CN103196907A - 一种酸碱指示剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种结构式为

Description

一种酸碱指示剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种酸碱指示剂及其制备方法，属于新材料技术领域。 
背景技术
酚红及其衍生物有广泛用途如酸碱指示剂、非水滴定用指示剂、蛋白电泳染色和病毒化验等。溴酚蓝作为突出的酚红衍生物，是在酚红分子上面引入溴原子，变色范围是pH小于3.0时呈黄色，pH大于4.6时呈蓝紫色，溴酚蓝等酚红衍生物有着广泛的应用前景，其中间体也可以用于制备各种功能性染料。 
专利申请CN201110226669.9公开了一种水溶性溴酚蓝的合成，但溴酚蓝不稳定，变色点偏酸性，不宜作为长期观察使用的指示剂，应用领域受到限制。此外，溴酚蓝、溴酚紫等化合物价格亦较为昂贵。 
当改变染料分子结构，可使其最大吸收波长增大或缩短，染料的色光也相应地加深或变浅。染料吸收可见光线的范围和颜色的纯度有关，吸收范围愈窄，颜色的纯度愈高。染料的吸收曲线形状各异，颜色也千差万别。用分光光度仪可测定入射到染液中的光线强度和透过染液后的光线强度的比值，由此得出染料的吸收曲线图和最大吸收波长，染料分子中含有一个或数个发色团，如偶氮基、硝基、亚硝基、羰基等。这些发色团在吸收光线后产生的电子跃迁不同，最大吸收波长也不同。此外，染料还可以含有助色团，如氨基、羟基、磺酸基和甲基等，它们对染料的色光、纯度、深浅度和溶解度等都有影响。本发明从分子结构入手，公开了一种酸碱指示剂及其制备方法，该指示剂具有易合成、变色点接近中性、变色灵敏度高、结构稳定等特点。 
发明内容
本发明目的是提供一种稳定的酸碱指示剂，该化合物易合成、变色点接近中性、变色灵敏度高、结构稳定，而且这种酸碱指示剂可以从便宜的糖精类化合物出发，大大的降低了成本。 
本发明的另一目的是提供一种酸碱指示剂及其制备方法，该制备方法操作简便实用、原料易得。 
按照本发明提供的技术方案，得到结构式为
Figure DEST_PATH_GSB00001046131600011
的酸碱指示剂，其中R 为一个或多个、相同或不同的如下基团：氢基、烃基、烷氧基、磺酸基、卤素。 
本发明所述的酸碱指示剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行： 
(1)将糖精与硝化试剂反应得到结构式为
Figure DEST_PATH_GSB00001046131600021
的白色粉末。 
(2)将
Figure DEST_PATH_GSB00001046131600022
与苯酚衍生物于反应器中，在氮气保护下，加入发烟氯化锡，加热反应，反应结束后，加入酸溶液溶解氯化锡以及过量的苯酚衍生物，热过滤后得到的沉淀用1mol/L NaOH溶液溶解，过滤，滤液加酸酸化，过滤，所得沉淀于溶剂中重结晶，得到产物。 
在一个具体实施方式中，所述反应是与式为
Figure DEST_PATH_GSB00001046131600023
的苯酚衍生物反应，其中R一个或多个、相同或不同的如下基团：氢基、烃基、烷氧基、磺酸基、卤素。 
在一个具体实施方式中，所述溶剂为甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醇、甲醇或四氢呋喃。 
在一个具体实施方式中，所述硝化试剂为发烟硝酸与浓硫酸混合溶液、乙酰基硝酸酯、氮的氧化物，其中发烟硝酸与浓硫酸体积比为1∶1～10，优先选用1∶2.5～1∶4。 
在一个具体实施方式中，所述与苯酚衍生物摩尔比为1∶2.5～10，优先选用1∶3～4。 
在一个具体实施方式中，所述催化剂发烟氯化锡与苯酚衍生物摩尔比为1∶1～10，优先选用1∶1～2。 
在一个具体实施方式中，所述反应温度范围可以是90～200℃，优先选用130～140℃。 
在一个具体实施方式中，所述反应时间为2～12h，优先选用6～7h。 
在一个具体实施方式中，所述溶解氯化锡以及过量的苯酚衍生物的酸为盐酸、硫酸、醋酸等，其中优先选用1mol/LHCl溶液；溶解温度为30～80℃。 
本发明从分子结构入手，制得了一种较为稳定的酸碱指示剂，该指示剂具有易合成、变色点接近中性、变色灵敏度高、结构稳定等优点。 
附图说明
图1、图2为本发明实例一所制备得到的酸碱指示剂紫外可见光曲线(1.7627×10-5mol/L)，其中图1为酸式结构吸收曲线，图2为碱式结构吸收曲线，图1中1、2、3、4分别为pH＝1、3、5、5.6时的紫外可见光吸收曲线，图2中1、2、3、4、5分别为pH＝5.6、6、7、8、14时的紫外可见光吸收曲线。 
图3、图4为发明实例一所制备得到的酸碱指示剂水溶液(8.8125×10-6mol/L)在暴晒15天后吸光度变化曲线，图3为波长等于433nm时的透光率，图4为波长等于565nm时的透光率，图中所标注曲线1为阳光照射前透光率，曲线2为阳光照射15天后透光率。 
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。 
本发明所述酸碱指示剂及其制备方法，其合成路线是： 
Figure DEST_PATH_GSB00001046131600031
其中R为一个或多个、相同或不同的如下基团：氢基、烃基、烷氧基、磺酸基、卤素。 
其制备方法，按如下步骤进行： 
(1)将糖精与硝化试剂反应得到结构为的白色粉末。 
(2)将与苯酚衍生物于反应器中，在氮气保护下加入发烟氯化锡，加热反应，反应结束后，加入酸溶液溶解氯化锡以及过量的苯酚衍生物，热过滤后得到的沉淀用1mol/LNaOH溶液溶解，过滤，滤液加酸酸化，过滤，所得沉淀于溶剂中重结晶，得到产物。 
实施例1：一种酸碱指示剂的制备方法，按照如下步骤进行： 
将98％硫酸35.0mL与发烟硝酸11.2mL倒入反应器，于70℃水浴锅中恒温搅拌混合，混合均匀后将水浴锅升温至95℃，加入15.5g糖精固体(固体分四次加入)，固体加完后，再恒温加热65min，然后停止反应，将溶液倒入250g碎冰中，充分搅拌，冰块溶解后过滤，得到1.1g白色粉末。将白色粉末粉末1.1g以及苯酚1.6g加入反应器，在氮气保 护下，加入入发烟氯化锡1.5mL，温度控制在130～140℃之间反应7h。加入70℃1mol/L的HCl溶液100mL，溶解氯化锡以及过量的苯酚，热过滤后得到的沉淀用50mL1mol/L NaOH溶液溶液溶解，过滤，滤液中加盐酸酸化，过滤，得到产物，于乙醇中重结晶，产率50％。 
实施例1的反应路线为： 
Figure DEST_PATH_GSB00001046131600041
实施例2：一种酸碱指示剂及其制备方法，按如下步骤进行： 
将98％硫酸15.0mL与发烟硝酸11.2mL倒入反应器，于70℃水浴锅中恒温搅拌混合，混合均匀后将水浴锅升温至95℃，加入15.5g糖精固体(固体分四次加入)，固体加完后，再恒温加热65min，然后停止反应，将溶液倒入250g碎冰中，充分搅拌，冰块溶解后过滤，得到0.8g白色粉末。将白色粉末粉末0.6g以及苯酚1.2g加入反应器，在氮气保护下，加入入发烟氯化锡1.3mL，温度控制在170～180℃之间反应12h。加入70℃1mol/L的HCl溶液100mL，溶解氯化锡以及过量的苯酚，热过滤后得到的沉淀用50mL1mol/L NaOH溶液溶液溶解，过滤，滤液中加盐酸酸化，过滤，得到产物，于乙醇中重结晶，产率15％。 
实施例3：一种酸碱指示剂及其制备方法，按如下步骤进行： 
将98％硫酸22.4mL与发烟硝酸11.2mL倒入反应器，于70℃水浴锅中恒温搅拌混合，混合均匀后将水浴锅升温至95℃，加入15.5g糖精固体(固体分四次加入)，固体加完后，再恒温加热65min，然后停止反应，将溶液倒入250g碎冰中，充分搅拌，冰块溶解后过滤，得到0.1g白色粉末。将白色粉末0.1g以及苯酚0.5g加入反应器，在氮气保护下，加入入发烟氯化锡0.8mL，温度控制在90～100℃之间反应4h。加入70℃1mol/L HCl溶液50mL溶解氯化锡以及过量的苯酚，热过滤后得到的沉淀用30mL1mol/L NaOH溶液溶解，过滤，滤液中加盐酸酸化，过滤，得到产物，于乙醇中重结晶，产率10％。 
实施例4：一种酸碱指示剂及其制备方法，按如下步骤进行： 
将98％硫酸35.0mL与发烟硝酸11.2mL倒入反应器，于70℃水浴锅中恒温搅拌混合，混合均匀后将水浴锅升温至95℃，加入15.5g糖精固体(固体分四次加入)，固体加完后，再恒温加热65min，然后停止反应，将溶液倒入250g碎冰中，充分搅拌，冰块溶解后过滤，得到白色粉末1.4g。将白色粉末1.1g以及愈创木酚2.1g加入反应器，在氮气保护下，加入发烟氯化锡1.5mL，温度控制在170～180℃之间反应7h。加入70℃1mol/L HCl 溶液100mL溶解氯化锡以及过量的愈创木酚，热过滤后得到的沉淀用50mL1mol/L NaOH溶液溶液溶解，过滤，滤液中加盐酸酸化，过滤，得到产物，于甲醇中重结晶，产率30％。 
实施例4的反应路线为： 
Figure DEST_PATH_GSB00001046131600051
实施例5：一种酸碱指示剂及其制备方法，按如下步骤进行： 
将98％硫酸35mL与发烟硝酸11.25mL倒入反应器，于70℃水浴锅中恒温搅拌混合，混合均匀后将水浴锅升温至95℃，加入15.5g糖精固体(固体分四次加入)，固体加完后，再恒温加热65min，然后停止反应，将溶液倒入250g碎冰中，充分搅拌，冰块溶解后过滤，得到白色粉末1.2g。将白色粉末1.1g以及邻氯苯酚2.1g加入反应器，在氮气保护下，加入入发烟氯化锡1.4mL，温度控制在160～170℃之间反应5h。加入70℃1mol/LHCl溶液200mL溶解氯化锡以及过量的邻氯苯酚，热过滤后得到的沉淀用50mL1mol/L NaOH溶液溶解，过滤，滤液中加盐酸酸化，过滤，得到产物，于四氢呋喃中重结晶，产率27％。 
实施例5的反应路线为： 
Figure DEST_PATH_GSB00001046131600052
本发明具有以下特点： 
(1)本发明合成了一种酸碱指示剂，该指示剂具有易合成、变色点接近中性、变色灵敏度高、结构稳定等特点。如图1、图2所示，在紫外可见吸收光谱中，可以看到其在pH为5～6时因为最大吸收波长变化而产生明显的颜色变化。 
(2)本发明所制备得到的酸碱指示剂容易纯化，而且具有较高的稳定性。如图3、图4所示，可以看出经阳光照射后透光率并没有明显变化。 

Claims (9)

1.一种结构式为的酸碱指示剂，其中R为一个或多个、相同或不同的如下基团：氢基、烃基、烷氧基、磺酸基、卤素。
2.一种如权利要求1所述的酸碱指示剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
(1)将糖精与硝化试剂反应得到结构式为
Figure FSA00000843813100012
的白色粉末。
(2)将
Figure FSA00000843813100013
与苯酚衍生物于反应器中，在氮气保护下加入发烟氯化锡，加热反应，反应结束后，加入酸溶液溶解氯化锡以及过量的苯酚衍生物，热过滤后得到的沉淀用1mol/LNaOH溶液溶解，过滤，滤液加酸酸化，过滤，所得沉淀于溶剂中重结晶，得到产物。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的硝化试剂为发烟硝酸与浓硫酸混合溶液、乙酰基硝酸酯、氮的氧化物，其中发烟硝酸与浓硫酸体积比为1∶1～10，优先选用1∶2.5～1∶4。
4.如权利要求2所述的的制备方法，其特征在于：苯酚衍生物如式
Figure FSA00000843813100014
其中R为一个或多个、相同或不同的如下基团：氢基、烃基、烷氧基、磺酸基、卤素。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：与苯酚衍生物摩尔比为1∶2.5～10，优先选用1∶3～4。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述催化剂发烟氯化锡与苯酚衍生物的摩尔比为1∶1～10，优先选用1∶1～2。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述反应温度为90～200℃，优先选用130～140℃。
8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述反应时间为2～12h，优先选用6～7h。
9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：溶解氯化锡以及过量的苯酚衍生物的酸为盐酸、硫酸、醋酸等，其中优先选用1mol/L HCl溶液；溶解温度为30～80℃。
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