ПРИМЕНЕНИЕ 2,4-ДИНИТРОФЕНИЛГИДРАЗИНА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ВОЗДУХЕ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

сел, 1965, № 7, с. 20.— Яворовская С. Ф., Анваер Л. П. Гиг. и с ан., 1971 № 4, с. 63.— А 1 t s h u 1 1 е г А. Р., В е 1 1 а г Т. A., J. Air Pollut. Control. Ass., 1963 v. 13. p. 81.— May J., Staub, 1965, v. 25, p. 153.— Novak J., Vasak V.,Ja n a k J., Analyt. Chem., 1965, v. 37, p. 660.— Whitman N. E., J o h n s t o n A. R. Am. Ind. Hyg. Ass. J., 1964, v. 25, p. 464.

Поступила 12/VIII 1971 r.

УДК 614.72:547.441-074:543.8

ПРИМЕНЕНИЕ 2,4-ДИ H ИТРОФЕН ИЛ ГИДРАЗИНА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ВОЗДУХЕ

Канд. биол. наук И. А. Пинигина

Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва

2,4-Динитрофенилгидразин (2,4-ДНФГ) является избирательным реагентом на карбонильные соединения. Он легко вступает в редакцию с высшими и низшими, насыщенными и ненасыщенными, алифатическими и ароматическими карбонильными соединениями, образуя гидразоны. Поэтому 2,4-ДНФГ широко используется для колориметрического и хроматогра-фического определения различных карбонильных соединений и их изомеров в органических жидкостях и воде. Для анализа воздуха, где карбонильные соединения могут содержаться в микроколичествах, 2,44-ДНФГ до последнего времени не применялся.

Большая реакционная способность 2,4-ДНФГ обусловливает некоторые трудности его использования с этой целью.

Известно, что наличие примесей в 2,4-ДНФГ может снижать выход гид-разонов на 50—60% (Э. М. Аувинен и И. А. Фаворская), отрицательно влиять на устойчивость окраски при колориметрическом определении (Basson) и др. Поэтому для анализа рекомендуется использовать реагент высокой степени чистоты. Наряду с этим присутствие избытка 2,4-ДНФГ может мешать колориметрическому и хроматографическому анализу карбонильных соединений.

В связи с этим при анализе макроколичеств карбонильных соединений образующиеся гидразоны осаждают из реакционной смеси, а затем очищают избытка 2,4-ДНФГ и его примесей двукратной перекристаллизацией.

При анализе микроколичеств карбонильных соединений образовавшиеся гидразоны нельзя осадить из раствора, т. е. отделить от избытка 2,4-ДНФГ и его возможных примесей, Ronkainen, подвергая такие смеси хроматографическому анализу на бумаге с использованием в качестве неподвижной фазы 50% раствора диметилформамида в ацетоне и подвижной— гексана, пришел к выводу, что сам 2,4-ДНФГ образует на хроматограмме 3 пятна с различными величинами Rt.

Таким образом, анализ микроколичеств карбонильных соединений возможен только при наличии чистого, не содержащего примесей 2,4-ДНФГ и при устранении его избытка из анализируемого раствора.

В нашей работе очистка 2,4-ДНФГ первоначально проводилась путем двукратной перекристаллизации из химически чистого этилацетата. Эффективность очистки проверялась хроматографически на бумаге, пропитанной 50% раствором диаметилформамида в этаноле. Подвижной фазой служил гексан. Перекристаллизованный 2,4-ДНФГ проявлялся на бумаге в виде 3 и более пятен с различными величинами Rt, как это было в опытах Ronkainen.

Полученные нами результаты свидетельствовали о том, что в реакционную смесь попадают неизвестные вещества, которые проявляются на хроматограмме и, следовательно, могут мешать анализу карбонильных соединений. С целью устранения этих мешающих веществ все используемые нами

в дальнейшем органические жидкости подвергались предварительной очистке. К 1 л этилацетата или другого органического растворителя прибавляли 0,5 мл концентрированной и 10 г 2,4-ДНФГ соляной кислоты, после перемешивания оставляли до следующего дня, а затем перегоняли. Дважды перекристаллизованный 2,4-ДНФГ в этом случае проявляется на хрома-тограмме в виде 1 пятна, расположенного на линии старта, т. е. не мешающего определению карбонильных соединений. Однако если в качестве подвижной и неподвижной фаз для растворения 2,4-ДНФГ и др. использовали необработанные (как описано выше) органические жидкости, то на хро-матограмме дополнительно проявлялись 2—3 пятна с различными величинами Rt.

Вероятно, незначительные количества карбонильных соединений, содержащиеся в химически чистых органических жидкостях, взаимодействуют с 2,4-ДНФГ в процессе его перекристаллизации, образуя гидразоны. Последние загрязняют «свежеочищенный» препарат.

По-видимому, указание Ronkainen на то, что сам 2,4-ДНФГ образует на хроматограмме 3 пятна, является ошибочным, поскольку примененный этим автором ацетон для растворения неподвижной фазы неполностью испарялся из хроматографической бумаги. Попадающий на хроматограмму вместе с пробой гидразонов избыток 2,4-ДНФГ реагировал с ацетоном, образуя новый гидразон. Последний проявлялся на хроматограмме в виде дополнительного пятна.

Однако даже при наличии чистых растворителей и 2,4-ДНФГ избыток последнего мешает определению микроколичеств карбонильных соединений, так как за счет него увеличивается объем пробы, наносимой на хрома-тографическую бумагу.

При анализе атмосферного воздуха из-за низких концентраций исследуемых веществ должна быть использована вся проба (5—10мл). Для хро-матографического же анализа может быть взят ограниченный объем (0,05— 0,1 мл и меньше). Поэтому пробу нужно сконцентрировать.Для этого нами было использовано свойство 2,4-ДНФГ хорошо растворяться в кислотах и подкисленной воде. Малорастворимые в этих условиях гидразоны хорошо извлекаются различными органическими растворителями — изооктаном, бензолом, хлороформом, этилацетатом, циклогексаном, четыреххлористым углеродом, серным эфиром и др. Toren и Heinrich, Zahmon, Basson, Heistand и др. доказали, что гидразоны низкомолекулярных альдегидов и ке-тонов количественно извлекаются из водно-кислой среды гексаном в присутствии 1 % раствора соды.

Результаты наших исследований полностью согласовались с данными Lonhmon. Дальнейший хроматографический анализ показал, что из кислого раствора наряду с гидразонами гексаном извлекается лишь незначительная часть 2,4-ДНФГ, который проявляется на хроматограмме в виде 1 пятна на линии старта и не мешает анализу микроколичеств карбонильных соединений. При этом для анализа может быть использована почти вся проба, так как гексан следует испарить, а сухой остаток растворить в нужном объеме растворителя и нанести на хроматограмму.

Очищенный 2,4-ДНФГ нами был использован при разработке метода раздельного определения насыщенных альдегидов Ci — С4 в воздухе. Для этого изучались оптимальные условия проведения реакции между 2,4-ДНФГ и альдегидами, так как в литературе нет четких указаний о соотношении реагентов, влиянии времени и температуры на ход реакции.

Результаты, полученные при изучении соотношения реагентов, представлены на рис. 1, из которого видно, что эффективность образования гид-разона возрастает по мере увеличения избытка 2,4-ДНФГ. Наиболее благоприятные условия получения гидразона наблюдались при 3-кратном избытке 2,4-ДНФГ по сравнению с ацетальдегидом. Дальнейшее увеличение реагента не оказывало заметного влияния на эффективность образования гидразона ацетальдегида. На основании полученных данных мы сочли воз-

можным рекомендовать для получения гидразонов не менее 3-кратного избытка 2,4-ДНФГ.

Результаты изучения влияния времени на образование гидразонов представлены на рис. 2, из которого видно, что ко 2-му часу реакция в основном заканчивается. Дальнейшее увеличение времени не оказывает заметного воздействия на эффективность образования гидразона ацетальде-гида. Поэтому мы сочли возможным рекомендовать получение гидразона ацетальдегида в течение 3 часов в присутствии не менее 3-кратного избытка 2,4-ДНФГ.

Получение гидразонов проводилось при комнатной температуре, так как 2,4-ДНФГ неустойчив при нагревании; уже при 60° он начинает разлагаться.

Оптимальные условия для получения гидразона ацетальдегида (3-кратный избыток 2,4-ДНФГ и 3-часовая экспозиция) были применены нами также для получения гидразонов формальдегида, пропионового и масляного аль-

л 2.5мнг

Соотношении ацетальдегида и2.4-ДНФГ

Рис. 1. Влияние избытка 2,4-ДНФГ на эффективность образования гидразонов.

Б 0,07 у-0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 ао/

/ 2 3 4 <Г Время (6 часах)

Рис. 2. Влияние времени на эффективность образования гидразонов.

дегидов. При этом достигнуты аналогичные результаты, что позволило нам рекомендовать их и для получения гидразонов указанных альдегидов.

Для хроматографического разделения низших альдегидов — С4 на бумаге лучшие результаты зарегистрированы при использовании в качестве неподвижной фазы 50 % раствора диметилформамида в этаноле и гексана — в качестве подвижной фазы. Время хроматографического разделения 3— 4 часа.

В тонком слое силикагеля разделение продолжается 15—20 мин., однако формальдегид и ацетальдегид полностью не разделяются. Лучшие результаты получены при использовании в качестве подвижной фазы смеси гексана, этилацетата и хлороформа в соотношении 7:3:5.

Количественное определение альдегидов после хроматографического разделения рекомендуется проводить следующим образом. Желтые пятна, образуемые гидразонами, вырезают из хроматограммы и переносят в пробирку с 2 мл ацетона — для элюации окраски. Через 10—15 мин. к элюату прибавляют 0,5мл 20% раствора щелочи. Образовавшаяся красная окраска с максимумом поглощения 440—450 нм устойчива более 2 часов.

Количественная оценка содержания альдегидов в пробе проводилась с помощью графиков, построенных предварительно для гидразонов каждого из альдегидов.

При определении альдегидов Сх — С4 в воздухе, как показали наши исследования, пробы следует отбирать путем аспирации его через 3 последовательно соединенные поглотительные прибора с пористой пластинкой. Каждый прибор заполняют 5 мл 0,001 М раствора 2,4-ДНФГ в 2 н. растворе соляной кислоты. Поглотительные приборы охлаждают смесью лед — во-

да. Скорость аспирации исследуемого воздуха 0,5 л1мин. Поглотительный раствор устойчив в течение суток. Чувствительность метода 0,5 л<кг в определяемом объеме. Определению мешают кетоны.

ЛИТЕРАТУРА

Аувинен Э. М.,Фаворская И. А. Вести. Ленинградск. ун-та. 1963, № 10, с. 122.—В а s s о n R. А., Analyt. Chem., 1966, v. 38, р. 637.—Т о г е п Р. Е., Heinrich В. J., Ibid., 1955, v. 27, р. 1986.— Н е i s t а n d R. N., Ibid., 1967, v. 39. p. 258.— L о h m о n F. H., Ibid.,4958, v. 30, p. 972.— R о n k a i n e n Р., J. Chroma-togr., 1967, v. 27, p. 374.

Поступила 22/VI 1971 r.

УДК «12.563-087.»

К ОЦЕНКЕ ФОРМУЛДОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕВЗВЕШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР КОЖИ И[ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

У ЧЕЛОВЕКА

Г. Б. Смолянский Петрозаводский государственный университет им. О. В. Куусинена

В гигиенических, физиологических и клинических исследованиях все чаще (а при расчетах, связанных с теплообменом человека, постоянно) пользуются средневзвешенной температурой кожи (СВТК), под которой, как известно, понимают среднюю температуру кожи человека в целом, вычисленную на основании измерений температур отдельных участков ее, в соответствии с 'долей, которую имеет каждый участок в общей поверхности тела.

Формулы для вычисления СВТК и, следовательно, средневзвешенного теплового потока (СВТП), а их предложено более десятка, отличаются друг от друга как числом точек (от 15 до 3), в которых рекомендуется измерять температуру кожи, так и величиной коэффициентов взвешивания.

Каким же формулам для вычисления СТВК (СВТП) следует отдать предпочтение? Каким минимальным количеством точек измерения температуры кожи и теплового потока можно ограничиться и какие коэффициенты взвешивания при этом использовать?

Частичный ответ на эти вопросы дают Р. Ф. Афанасьева и соавт., а также Mitchell и Wyndham. Первые показали, что при вычислении СВТП наиболее точной и практически удобной в лабораторных условиях является 11-точечная система П. В. Рамзаева (1957), а в случаях, когда возможности размещения датчиков ограничены, вполне приемлема 7-точечная система Р. Ф. Афанасьевой и Л. Б. Казанцевой.

Условившись, что А означает лоб, В — грудь, Г — живот, Д — плечо, Е — предплечье, И — тыл кисти, К—переднюю поверхность бедра, Л — медиальную поверхность бедра, М — голень, Я — тыл стопы, П — шею, Р — спину, С — поясницу, Т — ягодичную область, а Ф — область подколенной ямки, можно записать следующее уравнение:

т А + В + Д + Г + Е + И + К + М + Н + П + Р + С + Т+Ф + Л

'к--15 ,

Тк — 0,07 А + 0,14£ + 0,ОБИ + 0,07 Н + t*L + 0.19 (* +Г) +

^ 0,35 (д + Г + Р + С)п

Тк = 0,3 (В + Д) + 0,2 (К + М). (3)