2 ， 5 ービスー ( 2 一ピコリルアミノ ) ‑ 1 ， 4 ‑ ベンゾキノンを用いる コバルト(1I)の吸光光度定量
加 藤 武 * ， 中 山 達 郎 * *
S p e c t r o p h o t o m e t r i c D e t e r m i n a t i o n o f C o b a l t ( I I ) w i t h 2 ， 5 ‑ B i s ‑( 2 ‑ p i c o l y l a m i n o ) ‑ 1 ， 4 ‑ b e n z o q u i n o n e
Takeshi KATO
R e s e a r c h I n s t i t u t e l o r S c i e n c e and T e c h n o l o g y
，K i n k i U n i v e r s i t y Tatsuro NAKAYAMA
De ρ a r t m e n t 0 1 A p t l i e d C h e m i s t r y
，F a c u l t y 0 1 S c i e n c e and T e c h n o l o g y
，K i n k i U n i v e r s i t y ( R e c e i v e d S e p t e m b e r 1
，1 9 8 8 )
Abstract
A new s p e c t r o p h o t o m e t r i c method f o r t h e d e t e r m i n a t i o n o f c o b a l t ( I I ) w i t h 2
，5 ‑ b i s ‑ ( 2 ‑ p i c o l y l a m i n o )
ー1
，4 ‑ b e n z o q u i n o n e(PABQ) i n t h e p r e s e n c e o f sodium L ‑ a s c o r b a t e i s p r o p o s e d . PABQ i s p r e p a r e d by r e f 1 u x i n g a 1 : 2 m i x t u r e o f 1
，4 ‑ b e n z o q u i n o n e and 2 ‑ a m i n o m e t h y l p y r i d i n e i n e t h a n o
l.PABQ r e a c t s w i t h c o b a l t ( I I ) t o form a w a t e r s o l u b l e c o m p l e x which h a s an a b s o r ‑ p t i o n maximum a t 5 6 0 nm. The c a l i b r a t i o n c u r v e o b e y s B e e r ' s l a w o v e r t h e c o n c e n t r a t i o n r a n g e from 0 . 1 t o 2 J L g / m l o f c o b a l t ( I I ) . The a p p a r e n t m o l a r a b s o r p t i o n c o e f f i c i e n t i s 3 . 7 x 1 0 4 d m
3 mol-1cm-1•The recommended p r o c e d u r e i s a s f o l l o w s ; To a sample s o l u t i o n ， 1 ml o f 10%
sodium L ‑ a s c o r b a t e and 5 ml o f 1 0 ‑
3M PABQ methanol s o l u t i o n i s added ， pH i s a d j u s t e d t o 6.5‑7.5 w i t h ammonium a c e t a t e s o l u t i o n . and t h e s o l u t i o n i s made up t o 5 0 ml ‑ w i t h w a t e r . A f t e r s t a n d i n g t h e s o l u t i o n f o r 15‑20 m i n . t h e a b s o r b a n c e i s measured a t 5 6 0 nm a g a i n s t r e a g e n t b l a n
k.Key words: s p e c t r o p h o t o m e t r y ; d e t e r m i n a t i o n o f c o b a l t ( I I ) . 2 ， 5 ‑ b i s ‑ ( 2 ‑ p i c o l y l a m i n o ) ‑ 1 ， 4 ‑ b e n z o q u i n o n e .
1 . 緒
一 言その他の試薬を用いる方法が報告されているが，定量 操作がやや面倒である.一方水溶液における定量法で は，アゾ系色素を用いる方法(3，4)などはとくに高感 度であるが， 一般にはモノレ吸光係数が 3.5‑‑4.0X104
dm
3m o l ‑
1cm‑
1のものが多い.ニトロソR
塩を用いる方法(5)はかなり以前から行われ，その改良法も数多く報 告されている. 著者らはさきに2，2'ージピリジノレケトン ー2一ピコリノレイミン(6)による水溶液中のコパノレト
( l l )
の定量について報告した.
コバルト(
l l )
の吸光光度定量法として多数報告されて いる.溶媒抽出による方法は水溶液で測定する方法より も感度が高い場合が多く， 2ーニトロソー5ージメチノレアミ ノ フ ェ ノ ‑)1/(1)， 4‑(2ーピリジノレアソコレゾノレシン(2 ，)*理工学総合研究所 料理工学部応用化学科
p‑ベンゾキノンに2‑アミノメチルピリジンを作用させ ると(I)に示すような pーベンゾキノンの 2および5の 位置に2一アミノメチノレピリジンが付加した2，5ーピスー(2一 ピコリJレアミノ)‑1，4ーベンゾキノン(PABQと略記)が 生成(6)し，シッフ塩基は生成しない.このPABQは中 性付近で L‑アスコjレピン酸塩の存在中でコパjレト(11)
と反応して赤紫色の錯体を生成するところから，この反 応を利用してコバルト(11)を水溶液中で吸光光度定量す る方法について検討し，良好な結果を得たので報告す
。
る.H 2 0 4 N G N H ‑ c H 2 0
〔I〕2 . 実 験
2.1 試薬溶液及び標準溶液の調製
2 .
1.1
ビスー( 2
，5
一ピコリノレアミノ) ‑ 1
，4
ーベンゾキノ ン(PABQ)の合成2‑アミノメチノレピリジン 4.33g (2モノレ)と pーベン ゾキノン 2.15g (1モJレ)をそれぞれエタノーノレ25ml に溶解する.乙れらの溶液を混合した後還流下で30分間 加熱する.乙の溶液を一昼夜放置し，得られた結晶をメ タノーノレで再結晶して赤褐色の微細な針状品を得た.こ の結晶は mp1540Cであり，その元素分析の結果はC， H， Nの分析値と計算値がよく一致した.ClsH1602N4 としての計算値(分析値): C % 67.49 (67.04)， H % 5.03 (4.96)， N%17.49 (17.33).また高感度質量分析 装置により測定した分子量は320であり，計算値と一致
した.
2.1.2 PABQ試薬溶液の調製
2.1.1で合成した PABQ32 mgをメタノーノレ100ml に溶かして 10‑3M溶液を調製し，これを試薬溶液とし て用いた.
2.1.3 コバルト(11)標準溶液の調製
塩化コバルト六水塩 0.15gを水 250ml に溶解し，
乙れを EDTA溶液で標定したのち水で希釈してコパノレ ト(11)の濃度が 100μg/mlの原液を調製する. 乙の原 液を適宜稀釈して用いた.
2.1.4 Lーアスコルビン酸ナトリウム溶液の調製
L ‑
アスコノレビ、ン酸ナトリウムの109ぢ水溶液を調製し て使用した.2.2装 置
吸収スペクトノレの測定には目立製323型自記分光光度
計を，吸光度測定には目立製100‑20型分光光度計を用い た.吸収セノレは光路長 1cmの石英セルを用いた.
2.3 定量操作
コパノレト(11)を含む試料溶液一定量を 50mlメスフ ラスコに採り，これに10%L‑アスコノレピン酸ナトリウ ム溶液 1ml， 5 N酢酸アンモニウム溶液 5mlを加え，
溶液の pHを7付近に調整する. 乙れに PABQ溶液 5 mlを加え水で希釈して全容を 50mlとする.約15‑‑ 20分放置後， との溶液の 560nmにおける吸光度を試 薬ブランクを対照として測定し、検量線よりコパノレト ( 11)の濃度を求める.
3 . 結 果
3.1 吸収スペクトルの測定
コパノレト(11)1μg/mlの溶液について2.3の定量操作 に従って操作し，得られた溶液の可視部における吸収ス ペクトノレを測定した.Fig. 1 に示すように波長 560nm 付近に吸収極大を有するスペクトノレが得られた.この吸 収極大波長において試薬ブランクの値はわずかであるた め， [成光度の測定には 560nmを使用した.
3.2 pHの影響
コパノレト(11) 0.6μg/mlの溶液に緩衝溶液を加えて 各程 pHの溶液を調製し，とれらの溶液について2.3の
~ 0.4 ロ6 ...... 0 0 ω ..0
〈
0.2
¥
、、̲.......ー一ーーーーーー
一・・・『・ー‑‑‑‑‑2400 500 600 700 Wavelength， nm
Fig. 1 Absorption spectra of PABQ‑cobalt(II) complex
[Co(II)J: 1.0μg/ml; pH:6.8
1: PABQ‑cobalt(II) complex against rea‑ gent blank
2: Reagent blank against water
‑ 16
定量操作に従って操作し，溶液の pHが吸光度に及ぼす 1.2 影響について検討した.Fig.2に示すように pH6.5‑‑
7.5の範囲において一定かっ最高の吸光度が得られた.
還元剤として L‑アスコノレピン酸を用いると溶液の pH を大きく変動させるため， 本定量法では L‑アスコノレビ
ン酸ナトリウムを用いた.
0.4
8H HC
門戸
l HO ω
﹄︿
0.1
。
5 7
pH Fig. 2 Effect of pH
[Co(II)]: 0.6μg/ml
3.3 放置時間の影響
コバルト
( I I )
0.6μg/mlの溶液について，試薬添加後 の放置時間が吸光度に及ぼす影響について検討した.そ の結果試薬添加後15‑‑60分で一定かつ最高の吸光度を示 した.又， 60分以上では吸光度が徐々に減少する.従っ て定量では試薬添加後15‑‑20分後に吸光度を測定した.3.4 試薬量の影響
コパノレト
( I I )
0.6μg/mlの溶液化ついて試薬の添加 量が吸光度に及ぼす影響について検討した.Fig.3に示 すように試薬一 3ml以上で一定の吸光度が得られ，試薬 の大過剰は妨害しなかった.3.5 Lーアスコルビン酸ナトリウム添加量の影響
0.41
/
d〈Joh
。
oコ2コdd0 • 2 t a l l f }ト
I2 4 6 8 10 1O‑3
M
PABQ solution， ml Fig. 3 Effect of amounts of PABQ[Co(II)]: 0.6μg/ml， pH:6.8， total volume:
50ml
2 0 8
C甘
，心s... 0 UJ
...0
〈
唱EBムFh叫
m m
山
1 4 F /
﹁
i
g u μ c ' n
一0
︑ ︐
E︐
︑
lll'・唱目品
( 1
ノ
t
l E︑ 口
〆l︑LUO 川 川 ρ u a
︹C
E U S
品z
n u
・g ・
・ 且
F
2.0
コバルト
( I I )
0.6μg/mlの溶液について L‑アスコル ビン酸ナトリウムの添加量が吸光度に及ぼす影響につい て調べた.10必 Lーアスコノレビ、ン酸ナトリウムを0.2mlReductant
Table 1 Effect of reductants on the determination of cobalt(II)
Sodium L‑ascorbate Hydrazine su1fate
Hydroxy lamine hydrochloride Sodium sulfite
Sodium hyposulfite None
Concentration Absorbance 0.2% 0.417
ノノ 0.094
// 0.057
// 0.062
1/ 0.001
0.075 [Co(II)]: 0.6μg/ml， pH: 6.8
<ll 巳J
@ 0.2
..0
』0 ..ω 0
〈 以上加えれば一定の吸光度が得られ，乙れの過剰は妨害
しなかった.L‑アスコルビン酸ナトリウムを添加しなけ れば添加時に一時赤紫色を呈するが直ちに槌色する.こ れは一時生成した錯体が直ちに酸化されるためであろ う.また還元剤として亜硫酸ナトリウムなどを使用すれ ばTable 1に示すように吸光度がかなり小さい.
0.1
1.0 Mole fraction， C Co(II)) / [ C Co(II))
+
CP ABQ) ] Fig. 5 Continuous variation method0.8 0.6
0.4 0.2
。
3.6 検量線
各種濃度のコパノレト(ll)溶液について2.3の定量操作 に従って操作し，検量線を作成した.Fig.41と示すよう にコパノレト(ll)が 0.1‑‑2.0μg/mlの濃度範囲において 原点を通る直線が得られた.検量線より算出したコバル ト錯体のモノレ吸光係数は 3.71x 104dm3mol‑1cm‑1であ りニトロソ R塩法より感度がやや大である.またコパノレ ト(ll)1μg/mlの溶液について10回繰返し実験を行い，
得られたl政光度の相対標準偏差は0.29%であった.
着されなかった.従って錯基は陽イオンとして存在して いる
通常のコパノレト錯体は， Co( ll)は 不 安 定 で あ り Co(ill)の状態で存在する場合が多い. 本定量法ではコ パノレトが Lーアスコノレビン酸の存在下で PABQと反応 して呈色することから Co(ll)として存在すると考えら 乙れを確めるためポーラログラフ測定を行った.
‑1.0 (V vs SCE)
Fig. 6 Polarograms of P ABQ‑cobalt(II) complex
①: P ABQ‑co balt complex
②:blank solution
③:①ー②
[Co(II)]: 10μg/ml， pH: 6.8
~
(︿ ミ
) . H
3.7 共存イオンの影響
コパlレト lμg/mlの溶液に各種塩類を添加し，本定量 法における共存イオンが吸光度に及ぼす影響について検 討した.共存イオンが存在しない場合の吸光度に対して 誤差が3労以内のものを共存イオンの許容量とした.陰 イオンはほとんど妨害せず Cl‑，Br‑， 1‑， S042‑， S032‑， C032‑， N03‑， N02‑， HPOlーなどは 500μg/mlまで 許容される. 乙れらのイオンは妨害しないものと考え てそれ以上の濃度では測定しなかった.シュウ酸イオン は 300μg/ml，クエン酸イオンは 100μg/mlまで許 容される. 一方陽イオンは妨害するものが多く Mg2+， Ca2+， AP+は妨害しないが Mn2+は100，Pb2+， Cr3十 は20μg/mlまで許容される.Zn2+は2μg/mlであり，
Fe2+， Cu2+， Ni2+は 0.5μg/mlでコパノレトの半量程 度しか許容されない.これらイオンのマスキング剤とし
ては現在のと乙ろ見出せず，なお検討する必要がある. ‑0.5 E
れる.
生成した錯体についての検討
本定量法で生成したコパノレト(ll)錯体の組成を調べる ため連続変化法を行った.Fig. 5に示すようにモノレプラ クションが0.25付近でピークを示した.従ってコパノレト とPABQが1: 3の錯体が生成しているものと考えられ る.
4 .
また生成した赤紫色の錯体は有機溶媒に抽出されない ところからイオン性化合物であると考えられる.乙の赤 紫色の溶液をイオン交換樹脂に通したところ，陽イオン 交換樹脂 (AmberliteIR 120B， Na型)に吸着され，
陰イオン交換樹脂 (AmberliteIRA 410， Cl型)に￨此
定量操作と同様の条件下で発色させ，得られた錯体溶液 (コノイノレト 10μg/ml)について0.001%ゼラチンを極大 抑制剤として用いて測定した.Fig. 6の①に見るように
‑0.35V， ‑1.15V付近に還元波を示した.一方ブラン ク溶液②も同様にー0.35V， ‑1.15 V付近に還元波を 示す. このブランク治液の波高を差引けば錯体溶液の
‑0.35 V付近の波は消失し， ‑1.15 V付近の波が残存 する. ヘキサアンミンコパノレト (m)錯体では ‑0.3 V 付近が Co(m)→Co(ll)への還元波， ‑1.2 V付近が
Co(ll)→Co( 0)への還元波である.本測定では Co (m)→Co( ll)の還元波は存在せず， Co( ll)→Co(O) への還元波が存在しているところから，本定量法で生成
した錯体は，コバノレトは Co(ll)の状態で存在している ものと考える.
文 献
r1J 桐栄恭二，本水昌二，分化， 22， 1079 (1973). r2J 大河内春乃:分化， 21， 51 (1972).
r 3 J S. Shibata， M. Furukawa， E. Kamata: Ana1. Chim. Acta， 73， 107 (1974).
r 4 J S. Shibata， M. Furukawa， K. Goto: Ana1. Chim. Acta， 71， 85 (1975)
r 5 J H. H. Wi1lard， S. Kaufman: Ana1. Chem.， 19， 505 (1947).
r6J 加 藤 武 ， 加 納 清 : 分 化 ， 34， 36 (1985). r7J 塩田三千夫，"官能基の化学"， p. 141 (1982)，
(裳華房).
