1、有机试剂有机试剂在分析中的应用在分析中的应用材料与化学化工学院材料与化学化工学院陈文陈文 2015年年 3月月第一章第一章 绪论绪论 前前 言言 课程内容课程内容 学习目的学习目的 参考书籍参考书籍 有机试剂的发展历史有机试剂的发展历史 有机试剂的基本构成和分类。有机试剂的基本构成和分类。 有机试剂的命名简介有机试剂的命名简介 1-1 前前 言言?分析化学到分析化学到底用来做什么?底用来做什么?简而言之,就是用来测定物质简而言之,就是用来测定物质的组成、结构及其含量的。的组成、结构及其含量的。这个我知道!这个我知道!不过不过有机试剂有机试剂在分析中到底在分析中到底有多重要呀?有多重要呀?无机分
2、析无机分析(无机化合物)(无机化合物)有机分析有机分析(有机化合物)(有机化合物)-鉴定试样由哪些元素、鉴定试样由哪些元素、离子、原子团或化合物组离子、原子团或化合物组成;各组分含量是多少成;各组分含量是多少-元素分析;官能团分析元素分析;官能团分析和结构分析和结构分析分析化学的分类:分析化学的分类:化学分析化学分析仪器分析仪器分析测定测定原理原理-以物质的化学反以物质的化学反应为基础的分析方法。应为基础的分析方法。-以物质的物理和物理化学以物质的物理和物理化学性质为基础;物理和物理化性质为基础;物理和物理化学分析方法。学分析方法。按测定原理或分析方法分类按测定原理或分析方法分类分分析析化化学
3、学化化学学分分析析仪仪器器分分析析酸碱滴定酸碱滴定配位滴定配位滴定氧化还原滴定氧化还原滴定沉淀滴定沉淀滴定电化学分析电化学分析光化学分析光化学分析色谱分析色谱分析波谱分析波谱分析电导、电位、电解、库仑、电导、电位、电解、库仑、极谱、伏安极谱、伏安发射、吸收,荧光、光度发射、吸收,荧光、光度气相、液相、离子、超临界气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱红外、核磁、质谱现代科学现代科学技术发展技术发展分析化学发展分析化学发展分析仪器分析仪器分析试剂分析试剂 分析化学的手段分析化学的手段化学分析仪器分析交交叉叉3.仪器分析技术使分析化学快速发展。仪器分析技术使分
4、析化学快速发展。4.被测定物质和一个适宜试剂的化学反应被测定物质和一个适宜试剂的化学反应仍然是许多分离、检出和测定方法的基仍然是许多分离、检出和测定方法的基础,础,包括仪器分析,包括仪器分析,有机试剂有机试剂在其中起在其中起到不可替代的作用。到不可替代的作用。结论:结论:1.分析化学这门学科的进步和发展既是分析化学这门学科的进步和发展既是分分 析仪器析仪器的发展又是的发展又是分析试剂分析试剂的进步,二的进步,二 者相互促进,相得益彰。者相互促进,相得益彰。2.分析试剂在分析化学中占有与分析仪器分析试剂在分析化学中占有与分析仪器 同等重要的位置。同等重要的位置。见教材见教材P.1Al3+Fe()
5、、Ti()、Cu()等离子对)等离子对测定有测定有干扰干扰铬天青铬天青S测定铝的灵敏测定铝的灵敏度高,重现性好而常被度高,重现性好而常被采用。采用。(显色剂)(显色剂)干扰离子量大时,可用干扰离子量大时,可用铜铜铁试剂铁试剂等沉淀分离。一般,等沉淀分离。一般,铁铁可加入可加入抗坏血酸或盐酸抗坏血酸或盐酸羟胺羟胺掩蔽,掩蔽,钛钛可用可用甘露醇甘露醇掩蔽,掩蔽,铜铜可用可用硫脲硫脲掩蔽。掩蔽。(沉淀剂、掩蔽剂)(沉淀剂、掩蔽剂)分光光度计分光光度计如:如:UV-2100型分光光型分光光度计度计 (分析仪器)(分析仪器)生物活性物质生物活性物质v由分析对象的数量级来看由分析对象的数量级来看v由用于分
6、析的类型来看由用于分析的类型来看离子离子 分子和形态分析分子和形态分析指示剂、指示剂、沉淀剂沉淀剂、络合剂、萃取、络合剂、萃取剂和显色剂剂和显色剂色谱衍生试剂、微萃取剂色谱衍生试剂、微萃取剂、发光试剂、荧光试剂、发光试剂、荧光试剂、分子、离子探针分子、离子探针无机物分析无机物分析有机物分析有机物分析v 由分析对象来看由分析对象来看有机试剂的发展有机试剂的发展 以以“试纸条试纸条”和和“试剂盒试剂盒”为主要形式为主要形式的快速检测试剂更是发展迅速,使分析科的快速检测试剂更是发展迅速,使分析科学步入了新的发展领域。学步入了新的发展领域。黄曲霉毒素黄曲霉毒素B1快速检测试纸快速检测试纸1-2 课程内
7、容课程内容 第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 有机试剂及金属络合物基础有机试剂及金属络合物基础 第三章第三章 影响有机试剂影响有机试剂-金属络合物的金属络合物的 形成及稳定因素形成及稳定因素 第四章第四章 分光光度分析中的有机显色剂分光光度分析中的有机显色剂 第五章第五章 表面活性剂在分析中的应用表面活性剂在分析中的应用 第六章第六章 荧光试剂及其应用荧光试剂及其应用 第七章第七章 化学发光剂及应用化学发光剂及应用 第八章第八章 色谱衍生试剂及其应用色谱衍生试剂及其应用 第九章第九章 蛋白质及核酸的分析试剂蛋白质及核酸的分析试剂 第十章第十章 生物分析中的离子荧光探针生物分析中的离子荧光探
8、针1-3 学习目的学习目的 系统学习分析用化学试剂。系统学习分析用化学试剂。 掌握化学化工类专业(尤其是分析化学方向)使掌握化学化工类专业(尤其是分析化学方向)使用频率较高的分析试剂及其应用,为将来从事本专用频率较高的分析试剂及其应用,为将来从事本专业工作奠定一个良好的基础。业工作奠定一个良好的基础。 通过本门课的学习,使大家能够通过本门课的学习,使大家能够学会学会应用所学过应用所学过的知识解决实际问题的一些思路(加强理论与实践的知识解决实际问题的一些思路(加强理论与实践相结合的能力)。相结合的能力)。1-4 参考书籍参考书籍一一. 参考教材参考教材 1.分子探针与检测试剂张华山等分子探针与检
9、测试剂张华山等. 科学出版社,科学出版社,2002 2.无机分析中的有机试剂张瑴无机分析中的有机试剂张瑴等中国地质大学出版社,等中国地质大学出版社,1991 3.有机试剂在分析化学中的应用有机试剂在分析化学中的应用。张孙玮等。科技出版社,张孙玮等。科技出版社,1981。 4.有机试剂基础有机试剂基础,张孙玮。,张孙玮。二二. 专业杂志专业杂志 1.“Chemical Abstract” 2.“Analytical Chemistry” 3. “分析化学分析化学” 4. “化学试剂化学试剂”本课程考核方法本课程考核方法100分分实验实验20分分理论考试理论考试60分分平时成绩平时成绩20分分1-
10、5 有机试剂发展史有机试剂发展史 第一个阶段:天然有机时期第一个阶段:天然有机时期 有机试剂的产生与发展是与生产实践紧密联系有机试剂的产生与发展是与生产实践紧密联系的。据文献记载,最早将有机试剂用于分析化学的。据文献记载,最早将有机试剂用于分析化学的是古罗马的的是古罗马的普林(普林(Pling),大约在公元初他就大约在公元初他就曾用五倍子(曾用五倍子(化学名称化学名称3,4,5三羟基苯甲酸三羟基苯甲酸)提取液浸泡过的纸检验醋和胆矾中的铁;到提取液浸泡过的纸检验醋和胆矾中的铁;到16世世纪时,德国的纪时,德国的李巴维(李巴维(1ibavius)也使用了这个试也使用了这个试剂检验矿泉水中的铁。剂检
11、验矿泉水中的铁。 1 7世纪时,荷兰的世纪时,荷兰的塔亨尼乌斯(塔亨尼乌斯(Tachenius)将各种金属与五倍子浸取液的反应进行了较为系将各种金属与五倍子浸取液的反应进行了较为系统地研究,并于统地研究,并于1666年出版了有关著作,成为年出版了有关著作,成为最最早早 一个有机试剂与不同金属离子反应的研究报告。一个有机试剂与不同金属离子反应的研究报告。他还将该试剂应用于检验小便中的铁,他还将该试剂应用于检验小便中的铁, 以研究人以研究人体中铁的排泄途径。体中铁的排泄途径。 17世纪,英国著名的化学家世纪,英国著名的化学家波义耳(波义耳(Boyle)曾用紫罗兰、矢车菊、胭脂虫、石蕊,曾用紫罗兰、
12、矢车菊、胭脂虫、石蕊, 巴西树、巴西树、蓝树、姜黄等多种动植物的浸取液来检验水的蓝树、姜黄等多种动植物的浸取液来检验水的酸碱性,并于酸碱性,并于1685年编写了专著年编写了专著矿泉水之博矿泉水之博物学考查物学考查,提出用一些动植物浸取液作酸碱,提出用一些动植物浸取液作酸碱指示剂。指示剂。 到到l8世纪,世纪,狄斯巴赫(狄斯巴赫(Diesbach)用草灰和用草灰和牛血一起焙燃,牛血一起焙燃, 经浸取结晶制得的试剂经浸取结晶制得的试剂(黄血黄血盐盐), 于于1745 年德国的年德国的马格拉夫(马格拉夫(Marggraf)用于检验石灰石、用于检验石灰石、 动物骨及矿泉水中的铁。到动物骨及矿泉水中的铁
13、。到1779年也为瑞典的化学家年也为瑞典的化学家贝克曼(贝克曼(Be rgman)用于检验铜和镍。用于检验铜和镍。 l795年法国化学年法国化学德克劳西(德克劳西(Descroi zilles)曾用天然靛蓝的硫酸溶液滴定次氯酸,溶液变绿曾用天然靛蓝的硫酸溶液滴定次氯酸,溶液变绿为止,为止, 这是这是最早的氧化还原滴定法最早的氧化还原滴定法。到。到l835年,年, 给吕萨克(给吕萨克(GayLussac)改进了这个方法,改进了这个方法, 即即用亚砷酸作滴定剂,用亚砷酸作滴定剂, 将天然靛蓝作为指示剂。将天然靛蓝作为指示剂。 1815年年,(Voge1)曾用姜黄提取液浸过的纸检曾用姜黄提取液浸过的
14、纸检验硼。至今验硼。至今姜黄素姜黄素用于光度法测定硼,用于光度法测定硼,仍是最灵仍是最灵敏的试剂之一敏的试剂之一。 1826年法国人年法国人比拉迪厄(比拉迪厄(Billardlere)用碘化用碘化钠滴定次氯酸时,首先使用了淀粉作指示剂。钠滴定次氯酸时,首先使用了淀粉作指示剂。 这个时期用于分析检定和作为指示剂这个时期用于分析检定和作为指示剂 主要是动主要是动物的浸取液,物的浸取液, 或天然有机物质。或天然有机物质。为什么?为什么?第二阶段:人工合成有机试剂的初始应用时期第二阶段:人工合成有机试剂的初始应用时期 到到19世纪下半叶,随着冶金、采矿业的发展世纪下半叶,随着冶金、采矿业的发展和有机化
15、学的兴起,人工合成有机试剂开始出现。和有机化学的兴起,人工合成有机试剂开始出现。法国化学家法国化学家维勒(维勒(Vohler)于于1824年人工合成的年人工合成的第一个有机物第一个有机物尿素尿素, 于于1853年被年被德入李比希德入李比希(Von Liebig)用作高汞滴定氯化物的指示剂。用作高汞滴定氯化物的指示剂。 在无机分析中开始应用人工合成的酚酞和甲在无机分析中开始应用人工合成的酚酞和甲基橙作酸碱指示剂;基橙作酸碱指示剂;1884年年耶林斯基耶林斯基用用-亚硝基亚硝基-荼酚鉴定钴;荼酚鉴定钴;1905年年秋加也夫秋加也夫系统地研究了系统地研究了-二二肟类有机试剂与无机离子反应性能的关系,
16、提出肟类有机试剂与无机离子反应性能的关系,提出了丁二酮肟作为镍的沉淀显色剂,达到了较低的了丁二酮肟作为镍的沉淀显色剂,达到了较低的检测浓度,从而为有机试剂在分析化学中的应用检测浓度,从而为有机试剂在分析化学中的应用开辟了广阔的道路。开辟了广阔的道路。第三个阶段:试剂结构与反应性能之间关系第三个阶段:试剂结构与反应性能之间关系的近代研究和应用的近代研究和应用 从从2020世纪世纪2020年代起,为了寻找高灵敏、高选年代起,为了寻找高灵敏、高选择性的有机试剂,在择性的有机试剂,在配合物结构理论配合物结构理论的启发下,的启发下,人们对有机试剂结构及其与无机离子反应性能间人们对有机试剂结构及其与无机离
17、子反应性能间的关系进行了全面研究,的关系进行了全面研究,提出了特效基团、分析提出了特效基团、分析功能团等概念功能团等概念,相继出现了铜试剂、铜铁试剂、,相继出现了铜试剂、铜铁试剂、钍试剂、铋试剂钍试剂、铋试剂I I和和、铝试剂等。、铝试剂等。 从从2020世纪世纪5050年代末起,在有机结构理论的推动年代末起,在有机结构理论的推动下,有机试剂开始向下,有机试剂开始向分子设计水平发展分子设计水平发展。先后合。先后合成了茜素氨羧络合剂、卟啉类试剂、冠醚类试剂、成了茜素氨羧络合剂、卟啉类试剂、冠醚类试剂、偶氮染料类试剂、变色酸双偶氮类试剂等。偶氮染料类试剂、变色酸双偶氮类试剂等。第四个阶段:现代应用
18、和发展阶段第四个阶段:现代应用和发展阶段 现在,分析试剂已进入现在,分析试剂已进入“识别识别”、“探针探针”、“靶向靶向”时代,各种时代,各种“试剂盒试剂盒”层出不穷。层出不穷。 比如目前手性物质的分离,离不开手性分离载比如目前手性物质的分离,离不开手性分离载体、手性添加剂和手性衍生试剂,否则分离对映体体、手性添加剂和手性衍生试剂,否则分离对映体难以实现。难以实现。 再如人类染色体的组成再如人类染色体的组成DNA的核苷酸序列分析,的核苷酸序列分析,采用电泳分离激光诱导荧光检测,要使用四种不同采用电泳分离激光诱导荧光检测,要使用四种不同发射波长的荧光标记试剂:发射波长的荧光标记试剂:荧光素异硫氰
19、酸酯荧光素异硫氰酸酯(520nm),),4硝基硝基7己酸苯并呋喃己酸苯并呋喃(550nm),),四甲基罗丹明异硫氰酸酯四甲基罗丹明异硫氰酸酯(552nm)和)和德克萨斯红德克萨斯红(604nm),才能分别得以高灵敏检测。),才能分别得以高灵敏检测。 目前用于测定生物活性物质的属于发光试剂和目前用于测定生物活性物质的属于发光试剂和荧光试剂的荧光试剂的分子探针分子探针、色谱分离的、色谱分离的柱载体材料柱载体材料和实和实施色谱分离中高灵敏检测的施色谱分离中高灵敏检测的衍生试剂衍生试剂、富集和分离、富集和分离环境污染物的环境污染物的微萃取剂微萃取剂等,都是当今化学和生物化等,都是当今化学和生物化学分析
20、中发展很快的有机试剂种类。学分析中发展很快的有机试剂种类。 有机试剂在有机试剂在有机物有机物和和生物分子的结构测定生物分子的结构测定中也中也同样有重要作用,如利用荧光共振能量转移测定蛋同样有重要作用,如利用荧光共振能量转移测定蛋白质和肽分子结构的接受体和给予体就离不开荧光白质和肽分子结构的接受体和给予体就离不开荧光探针试剂。细胞中痕量组分和单个分子的检测也非探针试剂。细胞中痕量组分和单个分子的检测也非常需要性能优异的有机试剂。常需要性能优异的有机试剂。 总之,分析试剂仍然在不断发展,不总之,分析试剂仍然在不断发展,不断推动分析化学朝着断推动分析化学朝着“更灵敏、更准确、更灵敏、更准确、更快速更
21、快速”的方向发展。的方向发展。 以有机试剂以有机试剂为主要内容的为主要内容的分析化学新分析化学新反应反应与与仪器分析新方法仪器分析新方法的进一步结合将成的进一步结合将成为分析化学中最重要的为分析化学中最重要的研究方向研究方向,继续,继续合合成、开发研究、应用新的有机试剂成、开发研究、应用新的有机试剂仍然是仍然是分析化学今后的分析化学今后的主要任务之一主要任务之一。1-6 有机试剂的基本构成和分类有机试剂的基本构成和分类1.基本构成基本构成 母体母体成键成键 原子原子取代基取代基 反应基团反应基团一般各种脂肪族碳链、芳香环或者杂一般各种脂肪族碳链、芳香环或者杂环化合物作为试剂分子的母体。环化合物
22、作为试剂分子的母体。 母体是吡啶偶氮苯,反应基团是母体是吡啶偶氮苯,反应基团是OH,吡啶环上,吡啶环上的的N为成键原子,它又是母体的组成部分,也与中心为成键原子,它又是母体的组成部分,也与中心离子配位,由它们组成官能团;而离子配位,由它们组成官能团;而NO2和二乙氨基和二乙氨基N(C2H5为取代基,为取代基, OH也是取代基,同时也是也是取代基,同时也是成键基团。成键基团。NO2NNNHON(C2H5)22-(5-硝基吡啶偶氮苯)硝基吡啶偶氮苯)-5-二乙氨基酚二乙氨基酚2,4二硝基苯肼二硝基苯肼苯是母体,肼基(苯是母体,肼基(NHNH2)是反应基团,硝基是)是反应基团,硝基是取代基,不参与反
23、应。取代基,不参与反应。O2NNO2NHNH2OCRRCRRO2NNHNNO2 2.有机试剂的分类有机试剂的分类 (一)按试剂的用途分类(一)按试剂的用途分类 1.1.分析试剂分析试剂: 测定时参与定量分析基本反应的试测定时参与定量分析基本反应的试剂,包括沉淀剂、掩蔽剂、金属络合剂、萃取剂、剂,包括沉淀剂、掩蔽剂、金属络合剂、萃取剂、显色剂、螯合树脂、探针试剂、快速检测试剂以及显色剂、螯合树脂、探针试剂、快速检测试剂以及配合各种仪器分析方法用的具有特殊性能的有机试配合各种仪器分析方法用的具有特殊性能的有机试剂等。剂等。 (1 1)沉淀剂:)沉淀剂:有两种,有两种,一是与被测定物质反应生一是与被
24、测定物质反应生成具有化学计量的不溶于水的物质,可用于重量分成具有化学计量的不溶于水的物质,可用于重量分析析。如四苯硼化钠重量法测定钾,硝酸试剂测定硝。如四苯硼化钠重量法测定钾,硝酸试剂测定硝酸根。酸根。8-8-羟基喹啉、苯甲酰苯基羟胺等。羟基喹啉、苯甲酰苯基羟胺等。B-Na+四苯硼化钠四苯硼化钠 另一是借助有机试剂的沉淀作用,分离微量另一是借助有机试剂的沉淀作用,分离微量组分起共沉淀作用的捕集剂,又叫共沉淀剂。组分起共沉淀作用的捕集剂,又叫共沉淀剂。 如如; 1-亚硝基亚硝基-2-萘酚、安息香肟、萘酚、安息香肟、2-巯基苯巯基苯并咪唑,分别共沉淀分离并咪唑,分别共沉淀分离U()、Co ()Au
25、 () ,Ag()。)。+NNCCHNN-硝酸试剂硝酸试剂(2) 萃取剂萃取剂 多指与金属离子形成不溶于水而易溶于有机试多指与金属离子形成不溶于水而易溶于有机试剂的各种螯合物的有机络合剂。剂的各种螯合物的有机络合剂。常用的有:双硫腙,常用的有:双硫腙,萃取光度测定萃取光度测定Hg(),Cd(),Pd()等(以等(以CCl4为溶剂)。二(为溶剂)。二(2-乙基己酸)磷酸(乙基己酸)磷酸(P204)是有机)是有机膦类稀土元素的优良萃取剂。膦类稀土元素的优良萃取剂。(3)滴定剂)滴定剂 在容量分析中,多用于络合滴定的标准试剂在容量分析中,多用于络合滴定的标准试剂,如氨羧络合剂如氨羧络合剂EDTA、C
26、yDAT等,与金属离子反应等,与金属离子反应定量、快速,而且可以用作指示剂。定量、快速,而且可以用作指示剂。(4)指示剂)指示剂 用于酸碱滴定、络合滴定、氧化还原滴定及沉淀用于酸碱滴定、络合滴定、氧化还原滴定及沉淀滴定终点指示的试剂,滴定终点指示的试剂,如酸碱指示剂甲基橙和酚酞;如酸碱指示剂甲基橙和酚酞;络合滴定指示剂二甲酚橙、铬黑络合滴定指示剂二甲酚橙、铬黑T等;氧化还原滴等;氧化还原滴定指示剂如二苯胺磺酸钠、定指示剂如二苯胺磺酸钠、N-苯基邻氨基苯甲酸;苯基邻氨基苯甲酸;沉淀指示剂萘红。沉淀指示剂萘红。(5)显色剂)显色剂 一般指在分光光度测定中与被测定组分快速反一般指在分光光度测定中与被
27、测定组分快速反应生成稳定的深色络合物或有机物的有机试剂。应生成稳定的深色络合物或有机物的有机试剂。如如铬天青铬天青S、水杨基荧光酮、罗丹明、水杨基荧光酮、罗丹明B、卟啉、蒽醌和、卟啉、蒽醌和其他偶氮类显色剂。其他偶氮类显色剂。(6 6)荧光试剂和化学发光试剂)荧光试剂和化学发光试剂 荧光试剂本身有颜色,可分为两种:一种是荧光试剂本身有颜色,可分为两种:一种是本身具有荧光,如水杨基荧光酮和罗丹明本身具有荧光,如水杨基荧光酮和罗丹明B B,它们,它们与金属离子络合物的形成导致与金属离子络合物的形成导致荧光猝灭荧光猝灭,另一种,另一种是试剂本身无荧光、如荧光嫁和邻苯二甲醛,它是试剂本身无荧光、如荧光
28、嫁和邻苯二甲醛,它们们与被测物反应生成的新化合物具有荧光与被测物反应生成的新化合物具有荧光(又叫(又叫荧光发生试剂)。荧光发生试剂)。 发光试剂是在一定条件下产生发光的有机试发光试剂是在一定条件下产生发光的有机试剂剂,如鲁米诺、光泽精、桑色素等。,如鲁米诺、光泽精、桑色素等。(7)衍生试剂)衍生试剂 这类试剂主要用于色谱分离检测这类试剂主要用于色谱分离检测。如气相色谱。如气相色谱衍生试剂三甲基氯硅烷、三氯乙酸酐等,液相色谱衍生试剂三甲基氯硅烷、三氯乙酸酐等,液相色谱衍生试剂,衍生试剂,2,4-二硝基氟苯。它们具有强的可检二硝基氟苯。它们具有强的可检测基团(生色团、电化学基团和荧光试剂等)及与测
29、基团(生色团、电化学基团和荧光试剂等)及与被测定物质反应的基团。被测定物质反应的基团。O2NNO2F+H2NCHCOOHRO2NNO2CHCOOHRNH2,4-二硝基氟苯衍生氨基酸二硝基氟苯衍生氨基酸(8)色谱固定相)色谱固定相 又称分离介质,包括又称分离介质,包括离子交换树脂离子交换树脂。柱材。柱材料多为多孔性高聚物,一般以苯乙烯和二乙烯料多为多孔性高聚物,一般以苯乙烯和二乙烯基交链共聚物为主体。基交链共聚物为主体。固定液固定液有以角鲨烷为代有以角鲨烷为代表的烃类。有聚乙二醇为代表的醇类等。表的烃类。有聚乙二醇为代表的醇类等。 液相色谱液相色谱固定相固定相主要是硅胶与硅烷化试剂主要是硅胶与硅
30、烷化试剂形成的形成的键合相键合相。有烷基键合相、苯基键合相等,。有烷基键合相、苯基键合相等,最新的硅胶键合超分子化合物环糊精、冠醚和最新的硅胶键合超分子化合物环糊精、冠醚和杯芳烃固定相可以有效的识别手性化合物。杯芳烃固定相可以有效的识别手性化合物。(9)离子交换剂)离子交换剂 包括离子交换树脂和液态离子交换剂包括离子交换树脂和液态离子交换剂,在性,在性质相近元素如稀土的分离和微量组分的富集中质相近元素如稀土的分离和微量组分的富集中起重要作用。如起重要作用。如8-氨基喹啉功能基的螯合树脂氨基喹啉功能基的螯合树脂可选择性地富集可选择性地富集Pt,Pd,Au等贵金属。等贵金属。 液态离子交换剂长碳链
31、烷基胺液态离子交换剂长碳链烷基胺,如,如amberliterLA-1,可作为,可作为Au, Ag, Pt, Cd的的萃取剂,也可以作相分配色谱和纸色谱的固定萃取剂,也可以作相分配色谱和纸色谱的固定相。相。 按应用分类的试剂还有生化试剂,按应用分类的试剂还有生化试剂,如细胞研究用试剂、核酸合成试剂、如细胞研究用试剂、核酸合成试剂、肽合成试剂等,还有核磁共振位移试肽合成试剂等,还有核磁共振位移试剂等。剂等。 2 2. .辅助试剂辅助试剂: 测定时不参与定量分析基本反应的测定时不参与定量分析基本反应的试剂,包括有机溶剂、个别指示剂、试剂,包括有机溶剂、个别指示剂、缓冲剂、絮凝剂、保护胶以及基准物缓冲
32、剂、絮凝剂、保护胶以及基准物质等。质等。 分析试剂由于是与无机离子或化合分析试剂由于是与无机离子或化合物在分离、测定时起直接作用的试剂,物在分离、测定时起直接作用的试剂,目前研究的较多目前研究的较多, 故通常所说的有机试故通常所说的有机试剂实际上是指这一类试剂剂实际上是指这一类试剂。而辅助试剂。而辅助试剂比较简单,不参与定量分析的基本反应,比较简单,不参与定量分析的基本反应,因此研究较少因此研究较少。注意:注意:(二)按试剂的结构分类(二)按试剂的结构分类 从理论研究和机理探讨来看,以试剂结从理论研究和机理探讨来看,以试剂结构为特征来分类是方便的。一般按母体结构为特征来分类是方便的。一般按母体
33、结构或配位原子进行分类。构或配位原子进行分类。 (1)根据试剂母体结构分类:)根据试剂母体结构分类: 三苯甲烷类三苯甲烷类试剂,醌亚胺类试剂,安替比林类试剂,试剂,醌亚胺类试剂,安替比林类试剂,二氮菲类试剂,偶氮类试剂,大环类试剂,二氮菲类试剂,偶氮类试剂,大环类试剂,离子型试剂等。离子型试剂等。 (2)根据试剂配位原子分类:氧配位螯根据试剂配位原子分类:氧配位螯合剂,氮配位螯合剂,氧、氮配位螯合合剂,氮配位螯合剂,氧、氮配位螯合剂,含硫配位螯合剂等。剂,含硫配位螯合剂等。 (三)按照反应类型分类(三)按照反应类型分类(1)直接合成反应类直接合成反应类 被测组分与另一物质在一定条件下被测组分与
34、另一物质在一定条件下反应,生成产物为一有机试剂,通过检反应,生成产物为一有机试剂,通过检测该试剂的有关特性,达到检测的目的。测该试剂的有关特性,达到检测的目的。例如:在例如:在Fe 3+离子的存在下,硫化氢与离子的存在下,硫化氢与对对二甲氨基苯胺生成次甲基蓝的反应:二甲氨基苯胺生成次甲基蓝的反应:2NH2N(CH3)2SNCH3)(2NN+(CH3)2+H2SFe3+次甲基蓝次甲基蓝对对二甲氨基苯胺二甲氨基苯胺该反应是测定该反应是测定H2S的灵敏度、选择性都较好的方法的灵敏度、选择性都较好的方法(2)螯合反应类)螯合反应类 与金属离子形成螯合物的有机试剂均属此类。与金属离子形成螯合物的有机试剂
35、均属此类。如:如:8-巯基喹啉与巯基喹啉与Mn2+及丁二酮肟与及丁二酮肟与Ni2+的反应的反应.NSHNSMn2+2+Mn2+21+H+CH3CCCH3NNHOOH+ Ni 2+CH3CCCH3NNNi2+CH3CH3CCNNHHOOOO+2H+注:形成的螯合物具有下列一些特性注:形成的螯合物具有下列一些特性(1)大多数金属螯合物为难溶性沉淀)大多数金属螯合物为难溶性沉淀(2)有一些金属螯合物具有较深的特)有一些金属螯合物具有较深的特征颜色,且易溶于水或有机溶剂。征颜色,且易溶于水或有机溶剂。(3)形成的螯合物具有较高的稳定性。)形成的螯合物具有较高的稳定性。 故这类反应在故这类反应在分离、测
36、定以及分离、测定以及光度分析上光度分析上有着重要的意义。有着重要的意义。(3)离子缔合反应类)离子缔合反应类 这类反应是金属离子首先与配位试这类反应是金属离子首先与配位试剂生成剂生成配阴离子配阴离子或或配阳离子配阳离子,然后这,然后这种配离子再与带相反电荷的有机试剂种配离子再与带相反电荷的有机试剂离子依靠静电引力生成离子缔合物。离子依靠静电引力生成离子缔合物。 例如:甲基紫与铊氯配离子的反应:例如:甲基紫与铊氯配离子的反应:C(CH3)2N+N2(CH3)NHCH3CN+(CH3)2NHCH3(H3C)2N+TlCl4-TlCl4-甲基紫甲基紫铊氯配离子铊氯配离子离子缔合物离子缔合物(4)氧化
37、还原反应类)氧化还原反应类 一些高价离子与有机试剂发生的氧化还原反应一些高价离子与有机试剂发生的氧化还原反应一般有两种情况:一般有两种情况: 一种是离子与有机试剂发生氧化还原反应时,被一种是离子与有机试剂发生氧化还原反应时,被还原的离子与被氧化的有机试剂生成有色螯合物。还原的离子与被氧化的有机试剂生成有色螯合物。氧化还原反应和配合反应是同步进行的。氧化还原反应和配合反应是同步进行的。 紫红色螯合物紫红色螯合物2CrO42- + 3H4L + 8H+Cr()(HL)2 + Cr 3+ + H2L+ 8H2O二苯基羰酰二肼二苯基羰酰二肼二苯基偶氮羰酰肼二苯基偶氮羰酰肼 另一种是有机试剂氧化转变成有
38、色物质。另一种是有机试剂氧化转变成有色物质。例如,在氧化还原滴定中,指示剂二苯胺磺酸钠例如,在氧化还原滴定中,指示剂二苯胺磺酸钠被氧化变色,如下式:被氧化变色,如下式:ONHSO3Na2NNaO3SHNHSO3NaONNaO3SNSO3Na无色无色紫红色紫红色二苯胺磺酸钠二苯胺磺酸钠 (5)分子异构反应类)分子异构反应类 一些有机试剂在溶液中存在着互变异构现象。一些有机试剂在溶液中存在着互变异构现象。当介质的性质及反应条件改变时,互变异构平衡将发当介质的性质及反应条件改变时,互变异构平衡将发生移动,且伴随着颜色的变化。例如,酚酞在不同的生移动,且伴随着颜色的变化。例如,酚酞在不同的酸碱介质中呈
39、现出不同的颜色。酸碱介质中呈现出不同的颜色。(6) 吸附显色反应类吸附显色反应类 此反应的原理是利用金属离子在一定条件下形成此反应的原理是利用金属离子在一定条件下形成胶体物质,当此胶体吸附某种显色剂后,由于它们之胶体物质,当此胶体吸附某种显色剂后,由于它们之间的极化作用而使显色剂颜色发生化。间的极化作用而使显色剂颜色发生化。 例如,达旦黄测定鎂即属于此类反应。例如,达旦黄测定鎂即属于此类反应。pH12的的NaOH介质中介质中保护胶体保护胶体Mg(OH)2胶粒悬浮于溶液中胶粒悬浮于溶液中达旦黄达旦黄呈现红色呈现红色光度分析光度分析测定低含量的镁测定低含量的镁吸附吸附(7) 成盐反应类成盐反应类
40、有机酸与阳离子或有机碱与阴离子都可生成盐,有机酸与阳离子或有机碱与阴离子都可生成盐,这种类型的反应称为这种类型的反应称为成盐反应。成盐反应。 例如例如:草酸与钙离子生成草酸钙的反应草酸与钙离子生成草酸钙的反应,又如,苯胂酸与锆离子生成苯胂酸锆的反应:又如,苯胂酸与锆离子生成苯胂酸锆的反应: 事物是变化的,事物是变化的,随着有机试剂的不随着有机试剂的不断增多,用途的不断增多,用途的不断扩展,分类也会断扩展,分类也会随之变化。随之变化。1-7 有机试剂的命名有机试剂的命名采用系统命名法命名时,其主要规则如下:采用系统命名法命名时,其主要规则如下: (1)首先确定试剂的母体,然后以数字确)首先确定试
41、剂的母体,然后以数字确定各取代基在母体上的位置。定各取代基在母体上的位置。有机试剂的母体除开链烃及其衍生物外,最有机试剂的母体除开链烃及其衍生物外,最常见的是常见的是苯、萘、菲、蒽以及一些杂环化苯、萘、菲、蒽以及一些杂环化合物。合物。开链烃及苯环开链烃及苯环上各取代基的位置以选用上各取代基的位置以选用最小最小的数字为原则,而的数字为原则,而萘、菲、蒽萘、菲、蒽及其它及其它杂环杂环上的取代基位置按下列规则排列:上的取代基位置按下列规则排列:一一.系统命名法:系统命名法:可以看出,上述有机结构是以可以看出,上述有机结构是以最右侧最右侧的苯环作为起的苯环作为起始,以右侧与始,以右侧与另一个环最近另一
42、个环最近的碳原子为第一,沿的碳原子为第一,沿顺时针顺时针方向给苯环上每个原子排序。方向给苯环上每个原子排序。 对于杂环烃:对于杂环烃:原则上是原则上是23个汉字的音译,这与环个汉字的音译,这与环烃中已通用的烃中已通用的“苯苯”、“萘萘”、“蒽蒽”、“菲菲”的名称具有类似的普遍性,名词的结构尊重我国习惯,的名称具有类似的普遍性,名词的结构尊重我国习惯,以以“口口”旁作为杂环的标志旁作为杂环的标志。杂环化合物上各取代基。杂环化合物上各取代基的位置从的位置从杂原子杂原子开始排列。开始排列。N NOHHC3NN3CHNN8-羟基喹啉羟基喹啉2,2-联吡啶联吡啶2,9-二甲基二甲基-1,10-二氮菲二氮
43、菲1265437811 2212435678910HC3NN3CH12435678910(2)当取代基为硝基()当取代基为硝基(NO2)、亚硝基)、亚硝基(NO)、氨基()、氨基(NH2)、烷基()、烷基(R)、卤素()、卤素(X)时,命名时取代基的)时,命名时取代基的名字放在母体的前面。名字放在母体的前面。1-亚硝基亚硝基-2-萘酚萘酚1-氨基苯胂酸氨基苯胂酸 羟基(羟基(OH)、醛基()、醛基(CHO)、酮基)、酮基(CO)、羧基()、羧基(COOH)、磺基()、磺基(SO3H)、胂基()、胂基(AsO3H2)、膦基()、膦基(PO3H2)等取代基则放在后面,称作酚、醛、)等取代基则放在后
44、面,称作酚、醛、酮、酸、磺酸、胂酸、膦酸等。酮、酸、磺酸、胂酸、膦酸等。例如:例如:C4H9单单-2-乙基己基乙基己基膦酸膦酸2,4,6-三硝基三硝基-苯酚苯酚2-羟基羟基-1-萘萘甲醛甲醛(3)使用较少而已见诸文献的杂环)使用较少而已见诸文献的杂环 (一一)某些并联杂环,可以来用某些并联杂环,可以来用“杂杂”字命名或俗名。字命名或俗名。2,7,9-三氮杂菲三氮杂菲卟吩卟吩(porphine)吗啉吗啉(morpholine)可啉(可啉(corrin)(4)当试剂为偶氮化合物时,则在偶氮基前后以数字)当试剂为偶氮化合物时,则在偶氮基前后以数字表明两端基团联的位置,必要时在一端的取代基位置表明两端
45、基团联的位置,必要时在一端的取代基位置的数字上标记的数字上标记“”符号,以示区别。符号,以示区别。例如:例如:1212344 -N,N-二甲基苯胺二甲基苯胺苯苯-2-甲酸甲酸-(1-偶氮偶氮-1 )- 可以偶可以偶氮为取代氮为取代基放在母基放在母体前面命体前面命名。名。1-(4-二甲氨基苯二甲氨基苯-1-偶氮)偶氮)-2-苯甲酸苯甲酸-2 -羟基羟基-萘萘-3-甲酸甲酸12341232-羟基羟基-萘萘-4-磺酸磺酸 -(1-偶氮偶氮-1 )-2-羟基萘羟基萘-3,6-二磺酸二磺酸-4-萘酚萘酚-2-萘酚萘酚苯苯-2-胂酸胂酸-(1-偶氮偶氮-1)吡啶吡啶 -(2-偶氮偶氮-1)4-硝基苯硝基苯
46、-(1-偶氮偶氮-1)1212364512124112 34系统命名法的系统命名法的优缺点:优缺点:优点:优点:由试剂的名称即可知道其组成和结构。由试剂的名称即可知道其组成和结构。缺点:缺点:当试剂复杂时,名字往往很长,使用不当试剂复杂时,名字往往很长,使用不便,也没有突出试剂的特性和用途。便,也没有突出试剂的特性和用途。二二.以试剂的特性和用途命名以试剂的特性和用途命名有些试剂则可根据其用途的专属性进行命名。例如:有些试剂则可根据其用途的专属性进行命名。例如:三三.商品和习惯名称商品和习惯名称 一些有机试剂,在用作分析试剂以前一些有机试剂,在用作分析试剂以前便有了人们所习惯了的名称,作为有机
47、试便有了人们所习惯了的名称,作为有机试剂应用后,仍常常沿用其习惯名称。剂应用后,仍常常沿用其习惯名称。 例如:例如:茜素、安息香肟、甘油、水杨酸、茜素、安息香肟、甘油、水杨酸、双硫踪、甲基橙、甲基红、菌素红双硫踪、甲基橙、甲基红、菌素红等试剂等试剂便是这样。便是这样。 特别是一些常用的指示剂和显色剂,特别是一些常用的指示剂和显色剂,往往是由有机染料演变来的,因此使用习往往是由有机染料演变来的,因此使用习惯名称更感到方便。比如惯名称更感到方便。比如甲基紫、孔雀绿甲基紫、孔雀绿等。等。四四.英文名称缩写表示法英文名称缩写表示法 一些常用的有机试剂,由于系统一些常用的有机试剂,由于系统命名的名称很长
48、,在使用上和书写上命名的名称很长,在使用上和书写上都很不方便,于是人们常取其系统命都很不方便,于是人们常取其系统命名时名时英文名称的各部分的第一个字母英文名称的各部分的第一个字母合并合并来表示它。来表示它。 例如:氨羧络合剂乙二胺四乙酸例如:氨羧络合剂乙二胺四乙酸常用常用EDTA来表示,是由其英文名称来表示,是由其英文名称Ethylene diamine tetra acetic acid缩写缩写而成的。而成的。其它常用英文名称缩写表示试剂还有:其它常用英文名称缩写表示试剂还有:1. 通过第一章的学习,你认为有机试剂在通过第一章的学习,你认为有机试剂在分析中有什么样的地位?分析化学未来分析中有
49、什么样的地位?分析化学未来的发展方向是什么?的发展方向是什么?2. 有机试剂是如何分类的,如果提到有机试剂是如何分类的,如果提到“吸吸附显色反应附显色反应 类试剂类试剂”属于那种分类方式?属于那种分类方式?3.为什么说,形成螯合物的反应在分析上具为什么说,形成螯合物的反应在分析上具有比较重要的意义?有比较重要的意义?4.常见的有机试剂命名方法有哪些?它们各常见的有机试剂命名方法有哪些?它们各有何优缺点?有何优缺点?问题:问题:参考文献:参考文献:1.石石 影,分析化学中应用有机试剂的发展过程,淮影,分析化学中应用有机试剂的发展过程,淮 北北 煤煤 师师 院院 学学 报报J,1989,10(2)
50、:):57-622. 日日益子洋一郎等著益子洋一郎等著 徐文韬等译徐文韬等译,有机化合物结构式有机化合物结构式手册手册 (中、英、日名称对照)(中、英、日名称对照) 有机化学命名原则有机化学命名原则M, 1987年年12月第月第1版版3.张明哲,有机化学命名浅谈张明哲,有机化学命名浅谈M,化学工业出版社,化学工业出版社1991,11月版月版 目前使用目前使用“探针探针”一词的领域不少,一词的领域不少,从从机械领域机械领域到到计算机网络计算机网络,从,从化学领域化学领域到到生物工程领域生物工程领域都使用该词。都使用该词。 最早最早使用的应该是使用的应该是机械领域机械领域。这一领。这一领域中探针是
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