Способ экспресс-обнаружения взрывчатых веществ



 


Владельцы патента RU 2555758:

Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 35533" (RU)

Изобретение относится к методам индикаторного выявления следовых количеств взрывчатых веществ и компонентов взрывчатых составов на основе трех групп классов соединений: нитроароматических соединений; нитраминов и нитроэфиров; ионных нитратов. Способ экспресс-обнаружения взрывчатых веществ на основе комплекта химических индикаторов для трех групп классов азотсодержащих соединений включает применение реактивного индикаторного материала с реагентами, предварительно нанесенными в дозированном количестве на носитель, причем в качестве реактивного индикаторного материала используют носитель с иммобилизованным азокомпонентом реактива Грисса, находящимся в твердой химически модифицированной защищенной форме с ковалентно связанной аминогруппой. Достигается повышение чувствительности и надежности, а также - ускорение обнаружения. 3 з.п. ф-лы, 4 прим., 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к области исследования и анализа небиологических материалов с использованием качественных химических методик, в частности к усовершенствованным методам индикаторного экспресс-обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) путем выявления наличия их следовых количеств и для предварительного отнесения субстанций к основным классам азотсодержащих ВВ, конкретно к классам соединений нитроароматических, нитраминов, нитроэфиров и ионных нитратов.

Из-за невысокой стоимости, простоты и надежности работы химические экспресс-тесты на основе качественных цветных реакций на соединения некоторых химических классов, проявляющих взрывчатые свойства, активно используются во всем мире. Поиск путей усовершенствования химических средств экспресс-обнаружения ВВ продолжается уже не одно десятилетие. Это подтверждается устанавливающими существующий уровень техники в данной области опубликованными предложениями различных способов, составов и устройств, часть которых реализована на практике и предложена на рынке.

Улучшение систем экспресс-тестов не ограничивается расширением номенклатуры обнаруживаемых классов веществ, что продиктовано возникающими новыми угрозами. Развиваются и, уже ставшие общепринятыми, технические подходы выявления следовых количеств традиционных органических азотсодержащих ВВ трех групп классов: I - нитроароматических соединений; II - нитраминов и нитроэфиров (в единой группе); III - ионных нитратов. Отдельные представители этих соединений массово выпускаются промышленностью или имеются их запасы. К таковым можно отнести тринитротолуол, гексоген, октоген, ТЭН, нитроглицерин, черный порох (калийную селитру), аммиачную селитру и ряд других соединений. Основные направления усовершенствования этих методов включаются в уровень техники и заключаются в увеличении чувствительности, селективности и быстродействия обнаружения, обеспечении безопасности и удобства при работе с экспресс-тестами, повышении эксплуатационных характеристик в части стойкости систем к внешним воздействиям при их хранении и применении.

В основе подавляющего большинства реализованных и востребованных на практике способов и наборов экспресс-обнаружения азотсодержащих ВВ, начиная с 70-х годов XX века, применяются однотипные реакции в различных модификациях. Для колориметрического определения ВВ класса ароматических полинитросоединений, например, используется давно известная нуклеофильная реакция - их взаимодействие с сильными основаниями (гидроксиды щелочных металлов, четвертичные органические аммонийные основания). Данная реакция с образованием интенсивно окрашенных комплексов является высокочувствительной и может проводиться в различных модификациях (реакция Яновского, Циммермана).

В [Патент РФ 2369444, Публ. 21.03.2008, МПК B05B 17/00, G01N 33/22] запатентовано аэрозольное устройство для экспресс-обнаружения взрывчатых веществ нитроароматического ряда, отличительными признаками которого является состав материала флакона, насоса распылителя и его деталей. В качестве индикаторного состава предложена рецептура, которая наряду с водно-спиртовым раствором гидроксида четвертичного алкиламмония содержит глицерин.

Предложены и менее востребованные в практике экспресс-анализа ВВ способы, например [Патент РФ 2336523, Публ. 04.07.2007, МПК: G01N 31/22, G01N 21/78, Патент СССР №930113 Публ. 23.05.1982, МПК: G01N 31/08], основанный на образовании под воздействием УФ-излучения окрашенных продуктов взаимодействия нитросоединения и других азотсодержащих веществ с металлорганическим комплексом - цимантреном (циклопентадиенилтрикарбонилмарганец).

Общая схема экспресс-обнаружения азотсодержащих ВВ предполагает использование щелочных реагентов не только в качестве нуклеофильных агентов для веществ полинитроароматического ряда, образующих с ними интенсивно окрашенные соединения, но и среды, обеспечивающей щелочной гидролиз нитраминов и нитроэфиров. Образующийся в результате гидролитического разложения нитрит-ион обладает достаточной реакционной способностью и надежно определяется с помощью различных цветных реакций. Возможным вариантом может быть окисление ароматического амина в сильнокислой среде [Заявка US 20120003746 Публ. 05.01.2012, МПК: G01N 33/22, C07D 279/20], но чаще определение проводят с помощью реактива Грисса в различных модификациях - растворов производных 1 - нафтиламина (азокомпонент) и сульфаниловой кислоты или ее производных в кислой среде, как описано в аналогичных настоящему изобретению наборах и способах, их реализующих [Патент EP 0264252 A2, Публ. 20.04.1988, МПК G01N 31/22; Патент США 5480612, Публ. 12.08.1993, МПК G01N 37/00; Патент США 4788039, Публ. 29.11.1988, МПК G01N 31/22, G01N 33/00; Заявка US 20070202009 Публ. 05.01.2012, МПК: G01N 33/22, C07D 279/20].

Определение нитрат-ионов, описанное в [Патент США 4690902, Публ. 01.09.1987, МПК: G01N 31/22; Zhang J.-Z., Fischer C.J. A simplified rewcorcinol method for direct spectrophotometric determination of nitrate in seawater // Marine Chemistry. - 2006. - V.99 - P.220-226.] предполагает использование в качестве индикаторных реагентов диоксибензолов в концентрированной серной кислоте. Методика не получила развития в средствах экспресс-анализа ВВ. В реализованных способах определение нитратов предполагает предварительное мягкое восстановление N O 3 в кислой среде цинком или его модифицированными смесями как, например, в [Патент СССР 1638619 А1, Публ. 30.03.1991, МПК: G01N 31/22] до более активного N O 2 -иона. Определение образующегося иона N O 2 проводят также с использованием реактива Грисса.

Модификация методики определения нитрата в предложенном способе [Патент РФ №2206889, Публ. 20.06.2003, МПК: G01N 31/00, G01N 21/00] предполагает для дополнительного повышения чувствительности в качестве азокомпонента использовать производное нафтиламина, не имеющее первичных алифатических аминогрупп, которые могут реагировать с нитрит-ионом в кислой среде без образования красителя. Для практической реализации предложено использовать N,N-диэтил-N′-нафтилэтилендиамин, при этом не приводится его стойкость к окислению при хранении.

Применяемая последовательная схема исследования объекта или пробоотборника с перенесенным аналитом на наличие ВВ включает его обработку щелочным раствором, нанесение реактива Грисса и добавление цинковой пыли, используется во всех аналогичных настоящему изобретению способах и представленных на рынке химических экспресс-тестах для поэтапного выявления соединений ряда замещенных полинитробензолов, нитраминов, нитроэфиров и ионных нитратов. Этап выявления нитроароматических соединений, нитроэфиров и нитраминов предполагает использование в различных наборах и способах, их реализующих, жидких индикаторных реактивов в двухкомпонентном ("Антивзрыв") или трехкомпонентном ("Поиск-XT", "Вираж") варианте. Для определения нитрат-иона в некоторых наборах вводится заключительная стадия обработки пробы цинковой пылью. Компоненты реактива Грисса могут вводиться в раствор основания и/или в один или два кислотных раствора.

Известно, что снижение активности растворов компонентов используемого в различных модификациях реактива Грисса, особенно склонных к окислению азокомпонентов, наблюдается как при длительном хранении, так и после непродолжительного воздействия таких внешних факторов, как интенсивное облучение (действие света), повышенная температура. Установленные сроки годности реагентов для обнаружения ВВ, предусматривающих использование вариантов реактива Грисса, не превышают 2 года, а в большинстве случаев составляют 1 год. Для повышения стабильности реагентов используются различные приемы, в частности направленные на уменьшение скорости их окисления.

Например, в патенте США 5480612 предлагается добавлять в кислый раствор N-(1-нафтил)этилендиамина антиоксиданты (соли гидразина, тиосульфаты). Подобные приемы помогают несколько повысить стойкость растворов легкоокисляемых реагентов, но задачу обеспечения их сохранности принципиально не решают.

Увеличение стабильности азокомпонента может достигаться посредством защиты в ароматическом соединении аминогруппы, что приводит к замедлению его окисления. Так производные нафтиламинов менее подвержены окислению в форме солей благодаря частичной дезактивации. В большинстве аналогов азокомпонент помещается в кислые растворы, что обеспечивает большую стабильность системы реагентов.

Хранение азокомпонента отдельно, в сухом виде, позволяет уменьшить окислительные процессы и исключить эффект влияния среды и других компонентов раствора, включая растворенный кислород. Израильские специалисты (патенты EP 0264252, США 4788039), предлагают применять раздельно размещенные ("долгоживущие") компоненты реактива Грисса. Хранящийся в сухом виде азокомпонент, в форме гидрохлорида, перед применением наносится из водного раствора на фильтровальную бумагу и просушивается. Но длительного хранения полученная подобным образом индикаторная бумага не выдерживает - ее поверхность постепенно изменяет цвет, теряет активность, происходит кислотное разрушение волокна носителя под действием кислой соли и продуктов ее гидролиза.

Весьма эффективным методом повышения надежности является способ раздельного размещения компонентов системы индикаторов в герметичной упаковке. При этом некоторые технические решения позволяют использовать для анализа дозированное количество реагентов. В комплекте тестов для выявления и идентификации ВВ "Лакмус-4" [Патент РФ 2203487, Публ. 22.11.2001, МПК: G01N 31/22, G01N 33/22], реализующем наиболее близкий к настоящему изобретению по технической сущности способ (прототип), содержатся пробоотборники и три реагента-идентификатора для трех классовых групп ВВ. Каждый реагент-идентификатор нанесен предварительно в виде раствора в дозированных количествах на собственный пробоотборник, каждый из которых размещен в отдельном герметичном контейнере, выполненном из двух соединенных между собой листов химически стойкого полимерного материала преимущественно на основе лавсана с полостью под пробоотборник. При этом пробоотборник выполнен из пористого материала; жидкий реагент-идентификатор ВВ группы полинитроароматических соединений содержит воду, диметилформамид, диметилсульфоксид, гидроксид щелочного металла, сульфаниловую кислоту; реагент-идентификатор ВВ группы нитроэфиров и нитроаминов содержит водный раствор соляной кислоты, альфа-нафтиламина; реагент-идентификатор ВВ группы ионных нитратов (аммиачно-селитренные ВВ и черный порох) содержит сухую цинковую пыль.

Главным недостатком прототипа и описанных аналогов является недостаточная стабильность работы используемых в экспресс-тестах реагентов, в первую очередь находящегося в растворе азокомпонента. При длительном хранении и воздействии повышенных температур происходит потеря его активности, что понижает чувствительность при обнаружении ВВ классов нитраминов, нитроэфиров и ионных нитратов. Имеющее место изменение цвета растворов также снижает вероятность достоверной идентификации положительного сигнала.

Несмотря на предварительное разнесение, в герметичную упаковку каждого реагента-идентификатора в наиболее близком аналоге, существенному повышению стабильности аналитической системы выявления нитраминов, нитроэфиров и ионных нитратов препятствует использование растворенных индикаторных форм, где реагенты находятся в сольватированном состоянии, что может существенно понижать стойкость каждого из них и особенно азокомпонента.

Использование в прототипе для каждого анализа отдельного герметично запечатанного контейнера также имеет свои недостатки помимо технологических сложностей создания таких контейнеров. Необходимо вскрытие упаковки непосредственно на месте проведения анализа, что с учетом обстановки может быть затруднено и увеличит совокупную продолжительность действий. Кроме того, каждый комплект позволяет провести только один анализ, что ограничивает их общее количество для набора экспресс-тестов, размещенного в компактной упаковке.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении надежности индикаторного обнаружения следовых количеств азотсодержащих ВВ всех трех групп классов в части обеспечения высоких чувствительности и быстродействия способа и повышении общей стойкости системы химических индикаторов к внешним воздействиям при их применении и хранении их компонентов, в том числе в негерметичном виде, в течение нескольких лет.

Данный технический результат достигается способом экспресс-обнаружения взрывчатых веществ на основе комплекта химических индикаторов для трех групп классов азотсодержащих соединений, включающим применение реактивного индикаторного материала с реагентами, предварительно нанесенными в дозированном количестве на носитель, отличающимся тем, что в качестве реактивного индикаторного материала используют носитель с иммобилизованным азокомпонентом реактива Грисса, находящимся в твердой химически модифицированной защищенной форме с ковалентно связанной аминогруппой; для проведения экспресс-обнаружения каждой из трех групп классов азотсодержащих взрывчатых веществ реактивный индикаторный материал используют в качестве контактного пробоотборника. Указанный технический результат достигается способом экспресс-обнаружения взрывчатых веществ с использованием химически модифицированного азокомпонента реактива Грисса с ковалентно защищенной аминогруппой, представляющего собой нековалентно иммобилизованный на поверхности синтетического и/или природного полимерного волокна носителя ацилированный по атому азота N-(1-нафтил)этилендиамин или ковалентно иммобилизованный через аминогруппу на поверхности полисахарида N-(1-нафтил)этилендиамин.

Предлагаемый способ экспресс-обнаружения азотсодержащих ВВ в последовательной схеме применения индикаторов обеспечивает эффективный анализ всех трех групп классов соединений: нитроароматических соединений; нитраминов и нитроэфиров (в единой группе) и ионных нитратов. Использование реактивного индикаторного материала, содержащего находящийся вне раствора химически модифицированный азокомпонент реактива Грисса в иммобилизованной защищенной форме производного N-(1-нафтил)этилендиамина с ковалентно связанной аминогруппой обеспечивает работоспособность реагентов при хранении комплекта химических индикаторов на протяжении периода времени не менее трех лет. Данный реактивный индикаторный материал может находиться вне герметичной упаковки в виде ленты (рулона) или отдельных листов. При этом не изменяются его рабочие и физические (цвет, реология) свойства. Как показано, используемые два жидких компонента: основной раствор гидроксида тетраалкиламмония или гидроксида щелочного металла, кислый раствор сульфониламида, и пыль металлического цинка, в частности, нанесенная на подложку, не лимитируют срок годности всего комплекта химических индикаторов, используемого в настоящем способе.

Длительное, в течение месяца, воздействие внешних факторов: предельных температур от минус 10°C до 50°C, относительной влажности до 95±2% при внешней температуре 40°C, не вызывает заметного изменения в работоспособности комплекта химических индикаторов, реализующего заявляемый способ.

Проведение анализа в температурном диапазоне 18-50°C обеспечивает появление окраски для полинитроароматических соединений практически сразу (время срабатывания порядка 1 с) после обработки поверхности реагентом, содержащим основание, а окраска, характерная для нитраминов и нитроэфиров, нитратов - через 5-6 секунд после обработки кислым компонентом реагентов или контактом с цинком (при выявлении NO3-иона). Снижение температуры до минус 10°±1С увеличивает суммарное время анализа нитраминов и нитроэфиров, нитратов до 30-60 секунд.

Кроме высокой чувствительности по соединениям класса нитраминов и нитроэфиров, ионных нитратов, обеспеченной химически модифицированным азокомпонентом реактива Грисса, для способа при использовании реактивного индикаторного материала в качестве контактного пробоотборника показана и высокая чувствительность и селективность обнаружения следов нитроароматических соединений. Это обеспечивается за счет уменьшения размыва пробы (т.е. перехода вещества в приповерхностные непрозрачные слои) после нанесения жидких реагентов на поверхность реактивного индикаторного материала, однородно покрытую иммобилизованным модифицированным азокомпонентом реактива Грисса.

Поверхностная чувствительность способа после длительного хранения комплекта химических индикаторов, его реализующего, определена на уровне: ТЭН, аммиачная селитра - 10-9 г/мм2; гексоген, октоген и нитроглицерин - 10-10 г/мм2, тринитротолуол - 10-11 г/мм2.

Сведения, подтверждающие осуществление настоящего изобретения с реализацией заявляемого назначения и достижения указанного технического результата, описываются следующими примерами.

Пример 1.

Для формирования пробы готовят растворы, помещая точные навески каждого вещества в мерные колбы и добавляя растворитель с доведением уровня жидкости до метки. Приготавливают растворы анализируемых веществ в ацетонитриле: тринитротолуола с концентрацией 5·10-6 г/мл; гексогена, октогена и нитроглицерина - с концентрацией 5·10-5 г/мл; ТЭНа - с концентрацией 5·10-4 г/мл. Раствор аммиачной селитры с концентрацией 5·10-4 г/мл готовят в воде. На поверхность предметных стекол наносится по 2 мкл растворов (диаметр образуемого пятна около 5 мм), после чего капля просушивается до полного испарения растворителя.

Химически модифицированную форму азокомпонента реактива Грисса приготавливают следующим образом.

Для получения N-[2-(нафтилен-1-иламино)этил]ацетамида (I) 5,2 г (0,02 моль) N-(1-нафтил)этилендиамина дигидрохлорида при комнатной температуре растворяют в 50 мл 50%-го водного раствора этанола. К раствору при постоянном перемешивании добавляют 7 г (0,083 моль) NaHCO3 и дозируют 4 мл уксусного ангидрида (0.04 моль). Раствор нагревают до 50°C и выдерживают при перемешивании. Ход реакции контролируют методом ТСХ (Fluka - Silica on TLS Alu foils, элюент - этил ацетат). По окончании выдержки продолжительностью 2 ч реакционную массу охлаждают до комнатной температуры. Выделяется светлое кристаллическое вещество. Полученный ацетамид отделяют фильтрованием. Окончательную очистку проводят методом колоночной хроматографии на силикагеле при элюировании этилацетатом.

Чистоту и идентичность полученного вещества определяли по данным ЖХ-МС спектроскопии: (+ХИАД), m/z (Iотн, %): 229 [М+Н]+(100).

Для создания реактивного индикаторного материала в качестве носителя используют нетканое волокно «TechniCloth ТХ-612», ламинированное с одной стороны полимерной пленкой. Полученную химически модифицированную форму азокомпонента в количестве 30 мг растворили в растворе 0,5 г полиметилметакрилата в 5 мл ацетона. Нековалентная (физическая) иммобилизация модификацированной формы азокомпонента на носителе осуществляется нанесением приготовленного раствора на неламинированную поверхность нетканого материала и последующей сушкой. Полученный реактивный индикаторный материал содержит около 0,04 мг азокомпонента на 1 см2.

Перед испытаниями реактивный индикаторный материал подвергают старению при комнатной температуре в негерметичном полиэтиленовом пакете в течение ~3 лет.

Для сбора проб с поверхности стекла на пробоотборник - реактивный индикаторный материал последний приводят в контакт с пробой взрывчатого вещества известной массы, нанесенной вышеописанным методом на поверхность предметного стекла. Перенос пробы осуществляют круговыми протирающими движениями с легким надавливанием на ламинированную сторону пробоотборника. Каждое из анализируемых веществ наносится в разные области одного пробоотборника.

При комнатной температуре на анализируемую поверхность сразу наносят распылителем 5% раствор гидроксида калия в смеси, состоящей по объему из 40% диметилсульфоксида, 30% этанола и 30% воды. В месте присутствия следов тринитротолуола практически сразу появляется красно-бурая окраска. Далее на слегка смоченную поверхность до полного смачивания распыляется водный раствор, содержащий 143,7 г/л ортофосфорной кислоты и 20,0 г/л сульфаниламида. Красно-фиолетовая окраска появляется в месте присутствия следов нитроглицерина практически сразу, в месте со следами гексогена и октогена через 3-4 с, ТЭНа - примерно на 6 секунде. Для определения аммиачной селитры после нанесения вышеуказанных реагентов пробоотборник приводят в контакт с цинковой пылью и методом экспертных оценок делают вывод о появлении красно-фиолетовой окраски через ~ 6 с после контакта.

Поверхностная концентрация вещества, при которой происходит появление окраски при реализации данного примера предлагаемого способа. составляет: для ТЭНа, аммиачной селитры - 10-9 г/мм2; гексогена, октогена и нитроглицерина - 10-10 г/мм2, тринитротолуола - 10-11 г/мм2.

Пример 2.

Аналогичен примеру 1, но реактивный индикаторный материал содержит ковалентно иммобилизованный на поверхности полисахарида N-(1-нафтил)этилендиамин. Ковалентную иммобилизацию химически модификацированной формы азокомпоненты на носителе проводят по типовой методики, описанной в [Торлопов М.А. Синтез производных целлюлозы, содержащих фосфатные, амино- и меркаптогруппы // Известия Коми научного центра УрО РАН, 2011, 3 (7), с.23-26] и реализуют следующим образом. К 40 г высушенной при 80°C фильтровальной бумаги ("белая лента"), помещенной в коническую колбу, добавляют раствор 1,14 г (0,01 моль) метансульфохлорида и 2,02 г триэтиламина (0,02 моль) в 40 мл сухого диметилформамида. Выдерживают при 15-20°C в течение 24 часов. Отделяют бумагу и тщательно промывают дистиллированной водой, высушивают. Получают мезильное производное целлюлозы. Для нуклеофильного замещения мезильных групп ее помещают в раствор 2,59 г (0,01 моль) дигидрохлорида НЭДА и 4,08 г (0.04 моль) триэтиламина в 60 мл сухого диметилформамида. Выдерживают при 50°C в течение 48 часов. Отделяют бумагу, тщательно промывают последовательно диметилформамидом, этанолом, водой, этанолом и высушивают.

Перед испытаниями реактивный индикаторный материал подвергают старению термостатированием в климатической камере при температуре 50±1°C в негерметичном полиэтиленовом пакете в течение 15 суток. Затем проводят цикл термоциклирования в режиме: 3 часа при температуре минус 40±1°C, 3 часа при температуре 50±1°С.

Формирование, сбор проб на поверхность пробоотборника и определение следов ВВ проводят, как описано в примере 1, но при температурах от минус 10±1°С (в кислый раствор дополнительно вводится в качестве антифриза 15% изопропанола) до 50±1°C и относительной влажности до 95±2% при внешней температуре 40°C±1°С. В случае пониженной температуры время анализа увеличивается: наличие следов тринитротолуола индицируется через 3-5 с, гексоген, октоген и нитроглицерин - в пределах 30 с, аммиачной селитры и ТЭНа - в пределах 60 с. Пределы обнаружения близки примеру 1 и составляют порядок: для ТЭНа, аммиачной селитры - 10-8 г/мм2; гексогена и октогена - 10-9 г/мм2 нитроглицерина - 10-10 г/мм2, тринитротолуола - 10-11 г/мм3.

Пример 3.

Аналогичен примеру 1, но для создания реактивного индикаторного материала используют производные N-ацилированного N-(1-нафтил)этилендиамина, полученные в соответствии с нижеследующим описанием.

Получение метил[2-(нафтален-1-иламино)этил]карбамата (III). 5 г N-(1-нафтил)этилендиамин дигидрохлорида при 20±5°C растворяют в смеси 100 мл воды и 40 мл ацетонитрила. При постоянном перемешивании дозируют 8 г NaHCO3. Затем, в течение часа, при 20±5°C дозируют 1,5 мл метилхлорформиата. Ход реакции контролировали методом ТСХ (Fluka -Silica on TLS Alu foils, элюент - этилацетат). По завершении реакции на ротационном испарителе производят упаривание реакционной массы на половину, экстрагируют продукт этилацетатом, экстракт промывают водой и выпаривают. Остаток очищают методом колоночной хроматографии на силикагеле при элюировании смесью н-гексана и этилацетата 2 к 1 по объему. Чистоту и идентичность полученного вещества определяли по данным ЖХ-МС спектроскопии: (+ХИАД), m/z (1отн, %): 245 [М+Н]+(100).

Для получения этил[2-(нафтален-1-иламино)этил]карбамата (II) 5 г N-(1-нафтил)этилендиамин дигидрохлорида при 20±5°C растворяют в смеси 100 мл воды и 40 мл ацетонитрила. При постоянном перемешивании дозируют 8 г NaHCO3. Затем, в течение часа, при 20±5°C дозируют 1,6 мл этилхлорформиата. Ход реакции контролировали методом ТСХ (Fluka - Silica on TLS Alu foils, элюент - этилацетат). По завершении реакции на ротационном испарителе производят упаривание реакционной массы на половину, экстрагируют продукт этилацетатом, экстракт промывают водой и выпаривают. Остаток очищают методом колоночной хроматографии на силикагеле при элюировании смесью н-гептана и хлороформа 1 к 1 по объему. Чистоту и идентичность полученного вещества определяли по данным ЖХ-МС спектроскопии: (+ХИАД), m/z (Iотн, %): 259 [М+Н]+(100), 258 [М]+(99), 213 [М-EtO]+(16).

Получение третбутил[2-(нафтален-1-иламино)этил]карбамата (IV). 5 г N-(1-нафтил)этилендиамин дигидрохлорида при 20±5°C растворяют в смеси 100 мл воды и 40 мл ацетонитрила. При постоянном перемешивании дозируют 8 г ΝąНСО3. Затем, в течение часа, при 20±5°C дозируют 2,2 г 1,5 мл ди-трет-бутилдикарбоната. Ход реакции контролировали методом ТСХ (Fluka - Silica on TLS Alu foils, элюент - этилацетат). По завершении реакции на ротационном испарителе производят упаривание реакционной массы на половину, экстрагируют продукт этилацетатом, экстракт промывают водой и выпаривают. Остаток очищают методом колоночной хроматографии на силикагеле при элюировании смесью н-гексана и этилацетата 2 к 1 по объему. Чистоту и идентичность полученного вещества определяли по данным ЖХ-МС спектроскопии: (+ХИАД), m/z (Iотн, %): 287 [М+Н]+(100).

Нековалентную иммобилизацию полученных химически модифицированных форм азокомпонента проводят аналогично примеру 1, но из растворов 0,5 г бутадиеннитрильного каучука в 5 мл толуола содержащим 100 мг каждого производного N-ацилированного N-(1-нафтил)этилендиамина.

В серии экспериментов с использованием изготовленных образцов реактивного индикаторного материала с иммобилизацией производных N-ацилированных N[-(1-нафтил)этилендиамина формирование, сбор проб на поверхность пробоотборника и определение следов ВВ осуществляют для соединений классов нитраминов и нитроэфиров, как в примере 1. Результаты представлены в табл.1.

Таблица 1
Результаты испытания чувствительности способа при использовании в качестве азокомпонента N-ацилированных N-(1-нафтил)этилендиаминов
Азокомпонент; распределенная конц. на поверхности, мг/см2 Обнаруживаемая поверхностная концентрация вещества
гексоген октоген тэн нитроглицерин
I; 0,04 (иммобилизация по примеру 1) 10-10 г/мм2 10-10 г/мм2 10-9 г/мм2 10-10 г/мм2
I; 0,175 10-10 г/мм2 10-10 г/мм2 10-9 г/мм2 10-10 г/мм2
II; 0,06 10-9 г/мм2 10-9 г/мм2 10-8 г/мм2 10-10 г/мм2
III; 0,09 10-9 г/мм2 10-9 г/мм2 10-8 г/мм2 10-10 г/мм2
IV; 0,08 10-10 г/мм2 10-10 г/мм2 10-8 г/мм2 10-10 г/мм2

Все испытанные производные ацилированного по атому азота N-(1-нафтил)этилендиамина, нековалентно иммобилизованные на поверхности носителя, представляющего собой нетканый материал из волокна на основе целлюлозы и полиэфира, показали высокую чувствительность и быстродействие при реализации предлагаемого способа.

Пример 4.

Поверхность реактивного индикаторного материала, полученного, как описано в примере 1, обтирают ватной палочкой, находившейся в контакте с веществом. Таким образом, в разные области наносятся следы тринитротолуола, тринитробензола, тетрила, динитротолуола, пикриновой кислоты, гексогена; бесцветность поверхности реактивного индикаторного материала после нанесения сохраняется. На всю площадь наносится щелочной раствор, приготовленный по примеру 1, но гидроксид калия заменен на тетраметиламмония гидроксид. Селективно проявляются, каждая своим цветом, области с нанесенными веществами: тринитротолуол - красно-бурым, тринитробензол - желто-оранжевым, тетрил - оранжевым, пикриновая кислота - желтым, динитротолуол - сине-голубым. Затем поверхность обрабатывается кислым раствором (пример 1) и через несколько секунд бесцветная область со следами гексогена приобретает красно-фиолетовый цвет.

1. Способ экспресс-обнаружения взрывчатых веществ на основе комплекта химических индикаторов для трех групп классов азотсодержащих соединений, включающий применение реактивного индикаторного материала с реагентами, предварительно нанесенными в дозированном количестве на носитель, отличающийся тем, что в качестве реактивного индикаторного материала используют носитель с иммобилизованным азокомпонентом реактива Грисса, находящимся в твердой химически модифицированной защищенной форме с ковалентно связанной аминогруппой.

2. Способ экспресс-обнаружения взрывчатых веществ по п.1, отличающийся тем, что химически модифицированный азокомпонент реактива Грисса с ковалентно защищенной аминогруппой представляет собой нековалентно иммобилизованный на поверхности синтетического и/или природного полимерного волокна носителя ацилированный по атому азота N-(1-нафтил)этилендиамин.

3. Способ экспресс-обнаружения взрывчатых веществ по п.1, отличающийся тем, что химически модифицированный азокомпонент реактива Грисса с ковалентно защищенной аминогруппой представляет собой ковалентно иммобилизованный через аминогруппу на поверхности полисахарида N-(1-нафтил)этилендиамин.

4. Способ экспресс-обнаружения взрывчатых веществ по п.1, отличающийся тем, что реактивный индикаторный материал используют при анализе каждой из трех групп классов азотсодержащих соединений в качестве контактного пробоотборника.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к экспресс-обнаружению взрывчатых веществ (ВВ) на основе органических пероксидов. Способ основан на фиксации индикаторным методом пероксида водорода, выделившегося при разложении взрывчатых веществ.
Группа изобретений относится к контролю параметров качества углеводородных топлив. Индикаторное тестовое средство для определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах представляет собой нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом (III) калия, сформированный в виде таблеток.
Изобретение может быть использовано для оценки моющей способности бензина и дизельного топлива и влияния их моющей способности на технико-экономические и экологические (ТЭ) характеристики двигателя (Д).

Изобретение относится к подготовке и транспортировке нефти на промыслах и на предприятиях, занимающихся переработкой нефти, транспортировкой и распределением нефтепродуктов.

Изобретение относится к контролю качества автомобильного бензина и может быть использовано в лабораториях, автозаправочных станциях, нефтебазах и других объектах, потребляющих бензин.
Изобретение относится к лабораторным методам оценки коррозионной активности реактивных топлив. Способ оценки коррозионной активности реактивных топлив заключается в определении убыли веса медьсодержащего материала, помещенного в топливо, до и после испытания, при повышенной температуре.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество, полученное смешиванием отдельных компонентов, маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к области исследования жидких углеводородных топлив, преимущественно оценки их воспламеняемости, зависящей от цетанового числа, ЦЧ, или цетанового индекса, ЦИ, и может быть использовано при подборе топлива для конкретного дизельного двигателя.

Изобретение относится к области анализа физических свойств жидкостей. Устройство содержит емкость со шкалой для отбора пробы с размещенным в ней штоком с поршнем, программно-аппаратный комплекс для измерения времени и температуры, трубку для пропускания жидкости в емкость при отборе пробы для определения условной вязкости, термистор, который может быть установлен на трубке при определении микропенетрации, деэмульгирующей способности и показателя динамики нагрева жидкости, конус, который может быть установлен вместо поршня на шток с помощью резьбы при определении микропенетрации, пробку или крышку, которая может быть установлена на штуцер емкости вместо трубки при определении микропенетрации и деэмульгирующей способности, и подставку для установки емкости.

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к химическим индикаторам на твердофазных носителях, и может быть использовано для экспрессного определения металлов в водных средах и бензинах с помощью реагентных индикаторных трубок на основе хромогенных дисперсных кремнеземов.
Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методу определения железа, и может быть использовано при его определении в технологических растворах, природных и техногенных водах.

Изобретение относится к аналитической химии кремния и его кислородных соединений и может быть использовано в медицине, промышленно-санитарной химии и охране окружающей среды.

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к устройствам и средствам для химического анализа жидких сред с помощью иммобилизованных химических индикаторов на твердофазных носителях, и может быть использовано в лабораторной практике и полевых условиях.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии. Для выделения железа (III) из водных растворов используют в качестве первого органического реагента дифенилгуанидин (ДФГ).
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к экспресс-обнаружению взрывчатых веществ (ВВ) на основе органических пероксидов. Способ основан на фиксации индикаторным методом пероксида водорода, выделившегося при разложении взрывчатых веществ.

Изобретение относится к области дезинфекции и описывает индикаторный состав для обнаружения дезинфектантов с действующим веществом на основе четвертичных аммониевых соединений на поверхностях объектов и выявления полноты дезинфекции путем аэрозольного распыления, содержит 0,5-1,5% раствор тринитротолуола в одноатомном спирте, а в качестве одноатомного спирта используется пропиловый спирт.
Группа изобретений относится к контролю параметров качества углеводородных топлив. Индикаторное тестовое средство для определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах представляет собой нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом (III) калия, сформированный в виде таблеток.

Изобретение относится к неразрушающей дефектоскопии, к исследованию свойств металлов и предназначено для подтверждения исчерпания защитных свойств жаростойких диффузионных покрытий на деталях, изготовленных из углеродсодержащих жаропрочных сплавов.
Изобретение относится к медицине и описывает применение резоруфина и/или толуидинового синего, используемых в качестве органического окислительно-восстановительного красящего вещества, одного или нескольких полиолов, в частности глицерина, и воды, введенных в используемые в качестве вспомогательных веществ желатин и/или гидроксиэтилкрахмал, и/или метилцеллюлозу, в качестве индикатора кислорода.

Изобретение относится к области экологии, в частности к санитарно-химическому контролю состояния окружающей среды, и может быть использовано для решения задач обнаружения и измерения концентраций вредных веществ в воздухе.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к разработке экспресс-тестов, и может быть использовано для полуколичественного определения концентрации кобальта(II) и меди(II) в природных, сточных водах и различных жидкостях в полевых условиях. Способ включает наполнение стеклянной трубки с внутренним диаметром 0,5 см Na-формой катионита КБ-2Э-10 массой - 0,2 г, с последующим наполнением анализируемым раствором, содержащим добавленные в него нитрат натрия концентрацией 1 моль/л и нитрат кальция для создания среды, и оценку концентрации кобальта и меди по длине окрашенной зоны катионита при следующем содержании компонентов после наполнения трубки, мас.%: Катионит КБ-2Э-10 - 0,8 Нитрат натрия - 8,5 Нитрат кальция - 0,25 Вода - остальное. Достигается повышение точности и надежности, а также ускорение и упрощение анализа. 1 пр., 2 ил.
Наверх