CN110270130B - 基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂及其制备方法和应用 - Google Patents

基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂及其制备方法和应用，属于大阳离子化合物萃取分离富集技术领域。本发明的技术方案要点为：一种基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂，该疏水性低共熔溶剂是以利多卡因为氢键受体，以对羟基苯甲酸正辛酯为氢键供体，按照1:0.25~3的摩尔比所合成的。本发明还具体公开了该基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂的制备方法及其在对水溶液中罗丹明B、甲基紫或/和孔雀石绿萃取中的应用。本发明制备的疏水性低共熔溶剂作为萃取剂使用时，具有合成简单、性能稳定、低毒、萃取效率高等优点。

Description

基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于大阳离子化合物萃取分离富集技术领域，具体涉及一种基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂及其制备方法和应用。
背景技术
低共熔溶剂通常是指两种或两种以上的物质通过氢键作用力所形成的、熔点低于各个组成成分且在室温下呈液态的混合物。低共熔溶剂是一种新型的绿色溶剂，它不仅具备离子液体蒸汽压低、导电与导热性好、熔点低、液程宽、热稳定性强等优点，还具有价格低廉、制备简单、不需要进一步提纯等优势。由于其优越的物理化学性能，低共熔溶剂在电化学反应、有机合成、功能材料制备，萃取分离等领域都得到应用。
液液萃取具有操作简单、节省时间、萃取效果好等优点。但该方法使用的溶剂通常是有毒有害、易挥发的有机溶剂，对环境和人体健康会造成不利的影响。因此开发性能良好、低毒价廉、生物相容性好的“绿色萃取剂”至关重要。
到目前为止，合成的低共熔溶剂绝大部分都是亲水性的，疏水性低共熔溶剂的制备及其应用的研究相对较少，所检索到的与本发明相关的现有技术如下：
公开号为CN108593808A的专利介绍了一种疏水性低共熔溶剂涡旋辅助分散液液微萃取-高效液相色谱法检测甲醛的方法。该方法以季铵盐为氢键受体，以4-氰基苯酚、对苯二酚或对羟基联苯中的至少一种为氢键供体合成疏水性低共熔溶剂，然后间接测定待测样品中的甲醛。该发明技术中利用疏水性低共熔溶剂来间接测定甲醛，操作相对复杂，而且该过程使用大量的有机溶剂，毒性较大。
公开号为CN108572231A的专利介绍了一种疏水性低共熔溶剂涡旋辅助分散液液微萃取-高效液相色谱法检测苏丹红I的方法。该方法以甲基三辛基氯化铵为氢键受体，以油酸为氢键供体，按照1:0.5~3的摩尔比成功合成了疏水性低共熔溶剂，并以该疏水性低共熔溶剂作为涡旋辅助分散液液微萃取的萃取剂对待测样品中的苏丹红I进行萃取分离，再通过高效液相色谱法对苏丹红I进行分析检测。该方法在测定苏丹红I的过程中，使用了较多的有机溶剂，操作相对复杂，操作所需的时间较长。
曲棋通过将氯化胆碱作为氢键受体，不同种类的酚（苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、邻甲基苯酚、间甲基苯酚、对甲基苯酚）作为氢键供体，以一定的摩尔比混合得到了8种疏水性低共熔溶剂（天津理工大学研究生学位论文，2018）。该试验将疏水性低共熔溶剂作为萃取剂并结合超声辅助液液微萃取来检测环境水样中的四种磺胺药物，该方法实现了对环境水样中磺胺类药物的快速萃取和检测。
赵扬扬通过将甲基三辛基氯化铵作为氢键受体，6种常见的芳香酸（苯甲酸、邻甲氧基苯甲酸、邻硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸、邻甲基苯甲酸、间甲基苯甲酸）作为氢键供体，按照一定的摩尔比混合得到了8种芳香酸疏水性低共熔溶剂（河南师范大学研究生学位论文，2018）。该试验测定了所合成疏水性低共熔溶剂的物理化学性能，并研究了芳香酸类疏水性低共熔溶剂对水溶液中常见药物和酸根离子的萃取分离。
氢键受体和氢键供体的种类和摩尔比不同的低共熔溶剂具有不同的物理化学性能和应用。本发明以利多卡因为氢键受体，以对羟基苯甲酸正辛酯为氢键供体，按照一定的摩尔比合成了一种新型的疏水性低共熔溶剂，并将其作为萃取剂直接萃取水溶液中的罗丹明B、甲基紫和孔雀石绿。
到目前为止，我们所掌握的资料中还没有发现选用对羟基苯甲酸正辛酯为氢键供体，利多卡因为氢键受体来合成的疏水性低共熔溶剂以及用于罗丹明B及其它大阳离子分离富集的报道。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂及其制备方法，该疏水性低共熔溶剂具有合成简单、价格低廉、生物相容性好及物理化学性能稳定等优点，本发明制备的基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂可以直接萃取水溶液中的罗丹明B及其它大阳离子化合物。
本发明还解决的技术问题是提供了该基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂作为萃取剂在含有罗丹明B、甲基紫、孔雀石绿等大阳离子化合物的水样中的应用，研究结果表明，该疏水性低共熔溶剂对大阳离子染料都有较好的萃取效果，对罗丹明B的萃取效果最好。该疏水性低共熔溶剂对高浓度（1g/L）和超痕量的罗丹明B均具有较好的萃取效果，且萃取过程受pH的影响较小。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂，其特征在于：所述疏水性低共熔溶剂是以利多卡因为氢键受体，以对羟基苯甲酸正辛酯为氢键供体，按照1:0.25~3的摩尔比所合成的。
本发明所述的基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：将摩尔比为1:0.25~3的利多卡因与对羟基苯甲酸正辛酯混合，在40~80℃的加热条件下搅拌0.25~4h得到均匀澄清透明液体，即疏水性低共熔溶剂。
本发明所述的基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂在对水溶液中罗丹明B、甲基紫或/和孔雀石绿萃取中的应用。
优选的，所述疏水性低共熔溶剂中利多卡因与对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2时，该疏水性低共熔溶剂对浓度为10mg/L的罗丹明B水溶液中罗丹明B的萃取率高达99%。
优选的，所述疏水性低共熔溶剂中利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:1时，该疏水性低共熔溶剂对浓度为10mg/L的甲基紫水溶液中甲基紫的萃取率高达97%。
优选的，所述疏水性低共熔溶剂中利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为2:1时，该疏水性低共熔溶剂对浓度为10mg/L的孔雀石绿水溶液中孔雀石绿的萃取率高达99%。
优选的，所述疏水性低共熔溶剂中利多卡因与对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2时，该疏水性低共熔溶剂对罗丹明B水溶液中超低浓度0.1μg/L罗丹明B的萃取率大于90%，即该疏水性低共熔溶剂对超痕量目标污染物罗丹明B具有优异的分离和富集性能。
优选的，所述疏水性低共熔溶剂具有优良的抗酸碱性能，该疏水性低共熔溶剂中利多卡因与对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2，在pH范围为1~10时，该疏水性低共熔溶剂对罗丹明B水溶液中罗丹明B的萃取率在90%以上。
优选的，所述疏水性低共熔溶剂中利多卡因与对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2时，该疏水性低共熔溶剂具有良好的稳定性，所述疏水性低共熔溶剂放置3个月后其对罗丹明B水溶液中罗丹明B的萃取效率高于90%。
本发明所述的基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂对三种染料废水溶液均具有较好的萃取效果，对罗丹明B的萃取效果最佳。该疏水性低共熔溶剂对超痕量和高浓度罗丹明B都具有优良的萃取性能，而且该萃取过程基本上不受pH的影响。本发明所述的疏水性低共熔溶剂萃取剂性能稳定，即使放置3个月后其对罗丹明B水溶液中罗丹明B的萃取效果没有变化。与现有技术相比，本发明制备的疏水性低共熔溶剂作为萃取剂使用时，具有合成简单、性能稳定、低毒、萃取效率高等优点。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
按照1:0.25~3的摩尔比分别称取利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯，然后将混合物置于圆底烧瓶中，在40~80℃的加热条件下搅拌0.25~4h形成均匀澄清透明液体，即疏水性低共熔溶剂。
实施例2
分别称取一定量的实施例1中所合成的疏水性低共熔溶剂于一定量的浓度为10mg/L的罗丹明B水溶液中。在未调节溶液pH值的条件下，涡旋离心后测定水相中罗丹明B的含量。根据测定结果可知，制备的所有不同摩尔比的疏水性低共熔溶剂对罗丹明B都有萃取效果，当疏水性低共熔溶剂中利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2时，其对罗丹明B水溶液中罗丹明B的萃取率高达99%。
实施例3
分别称取一定量的实施例1中所合成的疏水性低共熔溶剂于一定量的浓度为10mg/L的甲基紫水溶液中。在未调节溶液pH值的条件下，涡旋离心后测定水相中甲基紫的含量。根据测定结果可知，制备的所有不同摩尔比的疏水性低共熔溶剂对甲基紫都有萃取效果，当疏水性低共熔溶剂中利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:1时，其对甲基紫水溶液中甲基紫的萃取率高达97%。
实施例4
分别称取一定量的实施例1中所合成的疏水性低共熔溶剂于一定量的浓度为10mg/L的孔雀石绿水溶液中。在未调节溶液pH值的条件下，涡旋离心后测定水相中孔雀石绿的含量。根据测定结果可知，制备的所有不同摩尔比的疏水性低共熔溶剂对孔雀石绿都有萃取效果，当疏水性低共熔溶剂中利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为2:1时，其对孔雀石绿水溶液中孔雀石绿的萃取率高达99%。
实施例5
分别称取一定量的疏水性低共熔溶剂（利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2）分别于一定量的浓度均为20mg/L的罗丹明B水溶液、甲基紫水溶液和孔雀石绿水溶液中。在未调节溶液pH值的条件下，涡旋离心后测定水相中相应染料的含量。根据测定结果可知，该疏水性低共熔溶剂对水溶液中罗丹明B、甲基紫和孔雀石绿的萃取率分别为99%、40%和71%，即该疏水性低共熔溶剂对罗丹明B水溶液中罗丹明B具有最好的萃取效果。
实施例6
取一定量的疏水性低共熔溶剂（利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2）于离心管中，然后分次加入总体积为300mL超低浓度的罗丹明B水溶液，在室温下涡旋离心后，弃去水相保留低共熔溶剂相，然后测量低共熔溶剂相中罗丹明B的浓度。该结果表明，该疏水性低共熔溶剂对罗丹明B水溶液中超低浓度（0.1μg/L）罗丹明B的萃取率大于90%，即该低共熔溶剂对超痕量目标污染物具有优异的分离和富集性能。
实施例7
在含有5mL，质量浓度分别为100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L、600mg/L、700mg/L、800mg/L、900mg/L和1000mg/L罗丹明B溶液中均加入0.1g疏水性低共熔溶剂（其中利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2），再加入一定量的NaCl，涡旋离心后测定水溶液中罗丹明B的含量，并计算该疏水性低共熔溶剂对罗丹明B的萃取量。通过计算可知该疏水性低共熔溶剂对罗丹明B的最大萃取量为40mg/g。
实施例8
向pH为1~10的罗丹明B水溶液中加入一定量的疏水性低共熔溶剂（利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2）。在室温下，涡旋一定时间并离心后测定水相中罗丹明B的含量。结果表明，当pH的范围为1~10时，该疏水性低共熔溶剂对罗丹明B的萃取率均在90%以上，即该萃取过程基本上不受pH值的影响，具有较强的抗酸碱能力。
实施例9
分别将放置0天、半个月、1个月和3个月后的疏水性低共熔溶剂（利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2）用于萃取水中的罗丹明B。结果表明，该疏水性低共熔溶剂具有良好的稳定性，即使放置3个月后其对罗丹明B水溶液中罗丹明B的萃取效率仍然高于90%。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (7)

1.基于利多卡因的疏水性低共熔溶剂在对水溶液中罗丹明B、甲基紫或/和孔雀石绿萃取中的应用，所述疏水性低共熔溶剂是以利多卡因为氢键受体，以对羟基苯甲酸正辛酯为氢键供体，按照1:0.25~3的摩尔比所合成的，该疏水性低共熔溶剂的具体步骤为：将摩尔比为1:0.25~3的利多卡因与对羟基苯甲酸正辛酯混合，在40~80℃的加热条件下搅拌0.25~4h得到均匀澄清透明液体，即疏水性低共熔溶剂。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述疏水性低共熔溶剂中利多卡因与对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2时，该疏水性低共熔溶剂对浓度为10mg/L的罗丹明B水溶液中罗丹明B的萃取率高达99%。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述疏水性低共熔溶剂中利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:1时，该疏水性低共熔溶剂对浓度为10mg/L的甲基紫水溶液中甲基紫的萃取率高达97%。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述疏水性低共熔溶剂中利多卡因和对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为2:1时，该疏水性低共熔溶剂对浓度为10mg/L的孔雀石绿水溶液中孔雀石绿的萃取率高达99%。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述疏水性低共熔溶剂中利多卡因与对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2时，该疏水性低共熔溶剂对罗丹明B水溶液中超低浓度0.1μg/L罗丹明B的萃取率大于90%，即该疏水性低共熔溶剂对超痕量目标污染物罗丹明B具有优异的分离和富集性能。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述疏水性低共熔溶剂具有优良的抗酸碱性能，该疏水性低共熔溶剂中利多卡因与对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2，在pH范围为1~10时，该疏水性低共熔溶剂对罗丹明B水溶液中罗丹明B的萃取率在90%以上。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述疏水性低共熔溶剂中利多卡因与对羟基苯甲酸正辛酯的摩尔比为1:2时，该疏水性低共熔溶剂具有良好的稳定性，所述疏水性低共熔溶剂放置3个月后其对罗丹明B水溶液中罗丹明B的萃取效率高于90%。
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