（有机化学专业论文）双甲胺草磷分子印迹固相萃取研究.pdf

肿i lllplii r ll lli iii i iiif y 17 9 8 0 2 3 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下 各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学 位论文的e ；p , b i j 本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存 论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务： 学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在 不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术 活动。 学位论文作者签名： 胡匀夸辱 0 8 年g 月i , 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在5 年解密后适用 本授权书。 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下： 。_。_1-。h_。_1。1。-。_。“。-1。-_一 l 内部5 年( 最长5 年，可少于5 年) 秘密1 0 年( 最长1 0 年，可少于1 0 年) 机密2 0 年( 最长2 0 年，可少于2 0 年) 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名：剖扫畔屏 瑚踞年占月 中文摘要 中文摘要 本论文以除草剂双甲胺草磷( t m ) 为目标分子，分别利用目标分子印迹和 分子片段印迹方法合成分子印迹聚合物( m i p ) ，最终得到对t m 具有特异选择 性的分子印迹固相萃取( m i s p e ) 柱，并用于实际样品前处理。文中的有机磷分 子印迹聚合物和分子片段印迹聚合物( 片段m i p ) 的研究内容是目前国际上报 道很少的前沿课题。 本论文共分为四部分： 第一章为前言，综述了分子的印迹原理、影响分子印迹效果的因素以及分 子印迹技术的应用范围，提出了本论文的立题思想和实验设计。 第二章对m i p 的聚合条件进行优化，分别以丙烯酰胺、甲基丙烯酸、苯乙 烯、4 乙烯基吡啶为功能单体，考察了致孔剂种类和用量对分子印迹效果的影响。 研究结果表明，以2 ，4 二甲基6 硝基苯酚( 6 - n p ) 、t m 为模板，均能在非极 性溶剂( 如环己烷、正己烷) 、极性质子型溶剂( 如甲醇水、异丙醇) 中得到 对t m 有特异吸附性的m i p 。t m 的片段m i p 与t m m i p 能在相同聚合条 件下获得好的印迹效果，且片段m i p 对t m 的k d 、i f 值均比其对模板分子 6 - n p 的相应值大得多，这说明片段m i p 与t m m i p 的印迹条件及识别原理相 似。实验表明片段m i p 内剩余大量模板不影响其对t m 的吸附，因此聚合条 件优化过程中模板无需提取完全，就能准确的评价片段m i p 对t m 的特异吸 附性从而节省提取模板所需的大量溶剂，并加速聚合条件优化的进程。 第三章中分别对印迹效果较好的片段m i p ( m i p f 1 ) 及t m m i p ( m i p t ) 通过竞争吸附实验、f r e u n d l i c h 吸附等温线拟合、累积吸附实验等方法进行对比 研究。竞争吸附实验的结果表明两种m i p 都能特异性的吸附t m 及其类似物， m i p f 1 主要通过与化合物结构上官能团的结合作用识别化合物，而m i p - t 则通 过官能团结合作用以及空间匹配作用识别化合物；f r e u n d l i e h 等温线拟合得到 m i p f l 、m i p t 的m 值分别为0 9 3 、0 7 9 ，说明m i p f 作用位点分布较均一： 累积吸附实验结果表明m i p f l 对t m 吸附作用力较强，吸附容量较大。 对模板分子的特定选择性是m i p 最重要的特点之一。本研究以累积吸附 法考察m i p t 的动态选择性。结果表明，当同时上样的各化合物在m i s p e t 的 吸附量总和达到柱容量时，t m 将取代其他化合物占用的作用位点而被吸附， 中文摘要 也就是说m i s p e t 对t m 具有特定选择性。 第四章中将2 5 0m gm i p f 1 及m i p t 分别装填m i s p e 柱，用于添加t m 的土壤样品前处理，并优化上样、淋洗条件。在优化条件下，样品经m i s p e - t 或m i s p e f 1 处理后都得到了很好的净化，绝大部分杂质被去除，洗脱液可用 g c f p d 测定总浓度和手性h p l c 测定对映体浓度比值( e r ) 。样品添加水平 为0 0 5 、o 2 、0 5p g 时，经m i s p e f l 处理后t m 的平均回收率为8 5 9 3 ( r s d 4 ，n = 3 ) ，e r 值为1 0 1 1 0 5 ( r s d 4 ，n = 3 ) ，与标准溶液中t m 的e r 值( 1 0 0 - 1 0 5 ) 在误差允许范围内一致；经m i s p e t 处理后t m 的平 均回收率为8 4 9 1 0 4 6 ( r s d 4 ，n = 3 ) ，e r 值为1 0 1 。1 0 3 ( r s d 4 ， n = 3 ) ，与标准溶液中t m 的e r 值( 1 o o 一1 0 5 ) 在误差允许范围内一致。 用m i s p e - t 对含t m 的实际样品进行前处理，并测定样品中t m 残留量 和e r 值，实验结果表明t m 两个对映体在土壤中不存在降解差异，它们在土 壤中的半衰期为2 2d 。 关键词：双甲胺草磷分子印迹固相萃取分子片段印迹目标分子印迹特异性 吸附 a b s t r a c t a b s t r a c t m o l e c u l a r l yi m p r i n t e dp o l y m e r s ( m l p s ) f o rs e l e c t i v e a d s o r p t i o no f a m i p r o p h o s - d i m e t h y lw e r es y n t h e s i z e db yb o t ht a r g e ta n df r a g m e n ti m p r i n t i n g m e t h o d ，w i t ha m i p r o p h o s d i m e t h y l ( t m ) a n d2 ，4 - d i m e t h y l 6 n i t r y l p h e n o l ( 6 - n p ) a s t e m p l a t e s ，r e s p e c t i v e l y t h eb e s tm i p sw e r eu s e da st h es o r b e n t so fs o l i d p h a s e e x t r a c t i o n ( s p e ) t ot r e a ts o i ls a m p l e sf o rt h ed e t e r m i n a t i o no ft h ee n a n t i o m e r so f a m i p r o p h o s - d i m e t h y l m i p so fo r g a n o p h o s p h o r o u sp e s t i c i d ea n dt h ea p p l i c a t i o no f f r a g m e n ti m p r i n t i n ga r ef o r w a r dt a s k sw h i c ha r er a r e l ys t u d i e d t h ed i s s e r t a t i o ni n c l u d e sf o u rp a r t s c h a p i i st h ei n t r o d u c t i o n t h e g e n e r a lp r i n c i p l ea n dt h ea p p l i c a t i o no f m o l e c u l a ri m p r i n t i n gt e c h n o l o g ya ler e v i e w e d t h ei n f l u e n c ef a c t o r sf o rs u c c e s s f m i m p r i n t i n ga r ep a r t i c u l a r l yd e s c r i b e d t h ed e s i g na n dt h et a r g e to ft h i sd i s s e r t a t i o na r e p r e s e n t e d i nc h a p 2t h eo p t i m i z a t i o no fp o l y m e r i z a t i o nc o n d i t i o n s i sd e s c r i b e d t h e i n f l u e n c eo fs o l v e n to nm i p sw a ss t u d i e d m i p sw i t ha c r y l a m i d e ( a a ) ，m e t h a c r y l i c a c i d ( m a r ) ，s t y r e n eo r4 - v i n y l p y r i d i n e ( 4 v p ) a sm o n o m e r sw e r es y n t h e s i z e di n d i f f e r e n ts o l v e n t sa n dw e t ee v a l u a t e db y e q u i v a l e n ta d s o r p t i o ne x p e r i m e n t sf o r a c c e s s m e n to fs p e c i f i cr e c o g n i z a t i o no ft m i ts h o w e dt h a tm i p ss y n t h e s i z e di n a p o l a rs o l v e n t s ( s u c h 舔n - h e x a n ea n dc y c l o h e x a n e ) a n dp o p l a rp r o t i es o l v e n t ( s u c h a sm e t h a n o l h 2 0 ( v ：v ，3 ：1 ) a n di s o - p r o p y l a l c o h 0 1 ) g a v eg o o dr e s u l t si nr e b i n d i n g t m t a r g e tm i p sa n df r a g m e n tm i p s ，t h o u g hd i f f e r e n ti nt e m p l a t e s 。i fs y n t h e s i z e di n t h es a m ep o l y m e r i z a t i o nc o n d i t i o n , s h o w e d a p p r o x i m a t e l yt h es a m ei m p r i n t i n g e f f e c t sf o rt m m o r e o v e r ，t h er e b i n d i n go ft m b yf r a g m e n tm i p sw a su n 硪b c t e d d e s p i t el a r g ea m o u n t s o ft e m p l a t e sw e r es t i l li nt h ep o l y m e r s ，t h u sf r a g m e n t i m p r i n t i n gt e c h n o l o g yc o u l db ec a r r i e do nw i t h o u tt e d i o u ss t e p so fr e m o v a lo ft h e t e m p l a t e sa n dt h eo p t i m i z a t i o no fp o l y m e r i z a t i o nc o n d i t i o n sw e r em u c ha c c e l e r a t e d i nc h a p 3t h ea f f i n i t ya n d s e l e c t i v i t yo ft h eb e s tt a r g e tm i p ( m i p t ) a n df r a g m e n t m i p ( m i p - f 1 ) a r es t u d i e db yf r e u n d l i c ha d s o r p t i o ni s o t h e r ms i m u l a t i o n c o m p e t i t i v e b i n d i n ga s s a y sa n da c c u m u l a t e da d s o r p t i o ne x p e r i m e n t s t h es e l e c t i v i t yr e s u l t ss h o w t h a tt h ea f f i n i t i e so fm i p sf o re i g h to r g a n o p h o s p h o r o u s c o m p o u n d sa r ed i f f e r e r r t h e a b s t r a c t mv a l u eo ff r e u n d l i c hi s o t h e r ms i m u l a t i o ni s0 7 9f o rm i p - ta n do 9 3f o rm i p - f l ， w h i c hi n d i c a t st h a tt h e b i n d i n g s i t e so fm i p - f la r em o r eh o m o g e n e o u s t h e a c c u m u l a t e da d s o r p t i o nc a lv e ss h o wt h a tm i p - f lh a sh i g h e rc o l u m nc a p a c i t y i nc h a p 42 5 0m go fm i p - ta n dm i p f lw e r eu s e da ss p es o r b e n t sf o re x t r a c t i o n o ft mf r o ms p i k e ds o i ls a m p l e s t h el o a d i n ga n dw a s h i n gc o n d i t i o n sw e r eo p t i m i z e d s a m p l e sw e r ep u r i f i e da n di n t e r f e r e r sw e r ea l m o s tr e m o v e da f t e ra p p l i e do n b o t ht h e s p e su n d e ro p t i m i z e dc o n d i t i o n s n l er e c o v e r e ds a m p l e sw e r ed e t e r m i n e db y g c f p df o rt o t a lc o n c e n t r a t i o na n dc h i r a lh p l cf o re n a n t i o m e rr a t i o s ( e r ) w h e n a p p l i e do ns p e ( m i p n ) ，t h ea v e r a g e r e c o v e r i e so fs a m p l e ss p i k e dw i t ht ma to 0 5 ， 0 2a n d0 5u g gw e r ea m o n g8 5 9 3 ( r s d 4 ，n 2 3 ) ，t h ee rv a l u ew e r ea m o n g 1 0 1 - 1 0 5 ( r s d 4 n = 3 ) w h i c hw e r ec o n s i s t e n tw i t ht h es t a n d a r ds a m p l e si nt h e s c o p eo fe r r o r ( 1 0 0 - 1 0 5 ) 矾i l ea p p l i e do ns p e ( m i p - t ) ，t h ea v e r a g er e c o v e r i e so f s a m p l e ss p i k e d 、) r i t ht ma t0 0 5 ，o 2a n d 0 5 p g gw e r ea m o n g8 4 9 10 4 6 ( r s d 4 ，n = 3 ) ，t h ee rv a l u ew e r ea m o n g1 。01 - 1 0 3 ( r s d 7 0 ) 和高重现性、低检出限、操作 简单易行。国际官方分析化学家协会( a o a c ) 的方法是经典的、国际公认的 m r a 方法，该方法可以分析蔬菜和水果中的多种农药残留。随着人们对农药残 留问题的重视，一方面促使各国政府及其职能部门不断加强农药残留的监测工 1 9 。一 南开大学硕士研究生毕业论文 作，制定的标准也越来越严格；另一方面也促使人们不断研制毒性低、残留时 间短的新型农药。农残监测工作强度和难度的不断增加和新型农药的不断出现， 使农药残留分析面临挑战。 现代农药残留分析方法通常包括样品前处理和测定两方面，其经典步骤是： 提取一分配( 再提取) 一净化一仪器测定。提取指使用适当溶剂将目标物从样 品中转移出来，净化指将目标物与提取物中的干扰物分离。对于一些复杂样品， 提取后往往还需经过净化步骤，以达到待测物与干扰杂质分离的效果。现代农 药残留分析中，有些方法提取、净化可一步完成。 样品前处理方法有溶剂提取、固相萃取( s p e ) 、超临界流体萃取、基质固 相分散( m s p d ) 、加速溶剂萃取、固相微萃取等方法。溶剂萃取是根据化合物 极性的不同，选用合适提取液从样品中萃取目标物的方法。有机磷农药种类繁 多，其极性的差异也很大，因此试图用一种溶剂将所有的有机磷农药同时提取 是不可能的，应根据农药的不同极性，“选用相应的溶剂进行提取。常用的溶 剂是乙腈和丙酮。s p e 已广泛应用于有机磷农药的残留分析，而且近年来高选 择性分子印迹吸附剂得以快速发展，使得s p e 拥有了更好的应用性能。基质固 相分散( m s p d ) 也是一种s p e 技术，其基本操作是将样品直接与适量吸附剂 研磨、混匀制成固态或者半固态装柱，然后用不同的溶剂预淋洗、淋洗柱子， 富集净化一步完成。m p s d 浓缩了传统样品前处理中所需的样品匀化、组织细 胞裂解、提取、净化等过程，避免了样品均化、转溶、乳化、浓缩等造成的待 测物损失。k r i s t e n s o n 等人9 2 利用微型m s p d 装置测定水果中的有机磷和菊酯 类农药残留，所测定的农药回收率范围为8 3 l1 8 ，检出限为4 9 0 g 。 农药残留检测技术包括包括现代光谱技术、现代色谱分析技术、波谱和色谱 联用技术、生物传感和免疫分析技术等。现阶段，毛细管气相色谱和高效液相 色谱及其联用技术仍然是有机磷农药残留分析的主要手段。 6 0 年代后气相色谱技术得到飞速发展，毛细管柱得到了广泛应用，高灵敏 的检测器( 如f p d 和n p d ) 相继问世。由于毛细管柱具有高效的分离能力， 多种农药可以一次进样，快速得到完全分离：同时，高选择性的检测器使极低 的有机磷农药组分能轻易地被检测出来，因此气相色谱法以其简单、快速、灵 敏和准确的优越特点，在有机磷农药残留量的分析测试中得到了广泛的应用。 高效液相色谱法在农药原药、制剂和农药残留量分析中的应用，在国外己相 当普遍，国内在这方面的发展也很迅速，已成为农药分析实验室的重要分析手 南开大学硕士研究生毕业论文 段之一，对于那些沸点太高或不能气化的有机磷农药不失为一种较好的分析方 法9 3 。h p l c 分析样品中的农药残留时一般采用c 1 8 或c 8 的填充柱的反相色 谱，选择紫外吸收、荧光或二极管矩阵为检测器。l o b o d o d n i l e 等9 4 用固相萃取 富集甲基对硫磷、对硫磷和辛硫磷，并用高效液相色谱对目标物进行检测分析， 结果表明该方法稳定可靠，回收率较高。 第四节本论文的立题思想和实验设计 双甲胺草磷( t m ，o 甲基o ( 2 硝基- 4 ，6 二甲基苯基) - n 异丙基硫代磷酰胺 酯) 是一种具有我国自主知识产权的新型有机磷类低毒、广谱、内吸传导型土 壤处理选择性除草剂( 结构见图1 1 0 ) ，由南开大学元素有机化学研究所研制， 2 0 0 5 年在农业部取得登记，在胡萝卜播后苗前或苗后使用，对正在萌发的杂 草幼芽防治效果较好。随着该农药的广泛应用，其在食品、土壤和水中的残留 量也在相应增加，鉴于有机磷类农药对哺乳动物和有机体的毒性以及在环境中 的持久性，我们有必要建立t m 痕量残留的分析方法。 本课题组曾敏9 5 以基质固相分散法( m s p d ) 提取土壤中的t m ，优化条件 下经m s p d 处理的样品能满足在选择性的火焰光度检测器上定量检测的要求。 但将该样品用手性高效液相色谱( h p l c ) 检测时，t m 对映体峰受杂质峰干扰， 不能获得对映体浓度比值( e r 值) ，因此有必要建立一种对t m 选择性更好 的富集、分离方法，能同时满足t m 定量及手性分析的要求。 h 3 c n 0 2 2 ，4 - - - - 甲基- 6 一硝基苯酚 h 3 c o , ( 卜b q 2 h c h n 双甲胺草磷 图1 1 06 - n p 和t m 的分子结构式 本课题组江凯明9 6 、张丽芬9 7 以a a 为功能单体，以甲醇水( v ：v 。3 ：1 ) 为 致孔剂，分别得到了对t m 具有特异吸附性的目标分子印迹聚合物( t m m i p ， 以t m 为模板) 和分子片段印迹聚合物( 片段m i p ，以2 ，4 二甲基6 硝基苯 酚，即6 - n p 为模板) ，模板分子结构见图1 1 0 。由于二人均采用含水溶剂为 致孔剂，因此引入了非特异性的疏水作用力，所得m i p 的选择性较差。另外， 2 l 南开大学硕士研究生毕业论文 t m 及a a 在甲醇水( v v ，3 ：1 ) 中溶解度很小，聚合反应体系在该溶剂中难 于形成均一相，导致聚合反应的重现性不好。考虑到这些不利因素，张丽芬以 有机溶剂正己烷为致孔剂得到了成功印迹的片段m i p 。 本论文以江凯明、张丽芬的实验结果为基础，致力于建立对映体水平上测 定双甲胺草磷农药残留的方法。本研究的创新点在于： 1 ) 目前分子印迹的报导有很多，以有机磷农药为目标分子的报导却较少， 而且t m 分子结构上没有强的极性官能团，不利于固定作用位点，因此t m 的分子印迹存在一定困难，而t m 印迹的成功也就颇具意义。 2 ) 考虑到片段分子6 - n p 结构上带有羟基，更有利于实现印迹效果，而 且采用片段印迹方法能够避免“模板泄露 问题，因此本研究设计以片段印迹 实现t m 的特异性吸附。目前人们对片段印迹方法的研究较少，本文将片段 印迹与目标印迹进行比较研究，一则便于判断片段印迹方法的优劣，二则便于 研究目标印迹与片段印迹之间的关联，具有较强的理论意义。 3 ) 将首次获得t m 两个对映体在土壤中的降解规律，这对于建立t m 残 留的标准分析方法是很有价值的。 整个研究按以下步骤进行： ( 一) 建立双甲胺草磷的高选择性m i s p e 方法。 1 ) 将目标印迹与片段印迹进行对比研究，找出两者的关联。 2 ) 合成多种片段m i p 和t m m i p ，通过对印迹效果进行初步评价，总 结成功经验和失败教训，并从中找出一些规律，进而指导下一步的聚合 条件优化，最终得到多种对t m 有特异吸附性的m i p 。 3 ) 选择特异吸附性最强的片段m i p 和t m m i p 进行吸附性能评价，比 较二者吸附能力和吸附原理的异同。 4 ) 选择特异吸附性最强的片段m i p 和t m m i p 装填m i s p e 柱，考察 m i s p e 的柱性能，并对上样、淋洗、洗脱条件进行优化。 ( 二) 建立对映体水平上测定环境样品中双甲胺草磷农药残留的方法。 1 ) 优化样品提取过程。 2 ) 利用m i s p e 对提取样品进行前处理，对上样、淋洗、洗脱条件进行 优化，在确保目标组分尽量完全回收的前提下获得最佳净化效果。 3 ) 优化流动相条件，使t m 对映体在手性h p l c 上实现基线分离，并 计算t m 的e r 值，最终实现对映体水平上测定实际样品中痕量t m 。 南开大学硕士研究生毕业论文 第二章分子印迹聚合条件的优化 本实验室江凯明、张丽芬分别以目标分子t m 及其分子片段6 - n p 为模 板，通过优化功能单体的种类、模板与功能单体的比例、致孔剂的种类和用量 等因素，得到两种印迹效果较好的片段m i p 和一种t m m i p 。合成这三种m i p 的聚合反应体系见表2 1 。 表2 1 已得到的三种成功印迹m i p 的聚合原料配比 注：t ：m ：c 为模板、单体、交联剂用量的摩尔比( 下文同) 。交联剂为e d m a ，引发剂为2 0m ga i b n 。 甲醇水( v ：v ，3 ：1 ) 致孔的片段m i p 和t m m i p 对t m 具有特异吸附性。 以正己烷为致孔剂时，片段m i p 能特异性吸附t m ，那么t m m i p 的情况如何 呢? 在江凯明的论文第2 4 页提到以t m 为模板时，以常用有机溶剂如甲苯、 乙腈、二氯甲烷、氯仿、正己烷、异丙醇为致孔剂，都没能得到好的印迹效果， 甚至得到的聚合物，无论是m i p 还是n i p ，在相应的致孔剂中对t m 一点吸 附能力都没有。同时他提到致孔剂的量可能对印迹效果有影响。 致孔剂的量对分子印迹的影响究竟有多大，我们是否能够在正己烷中对t m 成功印迹呢? 对于那些在相应致孔剂中不能吸附t m 的m i p ，如何评价其印 迹效果呢? 片段印迹与目标印迹之间存在什么样的关联? 带着这些问题，我开 展了这部分的实验，分别以从、m a a 、4 v p 、s t y r e n e ( 图2 1 ) 为功能单体 合成多种t m 的t m m i p 及片段m i p 来探讨这些问题。 一：c = h 泛凸z 尸o h 2 c = h c c n h 2 a a n 4 - v p 图2 1 聚合反应中使用功能单体的结构式 巴冬 南开大学硕士研究生毕业论文 第一节聚合条件优化方法 2 1 1 实验部分 2 1 1 1 仪器与试剂 a g i l e n t6 8 9 0 n 型气相色谱仪，配电子捕获检测器、火焰光度检测器( f p d ， 磷滤光片) 、7 6 8 3 b 自动进样器及在线工作站；a g i l e n t11 0 0 高效液相色谱仪 ( h p l c ) ，配低压四元泵，u v v i sc a r y3 0 0 紫外可见分光光度仪，六通阀手动进 样及在线工作站；电子天平；超声波清洗器，a u t os c i e n c ea s 5 1 5 0 a 型；电 热恒温水浴箱；回旋振荡器，江苏省金坛市医疗仪器厂，h y b 1 型；1 0 0 、4 0 0 目铁网分样筛等。 甲醇为色谱纯，冰醋酸为分析纯，直接使用：丙酮、正己烷等有机溶剂均为 分析纯，使用前经过重蒸处理；水为二次重蒸水：甲基丙烯酸( m a a ) ，4 乙 烯基吡啶( 4 v p ) ，苯乙烯( s t y r e n e ) ，乙二醇二甲基丙烯酸酯( e d m a ) 使用 前减压蒸馏以除去阻聚剂：偶氮二异丁腈( a i b n ) 使用前用丙酮重结晶；丙烯 酰胺( a a ) 使用前用甲醇重结晶；模板t m 及6 - n p ，纯度为9 6 ，南开大学 元素所合成室提供，使用前先用甲醇进行重结晶：用于配制标样的t m ，纯度 为9 9 以上，元素所合成室提供。 2 1 1 2 色谱条件 测定t m 单一组分时用g c f p d ，h p 5 0 + 毛细管柱，3 0m x 0 3 2m m x 0 2 5 g m ，载气为高纯氮气( 纯度9 9 9 9 9 ) ，流速为2m l m i m 采用分流进样， 分流比为1 ：1 5 ，进样量为1 此；采用程序升温，初始温度5 5 ，保持1m i n ， 以3 0 m i n 升至2 2 5 ，保持7m i n ；进样口和检测器温度分别为2 3 0 和 2 3 5 ，h 2 流速为1 5 0m l m i n ，空气流速为11 0m l m i n ，补充气为高纯氮气， 流速为5 0m l m i n 。 测定刑、6 小m 双组分时用g c e c d ，h p 5 0 + 毛细管柱，3 0r e x 0 3 2 m m x 0 2 5p a n ，载气为高纯氮气( 纯度9 9 9 9 9 ) ，流速为2m l m i n ；采用分 流进样，分流比为1 ：1 5 ，进样量为1 此；采用程序升温，初始温度1 5 0 ，保 持1m i n ，以3 0 m i n 升至2 6 0 ，保持3m i n ；进样口和检测器温度分别 为2 3 0 和3 0 0 ，补充气为高纯氮气，流速为6 0m l m i n 。 甲醇水( v ：v ，3 ：1 ) 为溶剂的样品用h p l c 检测，色谱柱为a g i l e n tc 1 8 ， 2 4 南开大学硕士研究生毕业论文 4 6 x 1 5 0n u n 。流动相为8 5 甲醇，1 5 水，流速为0 7m l m i n 。检测波长为 2 1 0 8n m 。 2 1 1 3 聚合物的合成步骤及评价方法 合成步骤：按照表2 2 用料配比准确称( 量) 取模板、功能单体及致孔剂置 于玻璃试管( 内径1 3c m ，长1 5 0 0c m ) 中，于室温下静置o 5h 后加入交联 剂e d m a 和引发剂a i b n2 0m g 。于冰浴中n 2 脱氧4 5r a i n ( 液面下0 5m i n ， 液面上4r a i n ) ，密封试管。6 0 水浴中恒温反应2 4h 。聚合完成后取出聚合 物，用适量丙酮浸泡3h 后抽滤，红外灯下烘烤至干。研磨过筛，收集1 0 0 - - 4 0 0 目粒子。非印迹聚合物( n i p ) 合成条件与相应m i p 相同，只是不加模板。 模板提取：将m i p 及相应n i p 用含2 0 冰醋酸的甲醇溶液浸泡提取模 板，每1 2h 抽滤换液，直至提取液中无模板检出。红外灯下烘干待用。 评价方法：采用了平衡吸附法对聚合物进行快速的评价。将初始溶液中目 标组分含量减去结合后溶液中该组分的含量可得目标组分在m 口或者n i p 上 的吸附量。吸附量与初始溶液中目标组分含量的比值为吸附率。本论文平衡吸 附实验每聚合物平行三份，平行实验的相对标准偏差值均小于5 ( r s d 大于 此值时在文中另有说明) 。 对表2 2 中p l 、p 2 ，评价过程如下：称取m i p 及相应n i p 各2 0m g ，置 于1 5m l 试管中，加入4p g m lt m 或t m 、6 - n p 混合的甲醇水( v ：v ，3 ：1 ) 标样2m l ，加塞密封。在回旋振荡器上振荡9h 后取上清液用h p l c 检测 t m 、6 小m 浓度。 对表2 2 中p 3 、p 4 ，评价过程如下：称取m i p 及相应n i p 各2 0m g ，置 于1 5m l 试管中，加入4 p g m l t m 或t m 、6 - n p 混合的正己烷标样2m l ， 在回旋振荡器上振荡9h 后取上清液用g c e c d 检测t m q6 - n p 浓度。 一 2 1 1 4 相同聚合条件下制备的t m m i p 与片段m i p 若在片段印迹优化聚合条件下合成的t m m i p 具有好的印迹效果，那么片 段印迹方法就可用于指导t m m i p 的合成，如此聚合条件优化过程不需使用目 标分子，从而大大减少目标分子的用量，即便目标分子是极其昂贵、稀有的物 质，也能实现目标印迹。 为了方便片段m i p 和t m m i p 的比较研究，本实验按表2 2 的聚合反应体 南开大学硕士研究生毕业论文 系同时合成四种m i p 及相应n i p ，合成该系列聚合物所用的交联剂是e d m a ， 引发剂是a i b n2 0m g ，用平衡吸附法评价印迹效果。表中t m m i p 和片段一m i p 除模板不同外，其余聚合条件相同。 表2 2 用于片段印迹与目标印迹对比研究m i p 的聚合原料配比 2 1 1 56 n p 对t m 在片段m i p 上特异性吸附的影响 张丽芬的研究表明，采用片段印迹方法能够避免模板泄漏问题，且成功印迹 的片段m i p 对t m 具有特异吸附性。本实验首先以表2 2 中两种不同片段m i p ( p 1 和p 3 ) 为研究对象，考察了不同浓度6 - n p 对片段m i p 上t m 吸附的影 响。以t a b 1 合成条件得到p 1 、p 3 后过筛，收集1 0 0 - - 4 0 0 目颗粒，并提取模 板至提取液中无6 - n p 检出。称取两种m i p 多份，每份2 0m g ，置于1 0m l 磨口试管中，分别加入t m 浓度为2r t g m l 、不同6 - n p 浓度( 分别为5 4 、 1 6 2 、2 1 6 、3 2 4 、4 1 4 、5 9 4 、7 3 8r t g m l ) 的甲醇水( v ：v ，3 ：1 ) 或者正己烷 标样2m l 。将试管加塞密封，在回旋振荡器上振荡9h 后取上清液用h p l c 或 g c e c d 检测t m 及6 n p 浓度。 进一步以p 3 为研究对象，考察不同模板剩余程度片段m p 对t m 的特异 性吸附。合成p 3 及相应n i p ，红外灯烘干后研磨过筛，收集1 0 0 , - - 4 0 0 目颗粒。 称取该m i p 及n i p5g 置于5 0m l 锥形瓶中，用4 0m l 甲醇浸泡1 2h 后， 抽滤至于，将聚合物取出2 0 0m g 备用，其余均转移到锥形瓶中继续提模：将 滤液旋干定容后g c e c d 检测模板浓度。重复上述过程，经检测第七次提取液 中已无模板检出。为了确定模板是否提取完全，取第七次提模后的m i p5 0 0 m g 置于1 0m l 甲醇醋酸( v ：v ，4 ：1 ) 中，超声提模1 0 m i n ，然后抽滤，得到第 八次提模后的m 口，将滤液旋干定容后g c e c d 检测模板浓度。将上述提模 各阶段取出的m 用平衡吸附法进行评价：准确称取m i p 各2 0m g ，置于 1 0m l 磨口试管中，分别加入4 0 t g m lt m 的正己烷标样2 0m l ，加塞密封， 在回旋振荡器上振荡9h 后取上清液用g c f p d 检测t m 浓度。 2 6 南开大学硕士研究生毕业论文 2 1 2 结果与讨论 2 1 2 1 片段印迹指导目标印迹的可行性 聚合物的印迹效果用平衡吸附法评价，用静态吸附分配系数k d 和印迹因子 i f 来表征。静态吸附分配系数k d _ 的定义为： 一 k d = c p c s( 式2 1 ) c p 表示底物分子在印迹聚合物上的吸附浓度( g g g ) ；c s 则表示底物在溶液中 的浓度( p g m l ) 。 印迹因子i f 的定义为： i f = k d 。m i p k d ，n i p( 式2 2 ) k d ，m i p 、k d n i p 分别代表物质在m i p 和n i p 上的静态分布系数。 图2 2 平衡吸附实验谱图：a 、经p 3 吸附后谱图；b 、经相应的n i p ( p 3 ) 吸附后谱图 表2 2 中四种m i p 及相应n i p 平衡吸附评价的结果见表2 3 。表中数据为 各m i p 及n i p 吸附6 - n p 或者t m 的k d 值和i f 值。从表2 3 可知，t m 的 片段m i p 与t m m i p 能在相同聚合条件下获得好的印迹效果，且片段m i p 对 t m 的k d 值和i f 值均比其对模板分子6 - n p 的相应值大得多。这不仅证啊 m i p 具有交叉吸附能力，同时也说明t m 的片段印迹与目标印迹的印迹条件和 南开大学硕士研究生毕业论文 识别原理相似，6 - n p 印迹的片断m i p 可用做t m 的特异性吸附剂，且片段印 迹可以用来指导t m i v i i p 的合成。首先以片段分子为模板，优化聚合条件得到 对目标分子有特异吸附性的片段m i p ，然后以目标分子为模板在片段m i p 优化 条件下合成t l v l m i p 。 。 表2 3 对照条件下片段m i p 和t m m i p 的印迹效果 聚合物1 雨f 毫幽雨r 百雨r 业坚亍丽_ 西面- - j 旦葡万一 注：“一”表示未获得该值 2 1 2 26 - n p 对t m 在片段m i p 上特异性吸附的影响 本实验利用平衡吸附法，以p l 、p 3 为研究对象，考察不同浓度6 - n p 对片 段m i p 上t m 吸附的影响以及不同模板剩余程度片段一m i p 对t m 的特异性 吸附情况。 望 v 莲 蓉 p l 6 - n p 浓度( ) 1 9 m 1 ) 图2 3 不同浓度6 - n p 对t m 在片段m i p ( p i 、p 3 ) 上吸附量的影响 图2 3 是不同浓度6 - n p 为竞争底物时t m 在p 1 、p 3上吸附量。t i v l 浓 度为2 g m l 、6 - n p 浓度在0 - 7 3 8g g m l 之间时，p 1 、p 3 对t m 的吸附量 分别为1 1 4 - 1 3 1g g 和2 0 1 - 2 2 2g g ，其变化在误差允许范围之内。当6 - n p 浓 度为7 3 8 g m l 时，6 - n p 在p 1 、p 3 上被吸附的量分别为1 9 6 、1 0 4g g ，即 6 - n p 在聚合物内的浓度分别为9 8 0 、5 2 0 弘g 。片段一m i p 内存在如此高浓度的 南开大学硕士研究生毕业论文 模板尚不影响其对t m 的吸附，因此可以认为聚合条件优化过程中不必将模板 提取完全就能准确评价片段m i p 对t m 的特异吸附能力。 表2 4 是不同提模阶段t m 在p 3 上的吸附率数据及平行实验的相对标准 偏差( r s d ) 值。表2 4 表明，经过两次提模后，t m 在p 3 上的吸附率趋于 稳定，此时该m i p 内剩余的模板分子的浓度约为1 9 0 “g 。 m i p 的提模过程需耗费大量溶剂和冗长时间，这不仅造成资源浪费、环境 污染，而且大大延长m i p 聚合条件优化的进程。而片段m i p 经过两次提模后， 其对目标分子的吸附已趋于稳定，因此模板无需提取完全就可进行特异吸附性 评价。究其原因，一方面，用溶剂提取模板的过程，是一个由表及里的过程， 模板分子在m i p 埋藏越深，越难被提取出来；另一方面，m i p 的再结合过程， 同样是由表及里的过程，埋藏越深的空穴越难进入，目标组分一般先进入易于 接近的表层空穴。m i p 经两次提模后，聚合物表层孔穴内的作用位点大多已释 放出来，同时，平衡吸附实验被吸附的目标组分量较小，因此可在聚合物表面 空穴内被吸附，不受埋藏较深的残留模板的影响。 表2 4 不同模板剩余量条件下t m 在p 3 上的吸附率 注：n d 表不无检出 当聚合物内6 - n p 浓度较高时，平衡吸附过程中t m 与6 - n p 竞争作用位 点，这一点可由平行实验的r s d 值( 表2 4 ) 得以说明。经一次提模的m i p ， 相应r s d 值较大，随着提模次数的增多，该值逐渐减小，第四次提模后小于 l 。我们认为平行实验r s d 值可用于衡量吸附实验是否达到平衡，因此上述 现象说明m p 内模板浓度越高，t m 在m i p 内达到吸附平衡所需的时间越 长，这是t m 与6 -