книги из ГПНТБ / Инструментальные методы анализа функциональных групп органических соединений

40 Глава 1

температуре полный объем содержимого колбы был равен точно 50 мл. Полученный раствор оставляют на 1 ч, а еще лучше на ночь и затем измеряют его поглощение при 420 нм. Данные для построе­ ния калибровочного графика получают, проводя весь анализ для проб с известным содержанием фенола.

В работе [43] сообщается, что описанный метод обеспечивает определение с точностью не ниже ± 1 % , причем систематическая ошибка составляет менее 2% величины действительной концентра­ ции. Этому определению мешают анилин и ксилидин.

5. Обесцвечивание дифенилпикрилгидразила под действием фенолов

Дифенилпикрилгидразил рекомендуют [44] в качестве реагента для определения фенолов колориметрическим методом. Он пред­ ставляет собой устойчивый свободный радикал с интенсивной фио­ летовой окраской. Реагируя с фенолами, он обесцвечивается, и по ослаблению его фиолетовой окраски можно судить о количестве фенола в реакционной смеси. Хогг, Ломанн и Рассел [45] предло­ жили следующие уравнения для соответствующей реакции:

мселтый

Метод Папариелло и Яниша \44\

Проведение анализа. В пробирку со стеклянной пробкой пипеткой

дифенилпикрилгидразила (2 X 10~4мМ на 1 мл метанола). В дру­ гой пробирке приготавливают холостой раствор из 5 мл метанола, 1 мл буферного раствора и 4 мл реагента. Содержимое обеих про­ бирок перемешивают и оставляют при коцнатной температуре или

при температуре 60°С на время от 15 мин до 1 ч. (Время и темпе­ ратура реакции зависят от скорости реакции определяемого фе­ нола.) После этого с помощью спектрофотометра с кюветами с I = 1 см при 515 нм измеряют поглощение растворов в обеих пробирках относительно поглощения метанола. Содержание фенола определяют затем с помощью калибровочного графика по значе­ нию разности поглощений анализируемого и холостого растворов.

Ароматические амины и меркаптаны реагируют с дифенилпикрилгидразилом и поэтому мешают при определениях этим ме­ тодом. Величины выходов .окрашенных продуктов, полученные Папариелло и Янишем при анализе фенола, нафтола-1, нафтола-2, 4-гексилрезорцина, эвгенола, гидрохинона и диэтилстильбэстрола, были равны 100%.

6. Галогенирование фенолов

Чтобы избежать трудностей, возникающих при определении фе­ нолов с помощью ИК-спектрофотометрии, можно путем бромирования сместить максимум поглощения, обусловленного колеба­ ниями связи О—Н, с длины волны 2,79 мкм на длину волны 2,84 мкм [46]. Этот сдвиг обусловлен образованием внутримолекулярной во­ дородной связи между атомом водорода гидроксильной группы и атомом брома при соседнем атоме углерода. Поэтому для фенолов, в которых замещающий атом брома находится в орго-положении по отношению к гидроксильной группе, величина такого сдвига постоянна. В случае фенолов, уже имеющих заместители в поло­ жении 2 и в положении 6, или фенолов, в которых замещение бро­ мом этих положений невозможно из-за пространственных затруд­ нений, таких сдвигов не наблюдается. При 2,84 мкм в некоторой степени поглощают излучение и органические кислоты, поэтому эти кислоты лучше удалять из экстракта в четыреххлористом угле­ роде, используя раствор бикарбоната натрия.

Метод Симарда и сотр. [46]

В делительную воронку с анализируемым раствором добавляют растворы бромистого калия (12 г/л) и соляной кислоты (.1:3) из расчета 100 г первого и 80 мл второго раствора на 1 л анализи­ руемого раствора и встряхивают смесь в течение 5 мин. Затем в нее добавляют 10%-ный раствор тиосульфата натрия из расчета 30 мл этого раствора на 1 л анализируемого раствора и четырех­ хлористый углерод в количестве, указанном в табл. 1.15, и вновь встряхивают в течение 15 мин. После этого отбирают 25 мл фазы четыреххлористого углерода, переносят эту порцию в отдельную делительную воронку, добавляют 125 мл 2%-ного раствора бикар­ боната натрия и затем энергично встряхивают смесь в течение 5 мин. Отбирают фазу четыреххлористого углерода, отфильтровыЭЭЮТ на бумажном фильтре от взвешенной в ней воды и затем

спектрофотометрически (в диапазоне волн 2,6—2,9 мкм) опреде­ ляют содержание фенолов.

Для определения фенолов спектрофотометр калибруют по стан­ дартным пробам раствора 2, 4, 6-трибромфенола в четыреххлори­ стом углероде при длине волны 2,84 мкм.

При иодировании л-диоксифенола в присутствии о-диоксифе- нола в осадок выпадает продукт присоединения темного цвета, ко­ торый растворяется в равном объеме ацетона, окрашивая его в зе­ лено-голубой цвет. Интенсивность окраски зависит от того, какое из веществ (м- или о-диоксифенол) присутствует в меньшем коли­ честве. Оптимальным является диапазон концентраций 0—50 X X Ю-4%. Из 25 фенолов, анализированных Виллардом и Вутеном [47], лишь о- и ж-диоксифенолы давали описанную реакцию.

Метод Вилларда и Вутена [47]

Буферный раствор. Раствор уксусной кислоты и уксуснокислого натрия, одномолярный по ацетат-иону. Для определения резор­ цина или пирокатехина pH этого раствора должно быть равно 5,7, а для определения флороглюцина — 6,0.

Проведение анализа на резорцин. К не более чем 15 мл нейтраль­ ного анализируемого раствора, содержащего не более 0,75 мг резорцина, добавляют 10 мл 0,05%-ного раствора пирокатехина и 15 мл 0,1 н. раствора иода. Спустя минуту избыток иода титруют 0,1 н. раствором тиосульфата и крахмалом. Полученный раствор переносят в мерную колбу емкостью 100 мл, добавляют 50 мл ацетона для растворения осадка и затем водой доводят объем раствора до метки. Измеряют поглощение полученного раствора при 725 нм. Содержание резорцина определяют по результату измерения с помощью калибровочного графика.

Проведение анализа на пирокатехин. Анализ ведут в той же по­ следовательности, что и при определении резорцина, только вме­ сто пирокатехина в анализируемый раствор добавляют 0,05%-ный

раствор резорцина. Несмотря на то что в обоих случаях полу­ чается один и тот же продукт, необходимы отдельные калибровоч­ ные графики.

Проведение анализа на флороглюцин. Анализ ведут в той же по­ следовательности, что и при определении резорцина, но исполь­ зуют буферный раствор с pH 6,0. Как и прежде, требуется отдель­ ный калибровочный график. Для того чтобы реакция завершилась в течение 1 мин, пирокатехин надо брать в количестве, по край­ ней мере в два раза превышающем теоретическое.

Описанным выше методом удалось определить резорцин с ошибкой менее 1 % в присутствии в 50 раз большего количества каждого из следующих фенолов: о-крезола, лг-крезола, я-крезола, фенола, о-фенилфенола, я-фенилфенола, о-трет-бутилфенола, я-трег-амилфенола, салицилового альдегида, я-оксибензальдегида,

.w-оксибензойной кислоты, я-оксибензойной кислоты, салициловой кислоты, д-аминофенола, ж-аминофенола, о-аминофенола, о-нитро- фенола и ^-нитрофенола. Определению описанным методом ме­ шает гидрохинон, но лишь в случаях, когда он присутствует в большом избытке.

II. ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

М. Бероза, М. Н. Инской

Для соединений с гидроксильными группами характерны хро­ матографические пики с растянутыми задними фронтами, что за­ трудняет количественный анализ этих соединений с помощью га­ зовой хроматографии (ГХ). Основная причина этого явления за­ ключается в том, что невозможно полностью избежать адсорбции гидроксилсодержащих соединений на газохроматографическом но­ сителе, которая часто бывает в значительной степени необрати­ мой. Связанные с этим трудности обычно удается преодолеть (и сделать возможным количественный анализ), превратив спирт в подходящее производное (об образовании производных см. при­ ложение). Большое разнообразие спиртов и содержащих их суб­ стратов обусловило широкое использование большого числа про­ изводных, каждое из которых в соответствующих ему условиях позволяет осуществить анализ оптимальным образом.

В большинстве случаев для осуществления количественного анализа в качестве производных гидроксилсодержащих соедине­ ний используют простые и сложные эфиры. В образовании произ­ водных значительную роль играют пространственные факторы; так, например, для количественного образования производных третичных спиртов не всегда подходят методы, дающие удовлетво­ рительные результаты при образовании производных первичных и вторичных спиртов.

13.Leibman К■С., Ortiz Е., J. Chromatog., 32, 757 (1968).

14.Prevot A., Barbati С., Rev. Franc. Corps Gras, 15, 157 (1958).

15.Chambaz E. M., Horning E. C., Anal. Biochem., 30, 7 (1969).

16.Pierce A. R., Graham H. N., Glassner S., Madlin H., Gonzalez J. G., Anal. Chem., 41, 298 (1969).

17.Fish F., Wilson W. D. C., J. Chromatog., 40, 164 (1969).

18.Gaidano G. P., Molino G., Perrotti L , Malta F., Boccuzzi G., Boll. Soc. Ital. Biol. Sper., 44, 1494 (1968).

19.Brobst К. M., Lott С. E., Jr., Cereal Chem., 43, 35 (1966).

20.Porcaro P. J., Shubiak’P., Anal. Chem., 40, 1232 (1968).

21. Sprinkle T. J., Porter A. H., Greer M., Williams С. M., Clin. Chim. Acta, 25,

409(1969).

22.Horning M. G., Moss A. M-, Horning E. C., Biochim. Biophys. Acta, 148, 597 (1967).

25.Gower D. B., Thomas B. S., J. Chromatog., 36, 338 (1968).

26.Kawahara F. K., Anal. Chem., 40, 1009 (1968).

27. Cohen /. C., Norcup J., Ruzicka J. H. A., Wheals В. B., J. Chromatog., 44, 251 (1969).

Диазометан удобно готовить (непосредственно перед его употреб­ лением) путем щелочного гидролиза Ы-метил-Ы-нитрозо-п-толуол- сульфамида и перегонки. Описание соответствующей процедуры имеется в инструкции, разработанной фирмой, выпускающей толуолсульфамид (Aldrich Chemical Со., Milwaukee, Wis). Желтый раствор диазометана в эфире обычно добавляют в эфирный рас­ твор анализируемого соединения; во время реакции выделяется газообразный азот. Если по окончании реакции цвет раствора остается желтым, то это означает наличие в нем избытка реагента, который удаляют, частично испаряя растворитель. Весь процесс ведут под вытяжкой, так как диазометан ядовит и взрывоопасен. Стенли [48] описал удобный метод приготовления диазометана из Ы-метил-Ы'-нитро-Ы-нитрозогуанидина (выпускается фирмой «Aidrich Chemical Со.»), в котором вместо перегонки используется экстракция. С помощью диазометана удается [49] успешно метили­ ровать фенолы и пространственно затрудненные кислоты, когда другие методы не эффективны.

Метиловые эфиры получали также пиролизом тетраметиламмониевых солей фенолов во входном устройстве газового хромато­ графа. Это экономит время и удобно в тех случаях, когда анализи­ руемые соединения находятся в водных растворах и не теряются при испарении воды.

Пожалуй, наиболее успешным и практически удобным методом газохроматографического анализа соединений с гидроксильными группами является метод, основанный на образовании силильных эфиров, таких, как триметилсилильные I(CH3)3Si—] и трифторметилсилильные [(CF3)3Si—]. В литературе описано большое число методов силилирования; этим методам целиком посвящена по Меньшей мере одна книга [50]. Общую картину применяемы^

1 мл безводного пиридина, 0,2 мл ГДМС и 0,1 мл ТМХС, смесь встряхивают в течение 30 с и затем оставляют при комнатной температуре на “5 мин или дольше. (При добавлении ТМХС рас­ твор мутнеет из-за выпадения в осадок хлористого аммония. Не­ обходимости удалять осадок нет, поскольку он не мешает после­ дующему газохроматографическому анализу). Если образец не растворился, то склянку надо прогреть в течение 2 —3 мин при температуре 75—85°С. Если анализируемые вещества стабильны и не ожидается перегруппировок, то перед добавлением ГМДС и ТМХС образец можно растворить в теплом пиридине. Для ана­ лиза можно использовать и меньшее количество образца, при этом необходимо только соответственно уменьшить количества реагентов. В газовый хроматограф вводят 0,1—0,5 мкл реакцион­ ной смеси. В конце анализа определяют площади хроматографи­ ческих пиков, соответствующих образовавшимся триметилсилильным (ТМС) эфирам, и сравнивают их с результатами аналогич­ ного анализа стандартных проб.

Обсуждение результатов. Описанный выше метод, позволяющий легко и быстро выполнить анализ, оказался применимым для определения большого числа разнообразных соединений с несколь­ кими гидроксильными группами (были изучены около 1 0 0 углево­ дов и родственных им веществ). Количество пиридина не имеет большого значения, и в количественном анализе добавлением этого растворителя можно обеспечить нужный объем реакционной смеси. Сообщалось, что в закрытых сосудах производные сахаров сохраняют свои свойства в течение по меньшей мере нескольких дней.

Данный метод особенно удобен для анализа многокомпонент­ ных смесей. Для газохроматографического анализа пробы, в кото­ рой содержатся производные сахаров самой разной летучести (включая тетрозы), лучше использовать неполярные или слабопо­ лярные жидкие фазы (например, SE-52 и OV-17) и программиро­ вать температуру колонки; при использовании фазы SE-52 сахара от С4 до С7 дают приемлемые времена удерживания при темпера­ туре колонки, равной 140°С. Более полярные жидкие фазы (на­ пример, OV-210 и OV-225), хотя и не столь эффективные в разде­ лении соединений, значительно различающихся по летучести, часто позволяют разделять соединения, которые не разделяются на не­ полярных фазах. Полярные фазы с активными атомами водорода обычно не годятся для газохроматографического анализа ТМСнроизводных, поскольку силилирующие агенты (а часто и их производные) могут вступать в реакцию с лабильными атомами водорода и изменять тем самым параметры колонки. Кроме того, производные спиртов могут разлагаться и нарушать количествен­ ный анализ. С точки зрения химической инертности, разделитель­ ной способности и стабильности при высоких температурах наи­ более приемлемыми представляются силиконовые жидкие фазц,