（分析化学专业论文）违禁药物和氨基酸的液膜法分离富集及分析研究.pdf

中文摘要 液膜作为一种提取分离技术被广泛研究始于2 0 世纪6 0 年代。液 膜分离技术结合了固体膜分离法和溶剂萃取法的特点，是一种新型的 膜分离方法。由于其具有选择性好、分离效率高、操作简便和易于实 现自动化等特点而一直备受人们关注，在湿法冶金、化工生产、生物 医药、环境污水处理、复杂样品分离分析前处理等方面得到广泛的应 用。本文主要对液膜中的微液膜( 三相液相微萃取l l l m e ) 技术在 体液中兴奋剂类药物的分离分析以及整体液膜对氨基酸的分离富集 方面进行了研究。具体研究内容如下： 1 综述了主要的样品前处理方法和液膜的主要种类及其应用，重 点介绍了微液膜技术。 2 应用l l l m e 和高效液相色谱法( h p l c ) 联用同时检测人尿 样中的安非他明和氯胺酮。针对尿样中干扰因素多和违禁药物 浓度低的特点，对目标物的微萃取条件如有机相、搅拌速度、 萃取时间、接受相浓度和料液相p h 值等进行了优化，有效清 除了尿样中复杂基质的干扰，对目标物进行了高效富集，建立 了l l l m e h p l c 法同时检测尿样中安非他明和氯胺酮的高灵 敏的分析方法。 3 建立了载体辅助l l l m e h p l c 法测定尿样中声受体阻断剂索 他洛尔和卡替洛尔的分析方法。通过向有机相中加入载体提高 了对两种目标分析物的萃取效率。优化了有机相、载体浓度、 料液相p h 值、接受相浓度、搅拌速度和萃取时间等实验条件， 清除了尿样中复杂基质对目标物检测的干扰，建立了 l l l m e h p l c 法检测尿样中索他洛尔和卡替洛尔的高灵敏的 分析方法。 4 建立了载体辅助的l l l m e h p l c 法同时测定尿样中的吗啡、 麻黄素、可待因和安非他明高灵敏度的分析方法。针对亲水性 药物萃取难的问题，通过向有机相中加入载体，实现了几种亲 水性和亲脂性药物的同时检测，同时并首次考察了纳米载体在 l l l m e 中的应用。研究表明，有机相载体的加入，大大提高 了亲水性药物的富集因子，扩大了l l l m e 的应用范围。 5 开展了应用纳米金辅助载体的整体液膜分离和萃取氨基酸的 研究。氨基酸亲水性比较强，分离和萃取比较困难，通过运用 合成的纳米载体辅助整体液膜传输，实现了对l 色氨酸，d l d 苯丙氨酸和l 蛋氨酸的高效分离和萃取，考察了料液相p h 值、 接受相和温度对传输效率的影响。研究表明，纳米载体能够提 高氨基酸在液膜中的传输效率。 关键词：微液膜( 三相液相微萃取) ，整体液膜，高效液相色谱， 违禁药物，氨基酸 a b s t r a c t l i q u i dm e m b r a n ei ss t u d i e do ne x t r a c t i o na n ds e p a r a t i o nf r o m2 0 c e n t u r y 6 0d e c a d e s i ti san e wm e m b r a n e s e p a r a t i o nt e c h n i q u e c o m b i n i n gt h ea d v a n t a g e so fs o l i dm e m b r a n es e p a r a t i o na n ds o l v e n t e x t r a c t i o n i ti s a p p l i e dw i d e l y , i n c l u d i n gh y d r o m e t a l l u r g y , c h e m i c a l p r o d u c t i o n ，b i o l o g ym e d i c a t i o n ，e n v i r o n m e n ts e w a g ea n ds e p a r a t i o na n d a n a l y s i so fc o m p l e xs a m p l e ，b a s e do nt h ee x c e l l e n ts e l e c t i v i t y , e x c e l l e n t s e p a r a t i o n e f f i c i e n c y ,s i m p l eo p e r a t i o n a n d e a s e a c h i e v i n g a u t o m a t i z a t i o n i nt h ep r e s e n tp a p e ls o m ei l l i c i td r u g sw e r es e p a r a t e d a n de n r i c h e du s i n gl i q u i d - l i q u i d - l i q u i dm i c r o e x t r a c t i o n ( l l l m e ) a n d s o m ea m i n oa c i d sw e r e s e p a r a t e da n de n r i c h e du s i n gb u l kl i q u i d m e m b r a n e ( b l m ) t h ed e t a i l sa r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 t h er e v i e wo fs e v e r a ls a m p l ep r e t r e a t m e n tm e t h o d sa n dt h ek i n d s a n da p p l i c a t i o no fl i q u i dm e m b r a n e ，e s p e c i a l l y m i c r o - l i q u i d m e m b r a n e ( l l l m e ) 2 l l l m e - h p l cw a sd e v e l o p e df o rt h es i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o n o ft w ok i n d so fi l l i c i td r u g s ，a m p h e t a m i n ea n dk e t a m i n ei nh u m a n u r i n e r e l e v a n tp a r a m e t e r s ，t h ek i n do ft h eo r g a n i cp h a s e ，t h e s t i r r i n gr a t e ，t h ee x t r a c t i o nt i m e ，t h ec o n c e n t r a t i o no fa c c e p t o r p h a s ea n dp hi nt h ed o n o rp h a s ew e r eo p t i m i z e d t h em e t h o d w i t hh i g he n r i c h m e n tf a c t o ra n de x c e l l e n ta n t i - i n t e r f e r i n ga b i l i t y , w a ss u c c e s s f u l l ya p p l i e dt os i m u l t a n e o u sd e t e r m i n ea m p h e t a m i n e a n dk e t a m i n ei nh u m a nu r i n e 3 c a r r i e rf a c i l i t a t e d - t r a n s p o r tl l l m e - h p l cw a sd e v e l o p e df o rt h e d e t e r m i n a t i o no fs o t a l o la n dc a r t e o l 0 1i nh u m a nu r i n e e x t r a c t i o n r a t ei n c r e a s e db a s e do nt h ea d d i t i o no ft h ec a r r i e rt ot h eo r g a n i c p h a s e r e l e v a n tp a r a m e t e r s ，t h ek i n do ft h eo r g a n i cp h a s e ，t h e c o n c e t r a t i o no ft h e c a r r i e r , p h i n t h ed o n o r p h a s e ，t h e c o n c e n t r a t i o no ft h ea c c e p t o rp h a s e ，t h e s t i r r i n g r a t ea n dt h e e x t r a c t i o nt i m ew e r eo p t i m i z e d t h em e t h o dp r o v i d e se x c e l l e n t ii n t e r f e r i n g a n d s u c c e s s f u l l ya p p l i e dt od e t e r m i n e a n t i - i n t e r l e n n g a b ll l t y , a n dw a ss u c c e s s t u l l y p l l e ot oa e t e l n e s o t a l o la n dc a r t e o l o l i nh u m a nu r i n e 4 c a r r i e rf a c i l i t a t e d t r a n s p o r tl l l m e - h p l cw a sd e v e l o p e df o rt h e s i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o no fm o r p h i n e ，e p h e d r i n e ，c o d e i n ea n d a m p h e t a m i n ei nh u m a nu r i n e u s u a l l y , h y d r o p h i l i cd r u g s a re d if f i c u l tt ob ee x t r a c t e db e c a u s eo ft h e i rs t r o n gh y d r o p h i l i c i t y i n t h i sp a p e r , h y d r o p h i l i cd r u g si n c l u d i n gm o r p h i n ea n de p h e d r i n e a n dh y d r o p h o b i cd r u g si n c l u d i n gc o d e i n ea n da m p h e t a m i n ea le s u c c e s s f u l l ys i m u l t a n e o u sd e t e r m i n e db ya d d i n gc a r r i e r t ot h e o r g a n i c 。p h a s e n a n o c a r r i e rw a ss t u d i e da s t h ec a r r i e ro nt h e a p l l i c a t i o no fl l l m ef i r s t l y t h er e s u l t si n d i c a t et h a tl l l m e w i t hc a r r i e rf a c i l i t a t e d - t r a n s p o r tc a nb es u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h e s e p a r a t i o na n de n r i c h m e n to fh y d r o p h i l i cd r u g s ，a n dt h ea p p l i e d r a n g eo f t h el i q u i dp h a s em i c r o e x t r a c t i o nh a sb e e ne x p a n d e d 5 b u l kl i q u i dm e m b r a n eb a s e do nn a n o c a r r i e rf a c i l i t a t e dt r a n s p o r t w a sd e v e l o p e df o rt h es e p a r a t i o na n de n r i c h m e n to fl - t r y p t o p h a n ， d l b = p h e n y l a l a n i n ea n dl - m e t h i o n i n e r e l e v a n tp a r a m e t e r s ，p hi n t h ed o n o ip h a s e ，t h ec o n c e n t r a t i o no ft h ea c c e p t o rp h a s ea n d t e m p e r a t u r ew e r es y s t e m a t i c a l l yi n v e s t i g a t e d t h er e s u l t si n d i c a t e t h a t t r a n s p o r te f f i c i e n c y i n c r e a s e d o b v i o u s l yb ya d d i n g n a n o c a r r i e rt ot h e o r g a n i c m e m b r a n e p h a s e i nt h e l i q u i d m e m b r a n et r a n s p o r t k e yw o r d s ：l i q u i d - l i q u i d - l i q u i dp h a s em i c r o e x t r a c t i o n ，b u l kl i q u i d m e m b r a n e ，h i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y , i l l i c i td r u g s ， a m i n oa c i d s 湖南师范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，是本人在导师的指导下，独 立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，本论 文不合任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担 、 i 学位论文作者签名：缪7 歇力 o z o , o 年3 - 月2 罗日 湖南师范大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， f 究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖南师范大学。 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 ，保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口 ( 请在以上相应方框内打“、”) 作者签名：拓段：力日期：细矿年f 月捃日 导师签名：芗乡易 日期：加6 年孓月立g 日 违禁药物和氩基酸的液膜法分离富集及分析研究 第一章绪论 1 1 常见的样品前处理方法及其应用 随着对分离分析要求的提高，复杂样品的前处理技术越来越重 要，在分析仪器的不断开发的同时，相对应的前处理方法也在不断的 被研究应用，迄今为止，已开发的前处理方法有几十种之多，其中一 些操作繁琐、有机溶剂用量大的方法已经逐渐被弃用，现代的前处理 技术正在向着具有以下特点的方向发展：( 1 ) 操作简单；( 2 ) 选择性 好；( 3 ) 有机溶剂用量少，对环境污染小；( 4 ) 成本低廉；( 5 ) 能与 新的分析仪器兼容；( 6 ) 分离效率高；( 7 ) 应用范围广。以下就几种 最常用的样品前处理方法及其应用进行简单的介绍。 1 1 1 液液萃取( 1 i q u i d 1 i q u i de x t r a c t i o n ，l l e ) l l e 是一种比较成熟的样品前处理技术【1 ，2 1 。其分离的原理是利 用待测组分在两个互不相溶的液相中的分配系数的不同，把目标物由 一个液相转移到另外一个液相。在进行l l e 的时候，最关键的因素 有下面几个：首先是确保待测组分在两相中分配系数要有一定的差 异；其次是所用的溶剂易于挥发，以便容易脱掉溶剂；再次，两液相 的粘度不能相差太大，这样有利于两相的充分混合接触，提高待测组 分的萃取效率【3 1 。由于l l e 需要用到大量的有机溶剂，耗时比较长， 并且其选择性比较差，往往被用于初步分离，此外，两液相在相互混 合的时候容易出现乳化或者沉淀等现象，限制了其应用范围。 1 1 2 固相萃取( s o l i d p h a s ee x t r a c t i o n ，s p e ) s p e 是一种由液固萃取和液相色谱技术相结合发展而来的微量样 品前处理技术，由于其操作简单，萃取效率高，在诸多领域得到了广 硕+ 学位论文 泛的应用。其基本原理是利用固体吸附剂吸附液体样品中的待测组 分，使待测组分与样品的基体和干扰化合物分离，然后经过解吸附将 待测组分和固体吸附剂分离，达到分离和富集待测组分的目的。解吸 附过程的方法和洗脱液的选择取决于待测组分和固体吸附剂之间的 作用力。 s p e 主要用于微量和痕量分析，选择性能比较好，与l l e 相比减 少了有机溶剂的用量，简化了样品处理步骤，操作快速，易于实现自 动化。后来逐渐发展的s p e g c g c m s 舢9 】、s p e h p l c l c m s j o q 6 、 s p e c e c e m s 1 7 - 1 9 在线分析方法在环境科学 6 , 7 , 1 1 , 1 2 , 1 8 】、食品检测 【8 ，13 1 、医药卫生 1 5 , j 6 】、临床医学9 1 、生物化学【1 9 i ：1 ：1 得到了广泛的应用。 其缺点主要有：固体吸附剂的使用效率不高、样品的回收率低、灵敏 度不高，对部分极性化合物的萃取也存在一些问题。 1 1 3 固相微萃取( s o l i d 。p h a s em i c r o e x t r a c t i o n ，s p m e ) s p m e 是2 0 世纪9 0 年代兴起的一项新颖的样品前处理与富集技 术，它是在s p e 的基础上发展起来的，其原理基于待测组分在样品 与萃取涂层之间的分配平衡。其装置类似于一支微量进样器，萃取头 是在一根石英纤维上涂上固相微萃取涂层，外套细不锈钢管以保护石 英纤维，纤维头可在钢管内伸缩，将纤维头浸入样品溶液中或置于样 品溶液上方的空气中一段时间，同时搅拌或者加热溶液以加速两相间 达到平衡，然后取出纤维头，根据与分析仪器的兼容性可以选择热解 吸( 气相色谱) 和溶剂洗脱( 液相色谱) 。与l l e 和s p e 相比，s p m e 的优点是有机溶剂使用量少或者可以不使用，集采样、萃取、浓缩、 进样于一体，灵敏度高、选择性强、适用样品范围广、可分析复杂样 品、进样空白值小、简单快速且易于自动化，可以用于气体、液体、 生物、固体样品中各类挥发性或半挥发性物质的分析【2 0 1 ，是一项极具 违禁药物和氨基酸的液膜法分离富集及分析研究 发展前景的样品前处理技术。其缺点有：固定相涂层的使用寿命不长， 且可能存在残留，引起交叉污染。目前s p m e 技术应用的领域有环境 2 1 训、生物 2 5 】、食品 2 6 - 2 9 、i 晦床医学 3 0 - 3 2 】等，技术上，除了 g c g c m s 2 3 - 2 8 1 外，与h p l c l c m s 2 9 - 3 1 和c e 2 1 , 2 2 , 3 2 】的联用也大大扩 大了其应用的范围。 1 1 4 超临界流体萃取( s u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ，s f e ) 超临界流体萃取是一种近3 0 年来新发展起来的新型分离萃取技 术。超临界流体是指临界温度( 兀) 和临界压力( 户c ) 状态下的高密 度流体，具有气体和液体的双重特性，其粘度与气体相似，但扩散系 数比液体大得多，密度和液体相近。原理是利用超临界流体的溶解能 力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体的溶解能力，将 超临界流体与待分离的物质接触，选择性地把待测组分按照极性大 小、沸点高低和分子量大小顺序依次萃取出来。对应压力范围所得到 的萃取物不是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然 后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则 完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以其过程是由萃取和 分离组合而成的。常使用的超临界流体有二氧化碳( c 0 2 ) 、氮气吖2 ) 、 氧化二氮( n 2 0 ) 、乙烯( c 2 h 4 ) 、三氟甲烷( c h f 3 ) 等。其优点有：大多数 超临界流体有相对惰性，无毒，处理完后没有残留；萃取过程密闭， 防止了组分的氧化和逸散；可以在室温下萃取高沸点、低挥发度和易 热解的物质；超临界流体可以循环使用，能耗低；易于自动化等。主 要用于医药3 3 1 、食品分析 3 4 , 3 5 、环境保护 3 6 , 3 7 】、生物工程【3 8 】、- r , l k 3 9 】 以及中药提取【柏1 。技术上可与g c 4 1 , 4 2 】、h p l c l 4 3 4 4 1 及超临界流体色 谱( s f c ) 【4 5 】等直接联用。 1 1 5 微波辅助萃取( m i c r o w a v ea s s i s te x t r a c t i o n ，m a e ) 硕十学位论文 m a e 是一种分离速度快且溶剂用量少的新型前处理技术，利用 微波能强化溶剂萃取效率；即利用微波加热来加速溶剂对固体样品中 目标萃取物( 主要是有机化合物) 的萃取。主要原理是物质中的极性分 子在微波的作用下快速活化，分子间的剧烈碰撞导致物质在短时间内 迅速升温，由于不同物质的介电常数不同，在微波场中，萃取体系中 各种物质被选择性的加热，被加热的物质物理性质发生变化，变得容 易进入到介电常数小的萃取溶剂中。极性溶剂能更好的吸收微波，提 高溶剂活性，所以在微波辅助萃取中一般选择极性溶剂作为萃取溶 剂。微波萃取的主要特点是：快速高效、有机溶剂用量少、环境友好、 可根据吸收微波能力的大小选择不同的萃取溶剂和选择性能高等。主 要应用的领域有天然产物分离、食品、医药和农药残留 4 6 , 4 7 】等。主要 缺点有：微波泄露不容易解决，影响结果的准确度；难实现自动化， 不易与分析仪器直接联机使用。 1 2 液膜萃取( 1 i q u i dm e m b r a n ee x t r a c t i o n ，l m e ) 二液膜作为一种分离提取萃取被广泛研究始于上世纪6 0 年代，有 关液膜的报道可以追溯到上世纪初生物学家们所从事的工作。2 0 世 纪3 0 年代，o s t e r b o u t 发现钠与钾可透过含有q u i a c o l 弱有机酸 载体的“油性桥 ，并根据溶质与该“流动载体”间的可逆化学反 应，提出了促进传递的概念【4 8 】。到了2 0 世纪6 0 年代末， w i d d a s 4 9 1 ，s c h o l a n d e r 5 伽和w i t t e n b e r g 5 1 】的研究进一步证实了这 种传递现象。 膜溶液由膜溶剂和载体组成，液膜分离具有高效、快速、 专一等优点，按构造液膜主要分为三种，即乳状液膜( e l m ) 、整 体液膜( b l m ) 和支撑液膜( s l m ) i s 2 。 1 2 1 乳状液膜( e m u l s i o nl i q u i dm e m b r a n e ，e l m ) 4 违禁约物和氩基酸的液膜法分离富集及分析研究 乳状液膜分离技术自2 0 世纪6 0 年代末由美籍华人黎念之博士发 明后【5 3 1 ，一直受到国内外学者的广泛关注。将含有表面活性剂和膜溶 剂的油相和水相( 内水相) 置于容器中，经高速搅拌或超声处理制成 油包水型或水包油型乳状液，再将此乳状液分散到另一种水溶液或油 相( 第三相) 中，这样就得到了水包油再油包水型( 、训o 闸) 或油包 水再水包油型( o 删o ) 乳状液膜。根据膜相中是否含有载体，乳状 液膜可分为非流动载体液膜和流动载体液膜。前者的传输机理主要取 决于溶质在液膜中的溶解度，后者的关键是找到合适的流动载体以提 高液膜的选择性。 乳状液膜传质速率高、选择性好，因此是分离、纯化与浓缩溶质 的有效手段。几十年来，该技术得到了迅速发展，其应用研究领域极 为广泛，已涉及到湿法冶金 s 4 , 5 5 】、化工分离【5 6 1 、生物医药【5 7 , s 8 1 、废水 处理【5 9 ，删等。但该技术目前大多只停留在实验阶段，要实现工业化还 必须解决三个关键问题，即液膜溶胀、液膜稳定性和破乳工掣6 1 】。 1 2 2 支撑液膜( s u p p o r t e dl i q u i dm e m b r a n e ，s l m ) 支撑液膜( s l m ) 是将多孔惰性基膜( 支撑体) 浸在膜溶液中，在表 面张力的作用下，膜溶液即充满微孔而形成s l m 。s l m 的液膜相( 通 常包括载体和膜溶剂) 存在于支撑体的微孔中，可以承受较大的压 力，如果载体存在，可使其实质为一种选择性促进传递过程，因而s l m 具有很高的选择性，可以承担有机高分子固态膜所不能胜任的分离要 求，例如，不同价态金属离子的分离和水溶液中低浓度金属离子的富 集等。除了高选择性外，s l m 的潜在优势还在于：分离效率高、与固 体膜的分离过程相比通量高、可用于处理含悬浮物的溶液体系、有机 相的用量少、易于实现中试且资金投入少、操作费用低等。因此，在 过去几十年内s l m 的研究发展迅速。由于支撑液膜可以使萃取与反萃 硕+ 学位论文 取在液膜的两侧同时进行，从而避免了载体负荷的限制，解决了乳化 液膜的乳化液稳定性及破乳等问题【6 2 】。主要用在重金属离子的浓缩分 离【6 3 , 6 4 1 、气体分离【6 5 1 、生物产品的分离【删等。 s l m 作为一项发展中的技术，也存在一些问题和缺点，它具有选 择性的前提是液膜相不溶于相邻的水溶液相，但一定程度的互溶又常 是不可避免的，引起了s l m 的不稳定性和膜寿命问题，要找到配合 得当、合乎工艺要求的s l m 又是一个十分冗长烦琐的过程。而且s l m 分离技术需要载体具有一定的溶解性、络合性和选择性，处理的对象 只限于溶液体系。随着表面物理化学、有机合成、化学工程等学科的 发展，这些问题必将逐步得到克服。 1 2 3 整体液膜( b u l kl i q u i dm e m b r a n e ，b l m ) 整体液膜也叫大块液膜，整体液膜通常由被一块有机液膜相和被 其分隔的两个水相组成，其中一个水相为料液相，另一个水相为接受 相。早期的整体液膜，由于有机液膜相的体积较大，故又被称作大块 液膜。随着液膜技术的不断改进和发展，有机膜相的体积已被不断减 小至几百乃至几十微升，如微液膜( 三相液相微萃取) 。整体液膜由 于其膜相相对较厚，相比乳状液膜的溶胀和渗漏及支撑液膜的膜溶剂 泄漏和穿孔，具有高的稳定性。但正是由于膜相较厚，传质阻力较大， 相比乳状液膜和支撑液膜，通常迁移效率较低。在整体液膜中，由于 溶质的传质速度较慢，使得溶质的传输可以近似地看成稳态过程，因 而可利用整体液膜的这个特性，研究溶质跨越两相界面的传输动力 学、热力学和液膜体系的优化等，如对分离机制、传输速度和流动载 体的选择性进行研究，以获得相应的动力学、热力学参数和具有高选 择性和高富集效率的液膜体系。目前主要用于金属离子 6 7 , 6 8 、氨基酸 和药物 6 9 - 7 1 】的分离富集的理论研究。 违禁药物和氨基酸的液膜法分离富集及分析研究 1 2 4 微液膜( m i c r o 1 i q u i dm e m b r a n e ) 微液膜是一种微型化的液膜技术，通常也称为三相液相微萃取技 术( 1 i q u i d l i q u i d l i q u i dm i c r o e x t r a c t i o n ，l l l m e ) 。 l l l m e 是由两个水相( 样品溶液和接受相水溶液) 间夹一个有 机层( 萃取溶剂) 组成的“三明治 型的萃取系统，通过一个有机液膜 把目标物从一个水相传输到另一个水相，一般来说传输的动力主要是 目标物的去质子化和质子化作用，通过首先调节样品溶液的p h 值， 使目标物去质子化，以中性分子的形式被萃取到有机溶剂中，选择合 适的接受相，使目标物在有机相和接受相界面被质子化，从而被萃取 到接受相而实现。l l l m e 又分为液滴l l l m e ( 又叫液液液微萃取) 和中空纤维膜l l l m e 。m a 和c a r l t w e l l 7 2 , 7 3 首先提出了悬挂液滴的三相 微萃取技术，操作方法为在样品溶液的表面覆盖一层有机溶剂，将接 受相液滴直接悬挂在有机相同时进行萃取和反萃取。中空纤维膜 l l l p m e 的萃取过程【7 4 】为将空腔内装有水溶液( 接受相) 、表层覆盖有 机相( 萃取溶剂) 膜的纤维棒直接插入样品溶液中，待测物质首先被 萃取到有机膜相中，再被萃取到空腔内的水相中完成反萃取。在 l l l m e 中可以通过改变接受相和样品溶液的体积比达到富集的效 果。由于接受相为水相，因此可以直接用h p l c 和c e 检测，大量研究 成功地报导了l l l m e 与h p l c 7 5 , 7 6 1 和c e 7 7 , 7 8 1 联用技术用于生物基体 中低浓度药物和环境样品中微量有机污染物的检测。 与其他的样品前处理技术相比，l l l m e 具有如下优点：( 1 ) 该 技术集采样、萃取和富集于一体，操作简单方便、快捷、低廉；( 2 ) 有机溶剂用量少( 几至几百微升) ，是一项环境友好的样品前处理技术； ( 3 ) 所需样品溶液的量较少，因此特别适合于环境样品中微量、痕 量有机污染物和生物体液中低浓度药物的分离分析；( 4 ) 便于实现仪 硕十学倚论文 器联用化，现在已经实现了l l l m e 和h p l c ，g c 、h p l c m s 及c e 等的在线联用。 l l l m e 是一种新型的样品前处理技术，在分析领域展示了广阔 的应用前景，现在在环境检测、食品分析、生物分析和医药等方面得 到了应用 7 4 - 7 8 。除了在装置上改进以外，许多研究者开始通过向料液 相、有机相或接受相加入添加剂来改善萃取效率，获得了更大的富集 i - k 7 9 - 8 5 y uo 1 3 本课题的研究意义 ( 1 ) 随着竞技体育竞争的日益激烈，有些运动员通过服用兴奋 剂等违禁药物来提高成绩，这严重违背了体育竞技中的公平原则。由 于人的体液组成复杂，给兴奋剂等违禁药物的检测带来了困难，因此 对体液中兴奋剂等违禁药物的分析检测面临新的挑战。现代色谱技术 发展日新月异，在方法联用、多重检测、自动化、智能化方面发展很 快，而对于色谱分析，尤其是对复杂样品的分析，前处理技术非常重 要。传统的前处理技术往往操作繁琐、污染大、萃取效率低、较难实 现自动化和与仪器的联用。本文利用l l l m e 与高效液相色谱联用， 建立了分离分析体液中低浓度违禁药物的方法，通过优化l l l m e 条 件，获得了富集比大、环境污染小、灵敏度高、稳定可靠的l l l m e 体系，为违禁药物的检测提供了一种成本低、准确度高的检测方法。 在违禁药物的检测中，亲水性药物因为其萃取率低而导致富集困难， 给检测工作带来很大的困难，本论文通过在有机相中加入载体的 l l l m e 技术实现了几种亲水性药物高效富集，扩大了l l l m e 方法 的应用范围。 ( 2 ) 氨基酸在食品、动物饲料添加剂和制药领域中有广泛的应 用，利用液膜分离和富集氨基酸的研究也一直是一个令人关注的课 违禁药物和氨基酸的液膜法分离富集及分析研究 题，在液膜法分离和富集氨基酸过程中有机膜相中往往需要加入载 体。常用的载体主要有离子型和非离子型两大类，离子型载体有 二( 2 乙基己基) 磷酸( d e h p a ) 8 6 , 8 7 】和三辛基甲基氯化铵 ( a l i q u a t3 3 6 ) 8 8 , 8 9 】等，非离子型载体有三辛胺( t o a ) 和三 烷基氧膦( t r p o ) 9 0 - 9 2 】、冠醚和杯芳烃【9 3 硝】等，以上载体都在 分离和萃取氨基酸等方面取得了很好的效果。然而以上载体往往因容 易溶于料液相或接受相，造成载体的流失，影响膜相的稳定性，因此 我们合成了四辛基溴化铵( t o a b ) 包裹的纳米金颗粒，通过纳米金 与t o a b 之间的相互作用将t o a b 组成一个载体簇( 简称纳米载体) ， 减少了其在料液相和接受相中的溶解。用纳米载体来作为整体液膜的 载体，有望建立一种稳定、高效的液膜体系。论文通过纳米载体促进 整体液膜传输研究了几种氨基酸在纳米载体辅助整体液膜中的传输 过程，考察了影响传输效率的条件，建立了一种新型的分离和提取氨 基酸的液膜体系，提高了萃取效率。 硕+ 学位论文 第二章液液一液微萃取高效液相色谱法检测尿样中的安非 他明和氯胺酮 2 1 引言 安非他明( 结构式如图2 1 ) 是一种苯丙胺类中枢兴奋剂，2 0 世 纪9 0 年代开始在全球范围内猖獗泛滥。由于其易于合成，易于被消 费者接受，其非法合成、非法买卖、非法使用已经引发了日益严重的 健康和社会问题【蚓。根据卫生部、国家药品监督管理局关于印发苯 丙胺类兴奋剂滥用及相关障碍的诊断治疗指导原则的通知，安非他 明在人体内约7 0 经肝脏转化代谢，其余3 0 以原型随尿排出体外。 氯胺酮( 结构式如图2 1 ) 属于静脉局麻药，临床上用作手术麻醉剂 或麻醉诱导剂，由于氯胺酮服用后可使人产生一种梦幻感和精神亢奋 等“离性幻觉 ，所以也被滥用作毒品，俗称k 粉。氯胺酮主要在肝内 进行生物转化成去甲氯胺酮，再逐步代谢成无活性的化合物经肾排 出，有2 5 以原形随尿排出。近年来在一些歌厅、舞厅等娱乐场所 发现了氯胺酮的滥用现象。2 0 0 1 年5 月9 日，国家药品监督局将氯 胺酮列入二类精神药品管理。2 0 0 4 年，四川省将其列为一类药品管 理【9 7 1 。 随着毒品的泛滥，两种或者多种毒品的混合使用也越来越多，近 来在毒品市场上最为流行的合并滥用毒品包括“摇头丸 ( 苯丙胺类兴 奋剂) 和k 粉( 氯胺酮) 【9 8 】，所以同时检测体液中不同类型的混合毒 品对于打击毒品犯罪有重要意义。 相对于其它体液，尿液量大、容易获取。但是由于尿液组成复杂， 干扰成分多，其中目标分析物的含量又往往较低，所以建立一种选择 违禁约物和氢基酸的液膜法分离富集及分析研究 性好、抗干扰能力强，富集效率高的前处理方法至关重要。经典的样 品前处理方法如液液萃取( l l e ) e 9 9 1 、固相萃取( s p e ) 1 删和超临界流 体萃取( s f e ) ，通过与气相色谱质谱( g c m s ) 1 0 i , i 0 2 j 、高效液相 色谱( h p l c ) 1 0 3 】、高效液相色谱质谱( l c m s ) 【1 洲、串联质谱 ( l c m s m s 以及g c m s m s ) 1 0 5 , 1 0 6 1 及毛细管电泳( c e ) o o 刀联用， 已被成功用于分析体液中的兴奋剂和毒品。然而l l e 和s p e 技术具有 耗时和需要较大量有机溶剂的缺点，而超临界流体萃取难于实现对极 性化合物的萃取【1 0 引。 本文利用液液液三相微萃取技术处理尿样样品，不仅可以消除 尿样中共存组分的干扰，同时对尿样中的目标成分进行了富集，利用 液相色谱方便、准确地对尿样中的安非他明和氯胺酮进行了同时检 测，降低了它们的检测限，大大提高了方法的灵敏度。 a b o n h 2 c i a m p h e t a m i n ep k a = 9 9 4 k e t a m i n ep k a27 4 图2 - 1 安非他明和氯胺酮的结构式及其p k a 值 f i g 2 - 1s t r u c t u r eo fa m p h e t a m i n e ，k e t a m i n ea n dt h e i rp k a 2 2 实验部分 2 2 1 仪器与试剂 a g i l e n tl1 0 0 液相色谱仪系y 0 ( 美国) ，由g1 3 1 2a 液相泵，g1 3 1 6 a 柱温箱，g 1 3 1 5 二级阵列检测器和7 7 2 5 手动进样阀组成；h j 2 磁 力加热搅拌器( 江苏金坛市恒丰仪器厂) ；p h s 3 c 型酸度计( 江苏金 坛市恒丰仪器厂) ，l o “lh p l c 微量进样器( 上海) 用来悬挂接受相 c h 3 硕十学位论文 的微滴并用作h p l c 分析的进样器。 硫酸安非他明和盐酸氯胺酮购买于中国药品生物制品检定所，色 谱纯乙腈购于t e d i a 公司( f a i r f i e l d ，o h i o ，u s a ) ，氢氧化钠、磷酸、磷 酸二氢钾、苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、甲基丙烯酸丁脂、正辛 烷和三乙胺为分析纯( 湖南化学试剂厂) 。超纯水由m i l l i p o r e 公司的 m i l l i q 纯水系统( b e d f o r d ，m a ，u s a ) n 得。 2 2 2 色谱条件 色谱柱：大连江申c 1 8 柱( 5g m ，2 0 0 x 4 6m mi d ) ，流速为1 0 m l m i n ，检测波长为2 1 0n m ，进样量为1 止。 流动相：a ：2 0m m o l l 磷酸二氢钾、1 0m m o l l 三乙胺混合水 溶液，以磷酸调p h = 3 0 ，用o 4 5l a m 滤膜过滤；b - 乙腈。采用a ： b = 8 0 ：2 0 的等度洗脱。 2 2 3 实验原理 液相微萃取体系中含有三个液相：料液相、有机相和接受相。 安非他明和氯胺酮都是弱碱性化合物，p k a 值分别为9 9 4 和7 4 。通过 向料液相中加入计算量的1 0m o l l 氢氧化钠溶液调节料液相的p h 值大于目标物的p k 值，使目标物去质子化以降低其在料液相中的溶 解度，通过搅拌料液相使目标物通过疏水作用进入有机相，在有机相 和接受相界面，由于接受相可提供质子使目标物质子化，则目标物被 反萃到接受相。接受相直接用高效液相色谱进行分析。由于液相微萃 取有较高的料液相与接受相间的体积比，因此，有望获得较高的富集 因子。 2 2 4 富集因子和回收率 富集因子( e f ) 可以通过下式计算： 违禁药物和氮基酸的液膜法分离富集及分析研究 e f = 兰 ( 2 - 1 ) c d i i i i t i a i 、。， 式中气删和c d 。圳_ 分别代表萃取结束后分析物在接受相中的浓度 和萃取开始前分析物在料液相的初始浓度。 方法的回收率( r e c o v e r y , 尺) 可以通过下式计算得出： 月：一c d 0d e t e n n m e , 10 0 ( 2 2 ) q i n i t i l 式中气一和气, i n i l i d 分别代表利用l l l m e - h p l c 方法测得的分析物 在接受相中的浓度与分析物在料液相中真实浓度的比值。 2 2 5 实验方法 图2 - 2 液液液三相微萃取装置图 f i g 2 - 2s c h e m a t i ci l l u s t r a t i o no ft h el l l m es y s t e m 实验装置如图2 2 ，有机相铺在料液相上面，接受相为一个浸入 有机相中的小液滴，液滴悬挂在微量进样器的针尖上。在自制的萃取 硕十学位论文 瓶中加入一个自制微型搅拌磁子和6 5m l 、p h 为1 1 0 的料液，缓慢 加入3 0 0p l 甲苯，再用10p l 微量进样器抽取1 4p lo 1m o l l 的盐 酸溶液，微量进样器固定在铁夹上，其不锈钢针针尖浸入到有机溶剂 中，小心按下微量进样器的活塞，使反萃相在有机相中形成一个小液 滴悬挂在针尖上，开启搅拌器开始搅拌，萃取一定时间后，小心拉回 活塞，将反萃相抽回微量进样器中，调节到1 op l ，直接进样分析。 2 3 结果与讨论 2 3 1 有机相对富集因子的影响 根据试验的要求，有机相必须具有以下特点，即密度比水小、在 水中的溶解