于没食子酸-过氧化氢-甲醛体系的化学发光,常薇、李光浩等流动注射-化学发光法对空气、水中的甲醛进行测定,最低检测限为0.2mg/L(2×10-7g/mL)。化学发光分析法具有灵敏度高,线性范围宽,仪器设备简单等优点。
4.化学滴定法
化学滴定法主要包括电位滴定法、碘量法及酸碱滴定法。
4.1电位滴定法
电位滴定法原理是:HCHO+I2=2KI+HCOO-+H2O,KI+AgNO3=AgI+KNO3。随着AgNO3溶液的加入,体系的电极电位逐渐减小,以电极电位φ对硝酸银标准溶液加入体积V作图得到电位滴定曲线,求得滴定终点体积Vsp,计算锝对应的甲醛浓度。
4.2碘量法
碘量法原理为在碱性介质(NaOH)中,碘歧化为次碘酸钠和碘化钠,次碘酸钠氧化溶液中游离的甲醛为甲酸钠,适当酸化,剩余的次碘酸钠与碘酸钠又生成碘,以淀粉为指示剂,用硫代硫酸钠标准溶液滴定。根据总碘量和硫代硫酸钠的用量,可对应获得甲醛的量。反应为:
I2+2OH-=OI-+I-+H2O
HCHO+OI-+OH-=HCOO-+I-+H2O
OI-+I-+2H+= I2+H2O
I2+2S2O32-=S4O62-+2I-
4.3酸碱滴定法
酸碱滴定法的原理是在弱碱性(pH<9.4)条件下亚硫酸钠与甲醛反应置换出NaOH,以百里酚酞为指示剂,用硫酸标准溶液滴定至蓝色褪去,根据硫酸的量对应获得甲醛的量。反应为:
HCHO+SO32-+H2O=H2C(OH)SO3-+OH-
OH-+H+=H2O
除此以外,还有间苯三酚法、离子色谱法、红外光谱法、薄层色谱-OPLC (overpressured layerchromatography)等其它分析方法。
由于各种分析方法的灵敏度,准确度不同,在使用不同的方法测定甲醛含量,需要考虑样品特点和分析要求以及仪器设备。
有时,流动相中的强溶剂组分是不能充分去除色谱柱中的污染物的。必须另外使用一种更强的溶剂或一系列的溶剂才能清洗色谱柱。假如污染物是非生物性的,则使用者可以通过一种或更多的其他有机溶剂来去除不需要的化合物。可以使用许多种的溶剂和溶剂组合方式。访问一些色谱柱生产厂商的网站可以浏览到一些推荐使用的溶剂系统。
一般来说,所有的清洗都会遵循一个相似的模式。清洗过程中的溶剂浓度是增加的,通常最后都是使用一些非极性的溶剂(例如:乙酸乙酯,乃至碳氢化合物),它将会有助于溶解一些脂质类和油类化合物。重要的是要确保这一系列的每个溶剂都能与所使用的下一个溶剂互溶。一个清洗循环的结论是,在回到初始的流动相系统之前,可通过中间的可互溶的溶剂反向走。例如,异丙醇就是这个中间步骤的一个极好的溶剂,因为它能够同有机溶剂互溶,如正己烷和二氯甲烷,而且同样也能够和水相溶剂互溶。因为异丙醇有很大的粘度,所以必须确保清洗时流速不能太高,否则会引起泵的压力过载。同样,如果使用了紫外检测器,则需避免使用在紫外光谱区有吸收的溶剂,因为这样会需要大量的清洗溶剂才能去除所有吸收的溶剂以得到一个稳定的基线。对于典型的键合硅色谱柱和无缓冲液的流动相的一个推荐使用的清洗系统就是:
l100%甲醇;
l100%乙睛;
l75%乙睛——25%异丙醇;
l100%异丙醇;
l100%二氯甲烷;
l100%正己烷;
当使用了二氯甲烷或正己烷作为冲洗溶剂后,由于溶剂的不互溶性,需要先用异丙醇冲洗色谱柱,而后才能使用含水的流动相。冲洗色谱柱的清洗溶剂的体积最小为柱体积的十倍。对于一根250mm×4.6mm的色谱柱,分析者可以使用经典的1~2mL/min的高效液相色谱流量。为了要回到原来的流动相,色谱工作者可以跳过颠倒使用该系列的清洗溶剂。推荐使用异丙醇为中间的清洗溶剂,然后用不含缓冲液的流动相冲洗,最后再用最初使用的流动相进行冲洗。四氢呋喃是另一个使用广泛的溶剂,它可以被用来清洗受污染的色谱柱。如果使用者怀疑色谱柱受到了比较严重的污染,则可以用二甲亚砜或二甲基甲酰胺与水以50:50的比例,以小于0.5mL/min的流速进行清洗。成功的反向液相色谱柱的再生需要花费相当多的时间,使用溶剂进行冲洗可以设置梯度程序来进行通宵操作。*
在清洗过程中产生了是否应该将色谱柱颠倒过来冲洗的问题。因为大部分的强保留的污染物都会留在色谱柱的前端,将色谱柱颠倒过来清洗会减少已被溶解的污染物流出色谱柱的迁移距离。就填料层的稳定性而言,大部分的现代高效液相色谱柱都是用比普通操作压要高得多的压力装填的;因此,色谱柱的填料层应该不会受到反向的流速的干扰。然而,如果色谱柱顶端的筛板的空隙要比底部的来得大,这种反向的方式则是有害的。比如说,如果底部筛板的空隙为2µm,则足够容纳装填有平均填料粒径为5µm的色谱柱。(含有粒径5±2µm的尺寸分布)。然而生产商往往在色谱柱的顶端安装空隙度比较大的筛板,以防止其被样品或流动相颗粒所堵塞。如果这种筛板的空隙度要比粒径大小分布的最小微粒大,部分填料会经筛板而流出色谱柱,这样就会产生中空。如果色谱柱上有一个箭头来提醒色谱柱的流向,我觉得应该在反向使用色谱柱之前参考说明使用书,浏览生产商的网站,或与技术支持组进行商讨,以确定这是否是一个安全的举动。无论你是否将色谱柱反向使用,最好要将色谱柱同高效液相色谱检测器断开,使污染物或者颗粒留在筛板上而不流经检测池,因为这些物质会污染检测池。
清洗污染的反相色谱柱的频率依懒于有多少不明物质被注射到柱子中,因为反相色谱柱有时在分辨率损失和外来物质的洗脱前可以忍受大量的污染物, 使用者往往等到他们观察到一些异常现象才对柱子进行清洗。然而,长时间累积的污染物会使色谱柱的清洗工作变得更难。正因为如此,如果你知道自己的色谱柱很容易受到脏的样品基体的污染时,我建议定期清洗你的色谱柱。清洗的次数越多,清洗条件也就越简单。
反相硅胶基质色谱柱中残留蛋白质的清洗
如果一些如血浆、血清的生物物质留在了反相液相色谱柱上,色谱工作者必须使用一些不同的清洗程序。在大部分情况下,一些比较纯的有机试剂如乙睛或甲醇是不能溶解肽和蛋白质的,所以它们不能有效清洗反相液相色谱柱。然而加入了缓冲液、酸或者一些离子对试剂的混合有机溶剂能够有效清洗这些物质。起初,可以尝试含比较高浓度的溶剂B的流动相来冲洗色谱柱。
Freiser和他的同事(4)发现来回反复地梯度洗脱,使用三氟乙酸的水溶液和三氟乙酸—正丁醇可以使污染的反相液相色谱柱再生。Bhadway和Day(5)建议进样100µL的三氟乙醇到250mm×4.6mm色谱柱可以达到清洗的目的。如果这些方案都失败了的话,推荐使用Cunico和他的同事们(6)的强洗脱液和溶解性的试剂(见表三)。然而,在用这些试剂冲洗色谱柱之前,应该参考色谱柱的手册,或和生产商进行商议,以确保其不会破坏色谱柱的填料。硅键合色谱柱的填料往往能够与这些试剂共存,而聚合物色谱柱可能会因为与特定溶剂结合而使填料产生膨胀或收缩,从而影响到色谱柱的性能。
表三 用于HPLC反相色谱柱蛋白质物质除去的清洗溶剂
溶剂组成
乙酸1%的水溶液
三氟乙酸1%的水溶液
0.1%三氟乙酸-异丙醇40:60(V:V)(粘稠的,通常降低流速)
TEA-异丙醇40:60(V:V)(在三乙胺混合前用0.25N的磷酸调节pH到2.5)
尿素或胍的水溶液5-8M(调节pH到6-8)
NaCl,Na3PO4,Na2SO4水溶液0.5-1.0M (Na3PO4 pH 7.0)
DMSO-水 或 DMF-水50:50(V:V)
来自参考文献6。
如果使用了早期的一系列溶剂,则必须确保表三中的溶剂与这个系列中的溶剂都是互溶的。异丙醇是一个良好的中间冲洗溶剂。在体系中的清洗体积最少为20个柱体积。由于一些溶剂清洗系统具有一定的粘滞性,所以必须调整冲洗流速以避免产生超压。在清洗完一根含有胍和尿素的色谱柱后,需要用至少40~50柱体积的色谱级的水进行冲洗。
对于反相高效液相色谱柱来说使用一些如十二烷基磺酸钠(SDS)和Triton的清洗剂来清洗是不妥的,因为这些化合物会强烈地吸附在硅胶基质的表面而难以去除。这些试剂会影响填料表层,改变填料的性质。然而,分离小组的研究发现,肽合成过程中保护基团和净化剂产物对柱子的污染,可以通过在流动相中注射500µL的1%SDS溶液以1mL/min的流速进行冲洗(7)。如果接下来使用含0.1%(V/V)三氟乙酸的5%~95%乙睛的梯度,在开始的条件下进行平衡,多肽的分离效果则可恢复。
1,用系统命名法命名下列化合物
(1)2,3,3,4-四甲基戊烷 (2)3-甲基-4-异丙基庚烷 (3)3,3,-二甲基戊烷
(4)2,6-二甲基-3,6-二乙基辛烷 (5)2,5-二甲基庚烷 (6)2-甲基-3-乙基己烷
(7)2,2,4-三甲基戊烷 (8)2-甲基-3-乙基庚烷
2,试写出下列化合物的结构式
(1) (CH3)3CC(CH2)2CH2CH3 (2) (CH3)2CHCH(CH3)CH2CH2CH2CH3
(3) (CH3)3CCH2CH(CH3)2 (4) (CH3)2CHCH2C(CH3)(C2H5)CH2CH2CH3
(5)(CH3)2CHCH(C2H5)CH2CH2CH3 (6)CH3CH2CH(C2H5)2
(7) (CH3)2CHCH(CH3)CH2CH3 (8)CH3CH(CH3)CH2CH(C2H5)C(CH3)3
3,略
4,下列各化合物的系统命名对吗 如有错,指出错在哪里 试正确命名之.
均有错,正确命名如下:
(1)3-甲基戊烷 (2)2,4-二甲基己烷 (3)3-甲基十一烷
(4)4-异丙基辛烷 (5)4,4-二甲基辛烷 (6)2,2,4-三甲基己烷
5,(3)>(2)>(5)>(1) >(4)
6,略
7,用纽曼投影式写出1,2-二溴乙烷最稳定及最不稳定的构象,并写出该构象的名称.
8,构象异构(1),(3) 构造异构(4),(5) 等同)2),(6)
9,分子量为72的烷烃是戊烷及其异构体
(1) C(CH3)4 (2) CH3CH2CH2CH2CH3 (3) CH3CH(CH3)CH2CH3 (4) 同(1)
10, 分子量为86的烷烃是己烷及其异构体
(1) (CH3)2CHCH(CH3)CH3 (2) CH3CH2CH2CH2CH2CH3 , (CH3)3CCH2CH3
(3)CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 (4)CH3CH2CH2CH(CH3)2
14, (4)>(2)>(3)>(1)
第三章 烯烃
1,略
2,(1)CH2=CH— (2)CH3CH=CH— (3)CH2=CHCH2—
3,(1)2-乙基-1-戊烯 (2) 反-3,4-二甲基-3-庚烯 (或(E)-3,4-二甲基-3-庚烯
(3) (E)-2,4-二甲基-3-氯-3-己烯 (4) (Z)-1-氟-2-氯-2-溴-1-碘乙烯
(5) 反-5-甲基-2-庚烯 或 (E)-5-甲基-2-庚烯 (6) 反-3,4-二甲基-5-乙基-3-庚烯
(7) (E) -3-甲基-4-异丙基-3-庚烯 (8) 反-3,4-二甲基-3-辛烯
4,略
5,略
6,
7,活性中间体分别为:CH3CH2+ CH3CH+CH3 (CH3)3C+
稳定性: CH3CH2+ >CH3CH+CH3 >(CH3)3C+
反应速度: 异丁烯 >丙烯 >乙烯
8,略
9,(1)CH3CH2CH=CH2 (2)CH3CH2C(CH3)=CHCH3 (有顺,反两种)
(3)CH3CH=CHCH2CH=C(CH3)2 (有,反两种)
用KMnO4氧化的产物: (1) CH3CH2COOH+CO2+H2O (2)CH3CH2COCH3+CH3COOH
(3) CH3COOH+HOOCCH2COOH+CH3COCH3
10,(1)HBr,无过氧化物 (2)HBr,有过氧化物 (3)①H2SO4 ,②H2O
(4)B2H6/NaOH-H2O2 (5)① Cl2,500℃ ② Cl2,AlCl3
(6)① NH3,O2 ② 聚合,引发剂 (7)① Cl2,500℃,② Cl2,H2O ③ NaOH
11,烯烃的结构式为:(CH3)2C=CHCH3 .各步反应式略
12,该烯烃可能的结构是为:
13,该化合物可能的结构式为:
14,(CH3)2C=CHCH2CH2C(CH3)=CHCH3 及 CH3CH=CHCH2CH2C(CH3)C=C(CH3)2
以及它们的顺反异构体.
15,① Cl2,500℃ ② Br2,
炔烃 二烯烃
1,略
2,(1)2,2-二甲基-3-己炔 (或乙基叔丁基乙炔) (2) 3-溴丙炔 (3) 1-丁烯-3-炔 (或乙烯基乙炔)
(4) 1-己烯-5-炔 (5) 2-氯-3-己炔 (6 ) 4-乙烯基-4-庚烯-2-炔 (7) (3E)-1,3,5-己三烯
3,
(7) (CH3)3C—C≡CCH2CH3
4,(1) CH3CH2COOH+CO2 (2) CH3CH2CH2CH3 (3) CH3CH2CBr2CHBr2
(4) CH3CH2C≡CAg (5) CH3CH2C≡CCu (6)CH3CH2COCH3
5,(1)CH3COOH (2)CH2CH=CHCH3 , CH3CHBrCHBrCH3 , CH3C≡CCH3
(3) [CH3CH=C(OH)CH3] , CH3CH2COCH3 (4) 不反应
6,(1) H2O+H2SO4+Hg2+ (2) ① H2,林德拉催化剂 ② HBr (3) 2HBr
(4) ① H2,林德拉催化剂 ② B2H6/NaOH,H2O2 (5) ① 制取1-溴丙烷(H2,林德拉催化剂HBr,ROOH ) ② 制取丙炔钠(加NaNH2) ③ CH3CH2CH2Br+CH3C≡Can
7,
8,(1) CH2=CHCH=CH2+ CH≡CH (2) CH2=CHCH=CH2 + CH2=CHCH=CH2
(3) CH2CH=C(CH3)=CH2 + CH2=CHCN
(2) 可用(1)中制取的1-丁炔 + 2HCl
(3) 可用1-丁炔 + H2,林德拉催化剂,再加HBr + ROOH
10,
11,(1) ① Br2/CCl4 ② 银氨溶液 (2) 银氨溶液
12,(1) 通入硝酸银的氨溶液中,乙炔迅速生成乙炔银沉淀而除去.
(2) 用林德拉催化剂使乙炔氢化为乙烯.
13,(1) 1,2-加成快,因为1,2-加成活化能低于1,4-加成活化能.
(2) 1,4-加成产物比1,2-加成产物的能量低,更稳定.
14,可利用"动力学控制"和"热力学控制"理论解释.
15,此烃为: CH2=CHCH=CHCH=CH2 (有顺反异构体)
第五章 脂环烃
1,(1)1-甲基-3-异丙基环己烯 (2)1-甲基-4-乙烯基-1,3-环己二烯
(3)1,2-二甲基-4-乙基环戊烷 (4)3,7,7-三甲基双环[4.1.0]庚烷
(5)1,3,5-环庚三烯 (6)5-甲基双环[2.2.2]-2-辛烯 (7)螺[2.5]-4-辛烯
3,略
4,(1),)2),(3)无 (4)顺,反两种 (5)环上顺反两种,双键处顺反两种,共四种
(6)全顺,反-1,反-2,反-4 共四种
5,
6,
7,该二聚体的结构为:(反应式略) 8,
9,
单环芳烃
1,略
2,
3,(1)叔丁苯 (2)对氯甲烷 (3)对硝基乙苯 (4)苄醇 (5)苯磺酰氯
(6)2,4-二硝基苯甲酸 (7)对十二烷基苯磺酸钠 (8)1-对甲基苯-1-丙烯
4,(1)① Br2/CCl4 ② 加浓硫酸(或HNO3+H2SO4)
(2)① Ag(NH3)2NO3 ② Br2/CCl4
6,(1)AlCl3 ClSO3H
7,(1)A错,应得异丙苯B错,应为氯取代α-H .
(2)A错,硝基苯部发生烷基化反应B错,氧化应得间硝基苯甲酸.
(3)A错,-COCH3为间位定位基B错,应取代环上的氢.
8,(1)间二甲苯 >对二甲苯 >甲苯 >苯
(2)甲苯 >苯 >溴苯 >硝基苯
(3)对二甲苯 >甲苯 >对甲苯甲酸 >对苯二甲酸
(4)氯苯 >对氯硝基苯 >2,4-二硝基氯苯
9,只给出提示(反应式略):
(1)4-硝基-2-溴苯甲酸:① 硝化 ② 溴代(环上) ③ 氧化
3-硝基-4-溴苯甲酸:① 溴代(环上) ② 氧化 ③ 硝化
(2)① 溴代(环上) ② 氧化 (3)① 氧化 ② 硝化 (4)① 硝化 ② 溴代(环上)
(5)① 硝化 ② 氧化 (6) ① 烷基化 ② 氧化 ③ 氯代
10,只给出提示(反应式略):
(1)以甲苯为原料:① Cl2/Fe ② Cl2,光
(2)以苯为原料: ① CH2=CH2 ,AlC3 ② Cl2 ,光 ③ 苯,AlCl3
(3)以甲苯为原料:① Cl2 ,光 ② CH3Cl ,AlCl3 ③ 甲苯,AlCl3
(4)以苯为原料: ① CH3CH2COCl ,AlC3 ② Zn-Hg+ HCl
11,(1)乙苯 (2)间二甲苯 (3)对二甲苯 (4)异丙苯或正丙苯
(5)间甲乙苯 (6)均三甲苯
12,两种:连三溴苯 三种:偏三溴苯 一种一元硝基化合物:均三溴苯.
13,
14,15,略
第七章 立体化学
1,(1)3 (2)4 (3)2 (4)8 (5)0 (6)4 (7)0 (8)2 (9)3
2,略 3,(1)(4)(5)为手性分子
4,对映体(1)(5) 相同(2)(6) 非对映体(3)(4)
5,
7,(4)为内消旋体
8,
(1)(2)(5)(6)(7)(8)为对映体
(5)(7)(5)(8)(6)(7)(6)(8)为非对映体
9,(A)CH3CH2CH(OH)CH=CH2 (B)CH3CH2CH(OH)CH2CH3
10,(A)CH2=CHCH2CH(CH3)CH2CH3 (B)CH3CH=CHCH(CH3)CH2CH3
(C)CH3CHCH2CH(CH3)CH2CH3
11,
卤代烃
1,(1)1,4-二氯丁烷 (2)2-甲基-3-氯-6-溴-1,4-己二烯 (3)(E)-2-氯-3-己烯
(4)2-甲基-3-乙基-4-溴戊烷 (5)对氯溴苯 (6)3-氯环己烯
(7)四氟乙烯 (8)4-甲基-1-溴-1-环己烯
2,(1) CH2=CHCH2Cl (3)CH3C≡CCH(CH3)CH2Cl
(6)Cl2C=CH2 (7)CF2Cl2 (8)CHCl3
3,(1)CH3CHBrCH3 CH3CH(CN)CH3
(2)CH3CH2CH2Br CH3CH2CH2OH
(3)ClCH2CH=CH2 ClCH2CH(OH)CH2Cl
(6)CH3CH(CH3)CHClCH3 CH3CH(CH3)CH(NH2)CH3
(7)(CH3)2C=CH2 (8)PBr3 CH3CH(ONO2)CH3+AgBr↓
(9)CH3CH2CH2CH2C≡CMgBr + C2H5 (10)ClCH=CHCH2OCOCH3
(11)Cl2CHCHCl2 Cl2C=CHCl
4,(只给出主要产物,反应式略)
(1)CH3CH2CH2CH2OH (2)CH3CH2CH=CH2
(3)A:CH3CH2CH2CH2MgBr B:CH3CH2CH2CH3+ HC≡CMgBr
(4)CH3CH2CH2CH2I + NaBr (5)CH3CH2CH2CH2NH2 (6)CH3CH2CH2CH2CN
(7)CH3CH2CH2CH2ONO2 + AgBr↓ (8)CH3C≡CCH2CH2CH2CH3
(9)CH3(CH2)6CH3 (10)CH3CH2CH2CH2N(CH3)2
5,(1)加AgNO3(醇),有白色沉淀析出,反应速度:
CH2=CHCH2Cl >CH3CH2CH2Cl >CH3CH=CHCl (几乎不反应)
(2)加AgNO3(醇),有白色沉淀析出,反应速度:苄氯 >氯代环己烷 >氯苯(不反应)
(3)加AgNO3(醇),分别有白色,蛋黄色,黄色沉淀生成
(4)试剂,现象同(2),反应速度:苄氯 >1-苯基-2-氯乙烷 >氯苯(不反应)
6,(1)a:(CH3)3CBr >CH2CH2CHBrCH3 >CH3CH2CH2CH2Br
(2)a:CH3CH2CH2Br >(CH3)2CHCH2Br >(CH3)3CCH2Br
b:CH3CH2CH2CH2Br >CH3CH2CHBrCH3 >(CH3)3CBr
7,(1)(CH3)2CBrCH2CH3 >(CH3)2CHCHBrCH3 >(CH3)2CHCH2CH2Br
8,(1)CH3CH2CH2CH2Br反应较快.因为甲基支链的空间阻碍降低了SN2反应速度.
(2)(CH3)3CBr反应较快,为SN1反应.(CH3)2CHBr 首先进行SN2 反应,但谁为弱的亲核试剂,故反应较慢.
(3)-SH 反应快于-OH ,因为S的亲核性大于O.
(4)(CH3)2CHCH2Br快,因为Br比Cl 易离去.
9,(1)SN2 (2)SN1 (3)SN2 (4) SN1 (5) SN1 (6)SN2 (7)SN2
10,(1)(A)错,溴应加在第一个碳原子上.(B)错,-OH中活泼H会与格氏试剂反应.
(2)(A)错,HCl无过氧化物效应.(B)错,叔卤烷遇-CN易消除.
(3)(B)错,与苯环相连的溴不活泼,不易水解.
(4)错,应消除与苯环相邻碳上的氢.
11,只给出提示(反应式略):
(1)① KOH(醇) ② HBr 过氧化物
(2)① KOH(醇) ② Cl2 ,500℃ ③ [H]
(3)① KOH(醇) ② Cl2 ③ 2KOH(醇) ④ 2HCl
(4)① KOH(醇) ② Cl2 ,500℃ ③ Cl2
(5)① Cl2 ,500℃ ② HOCl ③ Ca(OH)2,100℃
(6)① Cl2 ,500℃ ② Cl2 ③ KOH(醇) ④ KOH,H2O ⑤ KOH(醇)
(7)① KOH(醇) ② HCl (8)① KOH(醇) ② Br2
(9)① Cl2 ② H2/Ni ③ NaCN
(10)1,1-二氯乙烯:① HCl ② Cl2 ③ KOH(醇)
三氯乙烯:① 2Cl2 ② KOH(醇)
(11)① KOH(醇) ② Cl2 ,500℃ ③ KOH,H2O
(12)① HCHO/ZnCl2+HCl ② KOH,H2O
(13)① KOH(醇) ② Br2 ③ 2KOH(醇) ④ Na,液氨 ⑤ CH3CH2CH2Br
12,略
13,(反应式略)
14,(反应式略)
A: CH2=CHCH(CH3)CH2CH3 BCH3CH2CH(CH3)CH2CH3 (无旋光性)
15,(反应式略)
A:CH3CH(Br)CH=CH 2 B: CH3CHBrCHBrCH2Br C: CH3CH(OH)CH=CH2
D: CH3CH=CHCH2OH E: CH3CH(OH)CH2CH3 F:CH3CH2CH2CH2OHwsy024
第十章 醇和醚
1,(1)2-戊醇 2° (2)2-甲基-2-丙醇 3° (3)3,5-二甲基-3-己醇 3°
(4)4-甲基-2-己醇 2° (5)1-丁醇 1° (6)1,3-丙二醇 1°
(7)2-丙醇 2° (8)1-苯基-1-乙醇 2° (9)(E)-2-壬烯-5-醇 2°
(10)2-环己烯醇 2° (11)3-氯-1-丙醇 1°
2,(2)>(3)>(1)
3,按形成氢键多少和可否形成氢键排列:(4)>(2)>(1)>(3)>(5)
4,(1)① Br2 ② AgNO3 (醇)
(2)用卢卡试剂(ZnCl+HCl),反应速度:3°>2°>1°
(3)用卢卡试剂(ZnCl+HCl),α-苯乙醇反应快.
5,分别生成:3-苯基-2-丁醇 和 2-甲基戊醇
6,只给出主要产物
(1)CH3CH=C(CH3)2 (2) (CH3)2C=CHCH2OH (3) C6H5-CH=CHCH3
(4)C6H5-CH=CHCH(CH3)2 (5)CH3CH=C(CH3)C(CH3)=CHCH3
7,(1)对甲基苄醇 >苄醇 >对硝基苄醇
(2)α-苯基乙醇 >苄醇 >β-苯基乙醇
8,提示:在反应过程中,形成烯丙基正离子,因而生成两种产物.
9,略
10,(反应式略)
(1)CH3CH2CH2MgBr + CH3CHO 或 CH3MgBr + CH3CH2CH2CHO
(2)CH3MgBr + CH 3COCH2CH3 或 CH3CH2MgBr + CH3COCH3
(3)CH3CH2MgBr + C6H5-CHO 或 C6H5-MgBr + CH3CH2CHO
(4)CH3MgBr +C6H5-COCH3 或 C6H5-MgBr + CH3COCH3
(5)① Cl2 ,500℃ ② H2O,NaOH ③ HOCl ④ H2O,NaOH ⑤ 3HNO3
12,只给出提示(反应式略):
(1)① –H2O ② HCl (2)① -H2O ② 直接或间接水合
(3)① –H2O ② HBr ③ KOH/ 醇
13,只给出提示(反应式略):
(1)① PBr3 ② Mg/干醚 ③ 环氧乙烷 ④ H2O
(2)① CH3CH2CH2Mg,干醚 ② H3O+ ③ –H2O/H+,△ ④ 硼氢化氧化
(3)① C2H5Cl/AlCl3 ② NaOH ③ CH3I ④ CH3CH2CH2COCl/AlCl3 ⑤ LiAlH4
(4)选1,3-丁二烯 和 3-丁烯-2-酮 ① 双烯合成 ② CH3Mg ③ H3O+ ④ H2/Ni
14,该醇的结构式为:(CH3)2CHCH(OH)CH3
15,原化合物的结构式为: CH3CH(OH)CH2CH3 或 CH3CH2CH2CH2OH (反应式略)
16,A:(CH3)2CHCHBrCH3 B: (CH3)2CHCH(OH)CH3 C:(CH3)2C=CHCH3
(反应式略)
18,A:CH3CH2CHBrCH(CH3)2 B:CH3CH2CH=C (CH3)2 C:CH3CH=CHCH(CH3)2
D:CH3CH2CHO E:CH3COCH3
(各步反应式略)
19,(1)CH3OCH2CH2CH3 甲丙醚(甲氧基丙烷) C2H5OC2H5 乙醚(乙氧基乙烷)
CH3OCH(CH3)2 甲异丙醚(2-甲氧基丙烷)
(2)CH3OCH2CH2CH2CH3 甲丁醚(甲氧基丁烷)
CH3OCH(CH3)CH2CH3 甲仲丁醚(2-甲氧基丁烷)
CH3OCH2CH(CH3)2 甲异丁醚(1-甲氧基-2-甲基丙烷)
CH3OC(CH3)3 甲叔丁醚(2-甲氧基-2-甲基丙烷)
CH3CH2OCH2CH2CH3 乙丙醚(乙氧基丙烷) CH3CH2OCH(CH3)2 乙异丙醚(2-乙氧基丙烷)
20,(1)加金属钠,乙醇钠在乙醚中是固体,可分离.
(2)① 加Ag(NH3)2NO3 ,1-戊炔有白色沉淀生成,分离,再加稀硝酸可还原为炔.
② 加金属钠,1-甲氧基-3-戊醇可生成醇钠(固体),分离,再加水可还原为原化合物.
21,(只给出主要产物,反应式略)
(1)CH3OCH2CH2CH3 + NaI (2)CH3CH2OCH(CH3)CH2CH3 + NaBr
(3)CH3CH2C(CH3)2OCH2CH2CH3 + NaCl (4)(CH3)2C=CH2+ CH3CH2CH2OH +NaCl
22,只给出提示(反应式略):
(1)制取乙二醇二甲醚:① 乙烯 O2/Ag,△ ② 2CH3OH
制取三甘醇二甲醚:① 乙烯 O2/Ag,△ ② H2O,H+
③ 环氧乙烷 ④环氧乙烷 ⑤ 2CH3OH/H2SO4,△
(2)① O2/Ag,△ ② NH3 ③ 环氧乙烷
(3)① O2/ Cu, 加压,△ 制得甲醇 ② –H2O
(4)① 直接或间接水合制异丙醇 ② –H2O
(5)从苯出发:① Cl2/Fe ② HNO3+H2SO4 ③ Na2CO3 ④ CH3Br
其中 CH3OH + HBr → CH3Br + H2O
(6)① 由CH2=CH2 → CH3CH2MgBr ② 由CH2=CH2 → 环氧乙烷
③ 由①和② → CH3CH2CH2CH2OH ④ –H2O
23,因分子中含有羟基越多则形成分子间氢键越多,沸点越高.乙二醇二甲醚不能形成分子间的氢键,因而沸点是三者中最低的.
24,(1)CH3I ,CH3CH2CH2CH2I (2)CH 3I ,CH3CH(I)CH2CH2CH3
(3)CH3I ,CH3CH2CH(CH3)CH2I
25,该化合物的结构式为:CH3CH2CH2OCH2CH2CH3 (有关反应式略)
26,此化合物为:CH3(CH2)4-O-CH2CH3
27,m molAgI = m mol CH3I 化合物C20H21O4N 相对分子质量为339,
所以11.62mg/235mg(1mol AgI)=11.62/235(1molCH3I)
第十一章 酚和醌
1,(1)间甲苯酚 (2)4-乙基-1,3-苯二酚 (3)2,3-二甲基苯酚
(4)2,4,6-三硝基苯酚 (5)邻甲氧基苯酚 (6)对羟基苯磺酸
(7)1-甲基-2-萘酚 (8)9-蒽酚 (9)1,2,3-苯三酚
(10)5-甲基-2-异丙基苯酚 (11)5-硝基-1-萘酚 (12)β-氯蒽醌
4,① FeCl3 ② Na
5,(1)用氢氧化钠水溶液,苯酚成酚钠溶于水,然后用分液漏斗分离,再酸化.
(2),(3),(4)同样可用氢氧化钠水溶液将相应得酚分离出来.
6,在苯酚分子中引入吸电子基可使酸性增强,其中邻,对位的酸性大于间位,所以酸性由大到小的顺序为:2,4-二硝基苯酚 >对硝基苯酚 >间硝基苯酚 >苯酚
7,水杨醇不溶于碳酸氢钠溶液而容于氢氧化钠溶液,酸化后又可析出,且与三氯化铁溶液反应显蓝紫色,故可证明分子中含有酚羟基.当用氢溴酸处理,分子中羟基被溴原子取代,有分层现象出现,证明分子中有醇羟基.
8,(2),(4)能形成分子内氢键 ,(1),(3)能形成分子间氢键.
9,(1)以苯为原料:① 浓硫酸(磺化)生成间苯三磺酸 ② NaOH,△(碱熔)③ H+
(2)以苯为原料:① C2H5Cl,AlCl3 ② 浓硫酸(磺化)生成4-乙基-1,3-苯二磺酸
③ NaOH,△(碱熔)④ H+
(3)苯:①磺化, ② NaOH,△(碱熔) ③ H+ ④ HNO2
(4)由上制得苯酚钠,再加C2H5I即可.
(5)① 由上得苯酚 ② Cl2,△ ③ Cl2,△ 制得2,4-二氯苯酚 ④ NaOH ⑤ CH2ClCOOH
(6)① 由上制得苯酚钠 ② CH3I ③硝化
(9)① 制取苯酚 ② 磺化→ 对羟基苯磺酸 ③ Cl2 ④ H1O ,H+ ,△
(10)① 制取苯酚 ② C2H5Cl ,AlCl3 ③ Br2,FeCl3
10,
11,(1)① 磺化,碱熔 → 间苯二酚钠 ② CH3I
(3)①磺化,NaOH,△(碱熔),H+ →对甲苯酚 ② CH3COCl , AlCl3
12,该化合物结构式为:
第十二章 醛,酮
1,(1)3-甲基戊醛 (2)2-甲基-3-戊酮 (3)甲基环戊基甲酮 (4)间甲氧基苯甲醚
(5)3,7-二甲基-6-辛烯醛 (6)α-溴代苯乙酮 (7)乙基乙烯基甲酮
(8)丙醛缩二乙醇 (9)环己酮肟 (10)2,4-戊二酮 (11)丙酮-2,4-二硝基苯腙
3,略
4,(1)CH3CH2CH2OH (2)CH3CH2CH(OH)C6H5 (3)CH3CH2CH2OH
(4)CH3CH2CH(OH)SO3Na (5)CH3CH2CH(OH)CN
(6)CH3CH2CH(OH)CH(CH3)CHO (7)CH3CH2CH=C(CH3)CHO
7,(1)(3)(6)(7)能发生碘仿反应 (1)(2)(4)能与NaHSO3发生加成反应,
8,(1)CF3CHO >CH3CHO >CH3COCH3 >CH3COCH=CH2
(2)ClCH2CHO >BrCH2CHO >CH3CH2CHO >CH2=CHCHO
9,(1)加2,4-二硝基苯肼 (2)加托伦试剂 (3)碘仿反应
(4)饱和NaHSO3水溶液 (5)2,4-二硝基苯肼 (6)碘仿反应
10,只给出主要产物,反应式略:
也可通过格氏试剂增碳,水解,氧化得到.
红外光谱1690 cm-1 为羰基吸收峰.核磁共振普δ1.2(3H)三重峰是—CH3δ3.0(2H)四重峰是—CH2—δ7.7(5H)多重峰为一取代苯环.
红外光谱1705 cm-1 为羰基吸收峰.核磁共振普δ2.0(3H)单峰是
—CH3δ3.5(2H)单峰是—CH2—δ7.1(5H)多重峰为一取代苯环.
14,该化合物结构式为: (CH3)2COCH2CH3 (反应式略)
15,A:CH3COCH2CH2CH=C(CH3)2 或 (CH3)2C=C(CH3)CH2CH2CHO B:CH3COCH2CH2CHO
红外光谱1710 cm-1 为羰基吸收峰.核磁共振普δ2.1(3H)单峰是—CH3δ3.2(2H)多重峰是—CH2—δ4.7(1H)三重峰是甲氧基中的—CH3.
(反应式略)
19,红外光谱1712 cm-1 为羰基吸收峰,1383,1376为C—C的吸收峰.核磁共振普δ1.00 ,δ1.13是—CH3δ2.13—CH2—δ3.52 是 CH.
A:(CH3)2CHCOCH2CH3 B:(CH3)2CHCH(OH)CH2CH3
C:(CH3)2C=CHCH2CH3 D: CH3COCH3 E:CH3CH2CHO
(反应式略)
第十三章 羧酸及其衍生物
1,(1) 己酸 (2) 2,2,3-三甲基丁酸 (3) 2-氯丙酸 (4) β-萘甲酸 (5) 3-丁烯酸
(6) 环己烷羧酸 (7) 对甲基苯甲酸甲酯 (8) 对苯二甲酸 (9) α-萘乙酸
(10) 乙酸酐 (11) 甲基丁烯二酸酐 (12) N,N-二甲基甲酰胺 (13) 3,5-二硝基苯甲酰氯
(14) 邻苯二甲酰亚胺 (15) 2-甲基-3-羟基丁酸 (16) 1-羟基环戊烷羧酸
2,
3,略
4,(1)草酸 >丙二酸 >甲酸 >乙酸 >苯酚
(2)F3CCOOH >ClCH2COOH >CH3COOH >C6H5OH >C2H5OH
(3)对硝基苯甲酸 >间硝基苯甲酸 >苯甲酸 >苯酚 >环己醇
5,(1)① Ag(NH3)2OH ② I2 + NaOH (或NaHCO3)
(2)① Ag(NH3)2OH ② △ (3)① Br2 ② KMnO4
(4)① FeCl3/H2O ② NaHCO3
(5)① AgNO3 (乙酰氯有AgCl 生成) ② AgNO3/C2H5OH
6,(1) CH3CBr(CH3)COOH (2) (CH3)2CHCH2OH (3) (CH3)2CHCOCl
(4) (CH3CH(CH3)CO)2O (5) (CH3)2CHCOBr
(6) (CH3)2CHCOOC2H5 (7) (CH3)2CHCONH2
7,
9,(1)A: H3O+ B:PCl3,PCl5(或SOCl2) C:NH3 D:P2O5,△
E:NH3 ,△ F:NaOBr + NaOH G:H2/Pd-BaSO4
(3)2NH3 ,H2NCONHCONH2
10,
12,
(1) HCOOCH3 >CH3COOCH3 >CH3COOC2H5 >CH3COOCH(CH3)2 >CH3COOC(CH3)3
14,从氯到两个羧基的距离不同,诱导效应也不同来解释.
15,(1)CH3CO2— 负离子的负电荷平均分配在两个碳原子上,而CH3CH2O— 负离子的负电荷定域在一个氧原子上,所以较不稳定,与质子作用的倾向较大.
(2)CH3CH2CH2CO2— >ClCH2CH2CO2—(由于Cl的诱导作用而较稳定)
(3)ClCH2CH2CO2— >CH3CH(Cl)CO2— (Cl 靠近—CO2— 中心而较稳定)
(4)FCH2CO2— >F2CHCO2— (含有两个氟原子)
(5)CH3CH2CH2CO2— >HC≡CCH 2CO2— (HC≡C—吸电子诱导效应)
16,10×1000×(183.5/1000)=1835克,需KOH 1.835千克
17,反应式略
(A)的结构式为:HOOCCH2CH(C2H5)CH2COOH
(B)的结构式为:HOOCCH2CH(C2H5) COOH
18,(A)的结构式为:CH3COOCH=CH2 (B)的结构式为:CH2=CHCOOCH3
20,(1)HCOOCH2CH2CH3 (2)CH3CH2COOCH3 (3)CH3COOCH2CH3
第十四章 β— 二羰基化合物
1,(1)2,2 -二甲基丙二酸 (2)2-乙基-3-丁酮酸乙酯 (3)2-氧代环己烷甲酸甲酯
(4)甲酰氯基乙酸 (5)3-丁酮酸(乙酰乙酸)
2,(1)环戊酮 (2)CH3COCH2CH2CH2COOH (3)CH3CH2CH2COOH
3,(1)加FeCl3/H2O CH3COCH(CH3)COOC2H5 有颜色反应.
(2)加FeCl3/H2O CH3COCH2COOH有颜色反应.
4,(1)互变异构 (2)共振异构 (3)互变异构
5,
C2H5ONa , CH3CH(Br)COOC2H5 , CH3COCH2CH(CH3)COOC2H5
HOCH2CH2OH / 干HCl , CH3COCH2C(OH)(C6H5)2
8,丙二酸酯合成:
1,2-二溴乙烷合成酮 (3).
(5) 1,2-二溴乙烷合成同 (4).
9,乙酰乙酸乙酯合成:
10,该化合物为:CH3COCH2CH2COOH 反应式略.
11,A: CH3CH2COOC2H5 B: CH3CH2COCH(CH3)COOC2H5
C: C2H5COC(C2H5)(CH3)COOC2H5 D: CH3CH2COCH(CH3)CH2CH3
反应式略.
第十五章 硝基化合物和胺
1, (1)2-甲基-3-硝基戊烷 (2)丙胺 (3)甲异丙胺 (4)N-乙基间甲苯胺
(5)对氨基二苯胺 (6)氢氧化三甲基异丙铵 (7)N-甲基苯磺酰胺
(8)氯化三甲基对溴苯铵 (9)对亚硝基-N,N-二甲基苯胺 (10)丙烯腈
2,
3,(1) ① Ag(NH3)2OH ② CHCl3/KOH (异腈反应) ③NaHCO3 溶液
(3) CHCl3/KOH (异腈反应)
(4) Br2/H2O (或用漂白粉溶液,苯胺显紫色)
4,
5,(1)甲胺 >氨 >苯胺 >乙酰胺
(2)苄胺 >对甲苯胺 >对硝基苯胺 >2,4-二硝基苯胺
(3)甲胺 >N-甲基苯胺 >苯胺 >三苯胺
6,(1)CH3CH2COOH , CH3CH2COCl , CH3CH2CON(CH2CH2CH3)2 , (CH3CH2CH2)3N
7,
8,
9,(3)的合成路线最合理.
10,略
11,A:CH2=CHCH2NH2 B:CH3CH2CH2CH2NH2 C:[CH2=CHCH2CH2N(CH3)3]+ I –
D:CH2=CH—CH=CH2
12,该化合物为:
第十六章 重氮化合物和偶氮化合物
1,(1) 重氮苯硫酸盐 (2) 对乙酰基重氮苯盐酸盐 (3) 4-甲基-4'-羟基偶氮苯
(4) 4-(N,N-二甲胺基)-4'-甲基偶氮苯 (5) 2,2'-二甲基氢化偶氮苯 (6) 二氯碳烯
2,增强.因为苯基重氮盐是一种弱的亲电试剂,故当重氮基邻位或对位上连有强吸电子基硝基时,增强了重氮盐的亲电性,使偶合反应活性提高.
3,重氮盐与苯胺偶合在弱酸中有利,重氮盐与酚偶合在弱碱中有利.
10,该化合物是: 合成方法略.
11,该化合物是: 合成方法略.
第十七章 杂环化合物
4,从杂原子对芳杂环上电子云密度影响去解释.
7,苄胺 >氨 >吡啶 >苯胺 >吡咯
8,具有芳香性的化合物有:
9,六元环上的两个N为吡啶型N,五元环上的两个N为吡咯型.
11,原来的C5H4O2 的结构是
第十八章 碳水化合物
1,D-核糖,D木糖,D-阿洛糖和D-半乳糖
2,D-核糖,2R,3R,4R D-阿拉伯糖,2S,3R,4R, D-木糖,2S,3S,4R D-米苏糖,2S,3S,4R
3,(1)不是对映体,是差向异构体.(2)不是对映体,是差向异构体,异头物.
4,(1)前者有还原性,可发生银镜反应,后者无还原性.(2)前者无还原性,后者有还原性.
(3)前者有还原性,后者无还原性或者前者无酸性,后者又酸性.
(4)前者有还原性,后者无还原性 (5)前者中性,后者酸性.
5,它们与过量的苯肼能生成相同结构的脎,由此可见它们的C-3,C-4,C-5具有相同的构型.
第十九章 氨基酸,蛋白质和核酸
(3) (b)有明显酸性(d)又明显碱性余下(a)和(c)其中(c)可与HNO3作用有N2↑.
第二十章 元素有机化合物
略.
2,(1)对甲基苯基锂 (2)二乙基膦 (3)碘化四乙基鏻
(4)二苯基二氯甲硅烷 (5)三正丙基铝
氨基酸的定性测定
一、氨基酸的一般显色反应
本节介绍三种显色反应:茚三酮法、吲哚醌法和邻苯二甲醛法。前二种是经典的常用显
色法,后一种是近年来发展起来的荧光显色法,具有灵敏度高的特点。
1. 茚三酮法
显色方法有下列数种:
①常用法:将点有样品的层析或电泳完毕的滤纸充分除尽溶剂,用 5g/L 茚三酮无水丙
酮溶液喷雾,充分吹干,置65℃烘箱中约30min(温度不宜过高,避免空气中氨,以免背
景泛红色),氨基酸斑点呈紫红色。
为了使各种氨基酸呈现不同颜色,可用下列方法:
②用 0.4g 茚三酮,10g 酚和90g 正丁醇的混合液显色。
③用 1g/L 茚三酮无水丙酮溶液显色完毕后,再用盐酸蒸汽熏1min。
④用 1g 茚三酮,600mL 无水乙醇,200mL 冰醋酸及80mL2,4,6-三甲基吡啶混合液80
℃染色5~10min。
为了使显色稳定,可用下列方法:
⑤配制含醋酸镉 2g 加蒸馏水200mL 及冰醋酸40mL 的贮存液。将上述贮存液加200mL
丙酮及2g 茚三酮,即为显色液。点有样品的滤纸上浸有此显色液后,放置于盛有一小杯浓
硫酸的密闭玻璃容器中,25℃,18h,或较高温度下适当缩短时间。背景色浅,氨基酸斑点
也比较稳定。
⑥用含 2g/LCoCl2(或CuSO4)的4g/L 茚三酮异丙酮溶液显色时,氨基酸斑点呈红色,也
可在茚三酮显色后喷以含钴、镉或铜等无机离子的异丙醇溶液,斑点自蓝紫色变成红色。
2.吲哚醌法
(1)原理
各种氨基酸与吲哚醌试剂能显示不同颜色,因此可借此辩认氨基酸。氨对吲哚醌显色没
有妨碍,但其灵敏度较茚三酮法稍差,显色不稳定,颜色只有在绝对干燥的环境中才能保存。
(2)试剂
①显色剂:1g 吲哚醌溶于100mL 乙醇及10mL 冰醋酸中(若冰醋酸用量减少则灵敏度
稍差)。
②底色褪色剂:在 100mL 200g/L 碳酸钠溶液中加入60g 硅酸钠(Na2SiO3•9H2O)在水
浴(60~70℃)中加热搅拌直至完全溶解,待溶液比较清澈为止。在溶解过程中,有时硅酸
钠会结成凝胶,此时只需继续搅拌即可溶解。配制时若硅酸钠用量多则褪色较快,但背景容
易变黄,硅酸钠用得少(40g),虽裉色较慢,但背景较为洁白。
显色步骤
层析或电泳后滤纸烘干后,仔细喷上或涂上显色剂,用电吹风迅速吹干,待醋酸气味不
太刺鼻时移置100℃烘箱烘5~15min,直至显色为止(温度不要太高,以免引起减色)注
意观察所显出的颜色,然后均匀地涂上底色褪色剂,纸的背景即由黄色变为绛红而后逐渐变
浅,待黄色背景几乎褪尽时,迅速用电吹风吹干,并随时观察颜色的变化。例如苏氨酸在褪
色前为浅红带褐色,褪色后则呈橙黄色或黄色:脯氨酸在褪色前为蓝色,吹干时很快褪成无
色。室温较低时,底色褪色很慢,此时可将褪色剂加温到30~40℃。温度过高也不宜,因
氨基酸斑点的褪色速度也同时加快,应该避免。
其他显色步骤:显色剂为 1g 吲哚醌,1.3g 醋酸锌溶解于70~80mL 热异丙醇中,冷却
后加1mL 吡啶。或者1g 吲哚醌,1.5g 醋酸锌溶解于95mL 热异丙醇中,加3mL 水,冷却
后加1mL 冰醋酸。点有样品的滤纸仔细喷以显色剂后,80~85℃放置10min,背景可用水
迅速浸洗去而不使氨基酸斑点退去
由于吲哚醌试剂配制方法不同,对同一种氨基酸所显颜色往往也有差异。
3.邻苯二甲醛法
邻苯二甲醛法是目前纸上层析、硅胶薄层层析荧光显色氨基酸最灵敏的方法之一,也可
用于氨基酸溶液定量,并推广应用于乙内酰苯硫脲氨基酸、多肽和蛋白质的检出和定量。根
据文献报道,氨基酸纸上层析灵敏度达0.5μmoL,在硅胶薄层层析上为0.05~0.2μmoL。
这里介绍在纸上层析显现氨基酸方法。(荧光胺是另一种常用的荧光试剂,由于荧光胺来源
比较困难,这里未作介绍)
(1)原理
邻苯二甲醛在 2-巯基乙醇存在下,在碱性溶液中与氨基酸作用产生荧光化合物,最适
的激发光和发射光波长分别为340nm 和455nm。
各种氨基酸显现的荧光强度不同,其相对荧光强度由大到小大致顺序如下:天门冬氨酸,
异亮氨酸,甲硫氨酸,精氨酸,组氨酸,亮氨酸,丝氨酸,缬氨酸,谷氨酸,苏氨酸,甘氨
酸,色氨酸,丙氨酸,苯丙氨酸,赖氨酸,酪氨酸,NH3,脯氨酸和半胱氨酸。
(2)试剂
邻苯二甲醛显色液:取0.1g 邻苯二甲醛,0.1mg 巯基乙醇,1mL 三乙胺,加丙酮+石油
醚(60℃~90℃)(1+1)的混合溶剂至100mL。放置0.5h 后使用。
显色步骤
将含有氨基酸样品的滤纸浸入邻苯二甲醛显色液中 1min,冷风吹干,在温度18℃以下,
湿度50%~90%之间显色0.5h,于紫外灯下观察荧光点。
说明
在滤纸上显现氨基酸时,邻苯二甲醛浓度以 0.1%为宜。显色时必须有一定的湿度,以
便氨基酸溶解,提高分子碰撞机率,并使极性基团解离,促进反应趋于完全。湿度太低,显
不出荧光。温度对显现的荧光延时有显著影响,温度高荧光延时短,温度低荧光延时长。
二、个别氨基酸的显色反应
利用个别氨基酸与某些试剂具有特殊的显色反应定性氨基酸。可应用于纸层析和纸电
泳显色,也可单独应用。方法很多,仅将常用的方法介绍如下:
1.精氨酸的显色——坂口(Sakaguchi)反应
(1)第一种方法
试剂:①5g 尿素溶解于100mL0.1g/Lα-萘酚乙醇中。使用前,每100mL 加约5g KOH。
②0.7mL 溴水溶解于100mL 5%NaOH 中。
显色步骤:在点有样品的滤纸上喷试剂①后,在空气中吹几分种,再喷试剂②。精氨
酸或含精氨酸的多肽显红色。此试剂对含精氨酸的蛋白质也适用。
(2)第二种方法:
试剂:①1g/L 8-羟基喹啉的丙酮溶液。②0.02mL 溴水溶解于100mL 0.5mol/LnaOH 溶
液中。
显色步骤:将点有样品的滤纸烘干后,喷上试剂①,吹干后,再喷试剂②。精氨酸或
其他胍类物质显桔红色。
2.胱氨酸和半胱氨酸的显色
试剂:①1.5g 亚硝基铁氰化钠(Na2Fe(CN)5NO2•5H2O)溶于5mL 2mol/L H2SO 4 溶液
中,加95mL 甲醇。此时会有沉淀产生,可保存一个月以上。使用时在每100mL 上述溶液
中加10mL 28%氨水,过滤除去沉淀,清液仅能保持一天左右。②2g 氰化钠溶于5mL 水中,
然后加95mL 甲醇。此时有沉淀产生,使用时只需摇匀即可。
显色步骤:半胱氨酸的显色:在滤纸上喷以试剂①的清液,5min 后半胱氨酸显红色。
胱氨酸的显色:先将滤纸浸入试剂②,迅速取出,稍等片刻再喷试剂甲的清液,5min 后胱
氨酸显红色。也可以把试剂②配制的浓度增加一倍,在显色前混和,再喷到滤纸上。
3.甘氨酸的显色
试剂;0.1g 邻苯二甲醛溶于100mL 77%乙醇中。
显色步骤:点有样品的滤纸喷上试剂,甘氨酸显墨绿色,在汞灯(365nm)下显巧克力
棕色。吲哚醌显色后,再用此试剂仍有效。以甘氨酸为N 端的小肽也能显色,但其N 端被
保护后,以及其他氨基酸均不显色。
4.脯氨酸的显色
试剂:1g 吲哚醌和1.5g 醋酸锌,1mL 醋酸,5mL 蒸馏水混和,再加入95mL 异丙醇。
新鲜配制。
显色步骤:层析滤纸除尽溶剂,喷上以上试剂,80℃~85℃烘箱内放置30min,脯氨酸
显蓝色,再以30℃温水漂洗除去多余的试剂后,背景为白色或浅黄色。
也可剪下脯氨酸斑点,在试管中加入5mL 水饱和酚,在黑暗中洗脱15min,间歇振摇,
于610nm 测定其吸光度。从已知标准曲线即可求得样品内脯氨酸含量,测定范围5~20μg。
5.丝氨酸和羟赖氨酸的显色
试剂:①0.035mol/L 过碘酸钠(748mgNaIO4 溶于数毫升甲醇中,加2 滴6mol/L 盐酸,
再用甲醇稀释至100mL)。②15g 醋酸铵加0.3mL 冰醋酸,加1mL 乙酰丙酮,用甲醇稀释到
100mL。
显色步骤:点有样品的滤纸吹干,先喷试剂①,近干后再喷试剂②,室温放置 2h,紫
外灯下照射0.5h,丝氨酸和羟赖氨酸呈黄色斑点,在紫外线下都有荧光。
6.羟脯氨酸的显色
试剂:①1g 吲哚醌溶于100mL 乙醇及10mL 冰醋酸。②1g 对二甲胺苯甲醛溶于100mL
的丙酮浓盐酸(9+1)混合液中。(此试剂不稳定,隔数日后溶液颜色增深发黑,灵敏度降
低,故用时新鲜少量配制。
显色步骤:将待鉴定的溶液点于小方块纸上,干后先点上试剂①,热风吹干。这时纯
羟脯氨酸呈墨绿色,纯脯氨酸呈深蓝色(极灵敏),对其他氨基酸呈程度不同的紫红色(不
太灵敏);然后再点上试剂②吹干,如溶液中含有羟脯氨酸即转变为玫瑰红色,而其他氨基
酸与吲哚醌所生成的颜色则褪去。
7.色氨酸的显色
(1)第一种方法
试剂:1g 对二甲氨基苯甲醛加90mL 丙酮,10mL 浓盐酸。新鲜配制。
显色步骤:点有样品的滤纸干燥后,喷上以上试剂,在室温下放置几分钟后,色氨酸
显蓝色或紫红色。茚三酮显色后,仍可使用本法。
(2)第二种方法:
试剂:10mL 35%甲醛加10mL25%盐酸,20mL 无水乙醇。
显色步骤:点有样品的滤纸喷上以上试剂后,100℃烘5min,色氨酸在长波长紫外光下
呈现荧光(黄-橙-带绿色)。
8.酪氨酸的显色
试剂:①0.1%α-亚硝基β-萘酚的95%乙醇溶液。②10%硝酸水溶液。
显色步骤:点有样品的滤纸喷上试剂①后,吹干,再喷试剂②,然后在100℃烘3min,
酪氨酸或含酪氨酸的多肽在浅灰绿色的背景上显红色,0.5h 后转变为桔红色,其后渐退去。
灵敏度1~2μg 酪氨酸。茚三酮显色后,再用此试剂处理,仍能显色,茚三酮所显出的紫红
色斑点变成红色。
9.酪氨酸和组氨酸的显色——pauly 反应
试剂:①4.5g 对氨基苯磺酸与45mL 12mol/L 盐酸共热溶解,以蒸馏水稀释至500mL。
用时取出30mL,在0℃与等体积的5%亚硝酸钠水溶液相混合。(室温放置太长会失效)
②10%碳酸钠水溶液。
显色步骤:点有样品的滤纸上喷试剂①,片刻后再喷试剂②。组氨酸及含组氨酸的多
肽显桔红色;酪氨酸及含酪氨酸的多肽显浅红色。
第六节 氨基酸定量测定
一、氨基酸的一般定量测定
(一)甲醛滴定法
1.原理
氨基酸具有酸性的-COOH 基和碱性的-NH2 基。它们相互作用而使氨基酸成为中性的内
盐。当加入甲醛溶液时,-NH2 基与甲醛结合,从而使其碱性消失。这样就可以用标准强碱
溶液来滴定-COOH 基,并用间接的方法测定氨基酸总量。反应式(有三种不同的推论)如
下:
2.方法特点及应用
此法简单易行、快速方便,与亚硝酸氮气容量法分析结果相近。在发酵工业中常用此
法测定发酵液中氨基氮含量的变化,来了解可被微生物利用的氮源的量及利用情况,并以此
作为控制发酵生产的指标之一。脯氨酸与甲醛作用时产生不稳定的化合物,使结果偏低;酪
氨酸含有酚羧基,滴定时也会消耗一些碱而致使结果偏高;溶液中若有铵存在也可与甲醛反
应,往往使结果偏高。
3.操作方法
吸取含氨基酸约 20mg 的样品溶液于100mL 容量瓶中,加水至标线,混匀后吸取20.0mL
置于200mL 烧杯中,加水60mL,开动磁力搅拌器,用0.05mol/L 氢氧化钠标准溶液滴定至
酸度计指示pH8.2,记录消耗氢氧化钠标准溶液mL 数,供计算总酸含量。
加入10.0mL 甲醛溶液,混匀。再用上述氢氧化钠标准溶液继续滴定至pH9.2,记录消
耗氢氧化钠标准溶液毫升数。
同时取 80mL 蒸馏水置于另一200mL 洁净烧瓶中,先用氢氧化钠标准溶液调至pH8.2,
(此时不计碱消耗量),再加入10.0mL 中性甲醛溶液,用0.05mol/L 氢氧化钠标准溶液滴定
至pH9.2,作为试剂空白试验。
4.结果计算
氨基酸态氮质量分数(%)=
式中:V1——样品稀释液在加入甲醛后滴定至终点(pH9.2)所消耗氢氧化钠标准溶液
的体积,mL;
V2——空白试验加入甲醛后滴定至终点所消耗的氢氧化钠标准溶液的体积,mL;
c——氢氧化钠标准溶液的浓度,mol/L;
m——测定用样品溶液相当于样品的质量,g;
0.014——氮的毫摩尔质量,g/mmoL。
5.说明
①本法准确快速,可用于各类样品游离氨基酸含量测定。②浑浊和色深样液可不经处
理而直接测定。
(二)茚三酮比色法
1.原理
氨基酸在碱性溶液中能与茚三酮作用,生成蓝紫色化合物(除脯氨酸外均有此反应),
可用吸光光度法测定。
该蓝紫色化合物的颜色深浅与氨基酸含量成正比,其最大吸收波长为 570nm,故据此
可以测定样品中氨基酸含量。
2.操作方法
(1)标准曲线绘制
准确吸取 200μg /mL 的氨基酸标准溶液0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mL(相当于
0、100、200、300、400、500、600μg 氨基酸),分别置于25mL 容量瓶或比色管中,各加
水补充至容积为4.0mL,然后加入茚三酮溶液(20g/L)和磷酸盐缓冲溶液(pH 为8.04)各
1mL,混合均匀,于水浴上加热15min,取出迅速冷至室温,加水至标线,摇匀。静置15min
后,在570nm 波长下,以试剂空白为参比液测定其余各溶液的吸光度A。以氨基酸的微克
数为横坐标,吸光度A 为纵坐标,绘制标准曲线。
(2)样品测定
吸取澄清的样品溶液 1~4mL,按标准曲线制作步骤,在相同条件下测定吸光度A 值,
用测得的A 值在标准曲线上可查得对应的氨基酸微克数。
3.结果计算
氨基酸含量(mg/100g)=
式中:c——从标准曲线上查得的氨基酸的质量数,μg;
m——测定的样品溶液相当于样品的质量,g。
4.说明及注意事项
①通常采用的样品处理方法为:准确称取粉碎样品 5~10g 或吸取样液样品5~10mL,
置于烧杯中,加入50mL 蒸馏水和5g 左右活性炭,加热煮沸,过滤,用30~40mL 热水洗
涤活性炭,收集滤液于100mL 容量瓶中,加水至标线,摇匀备测。
②茚三酮受阳光、空气、温度、湿度等影响而被氧化呈淡红色或深红色,使用前须进行
纯化,具体操作可参阅黄伟坤等编著《食品检验与分析》。
(三)非水溶液滴定法
1.原理
氨基酸的非水溶液滴定法是氨基酸在冰醋酸中用高氯酸的标准溶液滴定其含量。根据酸
碱的质子学说:一切能给出质子的物质为酸,能接受质子的物质为碱;弱碱在酸性溶剂中碱
性显得更强,而弱酸在碱性溶剂中酸性显得更强,因此本来在水溶液中不能滴定的弱碱或弱
酸,如果选择适当的溶剂使其强度增加,则可以顺利地滴定。氨基酸有氨基和羧基,在水中
呈现中性,而在冰醋酸中就能接受质子显示出碱性,因此可以用高氯酸等强酸进行滴定。
本法适合于氨基酸成品的含量测定。允许测定的范围是几十毫克的氨基酸
2.测定
(1)直接法(适用于能溶解于冰醋酸的氨基酸):精确称取氨基酸样品50mg 左右,溶解
于20mL 冰醋酸中,加2 滴甲基紫指示剂,用0.100mol/L 高氯酸标准液滴定(用10mL 体积
的微量滴定管),终点为紫色刚消失,呈现蓝色。空白管为不含氨基酸的冰醋酸液,滴定至
同样终点颜色。
(2)回滴法(适用于不易溶解于冰醋酸而能溶解于高氯酸的氨基酸):精确称取氨基酸样
品30~40mg 左右,溶解于5mL0.1mol/L 高氯酸标准溶液中,加2 滴甲基紫指示剂,剩余的
酸以醋酸钠溶液滴定,颜色变化由黄,经过绿、蓝至初次出现不褪的紫色为终点。
3.说明
(1)能溶解于冰醋酸的氨基酸,可以用直接法测定的有:丙氨酸、精氨酸、甘氨酸、组
氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和苏氨酸。不易溶解于冰
醋酸,但能溶解于高氯酸可以回滴法测定的有:赖氨酸、丝氨酸、胱氨酸和半胱氨酸。
(2)谷氨酸和天冬氨酸在高氯酸溶液中也不能溶解,可以将样品溶解于2mL 甲酸中,再
加20mL 冰醋酸,直接用标准的高氯酸溶液滴定。
(四)邻苯二甲醛法(OPT 法)
1.原理
邻苯二甲醛在 2-巯基乙醇存在下,于碱性溶液中与氨基酸作用产生荧光化合物,最适
的激发光和发射光波长分别为340 和455nm。可能产物为:
各种氨基酸显现的荧光强度不同,其相对荧光强度由大到小大致顺序如下:天门冬氨酸,
异亮氨酸,甲硫氨酸,精氨酸,组氨酸,亮氨酸,丝氨酸,缬氨酸,谷氨酸,苏氨酸,甘氨
酸,色氨酸,丙氨酸,苯丙氨酸,赖氨酸,酪氨酸,NH3,脯氨酸,和半胱氨酸。
本法可用于测定游离氨基酸的含量。灵敏度较茚三酮法约高 100 倍以上,可测到0.1~
1×10-4mol 氨基酸。如用于血清中α-氨基氮的测定,每次血清用量只需5~10μL。与另一
种荧光试剂(萤光胺)一样,空白无荧光,只有与氨基酸结合才产生荧光。缺点是与脯氨酸
不产生荧光,邻苯二甲醛与半胱氨酸荧光值太低。荧光胺已有用于氨基酸自动分析定量分析,
但由于试剂昂贵及个别氨基酸反应不满意,目前还未普遍应用。
(五)三硝基苯磺酸法
三硝基苯磺酸(TNBS)是定量测定氨基酸的重要试剂之一。TNBS 在偏碱性的条件下
与氨基酸反应,先形成中间络合物,如下式所示:
中间络合物在光谱上有二个吸收值相近的高峰,分别位于355nm 和420nm 附近。然
而溶液一旦酸化,中间络合物转化成三硝基苯-氨基酸(TNP-氨基酸),420nm 处的吸收值
显著下降,而350nm 附近的吸收峰则移至340nm 处。
利用 TNBS 与氨基酸反应的这一特性,可在420nm 处(偏碱性溶液中)或在340nm
(偏酸性溶液中)对氨基酸进行定量测定。下表列出各种氨基酸与TNBS 反应后在不同条
件下测定的吸光度。在340nm 处,各氨基酸的吸收度大致相近,而在420nm 处的吸光度
因氨基酸种类而异;在加入适量SO3
2-时,吸收值升高。
本法允许的测定范围是 0.05~0.4μmol 氨基酸。
表 10-3 各种氨基酸与TNBS 反应后在不同条件下测定的吸光度
氨基酸种类 碱性溶液① 酸性溶液加 SO3
①取不同含量氨基酸液1mL,加4%NaHCO3 1mL,0.1%TNBS 1mL,于40℃反应2h,用水补充至4mL,
在420nm 处测定。制作氨基酸浓度—吸光度坐标图,从曲线中求得各氨基酸于1μmol 时的吸光度。
②条件同上,但在与TNBS 反应时加0.01mol/L Na2SO3 1mL,最后总体积也是4mL,同样在420nm 处
测定。
③条件同①,但与 TNBS 反应后加1mol/L HCl 1mL 酸化,在340nm 处测定。
(六)乙酰丙酮和甲醛荧光法
1.原理
氨基酸与乙酰丙酮和甲醛反应,生成 N-取代基2,6-二甲基-3,5-二乙酰基1,4-二氢吡啶,
产生黄-绿色荧光,可用荧光分析法检测。主要反应如下:
乙酰丙酮 甲醛 氨基酸 荧光物质
2.试剂
混合试剂:取1mol/L 乙酸钠溶液10mL,加入乙酰丙酮溶液0.4mL 和30%甲醛溶液1mL,
用水稀释至30mL。
3.测定
取氨基酸液 1mL,加入混合试剂1mL,用棉花塞满试管口,避光于100℃下加热10min,
冷却,加水2mL,然后测定荧光值。
表 10-4 各种氨基酸的发射波长和检测范围
化合物(激发波长405nm) 发射波长(nm) 检测范围(mg/L)
甘氨酸 485 2~10
苯丙氨酸 490 8~40
丝氨酸 485 5~25
半胱氨酸(盐酸盐) 500 20~100
谷氨酸 485 20~100
与标准相比较求出样品中的氨基酸含量。
二、个别氨基酸的定量测定
(一)赖氨酸的测定
1.原理
用铜离子阻碍游离氨基酸的α-氨基,使赖氨酸的ε-氨基可以自由地与1-氟-2,4 二硝基
苯(FDNB)反应,生成ε-DNP-赖氨酸。经酸化和用二乙基醚提取,在波长390nm 处有吸收峰,
从而求出样品中游离赖氨酸的含量.
2.试剂
(1)氯化铜液:称28.0g 无水氯化铜,用水稀释至1000mL。
(2)磷酸三钠溶液:称68.5g 无水磷酸钠,用水稀释至1000mL。
(3)硼酸盐缓冲液(pH9.1~9.2):称54.64g 带有10 结晶水的四硼酸钠,用水稀释至
1000mL 。
(4)磷酸铜悬浮液:搅拌情况下,把氯化铜液200mL,缓慢倒入400 mL 的磷酸三钠溶液
中,把悬浮液以2000r/min 速度离心5min ,用硼酸盐缓冲液再悬浮沉淀物,洗涤离心3 次,
把最后的沉淀物悬浮在硼酸盐缓冲液中,并用缓冲液稀释至1L。
(5)1-氟-2,4 二硝基苯(FDNB)溶液:吸取FDNB10mL 用甲醇稀释至100mL。
(6)赖氨酸-HCl 标准溶液:称取一定量赖氨酸-HCl,用水配成200mg/L 的工作标准液。
(7)100g/L 丙氨酸溶液。
3.测定
(1)称取通过40 目筛的均匀试样1.00g,置于100mL 烧瓶中。另吸取赖氨酸-HCl 标准工
作液5mL(相当1mg 赖氨酸-HCl),连同试剂空白同时进行试验。
(2)向各烧瓶中加入25mL 磷酸铜悬浮液,然后再加10%丙氨酸1.0mL,振摇15min。吸
取10%FDNB 溶液0.5mL.置于各处理烧瓶中,将烧瓶置沸水中加热15min。
(3)取出烧瓶,立即加入1mol/LHCl 溶液25mL,并不断摇动使之酸化和分散均匀。
(4)烧瓶中的溶液冷却至室温,用水稀释至100mL.取约40mL 悬浮液进行离心。
(5)用25mL 二乙基醚提取上清液3 次,除去醚。并将溶液收集于有刻度试管中,于65℃
水浴中加热15min,以除去残留的醚。并记录溶液的毫升数。
(6)吸取上述各处理液10mL,分别与95%乙醇溶液10mL 混合,用滤纸过滤。
(7)用试剂空白液凋零,测定样液A390nm,与赖氨酸-HCl 标准液对照,求出样品中赖氨
酸-HCl 的含量。
本法在 0~40mg/L 赖氨酸溶液范围内呈良好线性关系。
4.说明
(1)添加一定量的中性氨基酸如丙氨酸,增加总氨基酸的浓度,有助于赖氨酸-HCl 浓度
具有良好的线性关系。
(2)用醚提取酸性溶液,可将所有中性或酸性的DNP-氨基酸衍生物除去,并把FDWB
的产物破坏,否则这些产物在390nm 处存在干扰。
(二)色氨酸的测定
1.原理
样品中的蛋白质经碱水解后,游离的色氨酸与甲醛和含铁离子的三氯乙酸溶液作用,生
成哈尔满化合物(norharman),具有特征荧光值,可以进行定量测定。
2.试剂
(1)0.3mmol/L 三氯化铁-三氯乙酸溶液:称取三氯化铁(FeCl3•6H2O)41mg,加入10%三
氯乙酸溶液溶解并定溶至500mL。
(2)2%甲醛:量取甲醛溶液(36%~38%)5.5mL,加水至100mL。
(3)色氨酸标准溶液:称取10mg 色氨酸,用0.1mol/LNaOH 溶液溶解并定容至100mL,
置棕色瓶中备用,使用时用水稀释成1mg/L 的标准溶液.
3.测定
称取样品粉末 100~200mg 于离心管中,加入4mL 乙醚,摇匀后过夜,以3000r/min 速
度离心。将乙醚提取液移入试管内,并用乙醚洗涤残渣3 次,收集乙醚液于试管中,于40℃
水浴除去醚。残留物中加入6.25mol/L N aOH 4mL,火焰封口,于110℃水解16~24h。水
解液用4mol/L HCl 溶液调节至pH6~8 后,用水定容至50mL,过滤备用。
吸取滤液 0.2mL,加入2%甲醛0.2mL 和0.3mmol/L 三氯化铁-三氯乙酸混合液2mL,
摇匀后于100℃水浴中加热1h,取出,冷却后用水定容至10mL。在激发波长为365nm,发
射波长449nm 条件下,测定样品的荧光强度,与色氨酸标样作对照,求出样品中色氨酸含
量。
本法在 0~10mg/L 色氨酸溶液范围内呈良好线性关系。