CC BY
19
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 1,2,5,6-ДИБЕНЗАНТРАЦЕНА В ЧИСТЫХ РАСТВОРАХ
И В СМЕСИ С 3,4-БЕНЭПИРЕНОМ
Старший научный сотрудник М. В. Нифонтова, научный сотрудник Л. Н. Терновская
#
Из Московского научно-исследовательского института гигиены имени Ф. Ф. Эрисмана
Министерства здравоохранения РСФСР
ф
В вытяжках сажи и других продуктах неполного сгорания топлива, а также при сухой перегонке каменного угля были найдены полициклические ароматические углеводороды и их производные. Из последних некоторые обладали канцерогенными свойствами. К числу таких веществ относятся 3,4-бензпирен, 9,10-диметил, 1,2-бензантрацен, 1,2,5,6-дибензантрацен и др. Из всех канцерогенных полициклических ароматических углеводородов, образующихся при указанных процессах, лучше других изучен 3,4-бензпирен, являющийся канцерогенноактив-ным веществом и чаще других подобных углеводородов обнаруживаемый в продуктах неполного сгорания органических веществ. П. П. Дикуном (1955) разработан метод обнаружения и количественного определения 3,4-бензпирена.
Наряду с 3,4-бензпиреном и в той же области его спектра флуоресценции встречаются другие полициклические ароматические углеводороды, спектры флуоресценции которых могут или походить на спектр 3,4-бензпирена, или сильно отличаться от него и во многих случаях препятствовать обнаружению и точному определению 3,4-бензпирена. Последовательное выявление таких полициклических ароматических углеводородов по спектру их флуоресценции и их определение входили в задачу нашей работы. Первым мы взяли 1,2,5,6-дибензантрацен, являющийся слабым канцерогенным веществом.
1,2,5,6-дибензантрацен представляет собой порошкообразное вещество белого цвета с желтовато-зеленоватым оттенком. Эмпирическая формула его С22Н14, структурная
8 9 1
\/\/3 5 10 4
В органических растворителях он растворяется полностью только при медленном нагревании на водяной бане и при частом взбалтывании и перемешивании. В качестве растворителей для 1,2,5,6-дибензан-трацена мы взяли бензол и Н-гексан.
Первый этап работы заключался в обнаружении или качественном определении 1,2,5,6-дибензантрацена в чистых растворах. Обычно для этой цели получают спектр флуоресценции искомого полициклического ароматического углеводорода, который является характерным для каждого такого угеводорода.
Спектр флуоресценции 1,2,5,6-дибензантрацена мы получали, пользуясь его 0,001, 0,003 и 0,007% растворами, в которых на 1 часть органического растворителя (бензола или Н-гексана) приходилось 2 части
вазелинового масла. Растворы в объеме 3 мл вливали в кюветы и подвергали ультрафиолетовому облучению в течение 10, 20, 30 и 60 минут экспозиции на монохроматоре МС-Ш. Спектр флуоресценции снимался на «изопанхромовой» мягкой пленке чувствительностью 350 единиц, при ширине щели 0,05 мм. Наблюдалась слабая флуоресценция тускло-фиолетового цвета для 0,001 и 0,003% растворов и более яркая — для 0,007%.. Спектр флуоресценции первых двух растворов проявился в виде двух неясных широких полос, которые были значительно интенсивнее для 0,007% растворов при 60-минутной экспозиции. Эти полосы располагались в области спектра 3,4-бензпирена, но не накладывались на его основные полосы. Так, середина наиболее интенсивной полосы (по измерению Н. А. Любимова) приходилась в области длины волны Л, 414 М|1, другой полосы — в области длины волны 448 мр,. Спектры флуоресценции малых количеств (0,05—0,5 у в 1 мл раствора) 1,2,5,6-дибензантрацена в условиях съемки спектра 3,4-бензпирена не будут сказываться на его обнаружении; значительные же количества 1,2,5,6-дибензантрацена могут дезориентировать качественное определение малых количеств 3,4-бензпирена.
275 280 285 290 295 300 305 310 315Хну
Рис. I. Кривая поглощения 1,2,5,0-дибензантрацена (раствор 1 у ь I мл); растворитель — бензол.
Э — оптическая плотность (на оси ордн-нат) ; длина волны в м ^ (на оси абсцисс).
1.0 0.8 0.6
0А Q.2
0J5jf 1, у
Рис. 2. Градунровочнын графи.ч для определения 1,2,5,6-дибензантрацена в чистых растворах на длине волны 301 мц.
Э — оптическая плотность; С — концентрация в 1 мл раствора.
Количественное определение 1,2,5,6-дибензантрацена производилось на спектрофотометре СФ-4 по оптической плотности. Предварительно была построена кривая поглощения в области длин волн 274—315 Mji бензольного раствора 1,2,5,6-дибензантрацена с концентрацией 1 у в 1 жл и установлен максимум поглощения на длине волны 301 mjli; величина оптической плотности в максимуме поглощения соответствовала D =0,532 (рис. 1).
Для спектрофотометрического определения 1,2,5,6-дибензантрацена в чистых растворах мы пользовались не полной кривой поглощения для всех ее длин волн в указанной области, а только кривой, образуемой тремя различными концентрациями 1,2,5,6-дибензантрацена в максимуме поглощения. Ввиду того что концентрация 10 у 1,2,5,6-дибензантрацена в 1 мл раствора имеет слишком высокую оптическую плотность, которая не измеряется прибором СФ-4 в области длины волны 301 mjli, для спектрофотометрического определения мы выбрали растворы 1,2,5,6-дибензантрацена с концентрациями 0,5, 1 и 5 у в 1 млу хотя спектрофотометрический метод позволяет определять и меньшие количества 1,2,5,6-дибензантрацена (до 0,05 у в 1 мл раствора), но такие малые его количества не могут быть обнаружены по спектру флуоресценции, да и канцерогенная активность их ничтожна.
Спектрофотометрическое определение 1,2Дб-дибензантрацена проводилось нами в следующих условиях: при измерении оптической плотности в максимуме поглощения на длине волны 301 мц (для бензольного раствора) и применении эталонов трех концентраций: 0,5, 1 и 5 у в 1 мл раствора.
Определение производили по градуировочному графику, на оси абсцисс которого откладывали концентрации эталонов 1,2,5,6-дибенз-антрацена, а на оси ординат — показания оптической плотности. Зависимость между ними выражалась прямой восходящей линией (рис. 2).
Для выяснения точности спектрофотометрического определения 1,2,5,6-дибензантрацена мы готовили искусственные пробы с точным содержанием в них указанного углеводорода. Определение в пробах 1,2,5,6-дибензантрацена производили, как указывалось выше, по градуировочному графику.
Результаты определения приведены в табл. 1.
Таблица 1
Спектрофотометрическое определение 1,2,5,6-дибензантрацена в чистых растворах в области длины волны 301 мки
Взято 1.2.5,6—ди бензантрацена (в 7 в 1 мл) Получено 1,2,5,6-дибензантрацена Ошибка (в %)
в ^ в 1 мл в %
0,8 0,76 95,0 —5,0
2,0 2,00 100,0 0,0
4,0 3,90 97,5 —2,5
0,8 0,8 100,0 0,0
2,0 2,0 100,0 0,0
4,0 3,9 97,5 -2,5
0,8 0,8 100,0 0,0
2,0 2,0 100,0 0,0
4,0 3,96 99,0 -1,0
0,8 0,8 100,0 0,0
2,0 1,96 98,0 -2,0
4,0 3,94 98,5 -1,5
0,8 0,78 97,5 -2,5
2,0 2,06 103,0 +3,0
4,0 3,98 . 99,5 —0,5
0,8 0,82 102,5 +2,5
2,0 2,08 104,0 +4,0
4,0 4,02 100,5 +0,5
0,8 0,84 105,0 +5,9
2,0 2,10 105,9 +5,0
4,0 4,08 102,0 +2,0
0,8 0,76 95,0 —5,0
2,0 2,12 106,0 +6,0
4,0 4,06 101,5 . + 1,5
Ошибка спектрофотометрического определения 1,2,5,6-дибензантрацена в чистых растворах колебалась от 0 до ±6% (при средней ошибке ±2,17%,).
В том случае, когда наряду с 1,2,5,6-дибензантраценом присутствует 3,4-бензпирен, точное определение первого углеводорода по разработанному для него методу определения в чистых растворах становится ненадежным. Это затруднение может быть устранено путем определения в смеси 1,2,5,6-дибензантрацена и 3,4-бензпирена методом Фирордта, который широко применяют при смесях двух компонентов, если известно светопоглощение каждого из них в отдельности. Чертят кривые светопоглощения обоих соединений и выбирают две длины волны таким образом, чтобы при одной длине волны интенсивности све топоглощения этих двух соединений сильно различались, а при другой
длине волны они были близкими. Важно, чтобы обе выбранные длины волн приходились на достаточно плоские части кривых поглощения (Гиллем и Штерн, 1957). Автор дает расчетные формулы для определения концентраций X и У, т. е. обоих веществ, присутствующих в испытуемом растворе.
Метод Фирордта был использован нами для определения в смеси 1,2,5,6-дибензантрацена (X) и 3,4-бензпирена (У). Кривые поглощения 1,2,5,6-дибензантрацена и 3,4-бензпирена в бензольном растворе представлены на рис. 3.
На рис. 3 видно, что одна из выбранных нами длин волн 302 мр показывает наибольшую разницу в интенсивности поглощения указанных углеводородов, другая длина волны 292 мц, наоборот, — наименьшую разницу.
Нами были вычерчены кривые светопоглощения бензольных растворов обоих полициклических ароматических углеводородов и их растворов в Н-гексане (рис. 4).
В растворе Н-гексана (по сравнению с раствором бензола) максимум светопоглощения 1,2,5,6-дибензантрацена сместился на 4 m\i (с длины волны 301 Mjo, на длину волны 297 М|а,), а максимум поглощения 3,4-бензпирена на 3 м\х (с длины волны 299 м|ы на длину волны 296 mjí,). По своей форме кривые поглощения обоих углеводородов в бензольных и Н-гексановых растворах довольно близки.
Наибольшая разница в интенсивности поглощения 1,2,5,6-дибензантрацена и 3,4-бензпирена в Н-гексановых растворах соответствует длине волны 288 мц и наименьшая длине волны 293 mjli.
Определение 1,2,5,6-дибензантрацена и 3,4-бензпирена из смеси по формулам системы двух уравнений Фирордта мы проводили следующим образом (приведем только один пример). Готовили раствор, содержащий в 1 мл 0,3 у 1,2,5,6-дибензантрацена и 0,7 у 3,4-бензпирена; в первую кювету спектрофотометра СФ-4 наливали растворитель Н-гексан, во вторую — Н-гексановый раствор 1,2,5,6-дибензантрацена с концентрацией 1 у в 1 мл, в третью — Н-гексановый раствор 3,4-бензпирена с концентрацией 1 у в 1 мл и в четвертую — анализируемый раствор смеси. После этого определяли оптическую плотность всех трех растворов на указанных выше длинах волн (288 и 293 мц).
Данные определения представлены в табл. 2.
275 280 285 290 295 300 305 3/0 315ÁMji
292 302
Рис. 3. Кривые поглощения.
1 — 1,2,5,6-дибензантрацен (раствор в I мл) с 5=0,532; 2 — 3,4-бензпирен (раствор 1т в 1 мл). Растворитель — бензол. О — оптическая плотность (на оси ординат); длина волны в м ^ (на оси абсцисс).
288 293
Рис. 4. Кривые поглощения.
1 — 1,2,5,6-дибензантрацен (1 т в 1 мл раствора) с 0=0,630; 2 — 3,4-бензпирен (17в 1 мл раствора). Растворитель —
Н-гексан.
О — оптическая плотность (на оси ординат); длина волны в м ¡а (на оси абсцисс).
4 Гигиена и санитария. № 10
Таблица 2
Определение 1, 2, 5, 6-дибензантрацена и 3, 4-бензпирена из смеси их точных
растворов (проба № 1)
Я« 1 nS* Концентрация в 1 мл раствора (в 7) Углеводород Оптическая плотность раствъров углеводородов Оптическая плотность анализируемого раствора
288 1 1,2,5, 6-дибензантраиен .... 0,307—0,307 0,178—0,178
• 1 3, 4-бензпирен........ 0,127—0,127 0,193—0,193
293 1 1,2,5, 6-дибензантрацен . . . 0,252—0,251
1 3, 4-бензпирен........ • •
На основании полученных данных оптической плотности В чистых растворов взятых углеводородов и их смесей формула Фирордта, примененная в наших условиях, выразится так: Проба № 1 -Пр 1.
Х=
, Пр 1 3,4 БП\ ' /^3,4 БП ^Пр 1 \ I l) • U
V X 288 X 293
— ÍD"' -D' ' I ) V X 288 X 293 /
к
1,2,5,6 DBA ^3,4 БП « /1,2,5,6 DBA
/ ' X 293
288
• D
X 293
• D
3,4 БП
\ 288
Таблица 3
Результаты определения по системе двух уравнений Фирордта 1, 2, 5, 6-дибензантрацена и 3, 4-бензпирена в их смеси
№ • é Название углеводорода • Взято для анализа Получено углеводорода Ошибка определения (в %)
пробы (в 7 в 1 мл раствора) в 7 в I мл в %
1 1 2, 5, 6-ДБА...... 0,5 0,53 106 0 +6,0
3 4-БП 0,5 0,44 88 0 — 12,0
2 1 2, 5, 6-ДБА...... 0,5 0,492 98 4 — 1.6
3 4-ЕП 0,5 0,512 102 4 +2,4
3 1 2, 5, 6-ДБА...... 0,3 0,287 95 7 -4,3
3 4-БП 0,7 0,706 100 8 +0,8
4 1 2, 5, 6-ДБА...... 0,8 0,806 100 7 +0,7
3 4-ЕП 0,2 0,212 106 0 +6,0
5 1 2, 5, 6-ДБА...... 0,6 0,614 102 3 +2,3
3 4-ЕП 0,4 0,440 110 0 + 10,0
6 1 2, 5, 6-ДБА...... 0,8 0,772 96 5 —3,5
3 4-ЕП 0,5 0,536 107 2 +7,2
7 1 2, 5, 6-ДБА...... 0,5 0,537 107 4 +7,4
3 4-БП 0,5 0,506 101 2 + 1,2
. 8 1 2, 5, 6-ДБА...... 0,75 0,785 104 6 +4,6
3 4 ЕП 0,25 0,248 98 2 —0,8
' 9" 1 2, 5, 6-ДБА...... 0,4 0,437 109 2 +9,2
V 3 4-ЕП 0,6 0,586 97 7 -2,3
10- 1 2, 5, 6-ДБА...... 0,2 0,217 108 5 +8,5
3 4-БП 0,8 0,787 98 4 -1,6
Заменив обозначения полученными данными оптической плотности на длинах волн 288 и 293 мц, получим:
(О,178-0,171)— (0,127-0,193) 0,005927
(0,307-0,171) — (0,251.0,127; 0,02062 т. е. 95,7% 1,2,5,6-дибензантрацена (ДБА).
= 0,287 у,
У —
/Dnp 1 1,2,5,6 DBA \ _ '1,2,5,6 DBA Пр 1 \ r__ [ X 293 ' X 288 ) [ X 293 X 288 j
1,2,5,6 DBA 03,4БП
\ i
X 288
X 293
) " (D
1,2,5,6 DBA _ 3,4 БП
X 293
• D
X 288
)
Подставив полученные данные оптической плотности во второе уравнение, получим:
(0,193-0,307) — (0,251-0,178) 0,014573
(0,307 0,171) —(0,251-0,127) _ 0,02062 = 0,706 V.
т. е. 100,8% 3,4-бензпирена (БП).
Результаты некоторых опытов определения по системе двух уравнений Фирордта различных количеств 1,2,5,6-дибензантрацена и 3,4-бензпирена в их смеси в отсутствии других примесей приведены в табл. 3, показывающую результаты определения в чистой воде.
Ошибка определения колеблется от 0,8 до 12% (при средней ошибке it4,62%), что для малых количеств углеводородов можно считать удовлетворительным.
Выводы
1. Выработаны оптимальные условия для спектрофотометрическо-го определения 1,2,5,6-дибензантрацена в чистых растворах: а) установлен максимум поглощения в бензольном и Н-гексановом растворах; б) определена чувствительность спектрофотометрического метода и выбраны наиболее подходящие концентрации для определения 1,2,5,6-дибензантрацена.
2. Выяснена точность спектрофотометрического определения 1,2,5,6-дибензантрацена по принципу метода трех эталонов. Ошибка определения колеблется от 0 до 6% (лри средней ошибке ±2,17%).
3. Установлена возможность определения 1,2,5,6-дибензантрацена и 3,4-бензпирена из их смеси при применении системы двух уравнений Фирордта. Ошибка определения колеблется от 0,8 до 12% (при средней ошибке ±4,62%).
0
ЛИТЕРАТУРА
1. Дикун П. П. Вопр. онкол., 1955, № 4, стр. 34.—2. Гиллем А., Штерн Е. Электронные спектры поглощения органических соединений. М.. 1957, стр. 259.
Поступила 14/11 1962 г.
* # #
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОПЕРЕКИСИ ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА И СТИРОЛА В ВОЗДУХЕ ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ
Кандидат химических наук Г. С. Салямон (Ленинград)
В воздухе цехов, где производятся некоторые виды пластмасс и стирольных каучуков, гидроперекись изопропилбензола и стирол могут присутствовать одновременно и в комбинации с парами других летучих составляющих полимеров.
Количественный анализ отдельных компонентов подобных смесей не разработан. Литература по анализу гидроперекиси изопропилбензола в воздухе ограничена работой М. В. Алексеевой и сотрудников (1960), которые разлагали гидроперекись серной кислотой до фенола и определяли последний с п-нитродиазобензолом. Определению не мешают бензол, диметилфенилкарбинол и ацетофенон. Для определения стирола широко распространен метод М. И. Полетаева (1962), основан-
4*
51
