分子印迹固相微萃取萃取头结合高效液相色谱新发展及在复杂的三嗪类化合物测定中的应用外文翻译本科毕业论文.doc

xx　科　技　学　院
2014届本科毕业外文翻译

分子印迹固相微萃取萃取头结合高效液相色谱的新发展及在复杂的三嗪类化合物测定中的应用

学生姓名： xx
所在学院： 化学化工学院
所学专业： 制 药 工 程
导师姓名： xx
完成时间： 2015年5月

分子印迹固相微萃取萃取头结合高效液相色谱的新发展及在复杂的三嗪类化合物测定中的应用

摘要
可以直接耦合的高效液相色谱法(HPLC）的一种新型分子印迹聚合物(MIP)固相微萃取(SPME)萃取头以扑草净为模板分子。对这种萃取头的特点和应用进行了考察。电子显微镜照片表明平均厚度为25.0um的MIP涂层是均匀多孔的。扑草净的提取率与MIP涂层萃取头是非印迹聚合物（NIP）萃取头的十倍。和其他三嗪具有相似的结构,通过萃取头发现了扑虫净的特殊选择性。通过分子印迹结合高效液相色谱测定三嗪类化合物的方法。优化提取条件进行了研究。三嗪检测限的研究范围是 0.012–0.090µg/L. 将该方法应用于五种三嗪类添加大豆，玉米，莴苣，土壤样品的测定，它们的回收率分别为78.0–103.5%、82.4–113.4%,75.5–83.4%,和81.0–106.1%。分子印迹聚合物萃取头在的复杂样品中痕量化合物的选择性萃取是合适的。
关键词：分子印迹聚合物；固相微萃取；三嗪；高效液相色谱法
1．介绍
三嗪类化合物，应用作为重要的除草剂是无处不在的环境污染物。因为三嗪和　　其降解产物非常有毒,在环境中可存在许多年[1,2]，这越来越增加了人们对这个化合物的关注。欧盟(EU)立法和美国环境保护署(EPA)建立了在饮用水中最大的除草剂残留水平。在欧盟, 每个单独的除草剂最大允许限制被设定在0.1µ g/L,总含量为0.5 µg/L[3]。所以，敏感的预处理技术应用在的三嗪在水里, 土壤和植物样品的检测。
近年来,固相微萃取(SPME), 近年来，固相微萃取（SPME），由Arthur和pawliszyn 发现[ 4 ]，已广泛应用于环境，食品，生物分析，药物样品。与常规的提取技术，如液液萃取–相比，固相萃取，超临界流体萃取，固相微萃取是简单的，敏感的，具有时效性的，无溶剂，并与解析系统如气相色谱分离系统（GC），气相色谱–质量质谱（MS），高效液相色谱法（HPLC）和毛细管电泳[ 5 ]。萃取是基于分区之间的分析物样品和涂层萃取头，所以涂层的材料是非常重要的。为了实现各种化合物更高的适用性，许多材料被用做的涂料,如聚二甲基硅氧烷(PDMS)(6 - 8)、聚丙烯酸酯(PA)(9、10) 聚乙二醇/二乙烯基苯[11],聚酰亚胺[4],羧乙烯聚合物[12], 和聚吡咯【13】但只有少数类型的涂料市售的，和这些涂料的选择性不足的。此外，商业纤维在涂料碱性药物样品[13,14]中提取是很困难的，当商业纤维用于高效液相色谱[15]，三嗪不能检测满足欧盟和美国环保署在最大允许的极限的限制。因此,最近一些新的涂料与增强的选择性报道，像有机硅球壳状碳分子[16]，羟基硅球壳状碳分子[17] 皇冠酯(18 - 20)，和芳烃[21]。然而,不稳定的或挥发性有机化合物是主要的分析那些新涂层的对象。这些商业或新纤维主要是用于GC分析;只有少数类型可用于高效液相色谱分析。因此，更有选择性高效液相色谱法测定三嗪萃取头必须考虑。
分子印迹技术，一种准备分子识别材料的技术，在许多领域已经表现出可接受应用的前景，像色谱固定相、固相萃取材料模拟酶催化、化学传感器、膜分离。MIP是非常合适的萃取头的材料因为它的高选择性、化学稳定性、大方自然的特点。Kosteretal.首先报道了分子印迹固相微萃取头的制备及在溴布特罗提取尿液样本中获得满意结果。不幸的是,那些商业结合高效液相色谱的固相微萃取不兼容耦合装置。所以MIP分析物提取的萃取头必须保持在200µL的溶液中，仅仅20µL被用来注入高效液相色谱进行分析。
本文的目的是开发一种新型涂有扑草净分子印迹聚合物萃取头，萃取头对萃取三嗪具有良好的选择性。制备扑草净的分子印迹萃取头首先结合高效液相色谱法。然后与NIP萃取头对比，对分子印迹萃取头的提取能力和选择性进行了调查。然后,对几个影响分子印迹萃取头性能的因素进行了优化。由结合三嗪的分子印迹聚合物加上高效液相色谱的原理得到了发展。该方法应用于测定大豆、球茎、生菜、和土壤样本中三嗪的越来越多。
2。实验
2.1。化学物质
扑草净，莠去津，西草净，莠灭净terbutylazin，扑灭津，和特丁被并州农药厂请提供（山东，中国）。储备溶液是三嗪的在甲醇制备的浓度为1000 mg / L,进一步的溶液是储备溶液稀释。三嗪混合标准溶液的制备在甲醇以扑草净，莠去津ISO，西草净，terbutylazin扑灭津，莠灭净，和特丁质量比例来制备。所有的溶剂被储存在4℃在冰箱里。甲基丙烯酸(MAA)和偶氮二异丁腈(AIBN)购买于大茂试剂厂(天津)。三羟甲基丙烷丙烯酸酯 (TRIM)和乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)购买的Corel化工厂(上海,中国)。正丙基三甲氧基硅烷 购于从升达精细化工公司(中国,北京)。高效液相色谱级的甲醇和乙腈从默克公司购买(达姆施塔特,德国)。二次水，其他的试剂都是分析纯。从光缆通常获得的用于数据传输和通信纤维(烽火电信技术,武汉,中国)。对纤维塑料涂层的去除是由一对特殊的
剥皮钳来完成。
2.2。涂有纤维的分子印迹聚合物的制备。
4.0厘米的二氧化硅纤维长度取140um用乙醇和1 mol/L氢氧化钠溶液在室温下清洗一个小时，然后用清水清洗，侵泡在1 mol/L盐酸中一个小时。随后，用水洗和氮吹，为了去除纤维表面的所有的水，在超过150℃的烘箱里烘一个小时。在涂层之前，用正丙基三甲氧基硅烷和丙酮的比例为10%的溶液中在室温下甲烷硅基化，然后用甲烷和氮流干。
482.7毫克的扑草净和0.68毫升MAA的溶解在20毫升的甲苯形成预聚物溶液。这个溶液是在室温下储存12小时,然后把25.6 mg AIBN（偶氮二异丁腈）和2.48 mL TRIM加入并充分的溶解，将1.5毫升的混合物转移到一个小玻璃管,脱气在超声处理5分钟, 然后用的氮气流除氧5分钟。随后,甲烷硅基化的萃取头立即插入由一个橡胶塞密封管立即放入一个HGC-12氮吹仪(Quandao、上海、中国)在60◦C执行聚合12 h。没有添加模板分子(扑草净), NIP萃取头的制备遵循相同的过程。当聚合完成,最终是获得一块固体聚合物。当聚合完成, MIP和NIP涂层的表面上纤维得到通过小心翼翼地它们拉出来的固体聚合物。。为了除去模板分子,纤维被浸泡在5毫升10%(v / v)在甲醇乙酸溶液30分钟。这个过程重复进行，直到扑草净溶液不能被高效液相色谱发现。最后,由相同的方法对纤维浸泡24小时以去除残留的扑草净。
获得的新分子印迹萃取头或着不含模板分子的分子印迹萃取头在长度上有一些不同（~2cm）并且顶端是不平坦的。为了消除表面凹凸不平的涂料和获得统一10毫米的长度用小刀从顶部刮除多余的涂料。直接插入到10厘米长空心不锈钢管（大概有550um的外径）大约5毫米的长度。几分钟之后，纤维被固定到不锈钢管。获得的萃取纤维兼容商业的固相微萃取—高效液相连接装置。
2.3 固相微萃取相结合mip的纤维的特征
分子印迹固相微萃取头的形态学评价是通过XL-30扫描电子显微镜（飞利浦、埃因霍温、荷兰)）电子照相所得。涂层的红外吸收光谱是在400至4000厘米−1是通过一个IR-prespige-21红外光谱谱仪(日本岛津公司、日本)获得。　在惰性气体(N2)的环境下 ，在50 - 800℃的温度范围 (加热率为10℃ /分钟)用inansta - 409 PC热重分析仪(Netzsch,Selb /巴伐利亚, 德国),分析分子印迹萃取头的热重特性。
2.4 固相微萃取--高效液相在三嗪类标准液的测定
大豆、玉米、生菜、和土壤被选为三嗪类分析的样品。为了去除水分，土壤在室温下风干24小时，生菜在60℃烘箱内24小时烘干。干燥的大豆，玉米，土壤，生菜样品进行接地，然后过筛与网过滤。用大豆，玉米，土壤，或与颗粒半径大小为0.198–0.246毫米生菜粉和5 L 1 mg/L三嗪混合标准溶液制成约5g的加标样品。从加标提取的三嗪样品在30 ml溶剂的萃取系统进行用微波炉（CEM，美国）进行微波。微波功率是300 W，提取溶剂对大豆，玉米，和莴苣为乙腈和土为二氯甲烷。提取时间大豆，玉米，和生菜为10 min和土壤为30分钟。提取温度对大豆，玉米，莴苣60和℃土壤为50℃。所有样品的搅拌速度中等。萃取溶液与减压蒸馏直到大部分溶剂被拆除，再与苯10毫升溶解。在苯溶液中中三嗪浓度为0.500 g／L。对样品的提取之前，MIP -或NiP涂层纤维应该是有条件的，在10%（V／V）乙酸甲醇溶液中30分钟，然后在甲醇为30分钟。lc-10atvp高效液相色谱法（岛津，日本）紫外检测器和SPME-HPLC耦合装置（Supelco，Bellefonte，PA，美国）的解吸室是用一个手控六通阀连接。三嗪标准溶液或样品溶液加入到5毫升玻璃瓶和通氮气流干燥，然后加入3毫升的苯和磁粉。MIP -或NiP涂覆光纤浸入提取分析物的苯溶液1000转搅拌30分钟，然后拔出，用氯仿洗涤1分钟。六通阀被切换到负载的位置；然后甲醇作为解吸溶剂，注入解吸室注射器，然后纤维浸渍在室解吸分析物为10分钟。随后，六通阀被切换到注入位置，所有的解吸溶液注入Luna C18柱（250毫米×内径4.60毫米，5 M包装，Phenomenex公司，美国）分析。流动相为乙腈/水（50:50，V / V）流速为1ml/min测定波长225 nm。
3.结果与讨论
3.1.扑草净MIP的制备及其特性涂层
3.1.1.扑草净MIP涂层的制备
由于MIP材料在固相，涂层在纤维表面的MIP采用物理气相沉积的方法是困难的。在本文中，甲硅烷基化的二氧化硅纤维（图1）是至关重要的，因为甲硅烷基化的纤维可能参与在MIP本体共聚合和涂MIP牢固。相同的条件下，MIP不能被聚合的当用非甲硅烷基化的纤维时。为了获得均匀稳定的MIP涂层，纤维
硅烷化的时间要1小时。

图2展示的扑草净MIP涂层的制备方案的简化，甲基丙烯酸（功能单体）和扑草净（模板分子）通过氢键聚集在聚合反应的溶剂的相互作用。然后，加入交联剂和引发剂，和甲硅烷基化的纤维浸入溶液。随后，在恒温60℃发生聚合。因为表面上的双键硅烷化的纤维可能参与聚合，扑草净MIP是通过化学键的涂覆在纤维。通过物理沉积制备涂层相比方法，分子印迹的扑草净是坚定和不容易中断的。

MIP涂层的制备，聚合溶剂，交联剂和单体的选择，是非常重要的。聚合的溶剂会影响制备的可行性和MIP涂层的形态结构。当使用的溶剂为极性溶剂时，如丙酮或氯仿，没有在纤维形成的分子印迹；用乙腈和乙酸乙酯醋酸纤维涂层不均匀。使用非极性苯或甲苯为溶剂，可以制备均匀、致密的可重复使用的涂层。结果表明，低极性的溶剂有利于涂料的制备。甲苯被选中是因为获得了最好的形态结构的涂层。对在MIP制备中最常用到的交联剂TRIM和EGDMA进行考察。结果表明，能够制备具有更好的均匀性和形态结构涂层的使TRIM. MAA作为本文的单体，因为使用MAA三嗪MIP能具有较好的萃取性能 [ 23,24 ]
最后，制备的MIP涂层使用超过100次后具有良好的表面质量和选择性的萃取性能。
3.1.2．扑草净MIP涂层的形态结构
扑虫净MIP涂层的形态结构从图3可以评估，图3表明电子扫描300（a）、1000（b）、5000（c）的放大倍率下的MIP涂层纤维扫描电子缩微摄影技术. 图3A和图3B表明，涂层均匀致密，制备得到的MIP涂层纤维可很好重复使用。同时用相同的聚合溶液制备10个萃取头，平均厚度为25 um相对标准偏差（RSD）2.9%.扑虫净MIP涂层比大多数的商业SPME纤维薄厚相当（100µm 对 MPDMS和85 µm对 PA）或盐酸克伦特罗MIP涂层的固相微萃取纤维（～75µm）与Koster等人的类似方法制备 [ 22 ]。扑草净和盐酸克伦特罗印迹聚合物涂层之间的厚度差也许是由不同的交叉引起的连接器，溶剂，和启动装置引起的。在MIP表面观察涂层，如图.3c，疏松多孔的结构，有利于萃取性能的增强。

3.1.3.扑草净MIP涂层的红外光谱
MIP和NIP涂层的固相微萃取的红外光谱纤维是示图.4,MIP的吸收带在3566cmNIP的吸收光带在3629cm反映了的O-H键的伸缩振动由于以甲基丙烯酸分子的羟基基团（单体）。其他的吸收峰匹配这两个MIP涂层，以及NIP涂层：2983或2967cm−1（伸缩振动C上的H键的甲基基团）。1734cm−1（C O键的伸缩振动在羰基）；1472，1383，1471，1387cm −1（C H键在甲基上的弯曲振动）。一个小的吸收峰在1640厘米，，是对涂料的发现。由于残余的乙烯基C C键的伸缩振动，在1640cm−1的一个小的吸收峰是在涂层上发现的。然而，C=C的吸收在分子印迹聚合物涂层的频带是比NIP涂层弱一点。可能的原因是，模板分子，与单体通过氢键相互作用，影响共聚单体和交联剂之间的作用。

3.1.4．扑草净MIP涂层的热重分析
热重分析（TGA）的MIP和NIP涂层固相微萃取涂层显示在260℃出明显的质量损失，MIP或NiP涂层各自最快的质量损失发生在444或456℃。当温度低于260℃，MIP和NIP涂层都具有良好的热稳定性这是合适的高效液相色谱分析的条件。
3.2．分子印迹聚合物涂层的固相微萃取头萃取性能
3.2.1．分子印迹聚合物涂层的固相微萃取头萃取能力
MIP和NIP萃取头的萃取能力通过一系列的0.500–15 ug／L扑草净的苯溶液来考察。萃取时间是30min。萃取后，纤维浸入氯仿1分钟，以除去残余在萃取头上的扑草净溶液。解吸时间为10分钟，图5显示了MIP(A)和NIP（b）萃取效率曲线。这表明随着MIP和NIP浓度的增加，产量不断增加。对MIP萃取头来说，当浓度达到6ng/L和提取容量为11ng时，提取达到平衡。这种能力的差异可能是通过不同的提取机制引起的。MIP萃取头主要是特异性吸附，而NIP萃取头主要是非特异性吸附。为了研究分子印迹聚合物之间提取能力的不同，在相同的条件下，用六个萃取头提取5ug/L的扑草净苯溶液。提取率为的相对标准偏差4.2%表明MIP萃取头有良好的萃取的重复性。

3.2.2.固相微萃取MIP的选择性
扑草净，莠去津，西草净，莠灭净,terbutylazin，扑灭津，草净，和苯选择的探讨的MIP萃取头的选择性。其分子结构示图.6。
莠去津，西草净，莠灭净，terbutylazin，扑灭津，和特丁为结构类似物扑草净和苯作为参考化合物。扑草净，类似物，和参考化合物溶液的制备的浓度5 ug/L。当对苯进行研究的时候，提取溶剂为氯仿。扑草净，莠去津，西草净terbutylazin，扑灭津，莠灭净，特丁萃取率，和苯与MIP和NIP萃取头如图.7。显然，六种三嗪类似物MIP的提取率较NIP萃取头高的多。它表明，扑草净MIP萃取头对模板分子的结构类似物具有良好的亲和力。这种亲和力是主要由氢键与分子印迹的羧基相互作用的二氨基三嗪造成的。然而，特丁净，terbutylazin，莠灭净，西草净，莠去津，扑灭津，扑草净萃取头的提取率，分别为3.1，5.4，6.6，7.7，9.2，10.8，和11 ng。一个造成这种差异的可能的原因是类似物提取效率与它们的结构对模板分子相似性相对应。扑灭津，扑草净具有两个相同的异二氨基，可以提取10.8 ng。相反，由于丁基取代基影响氢键相互作用，莠去津和扑虫净的萃取产量分别为5.4ng和3.1ng。对NIP来说，得到的三嗪类提取量少1.9ng是由于非特异性吸附。由于本不能与MIP或NIP通过氢键相互作用，所以不能用MIP或NIP提取苯。

3.3 分子印迹技术结合固相微萃取与高效液相色谱法（HPLC）的应用
3.3.1.MIP结合固相微萃取方法的优化
3.3.1.1．萃取溶剂。水，甲醇，乙腈，丙酮，氯仿，乙酸乙酯，苯，和四氢呋喃甲苯作为选择溶剂来考察溶剂对5ug/L扑虫净溶液萃取率的影响如图.8。结果表明，除甲苯外， MIP萃取头的萃取率随着提取溶剂极性的增加直接减少（斯奈德极性指数[ 25 ]）。当水或用甲醇提取，极性溶剂使氢键很活跃使扑草净很难与扑虫净MIP发生相互作用。根据一些报道[26,27]，分子印迹聚合物材料的提取过程中，当甲苯在萃取头的制备中作为萃取溶剂时，萃取效果较好。但发现苯比甲苯的提取率更好。其中的原因需要进一步研究。

3.3.1.2．提取和解吸时间。5 ug/L扑草净溶液被用来研究的优化提取和解吸时间。结果表明萃取率随着提取时间增加迅速增加，在30分钟达到平衡。相反，一些作者提到了萃取平衡时间为45–120分钟使用的是商业扑虫净萃取头 [ 28,29 ]。其原因可能是特定的MIP萃取头亲和力结构疏松、多孔的增加了分析物扩散速度。对解吸时间调查显示，在200ul的甲醇中迅速解吸5min，吸附的扑虫净居多，约95%的提取能力。MIP的平衡解析时间是约10min。
3.3.1.3.搅拌速度。搅拌速度对固相微萃取头的影响的考察速率定为0、100、250、500、750、1000r/min. 结果表明，搅拌速度的增加可以有效地提高提取率，当搅拌速度超过1000转，扑草净的吸附将很快达到平衡。由于提取装置的摇
在1250 RPM会危及脆弱的纤维，所以选择1000转。
3.3.1.4．解吸溶剂。一般来说，有机极性试剂，如甲醇和乙腈，作为分子印迹聚合物材料的解吸溶剂。因此，对甲醇，醋酸–甲醇（1:99，V／V），乙酸–甲（1:9，V / V），乙腈，乙酸–乙腈（1:99，V／V），和乙酸–乙腈（1:99，V／V）进行了研究。结果表明，甲醇和 醋酸的甲醇（1:99或1:9，V／V）比醋酸乙腈（1:99或1:9，V／V）有更好的解吸率。此外，乙酸是有利于解吸率的提高而也造成了不良的基线。因此以甲醇为解吸溶剂。
3.3.2.分子印迹固相微萃取-高效液相色谱法的线性范围，检测限和精度。在优化的条件下，对莠去津，西草净，terbutylazin扑灭津，扑草净，莠灭净，
和特丁混合标准溶液的MIP结合SPME-HPLC方法线性关系的一系列研究。结果表明terbutylazin和特丁可以被检测到，但无法定量测定。如表1，
西草净，莠去津，扑灭津在0.1–2 u g/L有良好的线性关系，和莠灭净为0.5–2ug/L，相关系数为0.9936–0.9994。检测限为五三嗪类化合物分别在0.012–0.090 u g/L范围内。该方法的精确度是用0.500ug/L三嗪类混合标准液来考察的，这五中三嗪类的相对标准偏差的范围在5.7%到10.6%之间。由于分子印迹涂层的特殊的选择性，低于0.012ug/L检测线,扑虫净也可被检测到。用0.03 u g / L的LC–MS决定的比较随着网络受限访问材料和MIP固相提取相结合[ 30 ]。如图7所示五种三嗪类化合物的检测限分别与MIP萃取头对分析物的选择性一致。

3.3.3 加标样品中的三嗪类化合物的测定

为了验证MIP固相微萃取头的选择性，大豆，玉米，莴苣，和土壤被用来选择研究，并和NIP固相微萃取萃取头进行比较。在每个加标样品的溶液中三嗪的浓度为0.500 ug／L。所示图。9，三嗪类化合物不能用高效液相色谱法直接在加标样品溶液中检测到的（图9 A），NIP固相微萃取头也不能够检测到（图 9图B）。根据结论在图7虽然NIP萃取头具有萃取三嗪的能力，他在加标样品溶液中三嗪的非特异性吸附受基体效应干扰。由于其对模板分子及其结构类似物特殊的识别，分子印迹聚合物结合SPME-HPLC方法可应用于西草净，莠去津，莠灭净，扑灭津，扑草净和所有的加标样品的测定（图9图C）。在大豆，玉米，土样的标准溶液中terbutylazin和特丁净原药中可被检测到。如表2所示，在五种样品大豆，玉米 ，土壤，三嗪，和生菜 添加回收率为五的大豆，玉米土壤，三嗪，和生菜 分别为78–103.5%，82.4––113.2%，81.0-106.1%，和75.5–83.4%。

4．结论
在本文中，制备了一种新的扑草净MIP固相微萃取萃取头。MIP的萃取头是均匀的、多孔的。MIP涂层的平均厚度为25μm，RSD 为2.9%（n = 10）。结果表明，两种萃取头的制备和提取具有重现性。100次萃取之后，萃取头的质量仍旧很好。扑草净萃取头对七种三嗪类特殊的选择性和亲和力。因此，三嗪类化合物的测定的灵敏度可以通过MIP萃取头SPME-HPLC方法可明显提高。0.012–0.090 ug / L的检测限分别为小于最大允许欧盟和美国环保局对三嗪最低检测限。五种三嗪加大豆，玉米，土壤，生菜样本的回收率分别为78.0–103.5%, 82.4–113.4%, 81.0–106.1%, 和75.5–83.4%。分子印迹聚合物萃取头中的复杂样品中微量三嗪类化合物的提取是合适的。

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