диссертация (1105558), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Альдегиды

Наиболее часто для получения производных используют реакции конденсации гидразинов с карбонильными соединениями, приводящие к образованию соответствующих гидразонов [¹⁵]:

NH₂NH₂+ RR₁CHO <> RR₁C=NNH₂ + H₂O.

Среди большого количества карбонильных соединений предпочтение отдается ароматическим альдегидам, поскольку образующиеся в ходе реакции гидразоны обладают большими молярными коэффициентами поглощения, к тому же такие реакции протекают, как правило, при нормальных условиях с хорошим выходом конечных продуктов. Наиболее чувствительные реагенты, применяющиеся для спектрофотометрического определения гидразинов, могут также оказаться перспективными для ВЭЖХ определения следовых количеств НДМГ.

Одним из первых реагентов, предложенных для определения гидразина и НДМГ, был салициловый альдегид. Гидразин реагирует с салициловым альдегидом с образованием азина, а 1,1-диметилгидразин — с образованием диметилгидразона салицилового альдегида [¹⁶]. Степени превращения гидразина и НДМГ составили 100% и 97% соответственно. Методика позволяет определять содержание гидразинов в смеси путем измерения оптической плотности раствора при двух длинах волн — 293 и 360 нм. Область линейности градуировочного графика для гидразина — от 0.29 до 1.25 мг/л, для 1,1-диметилгидразина – от 0.24 до 4.52 мг/л. Определению мешают вещества, имеющие значительные коэффициенты молярного поглощения в областях 293 и 360 нм. Из-за наложения спектров азина и диметилгидразона при 360 нм возникает дополнительная погрешность измерения. Она приводит к завышению количества несимметричного диметилгидразина (до 1.5–2%) и занижению количества гидразина (на 0.6–0.8%).

Определение гидразина предложено также проводить по реакции с ванилином (4-гидрокси-З-метоксибензальдегид) [¹⁷]. Реакция конденсации (10 минут, 40ºС, 0.25М серная кислота) приводит к образованию желто-окрашенного продукта, поглощающего при 400 нм (ε = 5.25 × 10⁴ л/(моль·см)). Закон Бера выполняется в диапазоне 0.065–0.5 мг/л. Основными достоинствами данного метода являются: протекание реакции при комнатной температуре, стабильность образующегося производного во времени и высокая селективность. Предложенные подходы являются одними из первых методов определения гидразина, поэтому обладают довольно низкой чувствительностью.

Широкое применение при спектрофотометрическом определении гидразина нашел п-диметиламинобензальдегид (п-ДМАБ) [¹⁸]. В ходе реакции образуется п-диметиламинобензалазин, который в кислой среде (концентрированная уксусная кислота) претерпевает превращение с переходом в таутомерную форму, содержащую хиноидную структуру, обладающую яркой окраской и интенсивно поглощающую в видимой области спектра при 480 нм (рис. 1). Предел обнаружения гидразина данным методом составил 0.76 мг/л.

Рис. 1. Схема реакции гидразина с п-ДМАБ.

В работе [¹⁹] использовали двухстадийную дериватизацию гидразина. На первой стадии проводили реакцию нуклеофильного замещения гидразина с 2,4-динитрохлорбензолом в присутствии 0.06% ацетата натрия. В ходе реакции образуется 2,4-динитрофенилгидразин, который дальше реагирует с п-ДМАБ с образованием устойчивого в кислой среде гидразона. Максимум поглощения гидразона соответствует 458 нм. Данный подход позволяет увеличить молярный коэффициент поглощения п-диметиламинобензалазина до значения 8.1  10⁴ л/(моль·см), что обеспечивает предел обнаружения гидразина 0.021 мг/л.

Гидразин является одним из продуктов распада изониазида (гидразид изоникотиновой кислоты), который находит широкое применение при лечении различных форм туберкулеза. В работе [²⁰] гидразин определяли в препарате изониазида в виде производного с п-ДМАБ по регистрации изменения оптической плотности при добавлении в систему ацетона (3% по объему) при λ = 456 нм. Последний конкурирует с п‑ДМАБ при взаимодействии с гидразином, но в то же время не влияет на образование производного п-ДМАБ с изониазидом. Предел обнаружения гидразина данным методом составил 0.8 мкг в 1 г изониазида.

Изучение возможностей фотометрического определения НДМГ проводили в работе [²¹]. В качестве дериватизующих регентов использовали о-, м-, п-нитробензальдегиды, коричный альдегид и 5-фенилпентадиен-2,4-аль. Образующиеся гидразоны поглощают в диапазоне длин волн 370–400 нм, в то время как исходные реагенты в области 230–260 нм. Для каждого альдегида найдены оптимальные условия проведения реакции, обеспечивающие максимальный выход продукта реакции. Установлено, что максимальная оптическая плотность диметилгидразонов достигается при содержании в реакционной смеси уксусной кислоты и этиленгликоля (80%). В случае использования коричного альдегида реакция протекает наиболее экспрессно (10 минут при 100ºС) и необходим наименьший избыток реагента (500-кратный). Диапазон линейности определения НДМГ с коричным альдегидом составил 0.05–10 мг/л.

Перспективным реагентом для определния гидразинов может оказаться п-диметиламинокоричный альдегид (п-ДМАКА). В работе [²²] изучено взаимодействие п-ДМАКА с первичными ароматическими аминами. Оптимальные условия проведения реакции анилина с п-ДМАКА составили: цитратный буферный раствор с рН 2–6, время развития окраски продукта — 20 минут, ионная сила раствора — 0.1–0.4. Определяющим фактором данной реакции является состояние реагента в водной среде при разных значениях рН. Электронный спектр поглощения п-ДМАКА в цитратном буферном растворе характеризуется одной полосой при 280 нм. Начиная с рН 2.0, в спектре появляется вторая полоса поглощения с _макс = 400 нм. И при дальнейшем росте рН до 6.0 в спектре фиксируется полоса с _макс = 250 нм и полоса с _макс = 400 нм. Наличие изобестической точки при 315 нм свидетельствует о существовании двух равновесных форм, что связано с протонированием п-ДМАКА. Исследование состояния системы п-ДМАКА–анилин спектрофометрическим методом показало, что в интервале рН 1.2–2.5 конденсация практически неосуществима, так как анилин полностью находится в протонированной форме. Оптимальным значением рН для протекания реакции является рН близкий к рКа анилина. Наличие в молекуле п-ДМАКА электронодонорной диметиламиногруппы приводит к тому, что протонирование продукта 1 реакции приводит к образованию двух резонансных структур, при этом хиноидная форма 3 стабилизируется в кислой среде посредством образования соли (рис. 2).

Рис. 2. Схема реакции п-ДМАКА с анилином.

Наибольшая устойчивость достигается в цитратных буферных растворах. Таким образом, в отличие от большинства оснований Шиффа, устойчивых в щелочных средах, основания Шиффа, образованные аминами с п-ДМАКА, устойчивы в кислых средах, что обусловливает их аналитическую ценность. Изучение взаимодействия некоторых производных анилина с п-ДМАКА привело к установлению эпмирической зависимости между рН_опт исследуемых реакций и величинами рКа аминов: рН_опт = (рКа + 3.18)/(3.18 - рК протонирования п-ДМАКА).

Дальнейшие исследования этих авторов показали, что добавление в систему мицеллярного раствора анионного ПАВ с концентрацией ниже ККМ вызывает образование малорастворимых ионных ассоциатов хиноидной протонированной формы 3 и их дальнейшее растворение в мицеллах анионных ПАВ с образованием агрегативно устойчивых интенсивно окрашенных растворов [²³]. При этом значительно возрастают молярные коэффициенты поглощения аналитических форм, что приводит к понижению предела обнаружения. Также мицеллы додецилсульфата натрия оказывают каталитическое действие на реакцию аналина с п-ДМАКА, так как в мицеллах происходит концентрирование протонированной формы п-ДМАКА и нейтральной формы анилина, обе из которых являются реакционноспособными, а значит, скорость реакции возрастает (явление мицеллярного катализа). Эффект, оказываемый добавлением в систему анионного ПАВ, позволяет снизить предел обнаружения аминов до долей ПДК.

Пример одновременного определения гидразина и фенилгидразина в виде производных с п-ДМАКА приведен в работе [²⁴]. Образующиеся производные гидразина и фенилгидразина характеризуются максимумами поглощения при 555 и 370 нм соответственно, что позволяет проводить селективное определение их в смеси. Образующиеся азины в кислой среде переходят в стабильную хиноидную структуру, аналогично продукту реакции гидразина с п-ДМАБ.

Для дериватизации гидразина 2-гидрокси-1-нафталинальдегидом авторами [²⁵] установлены следующие условия: нагревание реакционной смеси в течение 15 минут при 100ºС в среде натрий-ацетатного буферного раствора (рН в диапазоне 4.6–6.6). Образующийся альдазин представляет собой желтое, нерастворимое в воде вещество, которое экстрагировали хлороформом и детектировали при длине волны 412 нм. Спектр поглощения производного гидразина в хлороформе имеет три максимума при 332, 412 и 434 нм с молярными коэффициентами поглощения 12700, 27000 и 22500 л/(моль·см) соответственно. Закон Бера выполняется в диапазоне 35–700 мкг/л. Также было показано, что добавка ЭДТА (< 20 мМ) с целью маскирования посторонних ионов не влияет на поглощение гидразина.

Бензофуразаны.

В последнее время для хроматографического и проточно-инжекционного определения аминов и гидразинов используются реагенты на основе бензофуразана. Реакция 4-хлор-5,7-динитробензофуразана (дБФЗ) с 1,1-диметилгидразином в неводных и смешанных средах приводит к образованию окрашенного продукта по схеме (рис.3):

Исследования показали, что полнота завершения реакции НДМГ с 4-хлор-5,7-динитробензофуразаном в водной среде зависит от значения рН среды анализируемого раствора, природы и концентрации буферного раствора, используемого для поддержания рН. Лучшие условия достигаются в нейтральных средах (рН 6,5-7,5), в которых степень завершения реакции при содержании определяемого вещества 5·10^-6 моль/л достигает 95 ± 3%. При таких значениях рН степень завершения реакции возрастает в ряду ацетатный, боратный, фосфатный буферные растворы. Увеличение концентрации буферного раствора вплоть до 0,02 моль/л также приводит к увеличению степени завершения аналитической реакции, которая затем остается постоянной. Также наблюдается повышение скорости реакции при добавлении в анализируемую смесь метанола.

Для определения малых концентраций 1,1-диметилгидразина по такой методике необходимо проводить экстракцию. Практически количественное извлечение производного при однократной экстракции достигается при использовании хлороформа и рН анализируемого раствора 4-5.

Взаимодействие дБФЗ с гидразином имеет ряд отличий от взаимодествия с НДМГ, что обусловлено отсутствием заместителей.

Реакция 4-хлор-5,7-динитробензофуразана с гидразином, схема которой представлена на рис. 4 дает устойчивый продукт с интенсивным поглощением при 640 нм. Изучение условий реакции показало [], что оптимальным является использование водно-органических бинарных смесей, с небольшим содержанием полярного органического растворителя.

При реакции гидразина с дБФЗ в равновесных условиях стадийность образования бис-производного проявляется в том, что после смешения веществ в растворе фиксируется только соединении I, Имеющее полосу поглощения с λ=520 нм. Интенсивность ее уменьшается во времени вследствие образования соединения II с максимумом поглощения при λ = 640 нм. В полярных средах эта реакция заканчивается за 15 минут [].

1.1.2. Реагенты для спектрофотометрического и флуориметрического детектирования

Ацил-хлориды

Реакция бензоил хлорида с аминами протекает около 30 мин при комнатной температуре в щелочной среде. Для достижения низких пределов обнаружения полученные производные аминов экстрагируют хлороформом, экстракт упаривают и перерастворяют в метаноле или ацетонитриле. Mei [²⁶] установил, что поглощение бензоил-полиаминов возрастает в 50 раз от 254 до 198 нм в ацетонитриле в качетсве растворителя. Производные хорошо разделялись на ОФ-ВЭЖХ колонке С8 с подвижной фазой 42% CH3CN/H2O, пределы обнаружения составили 0.8 пмоль для путресцина, 1-1.3 пмоль для других полиаминов.

В работе [²⁷] алифатические амины определняли после дериватизации с 3,5-динитробензоилхлоридом. Реагент не слишком чувствительный, пределы обнаружения составили 2-5 мкг/л после сорбционного концентрирования. При дериватизации в растворе выход составляет 75-81%.

Сульфонил хлориды

Характеристики

Список файлов диссертации