N,N'-二邻甲苯基硫脲（CAS号：137-97-3），化学式为C₁₅H₁₆N₂S，其分子结构为两个邻甲苯胺基团通过硫脲桥连接而成。该化合物属于硫脲类衍生物，具有典型的硫脲特征，包括亲核性和络合能力。在分析化学领域，N,N'-二邻甲苯基硫脲因其独特的化学性质而备受关注，特别是作为络合剂和试剂用于金属离子的检测与分离。它易溶于有机溶剂如乙醇、氯仿和二甲基甲酰胺，而在水中溶解度较低，这为其在溶液分析中的应用提供了灵活性。硫脲基团的亲金属性使其能与多种过渡金属离子形成稳定的络合物，常用于分光光度法、电位分析和萃取分离等方法。
作为络合剂在金属离子分析中的应用
N,N'-二邻甲苯基硫脲在分析化学中最主要的用途是作为络合剂，用于重金属离子的选择性检测和定量分析。该化合物能与Cu²⁺、Ag⁺、Pd²⁺、Hg²⁺等金属离子形成颜色鲜明的络合物，从而实现分光光度测定。例如，在铜离子的分析中，N,N'-二邻甲苯基硫脲可与Cu²⁺在酸性介质（如盐酸或醋酸缓冲溶液）中反应生成黄色络合物，其最大吸收波长约为420 nm。该方法灵敏度高，摩尔吸光系数可达10⁴ L·mol⁻¹·cm⁻¹，适用于微量铜的测定，如环境水样或合金中的铜含量分析。
具体实验流程如下：在pH 4-6的缓冲溶液中，加入样品溶液和0.01 M的N,N'-二邻甲苯基硫脲试剂，室温下静置10-15分钟后，使用紫外-可见分光光度计测定吸光度。通过标准曲线法，可实现μg/L级别的检测限。该方法的优点在于选择性好，能有效掩蔽干扰离子如Fe³⁺（通过添加EDTA络合），从而提高准确性。在实际应用中，它常用于工业废水监测和食品卫生检验中铜污染的定量。
类似地，对于银离子的分析，N,N'-二邻甲苯基硫脲可形成橙红色络合物，吸收峰在450 nm附近。该反应在碱性条件下进行，适用于摄影胶片冲洗液或贵金属回收中的银含量测定。研究表明，该络合物的稳定性常数（log K）约为8.5，足以与银的氰化物络合竞争，增强了其在复杂基质中的适用性。
在萃取分离和电化学分析中的作用
除了分光光度法，N,N'-二邻甲苯基硫脲还广泛用于液-液萃取分离，尤其是在贵金属的富集与纯化中。其疏水性苯环结构使其络合物易溶于有机相（如氯仿或甲苯），实现金属离子从水相向有机相的转移。例如，在钯的分析中，该试剂可与Pd²⁺形成中性络合物，在pH 2-4条件下萃取效率达95%以上。随后，通过反萃取或直接在有机相中进行原子吸收光谱（AAS）测定，实现高选择性分离。该方法特别适用于地质样品或催化剂中钯的痕量分析，避免了传统方法中矩阵干扰的问题。
在电化学分析方面，N,N'-二邻甲苯基硫脲作为修饰剂用于电极表面功能化。例如，将其固定在玻璃碳电极上，可构建Pd²⁺的伏安传感器。络合物形成后，产生特征性的还原峰（约-0.4 V vs. Ag/AgCl），灵敏度可达ng/mL级别。该应用在便携式检测设备中潜力巨大，如现场环境监测。实验中，需注意电极活化过程：先用循环伏安法扫描CV曲线，然后滴涂试剂溶液固定络合层。相比传统汞电极，该方法更环保，且重复性好（RSD < 5%）。
其他分析应用与局限性
N,N'-二邻甲苯基硫脲还可作为沉淀剂用于某些金属离子的分离。例如，与Hg²⁺反应生成黄色沉淀，便于重量法或火焰原子吸收的预处理。在有机分析中，它偶尔用于硫化合物鉴定，通过与碘反应监测硫脲基团的氧化。此外，在色谱分析中，该化合物可作为流动相添加剂，改善金属螯合物的保留行为。
尽管应用广泛，但该试剂并非完美。其对光和热的敏感性要求实验在避光条件下进行，且在高氯离子环境中可能产生竞争络合，需添加掩蔽剂如硫脲本身来优化。此外，毒性评估显示，其苯环结构可能具有轻微致癌风险，使用时需佩戴防护装备。未来，随着绿色化学的发展，可探索其纳米复合物形式，进一步提升选择性和灵敏度。
总之，N,N'-二邻甲苯基硫脲作为一种经典的分析试剂，在金属离子检测、分离和传感器构建中发挥关键作用。其多功能性使其在环境、工业和制药分析中不可或缺，推动了分析化学向高精度、高通量的方向发展。化学从业者可根据具体样品矩阵调整条件，以最大化其效能。