CN101073714A - 一种固相微萃取用毛细管的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固相微萃取用毛细管的制备方法，该方法以甲基丙烯酸缩水甘油酯为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，甲苯和十二醇为混合致孔剂，偶氮二异丁腈为引发剂，于室温下混合搅拌均匀，灌入经乙烯基改性的石英毛细管中，封口，加热引发聚合反应，反应完成后，以溶剂清洗毛细管除去未反应的单体、交联剂和致孔剂，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯－乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。再用硫酸冲洗所得到的整体柱毛细管，即得到羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯－乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。或用二乙胺冲洗所得到的整体柱毛细管，封口，于70±5℃反应，则得到二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯－乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。这种制备方法不仅简单、成本低，且制得的萃取中介材料可用于建立可靠的高灵敏度分析方法。

Description

一种固相微萃取用毛细管的制备方法

技术领域

本发明涉及一种固相微萃取用毛细管的制备方法，尤其是指能在固相微萃取中用的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱萃取毛细管的制备方法，属于分析化学领域。

背景技术

目前，分析化学所面对的分析对象越来越复杂，共存干扰物组成复杂且可能与对象分析物产生相互作用，对象分析物的浓度常为痕量或超痕量水平，因而一种有效的样品前处理技术在分析方法的建立过程中起着很关键的作用。迄今为止，已经有十几种样品前处理方法，其目的都在于最大限度地去除样品基底干扰以及对样品中待分析物进行最大程度地富集。

固相微萃取是二十世纪九十年代初由加拿大Waterloo大学的Pawliszyn教授提出并发展起来的一种无溶剂萃取方法。它集采样、萃取、富集和进样于一体，操作简单、费用低廉、重现性好，因此在环境监测、药物分析和食品安全领域得到了广泛地应用。管内固相微萃取作为固相微萃取的一种新形式，由于能和高效液相色谱法实现自动化在线联用，因而得到了越来越多的关注。本课题组首次将有机聚合物整体柱材料引进管内固相微萃取技术中，先后制备了基于疏水作用和阳离子交换作用机理的聚(甲基丙烯酸-乙二醇二甲基丙烯酸酯)整体柱萃取毛细管和基于疏水作用和阴离子交换作用机理的聚(丙烯酰胺-乙烯基吡啶)整体柱萃取毛细管。但目前还没有出现用甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物制备的固相微萃取用萃取毛细管。

发明内容

本发明的目的是提供一种固相微萃取用毛细管的制备方法，尤其是指能在固相微萃取中用的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱萃取毛细管的制备方法，用该方法制备的羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱萃取毛细管能在极性物质的固相微萃取中应用；制备的二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱萃取毛细管能在酸性物质的固相微萃取应用。

实现本发明目的的技术方案是：以甲基丙烯酸缩水甘油酯为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，甲苯和十二醇为混合致孔剂，偶氮二异丁腈为引发剂，将功能单体、交联剂、甲苯和十二醇按体积比1～2∶13～25∶2～4∶36～42的比例，引发剂质量为功能单体和交联剂质量总和的1～2％，于室温下混合搅拌均匀，灌入经乙烯基改性的石英毛细管中，封口，加热至55～70℃引发聚合反应，聚合反应完成后，用溶剂充分清洗毛细管除去未反应的单体、交联剂和致孔剂，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。

用0.1～0.5mol/L硫酸充分冲洗所得到的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管，反应完成后得到羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。

用二乙胺充分冲洗所得到的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管，封口，于70±5℃充分反应，得到二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。

而且，在制备甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管时，可将功能单体、交联剂、混合致孔剂和引发剂混合搅拌均匀后超声振荡5～10分钟除去气泡后，再灌入经乙烯基改性的石英毛细管中。

用来清洗毛细管除去未反应的单体、交联剂和致孔剂的溶剂为乙腈、甲醇或四氢呋喃。

本发明制得的羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管，由于其聚合物骨架表面具有极性的二醇基团，因此会产生偶极-偶极和氢键等特异性吸附作用，对极性物质具有很高的选择性和萃取能力。本发明制得的二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管，由于其聚合物骨架表面具有阴离子交换位点，故可以对酸性物质进行富集、萃取。

本发明提供的这种制备聚合物材料萃取介质的方法不仅方法简单、成本低廉而且制得的聚合物材料使用寿命长，萃取容量大、富集倍数高、重现性好，可用于建立可靠的高灵敏度分析方法。

附图说明

图1为实施例1制备的羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管用于管内固相微萃取与高效液相色谱在线联用分析环境水样中的五种极性污染物色谱图。

图2为实施例2制备的羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管用于管内固相微萃取与高效液相色谱在线联用分析尿液中亚甲二氧基安非他明色谱图。

图3为实施例3制备的二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管用于管内固相微萃取与高效液相色谱在线联用检测酱油中防腐剂苯甲酸和山梨酸色谱图。

图4为实施例3制备的二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管用于管内固相微萃取与高效液相色谱在线联用检测碳酸饮料中防腐剂苯甲酸和山梨酸色谱图。

图5为实施例3制备的二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管用于管内固相微萃取与高效液相色谱在线联用检测果酱中防腐剂苯甲酸和山梨酸色谱图。

图6为实施例3制备的二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管用于管内固相微萃取与高效液相色谱在线联用检测蜜饯中防腐剂苯甲酸和山梨酸色谱图。

具体实施方式

实施例1：

将功能单体：甲基丙烯酸缩水甘油酯5μL，交联剂：乙二醇二甲基丙烯酸酯65μL，致孔剂：甲苯10μL和十二醇180μL，引发剂：偶氮二异丁腈0.8mg在室温下混合搅拌均匀，灌入经乙烯基改性的石英毛细管中，封口，60℃引发聚合反应20h，聚合反应完成后，以甲醇充分清洗毛细管除去未反应的单体、交联剂和致孔剂。用0.1mol/L硫酸冲洗所得到的整体柱毛细管3h，得到羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。

以制备的羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管为萃取介质，用专利号ZL 03 2 54844.3提供的管内固相微萃取和高效液相色谱联用仪器装置对环境水样进行分析。

萃取及色谱分析条件：萃取流速为0.03mL/min，萃取时间为10min。分析柱为Thermo Hypersil ODS柱(250mm×4.6mm i.d.，5μm)，流动相为0.02mol/L磷酸盐缓冲液(pH 3.9)与乙腈以50∶50(v/v)混合，流速1mL/min。检测条件为紫外检测器，检测波长为280nm。

环境水样分析：采集武汉市东湖水样，离心，取上清液，调节样品溶液pH值为8.0。通过0.45μm尼龙滤膜后，便可直接进样萃取。经萃取后，以峰面积与同浓度二次水样品直接进样峰面积比较，环境水样中的分析物得到明显的富集。图1为1μg/mL萃取和直接进样对比色谱图。结果表明使用本发明提供的萃取材料进行该样品分析，富集效果明显，回收率高于88％，萃取分析的相对标准偏差小于10％，说明该固相微萃取装置适用于环境水样分析。

图1中直接进样(A)和萃取进样(B)色谱曲线。峰1：苯酚；峰2：2-硝基苯酚；峰3：3-硝基苯酚；4：邻苯二甲酸二甲酯；5：邻苯二甲酸二乙酯。

实施例2：

将功能单体：甲基丙烯酸缩水甘油酯10μL，交联剂：乙二醇二甲基丙烯酸酯70μL，致孔剂：甲苯15μL和十二醇210μL，引发剂：偶氮二异丁腈1.2mg在室温下混合搅拌均匀，超声10min以除去气泡，灌入经乙烯基改性的石英毛细管中，封口，65℃引发聚合反应16h。聚合反应完成后，以乙腈充分清洗毛细管除去未反应的单体、交联剂和致孔剂。用0.5mol/L硫酸冲洗所得到的整体柱毛细管3h，得到羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。

以制备的羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管为萃取介质，用专利号ZL 03 2 54844.3提供的管内固相微萃取和高效液相色谱联用仪器装置对尿液样品进行分析。

萃取及色谱分析条件：萃取流速为0.03mL/min，萃取时间为20min。分析柱为Kromasil ODS柱(150mm×4.6mm i.d.，5μm)。流动相为0.02mol/L磷酸盐缓冲液(pH 3.9)与甲醇以30∶70(v/v)混合，流速1mL/min。检测条件为紫外检测器，检测波长为210nm。

尿液样品分析：采集健康人尿样，离心，取上清液。以同体积的二次水稀释，调节样品溶液pH值为8.0，通过0.45μm尼龙滤膜后，直接进样萃取。图2为添加100ng/mL标样的尿样萃取色谱图。结果表明使用本发明提供的萃取材料进行该样品分析，灵敏度高(检出限为12ng/mL)，回收率高于80％，萃取分析的相对标准偏差小于10％，说明该固相微萃取装置适用于尿液样品分析。

图2中(A)为空白尿样萃取曲线，(B)为尿样中添加100ng/mL标样萃取曲线。

实施例3：

将功能单体：甲基丙烯酸缩水甘油酯5μL，交联剂：乙二醇二甲基丙烯酸酯70μL，致孔剂：甲苯20μL和十二醇180μL，引发剂：偶氮二异丁腈1.0mg在室温下混合搅拌均匀，超声5min以除去气泡，灌入经乙烯基改性的石英毛细管中，封口，55℃引发聚合反应24h。聚合反应完成后，以乙腈、甲醇或四氢呋喃充分清洗毛细管除去未反应的单体、交联剂和致孔剂。然后用二乙胺冲洗所得到的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管2h，封口，于70℃反应5h，得到二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。

以二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管为萃取介质，用专利号ZL 03 2 54844.3提供的管内固相微萃取和高效液相色谱联用仪器装置对食品样品进行分析。

萃取及色谱分析条件：萃取流速为0.03mL/min，萃取时间为5min。分析柱为Kromasil ODS柱(150mm×4.6mm i.d.，5μm)，流动相为0.02mol/L乙酸铵溶液与甲醇以70∶30(v/v)混合，流速0.8mL/min。检测条件为紫外检测器，检测波长为230nm。

食品样品分析：酱油样品：称取10±0.5mg样品，以磷酸盐缓冲溶液(20mM，pH 4.0)稀释至10mL，通过0.45μm尼龙滤膜后，进样萃取。碳酸饮料样品：称取20±1.0mg样品，以磷酸盐缓冲溶液(20mM，pH 4.0)稀释至10mL，通过0.45μm尼龙滤膜后，进样萃取。果酱样品：称取10±0.5mg样品，以适量磷酸盐缓冲溶液(20mM，pH 4.0)稀释，超声10min。最后定容至10mL，通过0.45μm尼龙滤膜后，进样萃取。蜜饯样品：称取10±0.5mg样品，加入0.3mL乙腈，超声10min。最后以磷酸盐缓冲溶液(20mM，pH 4.0)定容至10mL，通过0.45μm尼龙滤膜后，直接进样萃取。图3为实际样品萃取分析色谱图。结果表明使用本发明提供的萃取材料进行实际样品分析，操作简单、快速，回收率高于85％，萃取分析的相对标准偏差小于9％，说明该固相微萃取装置非常适用于食品中苯甲酸和山梨酸的分析测定。

图3为酱油萃取曲线，图4为碳酸饮料萃取曲线，图5为果酱萃取曲线，图6为蜜饯萃取曲线。各图中峰1：苯甲酸；峰2：山梨酸。

Claims (5)

1、一种固相微萃取用毛细管的制备方法，其特征在于：以甲基丙烯酸缩水甘油酯为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，甲苯和十二醇为混合致孔剂，偶氮二异丁腈为引发剂，将功能单体、交联剂、甲苯和十二醇按体积比1～2∶13～25∶2～4∶36～42的比例，引发剂质量为功能单体和交联剂质量总和的1～2％，于室温下混合搅拌均匀，灌入经乙烯基改性的石英毛细管中，封口，加热至55～70℃引发聚合反应，聚合反应完成后，用溶剂充分清洗毛细管除去未反应的单体、交联剂和致孔剂，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。

2、根据权利要求1所述固相微萃取用毛细管的制备方法，其特征在于：用0.1～0.5mol/L硫酸充分冲洗所得到的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管，反应完成后得到羟基化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。

3、根据权利要求1所述固相微萃取用毛细管的制备方法，其特征在于：用二乙胺充分冲洗所得到的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管，封口，于70±5℃充分反应，得到二乙胺衍生化的甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合物整体柱毛细管。

4、根据权利要求1所述固相微萃取用毛细管的制备方法，其特征在于：将功能单体、交联剂、混合致孔剂和引发剂混合搅拌均匀后超声振荡5～10分钟除去气泡后，再灌入经乙烯基改性的石英毛细管中。

5、根据权利要求1所述固相微萃取用毛细管的制备方法，其特征在于：用来清洗毛细管除去未反应的单体、交联剂和致孔剂的溶剂为乙腈、甲醇或四氢呋喃。

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