CN110376322B - 一种用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱及熊果酸在线富集纯化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱及熊果酸在线富集纯化的方法,所述聚合物整体柱为整体多孔材料,其是采用衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架材料与N‑异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯经氧化还原聚合反应制得。本发明制备方法简单,所得聚合物整体柱比表面积、孔结构、吸附性等性能优异,其与熊果酸的作用力强,可以对熊果酸进行有效的分离富集,对实际样品中的熊果酸具有良好的纯化效果,重复性好,回收率高,且简化了样品预处理的操作步骤,大幅缩减了样品的预处理时间,经济实用。
Description
技术领域
本发明涉及分离材料制备领域,具体地说是涉及一种用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱及熊果酸在线富集纯化的方法。
背景技术
熊果酸是一种五环三萜,属于C30类异戊二烯化合物。研究表明,熊果酸具有多种药理作用,如抗炎、抗氧化、抗癌、心脏保护、神经保护、保肝和免疫调节等功效,且活性高,毒性低,因此,熊果酸受到了越来越多的重视,成为当前研究热点之一。
熊果酸广泛存在于草药、叶子、花和果实中,例如迷迭香中即含有二萜酚类、黄酮类、三萜类和精油等主要成分,其中,齐墩果酸和熊果酸为其主要活性成分,具有多种生物活性。不过由于植物样品的复杂基质以及一些具有相似结构和极性的物质,使得存在于迷迭香等植物样品中的熊果酸难以提取和纯化,因此,如何对植物样品进行预处理是分析处理熊果酸过程的关键部分。
固相萃取(SPE)是最常用的样品预处理技术,它能降低有机溶剂消耗,缩短样品预处理时间,简化操作过程。整体柱可作为固相萃取吸附剂用于食品、环境样品或生物样品中痕量目标物的萃取分离与检测,但其还存在比表面积小、吸附性能差、结构不均匀、重复性差等缺点,则如何制得结构均匀、选择性好、吸附容量大的整体柱具有重要意义。
为了便于样品预处理和分析,固相萃取通常与分析仪器联用,现有技术中常采用离线萃取方式对熊果酸进行富集后进入分析仪器,其溶剂用量大,仅有少部分样品可以注入分析仪器,吸附量待提高,操作步骤繁琐,样品预处理时间长且损失较多,回收率低,精密度和重现性差。因此,亟需开发一种新型的固相萃取材料,且能与高效液相色谱仪联用,采用在线萃取方式,以提高对样品的吸附性能,增加样品预处理的灵活性,减少样品预处理的时间,简化操作步骤,提高分析检测的精密度和准确度,同时更有利于实现绿色化学。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱。
本发明的目的之二是提供一种用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱的制备方法。
本发明的目的之三是提供一种熊果酸在线富集纯化的方法。
本发明的目的之一是这样实现的:
一种用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱,所述聚合物整体柱为整体多孔材料,其是采用衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架材料(即功能化MOFs材料)与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)经氧化还原聚合反应制得。
所述聚合物整体柱带有甲基、亚甲基、羰基、苯基等基团。
所述衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯的比例为0.002g∶0.05~0.1g∶0.25~0.4mL,优选0.002g∶0.05~0.1g∶0.35~0.4mL。
所述衍生化后带有碳碳双键的MOFs材料是将带有羧基的MOFs材料与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)回流加热后反应而得。优选地,所述MOFs材料与KH-570的摩尔比为1∶1。
具体地,将所述带羧基的MOFs材料与KH-570分散于甲苯中,回流加热反应6~10h,经过滤、丙酮洗涤、干燥后即得衍生化后带有碳碳双键的MOFs材料,其中,所述带羧基的MOFs材料与所述甲苯的比例为2~4g∶30~40mL。
所述带羧基的MOFs材料可采用现有方法制得,具体地,将摩尔比为1∶1的苯均四酸和ZrCl4室温溶解在超纯水中,回流20~25h后,将得到的白色胶状物水洗,之后溶解在超纯水中继续回流15~20h,再将得到的固体离心、丙酮洗涤并干燥后即得。
所述用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱采用下述方法制备:将过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的MOFs材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂混合,涡旋、超声使固体分散至混合液均匀后,向其中加入N,N-二甲基苯胺,迅速混匀,装入不锈钢柱内,25~40℃水浴反应3.0~4.0h即得;所述过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的MOFs材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂的比例为0.002~0.003g∶0.002g∶0.05~0.1g∶0.25~0.4mL∶1.4~2.0mL。
优选地,所述过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的MOFs材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂的比例为0.002~0.003g∶0.002g∶0.05~0.1g∶0.35~0.4mL∶1.4~2.0mL。
所述致孔剂包括正丙醇和聚乙二醇400,优选地,所述正丙醇、聚乙二醇400与所述N-异丙基丙烯酰胺的比例为0.6~1.0 mL∶0.6~1.0 mL∶0.05~0.1g。
本发明的目的之二是这样实现的:
一种用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱的制备方法,包括如下步骤:
(a)将带羧基的MOFs材料和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷回流加热,制备衍生化后带有碳碳双键的MOFs材料;
(b)将过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的MOFs材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂混合,使固体分散至混合液均匀后,向其中加入N,N-二甲基苯胺,迅速混匀,装入不锈钢柱内,25~40℃水浴反应3.0~4.0h,即可得到用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱;
所述过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的MOFs材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂的比例为0.002~0.003g∶0.002g∶0.05~0.1g∶0.25~0.4mL∶1.4~2.0mL。
优选地,所述过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的MOFs材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂的比例为0.002~0.003g∶0.002g∶0.05~0.1g∶0.35~0.4mL∶1.4~2.0mL。
优选地,所述MOFs材料与KH-570的摩尔比为1∶1。
优选地,将所述带羧基的MOFs材料和KH-570分散于甲苯,所述带羧基的MOFs材料与所述甲苯的比例为2~4g∶30~40mL。
所述致孔剂包括正丙醇和聚乙二醇400,优选地,所述正丙醇和聚乙二醇400与所述N-异丙基丙烯酰胺的比例为0.6~1.0 mL∶0.6~1.0 mL∶0.05~0.1g。
本发明的目的之三是这样实现的:
一种熊果酸在线富集纯化的方法,采用前述用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱作为固相萃取吸附剂,与高效液相色谱联用,对熊果酸进行在线纯化和富集。
在线富集熊果酸时,采用水或甲醇-水混合溶液作为流动相,水与甲醇的体积比为100∶0~50∶50,优选50∶50。
采用前述用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱作为固相萃取吸附剂完成熊果酸的富集纯化后,将其与高效液相色谱仪及C18柱相连接,以甲醇/磷酸水溶液(90/10,v/v)为流动相,对吸附在整体柱上的熊果酸和杂质进行洗脱。
本发明采用衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架(MOFs)材料与N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯经氧化还原聚合反应制得比表面积、孔结构、吸附性等性能优异的聚合物整体柱,该聚合物整体柱与熊果酸的作用力强,可以对熊果酸进行有效的分离富集,对实际样品中的熊果酸具有良好的纯化效果,重复性好,回收率高。
本发明制备方法简单,简化了样品预处理的操作步骤,大幅缩减了样品的预处理时间,经济实用。
附图说明
图1是实施例1制备的MOFs材料(曲线a)和功能化MOFs材料(曲线b)的FT-IR光谱图。
图2是实施例1制备的功能化MOFs聚合物整体柱的扫描电镜图。
图3是实施例1制备的功能化MOFs聚合物整体柱(曲线a)、实施例2制备的聚合物整体柱(曲线b)的氮吸附-脱附等温曲线。
图4是实施例2制备的聚合物整体柱的扫描电镜图。
图5是实施例3制备的功能化MOFs聚合物整体柱的扫描电镜图。
图6是实施例4制备的功能化MOFs聚合物整体柱的扫描电镜图。
图7是实施例5制备的功能化MOFs聚合物整体柱的扫描电镜图。
图8是实施例6制备的功能化MOFs聚合物整体柱的扫描电镜图。
图9是采用实施例1制备的功能化MOFs聚合物整体柱对迷迭香中熊果酸进行富集时,富集流动相中甲醇含量对富集熊果酸及去除杂质的影响。
图10是采用实施例1制备的功能化MOFs聚合物整体柱对富集后的熊果酸进行洗脱的色谱图,图中,曲线a、b、c的富集流动相的溶剂体积比分别为100/0、70/30、50/50(水/甲醇,v/v)。
图11是采用实施例1制备的功能化MOFs聚合物整体柱对不同体积迷迭香样品中熊果酸的富集图,图中,曲线a、b、c的进样体积分别为20μL、100μL、200μL。
图12是采用实施例1制备的功能化MOFs聚合物整体柱(曲线a)、实施例2制备的聚合物整体柱(曲线b)对熊果酸的吸附量与进样量的关系图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述,下述实施例仅作为说明,并不以任何方式限制本发明的保护范围。
在下述实施例中未详细描述的过程和方法是本领域公知的常规方法,实施例中所用试剂均为分析纯或化学纯,且均可市购或通过本领域普通技术人员熟知的方法制备。
实施例1
将4.3g苯均四酸和2.3g ZrCl4室温溶解在超纯水中,回流24h,将得到的白色胶状物水洗后溶解在超纯水中继续回流16h,将得到的固体离心、清洗、干燥后得带羧基的MOFs材料。将1mol 带羧基的MOFs材料与1mol KH-570分散在甲苯中,回流8小时后,得到衍生化后带碳碳双键的MOFs材料,即功能化MOFs材料。
精密称取0.003g过氧化苯甲酰,0.05g N-异丙基丙烯酰胺,0.002g衍生化后带碳碳双键的MOFs材料放入离心管中,立即加入0.8mL正丙醇,0.8mL聚乙二醇400和0.35mL 乙二醇二甲基丙烯酸酯,涡旋、超声1h进行分散,至混合液均匀,加入N,N-二甲基苯胺,迅速混匀,装入不锈钢柱内,30℃水浴反应3.5h后即得功能化MOFs聚合物整体柱。
图1为带羧基的MOFs以及衍生化后带碳碳双键的MOFs材料的FT-IR光谱。曲线 a中750cm-1处为Zr-O拉伸频率,证明苯均四酸与ZrCl4反应成功合成了带羧基的MOFs。通过与曲线a对比可以看出:曲线b中1071 cm-1处出现了新的Si-O-C键的伸缩振动吸收峰,这来源于KH-570上的硅氧烷键;1080 cm-1处的-OH键消失,这是由于MOFs上的-COOH与KH-570上的-SiO(CH3)3反应的结果;1620 cm-1处峰变得尖锐,为C=C双键的吸收峰;2925cm-1和2866 cm-1处出现了新的吸收峰,它们分别来自KH-570上的甲基和亚甲基的伸缩振动。以上结果表明MOFs与KH-570成功反应生成了衍生化后带碳碳双键的MOFs材料。
采用扫描电子显微镜观察上述制备得到的整体柱的微观形貌,所得结果如图2。采用比表面积测定仪测得该整体柱的氮吸附-脱附等温线如图3中的曲线a所示,为IV型吸附等温线,其比表面积为84.1588m2/g。
实施例2
与实施例1同等条件下,将0.003g过氧化苯甲酰放入离心管中,加入0.05g N-异丙基丙烯酰胺、0.8mL正丙醇,0.8mL聚乙二醇400和0.35mL 乙二醇二甲基丙烯酸酯,涡旋、超声1h进行分散,至混合液均匀,加入N,N-二甲基苯胺,迅速混匀,装入不锈钢柱内,30℃水浴恒温反应3.5h后,即得不加MOFs材料的聚合物整体柱。
用扫描电子显微镜观察上述制备得到的整体柱的微观形貌,所得结果如图4。用比表面积测定仪测得该整体柱的氮吸附-脱附等温线如图3中的曲线b所示,其比表面积为35.0921m2/g。
实施例3
与实施例1同等条件下,将0.003g过氧化苯甲酰、0.002g衍生化后带碳碳双键的MOFs放入离心管中,加入0.05g N-异丙基丙烯酰胺、0.25mL乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.8mL正丙醇、0.8mL聚乙二醇400,涡旋、超声1h进行分散,至混合液均匀,加入N,N-二甲基苯胺,迅速混匀,装入不锈钢柱内,30℃水浴恒温反应3.5h后,即得聚合物整体柱。用扫描电子显微镜观察上述制备得到的整体柱的微观形貌,所得结果如图5。
实施例4
与实施例1同等条件下,将0.003g过氧化苯甲酰、0.002g衍生化后带碳碳双键的MOFs放入离心管中,加入0.1g N-异丙基丙烯酰胺、0.4mL乙二醇二甲基丙烯酸酯、 0.8mL正丙醇、0.8mL聚乙二醇400,涡旋、超声1h进行分散,至混合液均匀,加入N,N-二甲基苯胺,迅速混匀,装入不锈钢柱内,30℃水浴恒温反应3.5h后,即得聚合物整体柱。用扫描电子显微镜观察上述制备得到的整体柱的微观形貌,所得结果如图6。
实施例5
与实施例1同等条件下,将0.003g过氧化苯甲酰、0.002g衍生化后带碳碳双键的MOFs放入离心管中,0.05g N-异丙基丙烯酰胺、0.35mL乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.6mL正丙醇、1.0mL聚乙二醇400,涡旋、超声1h进行分散,至混合液均匀,加入N,N-二甲基苯胺,迅速混匀,装入不锈钢柱内,30℃水浴恒温反应3.5h后,即得聚合物整体柱。用扫描电子显微镜观察上述制备得到的整体柱的微观形貌,所得结果如图7。
实施例6
与实施例1同等条件下,将0.003g过氧化苯甲酰、0.002g衍生化后带碳碳双键的MOFs放入离心管中,加入0.05g N-异丙基丙烯酰胺、0.35mL乙二醇二甲基丙烯酸酯、1.0mL正丙醇、0.6mL聚乙二醇400,涡旋、超声1h进行分散,至混合液均匀,加入N,N-二甲基苯胺,迅速混匀,装入不锈钢柱内,30℃水浴恒温反应3.5h后,即得聚合物整体柱。用扫描电子显微镜观察上述制备得到的整体柱的微观形貌,所得结果如图8。
实施例7 迷迭香样品中熊果酸的富集与纯化
用注射器将一定量的迷迭香样品注入定量环中,分别以甲醇含量不同的流动相将样品冲洗进入功能化MOFs聚合物整体柱进行在线SPE。从图9可以看出,富集流动相中甲醇含量不大于50%时,甲醇含量越大,洗脱下来的杂质就越多,而且熊果酸没有被洗脱下来。此外可以看出,杂质在4分钟内被洗脱下来,大大缩减了样品预处理的时间。然后,将功能化MOFs聚合物整体柱与高效液相色谱仪及C18柱相连接,以甲醇/磷酸水溶液(90/10, v/v)(磷酸水溶液是每100mL水中含0.01mL市售85%磷酸)为流动相,对吸附在整体柱上的熊果酸和杂质进行洗脱,从图10可以看出,富集流动相中甲醇含量越多,洗脱下来的杂质相应就越少。当富集流动相中甲醇含量超过50%时,洗脱下来的杂质更多,但熊果酸也会被洗脱,使熊果酸的收率降低。因此,以甲醇/水(50/50, v/v)为富集流动相对迷迭香中熊果酸进行富集并纯化。
实施例8 整体柱富集迷迭香样品的应用
将制备的整体柱连接到高效液相色谱仪上,以甲醇/水(50/50,v/v)为流动相,对迷迭香样品中的熊果酸进行富集,然后连接C18柱以甲醇/磷酸水溶液(90/10, v/v)为流动相进行洗脱,图11为进样量不同时整体柱对迷迭香提取物中熊果酸富集量的关系图,可以看出,随着进样量的增加,整体柱对熊果酸的富集量也相应增加,证明此功能化MOFs聚合物整体柱成功用于迷迭香样品中熊果酸的富集和纯化。检测限为0.17µg/mL。
实施例9 聚合物整体柱对熊果酸的吸附
根据上述实验结果,选定甲醇/水(50/50, v/v)和甲醇/磷酸水溶液(90/10, v/v)分别作为富集和洗脱流动相。首先,用注射器将一定量的熊果酸标准溶液注入样品环中,并使用甲醇/水(50/50, v/v)作为流动相将样品带入整体柱中进行富集。然后将与高效液相色谱仪及C18柱(250mm×4.6mm i.d.)相连,用甲醇/磷酸水溶液(90/10, v/v)将吸附在聚合物整体柱上的熊果酸洗脱,并经C18柱分析。
分别采用实施例1制备的功能化MOFs聚合物整体柱、实施例2制备的聚合物整体柱作为SPE固定相用于样品在线富集,所得聚合物整体柱对熊果酸的吸附量随进样量的变化结果如图12所示。从图12中可以看出,随着熊果酸进样量的增加,其在整体柱上的吸附量也随之增加,当吸附量达到饱和后,吸附量不再随进样量的增加而增加。实施例1制备的功能化MOFs聚合物整体柱对熊果酸的最大吸附量为44.92mg/g,而实施例2制备的聚合物整体柱对熊果酸的最大吸附量仅为22.87mg/g。
Claims (7)
1.一种用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱,其特征在于,所述聚合物整体柱为整体多孔材料,其采用以下方法制备得到:
(a)将带有羧基的金属有机骨架材料和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷分散于溶剂中,回流加热,制备衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架材料;所述带有羧基的金属有机骨架材料的制备过程为:将摩尔比为1∶1的苯均四酸和ZrCl4室温溶解在超纯水中,回流20~25h后,将得到的白色胶状物水洗,之后溶解在超纯水中继续回流15~20h,再将得到的固体离心、丙酮洗涤并干燥后即得;
(b)将过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂混合,使固体分散至混合液均匀后,向其中加入N,N-二甲基苯胺,迅速混匀,装入不锈钢柱内反应,即可得到用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱;
所述过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂的比例为0.002~0.003g∶0.002g∶0.05~0.1g∶0.25~0.4mL∶1.4~2.0mL;所述致孔剂为正丙醇和聚乙二醇400。
2.一种用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(a)将带有羧基的金属有机骨架材料和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷分散于溶剂中,回流加热,制备衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架材料;所述带有羧基的金属有机骨架材料的制备过程为:将摩尔比为1∶1的苯均四酸和ZrCl4室温溶解在超纯水中,回流20~25h后,将得到的白色胶状物水洗,之后溶解在超纯水中继续回流15~20h,再将得到的固体离心、丙酮洗涤并干燥后即得;
(b)将过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂混合,使固体分散至混合液均匀后,向其中加入N,N-二甲基苯胺,迅速混匀,装入不锈钢柱内反应,即可得到用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱;
所述过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂的比例为0.002~0.003g∶0.002g∶0.05~0.1g∶0.25~0.4mL∶1.4~2.0mL;所述致孔剂为正丙醇和聚乙二醇400。
3.根据权利要求2所述的用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱的制备方法,其特征在于,步骤(b)中,所述过氧化苯甲酰、衍生化后带有碳碳双键的金属有机骨架材料、N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和致孔剂的比例为0.002~0.003g∶0.002g∶0.05~0.1g∶0.35~0.4mL∶1.4~2.0mL。
4.根据权利要求2所述的用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱的制备方法,其特征在于,步骤(a)中,将金属有机骨架材料和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷分散于甲苯中,所述金属有机骨架材料与所述甲苯的比例为2~4g∶30~40mL。
5.根据权利要求2所述的用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱的制备方法,其特征在于,所述正丙醇、聚乙二醇400与所述N-异丙基丙烯酰胺的比例为0.6~1.0 mL∶0.6~1.0mL∶0.05~0.1g。
6.一种熊果酸在线富集纯化的方法,其特征在于,采用权利要求1所述的用于在线富集纯化熊果酸的聚合物整体柱作为固相萃取吸附剂,与高效液相色谱联用,对熊果酸进行在线纯化和富集。
7.根据权利要求6所述的熊果酸在线富集纯化的方法,其特征在于,采用水或甲醇-水混合溶液作为流动相,水与甲醇的体积比为100∶0~50∶50。
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2019
- 2019-07-30 CN CN201910696378.2A patent/CN110376322B/zh active Active
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A metal organic frame work polymer monolithic column as a novel adsorbent for on-line solid phase extraction and determination of ursolic acid in Chinese herbal medicine;Xiaoya Pang等;《Journal of Chromatography B》;20190709;第1125卷;第1-9页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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