2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑水杨亚胺合成
                     及荧光熄灭法测定微量汞（Ⅱ）
                           胡乃梁* 杨家祥 宋继梅 徐季昭
                       （安徽大学化学化工学院 合肥 230039）
摘 要 本文合成了一种新西夫碱2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑水杨亚胺。该试剂在λex=300nm激发下，在410nm处有强荧光峰，当有汞离子存在时，可形成稳定的络合物而使试剂的荧光熄灭。汞离子的含量在4.0—100.0μg/L范围内与试剂的荧光熄灭值成线性关系，据此建立了一个荧光测定微量汞的新方法，方法的检出限为0.315μg/L。方法应用于废水中微量汞的测定，结果满意。
关键词 2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑水杨亚胺，汞，荧光熄灭法

1 引言
    汞对人体健康是有害的元素，环境中的微量汞的检测极为重要。目前测定汞的常用方法有比色法、可见-紫外分光光度法、冷原子吸收法、阳极溶出伏安法、原子荧光法、中子活化法[1]等等。荧光光度法测汞亦见有报道[2-6]。考虑到西夫碱能进一步增大分子的共轭体系，有可能合成出具有高灵敏度的荧光试剂，建立新的荧光分析方法。为此，设计并合成了新的荧光试剂—2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑水杨亚胺。该分子结构连接有大π共轭体系，经试验，试剂在410nm处发射出强烈的荧光，进一步试验表明，当PH在3.0—4.5的介质中，Hg（Ⅱ）可与试剂作用而使试剂荧光熄灭， Hg（Ⅱ）与试剂反应形成组成比为1:2的络合物。汞使试剂荧光熄灭的线性范围为4.0—100.0μg/L，检出限为0.315μg/L。相对标准偏差＜5.0%，加标回收率97.0—104.0%，用来测定了水样中汞的含量，结果满意。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
    RF-540型荧光光度计（日本岛津公司）；PHS-2型PH计（上海雷磁仪器厂）；电子分析天平（梅特勒公司）。
    汞标准溶液（1.0 mg/L）：准确称取1.354g HgCl2溶于水，定溶至1000mL。使用时逐级稀释至0.1μg/mL；
    2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑水杨亚胺试剂溶液：1.0×10-4 mol/L的20％乙醇溶液；
PH = 4.0的醋酸-醋酸钠缓冲溶液；
    所用试剂均为分析纯，试验用水均为二次蒸馏水。
2.2 试剂的合成及鉴定
合成路线如下：

    2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑的合成：
    氨基硫脲3 g，CS2 4 mL，DMF22 ml，慢慢升温至85ºC, 反应3小时，减压蒸出DMF后，用20% NaOH(10 ml)处理，用浓盐酸调PH至4-5.过滤，干燥，得产物3 g。薄层分析，用乙酸乙酯展开为一个点。IR (cm-1)：3348，3253，3138，1610，1555，1475，1060，1038，755。
    2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑水扬亚胺的合成：
    将摩尔比约为1：1称取2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑和水扬醛，用甲醇溶解，搅拌回流3小时，冷却，析出沉淀，过滤。沉淀物用乙醇结晶，得到黄色的针状晶体。产率为60%。IR (cm-1)：3072，2874，1622，1607，1572，1528，1485，1451，1274，799，765。
    比较2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑和2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑水扬亚胺的红外光谱，发现前者出现的υN-H（3348 cm-1，3253 cm-1）在后者的光谱中消失，但是出现υN=C（1622cm-1），后者还出现了1274 cm-1的峰，可归属为υPh-OH，说明合成的试剂存在。
    用NMR和元素分析测定化合物，结果符合。
2.3 实验方法
    于25mL容量瓶中，依次加入1.5mL1.0×10-4 mol/L的2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑水扬亚胺溶液，一定量的汞标准溶液或样品溶液，PH = 4.0的酒石酸-酒石酸钠缓冲溶液5mL，无水乙醇2mL，用水稀释至刻度，摇匀，室温放置10 min后，使用1cm荧光池，在λex/λem=300.0/410.0 nm处测量溶液的荧光强度，同时作试剂空白，并计算二者的相对荧光强度差△F值，以△F对Hg（Ⅱ）浓度做工作曲线进行测定。
3 结果与讨论
3.1 试剂、络合物的激发光谱和荧光光谱
    按实验方法测定试剂空白及加汞后溶液体系的激发光谱和发射光谱，如图1所示。由图可见，汞的加入并没有改变试剂荧光峰的位置，而是使试剂的荧光峰降低，表明Hg与试剂反应形成的络合物在实验条件下是没有荧光性能的。由图1确定试剂空白和待测溶液体系的测定波长为λex/λem = 300.0/410.0 nm。
3.2 PH介质条件的选择
    体系的酸度影响试剂空白和络合物的相对荧光强度差△F值，其最佳PH值范围为3.0—4.5。选用醋酸-醋酸钠、邻苯二甲酸-盐酸、酒石酸-酒石酸钠等缓冲体系，结果发现酒石酸-酒石酸钠缓冲体系可使△F较大，缓冲溶液体积用3—8mL时，△F稳定。试验表明试液体系中加入乙醇有利于试剂和络合物的溶解，保持荧光的稳定。因此，本实验体系中加入PH = 4.0的酒石酸-酒石酸钠缓冲溶液5.0mL，无水乙醇2.0mL作为测定的介质条件。
3.3 试剂用量的选择
    实验结果表明，当试剂2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑水杨亚胺用量过大时，自身荧光强度变弱，当用量过少时难于形成稳定的络合物，发出荧光不稳定。取1.0×10-4mol/L的试剂溶液2mL时，对应的荧光强度达最大。加入Hg（Ⅱ）后，试剂的用量在1.0—1.8mL，荧光熄灭△F大而稳定。为了提高检测灵敏度，扩大线性范围，本实验选用试剂用量为1.5mL。
3.3 反应温度和时间的影响
    实验结果表明，Hg（Ⅱ）与试剂在室温下混合后放置10分钟后，△F稳定，并且在室温下可稳定达12小时以上。
3.4 试剂加入顺序的影响及表面活性剂的影响
    按实验方法，改变汞、合成试剂、缓冲溶液、无水乙醇的加入顺序，结果表明，对体系的荧光△F影响不大。
    表面活性剂在光度分析中往往会起到增溶、增敏、增效的作用，以常用的阴、阳及非离子表面活性剂试验，未发现对本实验适用的表面活性剂。
3.5 络合物的组成比及静态荧光熄灭常数的测定
    以摩尔比法和等摩尔连续变化法测定了络合物的组成，结果均为Hg:L=1:2（见图3）。
按实验方法测定[Hg2+] = 0时体系的荧光强度为F0，测定不同[Hg2+]浓度时体系的荧光强度为FC，据Stern-Volmer方程F0/FC = 1 + Ksv[Hg2+]，得Stern-Volmer熄灭常数Ksv =3.614×104L/mol [7]。
3.6 标准曲线和检出限
    按实验方法绘制了测定汞的工作曲线。实验表明Hg2+的浓度在4.0—100.0μg/L范围与荧光强度的熄灭呈良好的线性关系，其回归方程为：△F = -0.73 + 7.61C（μg/25mL）；相关系数r=0.9910。按IUPAC规定，方法的检测限CL= kσ/s ，计算式中k=3（置信水平为90％时），σ为试剂空白测定值的标准偏差，S为工作曲线的斜率。本实验σ=0.02（n=11）， s=7.61，测得检测限为0.315μg/L。以1.0 μg/25mL 的Hg2+测定相对标准偏差1.82%（n =8）。
3.7 共存离子的影响
    按实验方法考察二十多种常见离子对1.0μg/25mLHg2+测定结果的影响，相对误差在5%以内，共存离子允许量：Na+、K+、Li+、Mg2+、Ca2+、NH4+、Cl-、NO3-、ClO4-、SO42-（1000μg以上）；H2PO4-、HPO42-、HCO3-、CO32-（500μg）；Pb2+（200μg）；Cd2+、Ag+（100μg）；Zn2+、Cu2+（65μg）；CO2+、Cr3+、Ni2+（55μg）；Al3+（27μg）；Fe3+、Mn2+、稀土元素（2μg）。稀土元素在一般环境样品中含量极低，可不必考虑，以质量分数为2.0%的焦磷酸钠-1.0%柠檬酸钠-1.0%氟化钠混合溶液隐蔽，可消除其它干扰离子的影响，提高选择性。
3.8 样品分析
    水样经消化处理[5]，移取一定量于25mL容量瓶中，加入1.0mL混合隐蔽剂，按实验方法测定，结果见表1
表1 样品中汞的测定结果（n = 5）

查考文献
1、《水和废水监测分析方法指南》编委会编 水和废水监测分析方法指南（上册）北京 中国环境科学出版社 1990 81
2、许俊达 王仕军 王怀公 荧光光度法测定微量汞[J] 兰州大学学报（自然科学版） 1988 24（3）：55～58.
3、催毅 罗丹明B-HgI42—PVA-124体系荧光测定微量汞[J] 理化检验-化学分册 1991 27（3）：186～187
4、龚国权 王怀公 染料交换萃取荧光光度法测定河水中汞[J] 分析实验室 1987 6（12）：10～12
5、林清赞 郑爱群 许金钩 焦宁G荧光熄灭法测定微量汞[J] 厦门大学学报（自然科学版） 1995 34（1）：137～139
6、罗兆福 左超 潘祖亭 徐勉懿 荧光光度法测定测定工业废水中痕量汞的研究[J] 分析实验室 2000 19（2）：18～20
7、陈国珍 黄贤智 郑朱梓 许金钩 王尊本 荧光分析法[M]（第二版） 北京 科学出版社 1990：112

Synthesis of 2-[(5-Mercapto-[1,3,4]thiadiazol-2-ylimino)-methyl]-phenol and Fluorescence Quenching Reaction Mercury(Ⅱ) for Determination of Trace Mercury
               Nailiang Hu Jiaxiang Yang Jimei Song Jizhao Xu
           (Department of Chemistry, Anhui University Hefei 230039)

Abstract 2-[(5-Mercapto-[1,3,4]thiadiazol-2-ylimino)-methyl]-phenol was synthesized. It is a new fluorescence reagent. The reagent exhibits a maximum of fluorescence emission spectrum at 410.0nm.the reagent can form a complex with mercury ion to cause its fluorescence quenching. A new spectrofluorimetric method for the determination of trace mercury using this reagent has been developed. The linear range of the method is from 4.0 to 100.0μg/L and the detection limit is 0.315μg/L of mercury. The method has been used to determine trace mercury in water samples with satisfactory results
.Keywords 2-[(5-Mercapto-[1,3,4]thiadiazol-2-ylimino)-methyl]-phenol, mercury, fluorescence quenching method
作者简介：胡乃梁（1947—）、汉族、江苏丹阳、教授、研究方向分析化学
基金项目：安徽省自然科学基金资助项目（03045101）