一種外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法，包括以下步驟：a、將苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基三乙氧基硅烷加入到乙腈中，再加入偶氮二異丁腈，超聲，回流，得溶液A；b、將正硅酸乙酯、乙醇和濃鹽酸混合，振蕩，得溶液B；c、將溶液B滴加到溶液A，離心，得聚合物C；d、將聚合物C和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液混合，回流，離心，洗滌，干燥；f、再加入高氯酸，反應(yīng)完全后，過(guò)濾，洗滌，干燥即可。本發(fā)明制備的吸附劑能夠在高效吸附目標(biāo)物的同時(shí)，排阻生物大分子吸附在其表面，具有溶脹度適宜、熱穩(wěn)定性好、吸附能力強(qiáng)、不易收縮變形、使用壽命長(zhǎng)等特性，適于藥殘檢測(cè)中四環(huán)素類(lèi)抗生素的分離萃取。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及萃取分離材料的制備方法，具體地說(shuō)涉及一種外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]獸藥濫用極易造成動(dòng)物源食品中有害物質(zhì)的殘留，這不僅對(duì)人體健康造成直接危害，而且對(duì)畜牧業(yè)的發(fā)展以及對(duì)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品出口貿(mào)易也產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。目前美國(guó)、日本、歐盟及我國(guó)均規(guī)定了動(dòng)物源性食品中各類(lèi)藥殘的限量。分析測(cè)定藥殘的方法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、高效液相色譜和毛細(xì)管電泳等。而決定分析測(cè)定方法的準(zhǔn)確性和精確度的關(guān)鍵步驟是樣品的前處理，即從被測(cè)樣品中萃取并吸附所要測(cè)得的藥物。所以，樣品前處理使用的萃取吸附材料已成為樣品安全分析技術(shù)中的關(guān)鍵因素，也是限制藥殘檢測(cè)靈敏度的瓶頸。
[0003]目前，固相萃取柱中所使用的固體吸附材料的種類(lèi)較多，主要包括:1、吸附型填料，如硅藻土、氧化鋁、活性炭、硅膠、硅酸鎂等；2、化學(xué)鍵合相硅膠填料，如腈基、氨基、二醇基(正相)、C8、C18 (反相)等；3、離子交換填料，如季胺、二氨基、氨基、羧基、苯磺酸基等。但是這些傳統(tǒng)固相萃取吸附劑存在著吸附能力差、溶脹度大、萃取對(duì)象受限制、使用壽命短等缺點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足對(duì)復(fù)雜基質(zhì)中痕量分析物檢測(cè)的要求。為了提高材料的吸附性能，研究人員通常會(huì)將現(xiàn)有材料如雜化復(fù)合吸附材料進(jìn)行基團(tuán)修飾。如CN 102993229 A公開(kāi)了一種兩性電解質(zhì)修飾的雜化硅膠材料及其固相萃取方法，該方法以四乙氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷為前體分子，以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑，形成表面含有胺基的雜化硅膠材料；將雜化硅膠與戊二醛的醛基反應(yīng)生帶C=N鍵的雜化硅膠材料；將雜化硅膠材料上的戊二醛另一端醛基與帶胺基和羧基的兩性電解反應(yīng)生成帶雙C=N鍵的雜化硅膠材料；再用NaCNBH3還原，使C=N還原成C-N形成帶多一 NH2和多一 COOH的雜化硅膠材料。通過(guò)兩性電解質(zhì)修飾的雜化硅膠材料，在雜化硅膠支鏈上鍵合含有胺基和羧基的兩性電解質(zhì)，得到表面帶兩性基團(tuán)的雜化硅膠材料。該方法制備的吸附劑可以在一種材料上同時(shí)發(fā)揮陰陽(yáng)離子交換的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)酸性、中性和堿性樣品的同步萃取，且吸附和解吸速度快，重現(xiàn)性好，回收率高，可在一定程度上提高分離速度。又如，李龍飛等研究了基于溶膠凝膠技術(shù)的在線(xiàn)固相萃取與高效液相色譜聯(lián)用測(cè)定飲用水中的雌激素殘留[色譜，2014，Vol.32N0.2: 194-197]，其具體方法是將乙腈注入具塞的圓底燒瓶中，加入APTES，磁力攪拌反應(yīng)30 min ;加入TE0S，繼續(xù)攪拌20 min ;再加入醋酸，磁力攪拌，置于水浴鍋中孵化，過(guò)濾，用甲醇洗滌，于真空干燥箱中下老化，將所得材料研磨成粉作為固相萃取柱的填料吸附劑。將樣品通過(guò)該材料的萃取吸附前處理，經(jīng)過(guò)條件優(yōu)化，聯(lián)合液相色譜檢測(cè)水樣中的雌激素。但是，在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的這些吸附材料用于分離萃取復(fù)雜樣品中的目標(biāo)小分子時(shí)，其樣品中的生物大分子會(huì)吸附在其表面上，這不僅影響待測(cè)物的吸附效率，而且萃取得到的待測(cè)液中雜質(zhì)含量較高，嚴(yán)重干擾儀器對(duì)待測(cè)物后續(xù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和精確度。此外，這些雜化復(fù)合材料通常采用溶膠凝膠法合成，這不僅需要較長(zhǎng)的陳化時(shí)間，而且制備的材料在干燥的過(guò)程中易收縮變形，研磨時(shí)容易破壞孔結(jié)構(gòu)；如果對(duì)其進(jìn)行修飾，則存在工藝繁瑣、被修飾的基團(tuán)無(wú)法控制、修飾過(guò)程中生成的副產(chǎn)物不容易分離、修飾后的材料無(wú)法滿(mǎn)足使用需求等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是提供一種外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法，以解決現(xiàn)有方法制備的固相萃取材料存在外表面容易吸附生物大分子、剛性差、易收縮變形、熱穩(wěn)定性差、溶脹度較高、分離吸附效率低、分離樣液雜質(zhì)含量高、檢測(cè)精準(zhǔn)性差的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
a、將苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基三乙氧基硅烷按體積比為3:1: 5.88加入到乙腈溶劑中混合，在混合液中加入偶氮二異丁腈，超聲，回流，攪拌，得溶液A ;所述偶氮二異丁腈與苯乙烯的質(zhì)量體積比為1: 6;
b、將正硅酸乙酯、乙醇和濃鹽酸按體積比為1.63-4.90: 3.02-9.05: 0.07-0.2混合，40-60°C恒溫振蕩，得溶液B ；
C、將溶液B逐滴加入到溶液A中，攪拌回流，得乳濁液，將乳濁液離心，將離心沉淀物干燥，得聚合物C ;所述溶液A中的苯乙烯與溶液B中的正硅酸乙酯摩爾比為1: 2.5-4.2 ；
d、將聚合物C和體積比濃度為8-14%的Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液混合，攪拌回流，離心，將離心沉淀物洗滌，干燥，得粒狀聚合物D ;所述聚合物C與Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的質(zhì)量體積比為1: 1.28-2.24;
f、將聚合物D與體積比濃度為10%的高氯酸溶液按質(zhì)量體積比為1: 5混合，攪拌，反應(yīng)完全后，過(guò)濾，將濾渣洗滌，真空干燥，得外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑。
[0006]本發(fā)明步驟a所述乙腈與苯乙烯的體積比為3.75:1。
[0007]本發(fā)明步驟b所述正硅酸乙酯、乙醇和濃鹽酸的體積比為2.95:4.525: 0.1。
[0008]本發(fā)明步驟c所述溶液A的苯乙烯和溶液B的正硅酸乙酯摩爾比為1: 2.5。
[0009]本發(fā)明步驟d所述Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的體積比濃度為 10% O
[0010]本發(fā)明步驟f所述聚合物C和Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的質(zhì)量體積比為1: 1.6。
[0011]本發(fā)明采用了沉淀聚合法，選擇了適當(dāng)?shù)慕M分配比，制備了有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化復(fù)合物，再用Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷對(duì)其表面進(jìn)行修飾，合成了內(nèi)表面疏水、外表面親水的雜化復(fù)合固相萃取吸附劑。該吸附劑的結(jié)構(gòu)特性可以使樣品中的模板小分子化合物快速吸附和富集在吸附劑的孔內(nèi)，而樣品中的生物大分子被排阻在材料的外層，從而，在實(shí)現(xiàn)待測(cè)目標(biāo)物快速分離的同時(shí)，達(dá)到其雜質(zhì)含量明顯降低、檢測(cè)的準(zhǔn)確性和精確度顯著提聞的目的。
[0012]本發(fā)明中制備有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化復(fù)合材料采用苯乙烯沉淀聚合法代替了傳統(tǒng)溶膠凝膠合成法，不僅縮短了反應(yīng)時(shí)間，而且可以直接將疏水基團(tuán)共聚并均勻分布于雜化復(fù)合物的孔道內(nèi)部，這就解決了傳統(tǒng)修飾工藝無(wú)法控制疏水基團(tuán)而導(dǎo)致疏水基團(tuán)堵塞材料孔道的問(wèn)題，也簡(jiǎn)化了繁瑣復(fù)雜的修飾過(guò)程。同時(shí)，本發(fā)明制備的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化復(fù)合物呈均勻的粒狀固體，這不僅為下一步基團(tuán)修飾提供了更好的反應(yīng)環(huán)境，而且使得修飾產(chǎn)生的副產(chǎn)物更容易分離去除，使最終得到的吸附劑無(wú)需研磨即可填加在萃取柱內(nèi)使用。
[0013]本發(fā)明通過(guò)特定的制備方法將雜化復(fù)合材料與基團(tuán)修飾相結(jié)合制備了外表面親水、內(nèi)表面疏水的雜化固相萃取吸附劑，其具有制備方法簡(jiǎn)單，吸附能力強(qiáng)、分離效率高、熱穩(wěn)定性好、溶脹度適宜、熔點(diǎn)高、剛性強(qiáng)、不易收縮變形、使用壽命長(zhǎng)等特性，適用于藥殘檢測(cè)前處理的分離萃取，尤其適用于四環(huán)素類(lèi)抗生素的分離萃取。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的合成原理示意圖。
[0015]圖2是實(shí)施例1及對(duì)比例的熱重示意圖:硅膠(a)，RAM(b)，PSt_KH151 (c),PSt (d)。
[0016]圖3是實(shí)施例1及對(duì)比例制備的吸附劑對(duì)生物大分子的排阻性能測(cè)試圖。
[0017]圖4是實(shí)施例1制備的吸附劑結(jié)構(gòu)的反向特性測(cè)試圖。
[0018]圖5是實(shí)施例1制備的吸附劑分離樣品測(cè)定色譜圖。
[0019]圖6是實(shí)施例1制備的吸附劑剛性測(cè)試圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面實(shí)施例用于進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。
[0021]實(shí)施例1
(1)分別量取2.25 mL乙腈、0.6 mL苯乙烯、0.2 mL 二乙烯基苯和1.176 mL乙烯基三乙氧基硅烷于三口瓶中，加入0.10 g偶氮二異丁腈，經(jīng)超聲溶解后，持續(xù)充氮?dú)?0 min,65°C下回流，約I h后出現(xiàn)大量白色顆粒；繼續(xù)攪拌2 h，得有機(jī)部分溶液A;
(2)將2.95 mL正硅酸乙酯、4.525 mL的乙醇和0.1 mL濃鹽酸同時(shí)加入到錐形瓶中，在恒溫振蕩器中60 V (在40-60 1:之間的其他任何溫度下)下震蕩I h，得澄清溶液，得無(wú)機(jī)部分溶液B ；
(3)將溶液B逐滴加入到溶液A中后，繼續(xù)在65°C下攪拌回流3 h。即得到乳白色濁液，將生成的乳白色濁液均勻裝入離心管中以1400 r/min離心4 min，去除上清液，將離心沉淀物轉(zhuǎn)移到表面皿后放入恒溫烘箱65 1:下干燥，得到有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料，即聚合物C；
(4)將干燥好的聚合物C置于250mL圓底燒瓶中，加入80 mL體積比濃度為10%的Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液中攪拌回流7 h;離心，依次用10 mL的甲苯、丙酮洗滌，干燥，得固態(tài)粒狀聚合物D ；
(5)將固態(tài)粒狀聚合物D與25mL的高氯酸(10/90，v/v)混合后200 rpm室溫?cái)嚢?4h，反應(yīng)完全后，過(guò)濾，棄濾液，將濾渣顆粒依次用50 mL乙醇，50 mL四氫呋喃，100 mL水洗滌，在60 °C真空干燥箱過(guò)夜干燥，得外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑(RAM-HCM1)。
[0022]實(shí)施例2
在實(shí)施例1的步驟(2)中加入1.63 mL的正硅酸乙酯，3.02 mL的乙醇，0.07 mL的濃鹽酸，其它同實(shí)施例1，可得RAM-HCM2。[0023]實(shí)施例3
在實(shí)施例1的步驟(2)中加入4.90 mL的正硅酸乙酯，9.05 mL的乙醇，0.20 mL的濃鹽酸，其它同實(shí)施例1，可得RAM-HCM3。
[0024]實(shí)施例4
在實(shí)施例1的步驟(4)中加入的Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的體積比濃度為8%，其它同實(shí)施例1，可得RAM-HCM4。
[0025]實(shí)施例5
在實(shí)施例1的步驟(4)中加入的Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的體積比濃度為12%，其它同實(shí)施例1，可得RAM-HCM5。
[0026]實(shí)施例6
在實(shí)施例1的步驟(4)中加入的Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的體積比濃度為14%，其它同實(shí)施例1，可得RAM-HCM6。
[0027]對(duì)比例I
分別量取2.25 mL乙腈、0.6 mL苯乙烯和0.2 mL 二乙烯基苯于三口瓶中，加入0.10 g偶氮二異丁腈，經(jīng)超聲溶解后，持續(xù)充氮?dú)?0 min，65°C下回流，出現(xiàn)大量白色顆粒后，繼續(xù)攪拌至反應(yīng) 完全，待溫度降到室溫，過(guò)濾，60 °C干燥，得到白色聚苯乙烯顆粒(PSt)。
[0028]對(duì)比例2
分別量取2.25 mL乙臆、0.6 mL苯乙烯、0.2 mL 二乙烯基苯和1.176 mL乙烯基三乙氧基硅烷于三口瓶中，加入0.10 g偶氮二異丁腈，經(jīng)超聲溶解后，持續(xù)充氮?dú)?0 min,65 °〇下回流，大約I h后出現(xiàn)大量白色顆粒；繼續(xù)攪拌2 h，待溫度降到室溫，過(guò)濾，60 °C干燥，得到苯乙烯與乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)的材料(PSt-KH151)。
[0029]對(duì)比例3
在30 1:下，在56.4 mL的乙醇和18 mL的水中加入4.28 mL的氨水和0.076 g的十六烷基三甲基溴化銨，磁力攪拌5 min，體系澄清穩(wěn)定后，緩慢加入0.458 mL的正硅酸乙酯，440 r/min下攪拌2 h，離心，乙醇超聲3次，540 °C煅燒6 h，得到硅膠。
[0030]實(shí)施例7
實(shí)施例及對(duì)比例的親水性能測(cè)定:水吸附率、接觸角及與牛血清蛋白的鍵合率。
[0031](I)水吸附率的測(cè)定
分別稱(chēng)量一定質(zhì)量的聚合物與I mL水混合,震蕩2 min,室溫下靜置6 h,過(guò)濾,稱(chēng)量聚合物的質(zhì)量(Ws)。然后將聚合物在65 °C下干燥至質(zhì)量不變(Wtl)15
[0032]水吸附率(Sr)的計(jì)算公式為Sr (%) = [ (Ws-Wtl) / W。] X 100，其中Ws代表吸附后的聚合物質(zhì)量，W0干燥后的聚合物質(zhì)量。
[0033](2)接觸角的測(cè)定
將上述材料分別用壓片機(jī)壓片，直接用接觸角測(cè)定儀測(cè)定。
[0034](3)牛血清蛋白(BSA)鍵合百分?jǐn)?shù)的測(cè)定
在聚四氟乙烯小柱的底端塞好玻璃棉，放入稱(chēng)好的50 mg的聚合物，并在另一端塞好玻璃棉。首先用I mL甲醇活化吸附位點(diǎn)，再用大量的水清洗，準(zhǔn)備上樣；配制I mg/mL的牛血清蛋白溶液，取4 mL上樣；各取上樣前后的溶液100 μL，用蒸餾水分別稀釋到5 mL，分別用紫外分光光度計(jì)檢測(cè)其吸光度，計(jì)算鍵合率。牛血清蛋白的鍵合率W= (1-A2A1) X 100%，其中A1為固相萃取前的吸光度，A2為經(jīng)過(guò)固相萃取后的吸光度。
[0035]檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
[0036]表1聚合物的親水性能:水吸附率、接觸角和BSA鍵合率
【權(quán)利要求】
1.一種外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法，其特征是，包括以下步驟: a、將苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基三乙氧基硅烷按體積比為3:1: 5.88加入到乙腈溶劑中混合，在混合液中加入偶氮二異丁腈，超聲，回流，攪拌，得溶液A ;所述偶氮二異丁腈與苯乙烯的質(zhì)量體積比為1: 6; b、將正硅酸乙酯、乙醇和濃鹽酸按體積比為1.63-4.90: 3.02-9.05: 0.07-0.2混合，40-60°C恒溫振蕩，得溶液B ； C、將溶液B逐滴加入到溶液A中，攪拌回流，得乳濁液，將乳濁液離心，將離心沉淀物干燥，得聚合物C ;所述溶液A中的苯乙烯與溶液B中的正硅酸乙酯摩爾比為1: 2.5-4.2 ； d、將聚合物C和體積比濃度為8-14%的Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液混合，攪拌回流，離心，將離心沉淀物洗滌，干燥，得粒狀聚合物D ;所述聚合物C與Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的質(zhì)量體積比為1: 1.28-2.24; f、將聚合物D與體積比濃度為10%的高氯酸溶液按質(zhì)量體積比為1: 5混合，攪拌，反應(yīng)完全后，過(guò)濾，將濾渣洗滌，真空干燥，得外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法，其特征是，步驟a所述乙腈與苯乙烯的體積比為3.75:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法，其特征是，步驟b所述正硅酸乙酯、乙醇和濃鹽酸的體積比為2.95:4.525: 0.1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法，其特征是，步驟c所述溶液A中的苯乙烯與溶液B中的正硅酸乙酯摩爾比為1: 2.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法，其特征是，步驟d所述Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的體積比濃度為10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述外表面親水性雜化復(fù)合固相萃取吸附劑的制備方法，其特征是，步驟f所述聚合物C和Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的質(zhì)量體積比為 1: 1.6。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK103949227SQ201410195035
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】呂運(yùn)開(kāi), 張婧琦, 魏海英, 秦新英, 孫漢文 申請(qǐng)人:河北大學(xué)