ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2010, том 65, № 12, с. 1271-1273
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ =
УДК 577.158.54
ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНИТРИЛА о-ХЛОРБЕНЗИЛИДЕНМАЛОНОВОЙ КИСЛОТЫ В ЭКСТРАКТАХ © 2010 г. А. А. Дружинин, Н. Е. Кауров, С. А. Немков, В. А. Ишутин
Федеральное государственное учреждение "27Научный центр МО РФ" 105005 Москва, Бригадирский пер., 13 Поступила в редакцию 02.04.2009 г., после доработки 24.02.2010 г.
Разработан хемилюминесцентный метод определения динитрила о-хлорбензилиденмалоновой кислоты (ДН о-ХБМК) в экстрактах. Метод основан на возникновении хемилюминесценции при взаимодействии в сильно щелочной среде 3-аминогидразида о-фталевой кислоты (люминола) с супероксид-радикалом, образующимся в результате реакции кислорода воздуха, активированного ге-мином, с продуктами щелочного гидролиза динитрила о-хлорбензилиденмалоновой кислоты и продуктами их конденсации с п-нитробензальдегидом. Интенсивность свечения люминола пропорциональна содержанию ДН о-ХБМК в диапазоне 1 х х 10 1 мг/мл. Нижняя граница определяемого содержания ДН о-ХБМК (1 ± 0.3) х 10-6 мг/мл (Р = 0.95, п = 5, = 0.29), 293 К.
Ключевые слова: хемилюминесценция, динитрил о-хлорбензилиденмалоновой кислоты, этаноль-ный экстракт.
Актуальной задачей аналитической химии токсичных химикатов является разработка метода обнаружения и определения в различных средах динитрила о-хлорбензилиденмалоновой кислоты (ДН о-ХБМК) — одного из наиболее физиологически активных и широко используемых лакримато-ров [1].
Известен ряд методик колориметрического определения ДН о-ХБМК [2], основанных на высокой реакционной способности продукта его гидролиза — динитрила малоновой кислоты (ДНМК). Это реакции ДНМК с бензо- или нафтохинонами [2, 3], его взаимодействие с бензофуроксаном [2, 4] и с м-динитробензолом (ж-ДНБ) [2, 5].
Предел обнаружения аналита для всех перечисленных методик не превышает п х 10-4 мг/л воздуха или п х 10-4 мг/мл анализируемого экстракта.
Известен метод фотолюминесцентного определения ДН о-ХБМК с нижней границей определяемых концентраций 1 х 10-5 мг/мл. Метод требует использования в ходе анализа ультрафиолетового излучения и нагревания пробы при 100°С в течение 5 мин [6].
Опубликован хемилюминесцентный метод обнаружения ДН о-ХБМК в экстрактах по возникновению свечения при обработке продукта его водного гидролиза — ДНМК перборатом натрия и 3-аминогидразидом о-фталевой кислоты (люми-нолом) в щелочной среде [7]. Предел обнаружения 2 х 10-4 мг/мл. Водный гидролиз ДН о-ХБМК проводят в течение 5 ч. Недостатком этого метода
является длительность анализа, а также невысокая чувствительность.
Цель настоящего исследования — разработка метода определения динитрила о-хлорбензилиден-малоновой кислоты с более высокой чувствительностью и меньшим временем анализа. Для этого применим хемилюминесцентный анализ. Анализируемый этанольный экстракт обрабатывают последовательно этанольным раствором п-нит-робензальдегида, щелочным раствором гемина и щелочным водно-этанольным раствором люминола.
В щелочной среде ДН о-ХБМК быстро гидроли-зуется с выделением ДНМК, который реагирует с п-нитробензальдегидом, находящимся в реакционной смеси в избытке. Их взаимодействие осуществляется по классической схеме конденсации Кнове-нагеля [8]. Продукт этой конденсации — п-нитрофе-нилэтилендинитрил является сильным акцептором и окисляет одноэлектронно гидратированную в щелочной среде форму п-нитробензальдегида. Анион-радикал п-нитрофенилэтилендициана способен реагировать с кислородом воздуха [9, 11], всегда находящимся в среде любого раствора [12]. Особенно энергично анион-радикал реагирует с кислородом, активированным гемином [13]. Кислород воздуха, активированный гемином, окисляет анион-радикал с образованием супероксид-радикала [11, 13, 14]. Образование супероксид-радикала в исследуемой системе доказано по восстановлению специфичного для этого анион-радикала реагента — п-нитротетразолия синего и по ингибированию исследуемого процесса аскорбиновой кислотой — ловушкой супероксид-радикала [13]. Супероксид-ра-
1272
ДРУЖИНИН и др.
1.
CH=C(CN)2
+ Н201^
Cl
CHO
+ HC(CN)2;
Cl
4.
-О
O2^V/C (CN)2 ~ O2N
CH=C(CN)2
+ [O2...гемин] —-O2 + гемин + O2N
C
h2n o
N + 02 •O
h2n
C^C(CN)j
COO-
+ N2 + H20 + hv
COO-
X = 420 нм
Схема последовательности реакций в системе динитрил о-хлорбензилиденмалоновой кислоты—п-нитробензальде-гид—гемин—люминол—кислород воздуха.
дикал с высокой скоростью взаимодействует с лю-минолом в щелочной среде смеси, вызывая его интенсивную хемилюминесценцию [13—15] (рисунок).
Эмиттером хемилюминесценции (420 нм) является разрушение соединения, образующегося при взаимодействии супероксид-радикала с люмино-лом [15, 16].
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Приборы и реактивы. Анализатор жидкостей хемилюминесцентный "ЛИК". (Сертификат № 14437/270303, номер в Госреестре № 2451203), весы аналитические (ГОСТ 34104-80), дозатор переменного объема от 0.1 мл до 10 мл (ГОСТ 20292-74Е).
Из реагентов использованы: люминол ч. д. а. (МРТУ 6-09-2960-66), трижды растворенный в конц. НС1 и осажденный эквивалентным количеством раствора КОН; я-нитробензальдегид (ГОСТ 14049-68), дважды перекристаллизован-
ный из этанольно-водной смеси (2 : 3 по объему); гемин (ТУ ЛБ 518-67) (Реахим, НПО "Биохимреак-тив"); спирт этиловый (ГОСТ 4197-74) перегнанный над MgO или CaO; HCl х. ч. (ГОСТ 3118-67); KOH х. ч. (ГОСТ 4203-65); вода дистиллированная (МРТУ 6-09-5772-69); MgO ч. д. а. (ГОСТ 4526-67); динатриевая 2-водная соль этилендиамин— ^^^^тетрауксусной кислоты ч. д. а. (ГОСТ 20652-63); динитрил о-хлорбензилиденмалоновой кислоты, перекристаллизованный из перегнанного этанола и высушенный.
Люминольный реактив готовили растворением в 1 л 0.1 М раствора КОН, люминола (0.015%) и Na2 ЭДТА — 0.05%. Раствор гемина (0.025 мг/мл) готовим в 0.01 М водном растворе КОН. Исходный 1 х х 10-1 мг/л раствор ДН о-ХБМК готовим в этаноле. Из него методом последовательного разбавления готовим растворы для построения градуировочного графика от 1 х 10-1 мг/мл до 1 х 10-6 мг/мл.
Методика. В кювету прибора "ЛИК" последовательно вносят 0.1 мл этанольного раствора я-нитро-бензальдегида (10 мг/мл), 0.1 мл определяемого раз-
+
ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 65 № 12 2010
ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНИТРИЛА
1273
Результаты измерений интенсивности свечения реакционного раствора для построения градуировочного графика хемилюминесцентного определения динитрила о-хлорбензилиденмалоновой кислоты (293 ± 5 К; п = 5; Р = = 0.95; /контр = 49.4 ед.)
Концентрация динитрила о-хлорбензилиденмало-новой кислоты; мг/мл - lg c AI (1пр 1контр) lg АI Стандартное отклонение sr Относительная погрешность, %
1 х 10-1 1.0 132.6 2.12 0.07 14
1 х 10-2 2.0 83.0 1.92 0.15 16
1 х 10-3 3.0 16.4 1.21 0.14 18
1 х 10-4 4.0 6.6 0.82 0.25 19
1 х 10-5 5.0 5.8 0.76 0.25 24
1 х 10-6 6.0 2.6 0.41 0.29 30
бавления динитрила о-хлорбензилиденмалоновой кислоты, 0.1 мл раствора гемина (0.025 мг/мл) в водном 0.01 М растворе КОН и 0.5 мл люминольного реактива. Фиксируют максимальную интенсивность хемилюминесценции реакционной смеси по показаниям прибора "Лик". Т = (293 ± 5) К. Интенсивность хемилюминесценции каждого разбавления измеряют три раза и рассчитывают среднее значение.
Для получения фонового значения интенсивности хемилюминесценции реакционной смеси, не содержащей ДН о-ХБМК, трижды проводят контрольный опыт, где вместо 0.1 мл этанольного раствора аналита, используют 0.1 мл этанола. Максимальную интенсивность хемилюминесценции в опыте и контроле измеряют по показаниям прибора "Лик" с введением последнего реагента. На основе полученных результатов строят градуировочный график определения ДН о-ХБМК в координатах
^с -1§ АI. А/ = (/пр - /контр), где /пр - интенсивность хемилюминесценции пробы; /контр — интенсивность хемилюминесценции контрольного опыта (таблица).
Мешают определению соединения, образующие в щелочной среде карбанионы, реагирующие с я-нитробензальдегидом с выделением активированных акцепторными заместителями непредельных соединений (нитрометан, малоновый эфир). Мешают также сильные окислители, реагирующие непосредственно с люминолом в щелочной среде (гипохлориты, феррицианид калия, тетраоксид осмия).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Курляндский Б.А., Филов В.А. Общая токсикология. М.: Медицина, 2002. 608 с.
2. Franke S., Franz P., Grummer G., Warnke W. Lehrbuch der Militarchemie. Berlin: 1976. Bd. 2. S. 615.
3. Stachiewska—Wroblowa A. // Biul. Wojsk. Akad. Techn. 1972. № 21. S. 109. Chem. Abstr., 1973. V. 78. 11286.
4. Haddadin M. // Analyt. Chem. 1974. V 46. P. 2072.
5. Jssa F.M., Jssa Y.M. // Fresenius Z. Anal. Chem., 1975. V. 277. S. 125.
6. KurowH.W. // Talanta. 1986. V 33. P. 1039.
7. Fritsche U. // Fresenius Z. Anal. Chem. 1980. V. 303. S. 119.
8. Кери Ф., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии. М.: Химия, 1981. Т. 2. 455 с.
9. Походенко В.Д., Белодед А.А., Кошечко В.Г. Окислительно-восстановительные реакции свободных радикалов. Киев: Наукова Думка, 1977. 276 с.
10. Нонхибел Д., Уолтон Дж. Химия свободных радикалов. М.: Мир, 1977. 606 с.
11. Russell G.A. // Pure and Appl. Chem. 1967. V. 15. Р. 185.
12. Battino R., Clever H. // Chem. Rev. 1966. V. 66. P. 395.
13. Афанасьев И.Б. // Усп. химии 1979. Т. 48. № 6. c. 977.
14. Merenyi G., Lind J., Eriksen T.E. // Photochemistry and Photobiology. 1985. V. 41. № 2. Р. 203.
15. Бабко А.К., Дубовенко Л.И., Луковская Н.М. Хеми-люминесцентный анализ. Киев: 1966. 250 с.
16. Merenyi G., Lind J. // J. Amer. Chem. Soc. 1980. V. 102. № 18. Р. 5830.
ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 65 № 12 2010
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.