способ определения содержания диэтиламина с помощью хлоранила

Формула изобретения

Способ определения содержания диэтиламина с помощью хлоранила, включающий применение хлоранила, отличающийся тем, что основан на образовании окрашенного комплекса с переносом заряда между диэтиламином и хлоранилом в одну стадию с применением малотоксичных растворителей гептана и хлороформа, и состоящий из операций приготовления раствора хлоранила в хлороформе, содержащего 0,8 мг хлоранила в 1 мл, прибавления раствора хлоранила к раствору диэтиламина в гептане с содержанием диэтиламина от 5 мкг до 150 мкг в 1 мл, выдерживания смеси в защищенном от света месте при комнатной температуре в течение 20 ч и фотометрировании раствора на длине волны 570 нм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитической химии вторичных аминов и может быть использовано при анализе газовых и жидких сред, содержащих диэтиламин. Заявленный метод определения диэтиламина удобен для тестирования поглотительной способности различных сорбентов диэтиламина.

Диэтиламин - это вторичный алифатический амин, производное аммиака, в котором два атома водорода замещены на этильные группы, химическая формула диэтиламина - C₂H₅NH. По физико-химическим свойствам диэтиламин является жидкостью при температурах выше температуры плавления - 49°C, имеет низкую температуру кипения 56,3°C, и поэтому высокое давление паров - 220 мм рт.ст. при 20°C. Имеет резкий раздражающий запах. Диэтиламин используется в органической химии для синтеза азотсодержащих соединений и получения ряда соединений в химической промышленности, также применяется в синтезе фармацевтических препаратов и ментола, который используют для ароматизации пищевых продуктов и косметических средств [1]. При определенных условиях диэтиламин может образовываться при хранении и переработке сырья животного происхождения (рыбы, мяса), а также термическом или микробном разложении азотсодержащих продуктов. Диэтиламин является ядом, вызывающим возбуждение центральной нервной системы, с последующим ее угнетением. Действует раздражающе на кожу и глаза. ПДК для диэтиламина составляет 0,03 мг/л [2].

Разработано несколько способов определения диэтиламина, каждый из которых основан на различных его химических свойствах. Известен способ определения диэтиламина, основанный на способности многих вторичных аминов количественно реагировать с сероуглеродом с образованием дитиокарбаминовых кислот, которые, в свою очередь, реагируют с ионом двухвалентной меди, образуя окрашенные комплексы. Чувствительность этого метода 10 мкг диэтиламина в пробе [3]. Разработаны методики определения диэтиламина, основанные на взаимодействии диэтиламина с 2,4-динитрофторбензолом, на ацетилировании диэтиламина транс-коричным ангидридом [4].

В качестве прототипа авторы предлагают способ определения диэтиламина (5), согласно которому хлоранил (тетрахлор-1,4-бензохинон) вступает в реакцию с продуктом взаимодействия диэтиламина с ацетальдегидом в среде диоксана. Предполагается, что на первом этапе химического процесса диэтиламин при взаимодействии с ацетальдегидом в диоксане образует непредельное соединение (C₂H₅)₂ N-CH=CH₂, которое затем вступает во взаимодействие с хлоранилом, также растворенном в диоксане, с образованием окрашенного продукта. Оптическую плотность этого раствора измеряют при 650 нм [5].

Прототип имеет следующие недостатки:

1) анализ реализуется в две стадии, причем полнота протекания реакции между диэтиламином и ацетальдегидом не контролируется, что снижает чувствительность анализа,

2) в методе используются токсичные вещества - ацетальдегид и диоксан, при этом ацетальдегид не удобен в обращении, так как имеет низкую температуру кипения - 20,8°C и, соответственно, высокое давление паров.

Задачей настоящего изобретения является разработка одностадийного способа определения диэтиламина, в котором используют менее токсичные реагенты. В заявляемом методе определения диэтиламина используют его способность, как донора электронов, формировать с акцептором электронов хлоранилом характерную полосу поглощения, называемую полосой переноса заряда, которая отсутствует в спектрах отдельно взятых компонентов. Эта полоса характеризуется максимумом поглощения при 570 нм (фиг.1) и ее интенсивность при прибытке хлоранила пропорциональна содержанию амина (фиг.2).

Согласно представлениям молекулярной спектроскопии появление полосы с переносом заряда обусловлено переносом заряда в поле излучения с верхней занятой орбитали молекулы донора на нижнюю свободную орбиталь молекулы акцептора. Донором выступает молекула с наиболее низким потенциалом ионизации, а акцептором - молекула с наиболее высоким сродством к электрону [6]. В комплексе диэтиламина с хлоранилом донором является диэтиламин, а акцептором - хлоранил.

Технический результат изобретения заключается в том, что разработан способ определения диэтиламина с помощью хлоранила в одну стадию. Определены условия проведения анализа, при которых диэтиламин количественно образует комплекс с хлоранилом, и определение содержания амина осуществляется на полосе переноса заряда между диэтиламином и хлоранилом. Этот способ эффективен при определении диэтиламина в органических растворителях. Изобретение открывает новый способ определения содержания диэтиламина, расширяя тем самым возможности его анализа.

Это достигается тем, что смешивают 0,1-1 мл раствора диэтиламина в органическом растворителе (гептане, изооктане, хлороформе, четыреххлористом углероде, 1,2-дихлорэтане), содержащим от 5 до 150 мкг диэтиламина в пробе с 2 мл раствора хлоранила в хлороформе, содержащим 800 мкг хлоранила в 1 мл. Общий объем смеси доводят до 3 мл гептаном. Смесь оставляют стоять в защищенном от света месте на 20 часов при комнатной температуре. При этом образуется окрашенный раствор, который фотометрируют на фотоколориметре или спектрофотометре на длине волны 570 нм.

Для предотвращения протекания побочных реакций между диэтиламином и хлоранилом реакцию образования комплекса проводят при комнатной температуре. Через 20 часов оптическая плотность в системе диэтиламин-хлоранил практически достигает максимума. Так, при содержании диэтиламина в растворе 9,73 мкг/мл оптическая плотность раствора через 20 часов равна 0,145, а через 92 часа принимает значение 0,150.

Чувствительность определения диэтиламина на полосе с переносом заряда с хлоранилом составляет 0,5 мкг диэтиламина в 1 мл раствора.

Сущность изобретение поясняется графическими материалами: (фиг.1, 2).

На фиг.1 изображен УФ-спектр комплекса диэтиламина с хлоранилом.

На фиг.2 изображен калибровочный график зависимости оптической плотности раствора на длине волны 570 нм, содержащего 533,3 мкг/мл хлоранила, от концентрации диэтиламина.

Следует отметить наиболее существенные отличия определения диэтиламина в заявляемом изобретении от указанного в прототипе. Эти отличия заключаются в том, что:

1. В заявленном изобретении определение диэтиламина основано на образовании комплекса непосредственно между диэтиламином и хлоранилом, без образования и участия в схеме анализа промежуточных соединений, в то время как в прототипе хлоранил взаимодействует с продуктом взаимодействия диэтиламина с ацетальдегидом.

2. Заявляемый метод более прост в осуществлении и не требует применения ацетальдегида, который является очень летучей жидкостью с сильным едким запахом, который чувствуется уже при 0,004 мг/л, сильно токсичен (ПДК 0,005 мг/л) и раздражает слизистые оболочки.

3. Применение в схеме анализа прототипа в качестве растворителя диоксана менее предпочтительно, чем алифатических углеводородов и хлороформа в заявляемом изобретении, так как диоксан более токсичен (ПДК 0,01 мг/л), чем хлороформ (ПДК 0,02 мг/л) и гептан (ПДК 0,3 мг/л). Кроме того, диоксан образует взрывоопасные перекиси, способные окислять диэтиламин, что требует постоянной проверки диоксана на содержание перекисей и очистки от них, что усложняет анализ.

Пример способа определения диэтиламина:

Хлоранил степени чистоты «ч» или «чда» растворяется в хлороформе с образованием раствора, содержащего 0,8 мг хлоранила в 1 мл. Приготавливается гептановый или хлороформенный раствор, содержащий от 5 до 150 мкг диэтиламина в 1 мл. Затем смешивают 2 мл раствора хлоранила с 1 мл раствора диэтиламина. Полученную смесь выдерживают в защищенном от света месте при комнатной температуре в течение 20 часов. Раствор фотометрируют на длине волны 570 нм и содержание диэтиламина определяют по калибровочному графику.

Пример определения содержания в растворе диэтиламина при тестировании сорбентов.

1. Растворяют 24 мг хлоранила в 30 мл хлороформа,

2. приготавливают раствор, содержащий 0,292 мг ДЭА в 1 мл гептана,

3. в 10 мл гептанового раствора диэтиламина вносят навеску сорбента массой 250 мг и смесь перемешивают с помощью магнитной мешалки или встряхивателя,

4. через определенное время отбирают 0,3-0,5 мл гептанового раствора диэтиламина, прибавляют 2 мл раствора хлоранила, затем гептан до объема 3 мл (Смесь оставляют на 20 часов при комнатной температуре и затем фотометрируют на длине волны 570 нм.);

5. по калибровочному графику определяют концентрацию диэтиламина после его сорбции и рассчитывают количество сорбированного диэтиламина за данный промежуток времени.

Источники информации

1. А.Т.Солдатенков, Н.М.Колядина, Ле Туан Ань, В.Н.Буйнов, Основы органической химии пищевых кормовых и биологически активных добавок. М.: Химия, 2006 г., 278 с.

2. Вредные вещества в промышленности, ч.1. Л.: Росхимиздат, 1963, 660 с.

3. Быховская, Гинзбург, Хализова. Методы определения вредных веществ в воздухе и других средах. Медгиз, часть 1, 1960, часть 2, 1961.

4. Инструментальные методы анализа функциональных групп органических соединений. Под редакцией С.Сиггиа. М.: Мир, 1974, 464 с.

5. И.М.Коренман. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений, М., Химия, 1975, 360 с.

6. Е.Н.Гурьянова, И.П.Гольдштейн, И.П.Ромм. Донорно-акцепторная связь. М.: Химия, 1973, 400 с.