摘要 基質(zhì)固相分散( m s p d ) 用o d s 的合成與表征 作者簡介：余利軍，女，1 9 7 7 年3 月出生，2 0 0 4 年9 月師從成都理工大學(xué)李崇 瑛副教授，于2 0 0 7 年6 月獲碩士學(xué)位。 摘要 基質(zhì)固相分散( m a t r i xs o l i d p h a s ed i s p e r s i o n ，m s p d ) 是一種快速樣品處 理技術(shù)，大多m s p d 的固相分散劑使用反相材料，特別是十八烷基硅烷一o d s 鍵合相。 為得到一種廉價的m s p d 用o d s ，本文主要以經(jīng)酸處理的大粒徑無定形硅 膠為基質(zhì)，讓其在有機(jī)溶劑無水甲苯罩和十八烷基三氯硅烷 ( o c t a d e c y l t r i c h l o r o s i l a n e ，o t s ) 發(fā)生硅烷化反應(yīng)，三甲基氯硅烷 ( t r i m e t h v l c h l o r o s i l a n e ，t m c s ) 進(jìn)行封端處理，合成十八烷基硅烷 ( o c t a d e c y l s i l a n ，o d s ) 鍵合相；并用傅立葉變換紅外吸收光譜( f o u r i e rt r a n s f o r l i l i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y ，f t i r ) 表征合成產(chǎn)物結(jié)構(gòu)組成，將其裝填成柱后用高效 液相色譜儀( 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 ，h p l c ) 對其理論塔板高 度一流速曲線( h 一“曲線) 、塔板數(shù)、不對稱因子、保留因子等因素予以色譜 性能評價，最后進(jìn)行了m s p d 應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)可行性研究。 研究結(jié)果表明： 采用大粒徑無定形硅膠為基質(zhì)，選擇十八烷基三氯硅烷為硅烷化試劑， 完整地合成了一種大顆粒、高表面積的o d s 鍵合相，合成的o d s 可作為基質(zhì)固 相分散m s p d 的固相分散劑，用于樣品的前處理。 經(jīng)過硅膠表面化學(xué)修飾，硅膠表面的s i o h 和十八烷基三氯硅烷 ( o t s ) 發(fā)生了硅烷化反應(yīng)，硅膠表面已鍵合上烷烴。即使受填料的粒度、均 勻性和裝填的均勻性、致密性的影響，合成的o d s 對吡啶仍具有一定的分離能 力，獲得了7 2 3 3 的每米理論塔板數(shù)的柱效，具有反相特性。 合成的o d s 作為基質(zhì)固相分散m s p d 的固相分散劑分離了大米中的西 維因，使用h p l c 檢測，在添加量為0 5 2 9 9 g 時獲得的回收率為( 8 2 6 士3 8 ) ， 符合我國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)n y t7 6 1 - - 2 0 0 4 要求。 關(guān)鍵詞：基質(zhì)固相分散十八烷基硅烷鍵合相傅立葉變換紅外吸收光譜高 效液相色譜 t h e s y n t h e s i sa n dc h a r a c t e r i z a t i o no fo d sf o rm s p d a bs t r a c t m a t r i xs o l i d - p h a s ed i s p e r s i o n ( m s p d ) i sa r a p i da l t e r n a t i v ee x t r a c t i o n c l e a n ，u p t e c h n i q u e m o s to fd i s p e r s e r sa r en o n p o l a rb o n d e dp h a s e s ，e s p e c i a l l yt h o s ew h i c h h a v et h eo c t a d e c y l s i l a n ( o d s ) b o n d e dp h a s e s i no r d e rt of i n da c h e a p n e s so d sf o rm s p d ，i nt h i sp a p e r ，al a r g ep a r t i c l es i l i c a t r e a t e db ya c i d r e a c t e dw i t h o c t a d e c y l t r i c h l o r o s i l a n e ( o t s ) i nd r yt o l u e n e ，t h e m o c t a d e c y l s i l a n ( o d s ) w a sp r o d u c e d i nt h i sr e a c t i o n ，t r i m e t h y l c h l o r o s i l a n e ，t m c s w a su s e dt oc a pt h ef r e eh y d r o x y lg r o u p s t h ep r o d u c tw a sc h a r a c t e r i z e db yf o u r i e r t r a n s f o r mi n f r a r e ds p e c t r o s c o p y , ，f t i r t h et h e o r i z e dp l a t eh e i g h t f 1 0 wv e l o c i t v c u r v e s ，p l a t en u m b e r , a s y m m e t r yc o e 硒c i e n ta n dr e t e n t i o nc o e f f h c i e n to ft h ep r o d u c t w a se v a l u a t e dc h r o m a t o g r a p h i c a l l ya f t e rt h ep r o d u c tw a ss t u f f e di n t oa p o l eb yh i g h p e r f o r m a n c e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h y ，h p l c f i n a l l yt h ea p p l i c a t i o n o ft h e h o m e m a d eo d sf o rm s p da n dt h ee c o n o m i c a l a v a i l a b i l i t yo ft h ep r o d u c tw a s e v a l u a t , ：e d r e s u l t ss h o wa st h ef o l l o w i n g ： 1 i ti sa s i m p l em e t h o df o rt h ep r e p a r a t i o no fab o n d e do c t a d e c y lp h a s ew h i c h h a sl a r g ep a r t i c l ea n dh i g he x t e n to f c o v e r a g eo ft h eb o n d e dp h a s e 2 a f t e re m b e l l i s h e dc h e m i c a l l yt ot h es u r f a c eo fs i f i c a g e l ，t h es i o hi ni t s s u r f a c eh a sr e a c t e dw i t ho t s ，a n da l k a n eh a sb e e nb o n d e dt oi t s s u r f a c e c o m p a r e d w i t ht h ec o m m e r c i a l m a t e r i a l ，t h eh o m e m a d em a t e r i a l a p p r o x i m a t e s i ni t s c h r o m a t o g r a p h i cp r o p e r t i e saw i d e l ya v a i l a b l ec o m m e r c i a l 3 t h em s p d t e c h n i q u ew a ss u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h ee x t r a c t i o no fc a r b a r y l f r o mt h er i c e t h er e c o v e r yo fc a r b a r y l w a s ( 8 2 6 + 3 8 ) i ti sp r o v e dt h a tt h e h o m e m a d em a t e r i a lc a nb eu s e da st h ed i s p e r s e rf o rm a t r i xs o l i d - p h a s ed i s p e r s i o n k e y w o r d s ：m a t r i xs o f i d p h a s e d i s p e r s i o n ，o c t a d e c y l s i l a nb o n d e dp h a s e ， f o u r i e rt r a n s f o r mi n f r a r e ds p e c t r o s c o p y , l i q u i dc h r o m a t o g r a p h y 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的 研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其 他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得盛都理王態(tài)堂或其他教 育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何 貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。 學(xué)讎文儲聊虢扔決 一虢 東糾耳凋年歹月莎日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解盛壑堡王太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和 借閱。本人授權(quán)盛都理工太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù) 據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書) 學(xué)位論文作者簽名： 客利珥 fj 沙刁年 廠月 夠7 日 第一章引言 1 1 研究現(xiàn)狀 第一章引言 基質(zhì)固相分散( m a t r i xs o l i d p h a s ed i s p e r s i o n ，m s p d ) 是b a r k e r 等”1 在1 9 8 9 年提出并給予理論解釋的一種快速樣品處理技術(shù)，是一種嶄新的s p e 技術(shù)，可 同時分散和萃取固體、半固體樣品。自提出以來，m s p d 在各個領(lǐng)域得到廣泛 應(yīng)用，尤其是在食品中藥物、毒物的安全分析中，顯示出獨(dú)一無二的特性【2 】。 m s p d 處理樣品耗時短、節(jié)省溶劑、樣品用量少，引起分析界的廣泛關(guān)注， 大多m s p d 的固相分散劑使用反相材料，特別是十八烷基硅烷( o c t a d e e y l s i l a n ， c 1 8 ，以下簡稱o d s ) 鍵合相和c 8 鍵合相，現(xiàn)有的報道【3 弗】中絕大多數(shù)使用的o d s 都是購買的成品；有些報道使用c n p r 和正相材料，后者為極性相，分離極性 分析物，而反相材料則分離親脂性實(shí)體。毫無疑問，鍵合相的種類和性質(zhì)在 m s p d 中具有重要作用。親脂性鍵合相對樣品的分離和分散發(fā)揮實(shí)質(zhì)作用，它 可導(dǎo)致形成類似細(xì)胞膜雙分子層集合的新相，賦予m s p d 獨(dú)特的層析性質(zhì)。 1 1 1m s p d 的常用固相分散劑及其合成方法 鑒于m s p d 萃取實(shí)質(zhì)上是一種液相色譜的分離，故原則上講，可作為液相 色譜柱填料的材料都可作固相分散劑。但是，由于液相色譜的柱壓可以較高， 要求柱效較高，故其填料的粒度要求較嚴(yán)格，粒徑一般為3 - 1 0 9 m 。對填料的 粒度分布要求也很窄。m s p d 柱上一般不加壓或所加壓都不大，分離目的只是 把目標(biāo)化合物和基體分開即可，柱效要求一般不高，故作為m s p d 的固相分散 劑都較粗，一般4 0 9 m 即可用，粒徑分布要求也不嚴(yán)格。常用的固相分散劑有： o d s 鍵合相、c 8 鍵合相、氰基鍵合相、硅膠、硅藻土、弗羅里硅土、a 1 2 0 3 等。 1 1 1 10 d s 分散劑的合成方法 硅膠的硅烷化表面修飾方法大體上可以分為3 種，即液相法、氣相法、自 組裝法【9 】。 ( 1 ) 液相法 液相法就是鍵合相硅膠的合成是在溶液中進(jìn)行，按照反應(yīng)介質(zhì)是否有水的 存在，又可分為水體系法和非水體系法2 種。鍵合相硅膠的合成，可以在水相 成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 中進(jìn)行( 如以烷基硅烷為硅烷化試劑) ，也可在非水相中進(jìn)行。但是，從分散劑 性能上講，還是以非水相為好【1 0 1 。 水體系法 硅膠進(jìn)行硅烷化時是在含水的介質(zhì)中進(jìn)行的，如水、水乙醇、水丙酮， 節(jié)省了大量溶劑，因此工業(yè)規(guī)模合成硅烷化化硅膠常用這種方法。水體系法反 應(yīng)是硅烷化試劑中的鹵素或烷氧基首先水解，自身縮合，再覆蓋到硅膠表面。 水解生成的羥基與硅醇基形成氫鍵，在加熱的條件下使氫鍵脫水即得到烷基鍵 合相，覆蓋層分子可以在水平方向和垂直方向進(jìn)一步發(fā)生聚合，最后得到具有 三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅膠鍵合相。水體系法過程難以控制且覆蓋層厚度重復(fù)性差， 雖然在水介質(zhì)中添加一些如乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑可以得到改善，但效果不是 很明顯，所以該法在實(shí)驗(yàn)室中不宜使用。 非水體系法【1 1 小l 該法一般在有機(jī)溶劑中進(jìn)行，由于沒有水的存在，硅烷化試劑不會因水解 而產(chǎn)生自身聚合，硅烷化試劑中的鹵素或烷氧基直接與硅醇基反應(yīng)，所得到的 產(chǎn)物具有良好的熱和化學(xué)穩(wěn)定性，且重復(fù)性好，操作過程簡單，因此在實(shí)驗(yàn)室 中被廣泛使用。在非水相有機(jī)溶劑中合成反相硅膠，通常包括硅膠預(yù)處理、溶 劑與試劑的預(yù)處理及硅烷化反應(yīng)三個步驟【1 6 1 。在硅烷化時加入一些有機(jī)堿作為 催化劑，可促進(jìn)硅烷化的進(jìn)行，同時大大提高產(chǎn)物的碳鍵合量。對于含有氨基 的硅烷化試劑，由于其中的- n h 2 自催化作用，可不必再另加催化劑。 ( 2 ) 氣相法 該法是指將一些易揮發(fā)的改性劑在一定壓力和溫度下?lián)]發(fā)成氣態(tài)，然后被 硅膠吸附進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對硅膠的修飾。氣相法又可因改性氣體是否在硅膠表 面上流動而分為靜態(tài)吸附法和動態(tài)吸附法。對于靜態(tài)反應(yīng)，改性氣體相對于硅 膠表面沒有流動，反應(yīng)屬于熱力學(xué)控制，反應(yīng)速率在一定壓力下主要受平衡常 數(shù)的影響；而對于動態(tài)吸附，改性氣體不斷通過硅膠表面進(jìn)行反應(yīng)，具有動力 學(xué)特征，可通過反應(yīng)溫度和氣體流速來調(diào)節(jié)反應(yīng)速率。氣相法比液相法更容易 得到重復(fù)性很好的鍵合相，而且仔細(xì)控制反應(yīng)條件，可以得到“真正”單層鍵合 相，但所得鍵合相柱容量不高且反應(yīng)不易操作，限制了其應(yīng)用。 ( 3 ) 自組裝法 自組裝法是利用l a n g m u i r - - b l o d g e t t 成膜技術(shù)，即使一些極性較大的分子 在與其不互溶的溶劑表面上形成一層高度有序的液膜，然后把底物插入或浸入 溶劑中，則單分子層液膜自動吸附在底物上，形成一層致密的單分子膜。在自 組裝實(shí)驗(yàn)過程中，底物的表面處理工作很關(guān)鍵，因?yàn)樵摲椒ǖ闹饕卣骶褪前?改性試劑從有機(jī)溶劑中“覆蓋”到潔凈的底物上。所以，要想在硅膠表面形成 2 第一章引言 一層光滑、完整的單分子改性層，需先把硅膠置于硝酸或過氧化氫硫酸溶液 中煮沸一段時間，以除去表面的有機(jī)物質(zhì)及金屬雜質(zhì)。然后用二次去離子水漂 洗至中性，再用純凈氮?dú)獯蹈?。表面處理完后，?yán)格控制濕度使?jié)崈舻墓枘z表 面上吸附一層單分子水以確保硅烷化試劑只在硅膠表面上進(jìn)行自身縮合反應(yīng)， 最后過濾、清洗得到自組裝產(chǎn)物。裝得到的膜非常均勻，致密、有序，且硅醇 基被完全覆蓋，因此，用自組裝方法得到的填料具有很好的色譜性能，且在酸 性和堿性條件下穩(wěn)定。如果引入的烷基鏈太長時，由于含碳量太高，會導(dǎo)致色 譜選擇性下降，m a r y 等人用長鏈和短鏈的硅烷化試劑與硅膠混合反應(yīng)，以降低 產(chǎn)物含碳量，這樣既保留了自組裝反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，又提高了色譜選擇性。 1 1 1 2 氰基鍵合相分散劑的合成方法 以硅膠為基質(zhì)，鍵合以極性基團(tuán)c n 而合成的分散劑稱為氰基鍵合相。 其合成方法有表面修飾及整體修飾之分。在表面修飾路線中，與反相鍵合相不 同的是，氰基鍵合相的合成多采用硅膠與烷氧基硅烷的反應(yīng)。合成分兩步，第 一步為硅膠與烷氧基硅烷化試劑的反應(yīng)，在硅膠表面引入適當(dāng)?shù)幕鶊F(tuán)，第二步 則通過相應(yīng)的取代反應(yīng)引入氰基。由于反應(yīng)系液一固反應(yīng)，而且往往存在有較大 的位阻效應(yīng)，所以取代的程度小于均相反應(yīng)，配基濃度一般較低。 1 1 1 3 硅膠分散劑的合成 硅膠的合成通常是按照：反應(yīng)一膠凝一老化一洗滌一浸泡一干燥一焙燒的 流程進(jìn)行的。目前在國際上，由于h p l c 及高效催化等多項(xiàng)需要，硅膠等多孔 性微球的合成已得到廣泛開發(fā)；自7 0 年代到9 0 年代初近2 0 年的時間里，先后 有5 0 多項(xiàng)關(guān)于多孔性硅膠微球的專利。根據(jù)硅膠合成的不同技術(shù)原理，可將它 們分為3 類：( 1 ) 堆積硅珠法；( 2 ) 溶膠凝膠法( s o l g e l ) ；( 3 ) 噴霧干燥法。但 生產(chǎn)出的產(chǎn)品，或粒徑不均勻，或粒徑分布過寬，工藝復(fù)雜，且需進(jìn)行粒度分級。 u n g e r 等用水玻璃( 即硅酸鈉的水溶液) 在一定條件下形成s i 0 2 的膠體溶液， 再以各種方法將其集聚成所需球形粒子并轉(zhuǎn)化為干凝膠，即為多孔硅膠。此外， 還有人1 1 ”利用正硅酸酯的縮聚和s i 0 2 氣溶膠水溶液的噴霧干燥法，制取高性能 的硅膠；劉國詮等人成功地利用尿素、甲醛相分離的堆積硅珠法，結(jié)合中途終 止工藝方法合成出粒徑均勻的氧化物多孔微球。一般情況下，適當(dāng)濃度的硅溶 膠與一定比例的尿素和甲醛配成水溶液，攪拌均勻令其產(chǎn)生縮聚反應(yīng)，待反應(yīng) 到一定程度后產(chǎn)生相分離而從水溶液中沉淀出聚集硅微珠與尿素甲醛樹脂的復(fù) 合球，將這種復(fù)合球收集、洗滌并在高溫爐中煅燒，令樹脂等有機(jī)物分解逸去， 剩下的就是多孔硅膠微球。此外還可在醇溶液中，加入適當(dāng)催化劑，通過硅酸 聚合成核和核心的生長，最終獲得硅球。此法的關(guān)鍵是在已有生長過程中不再 產(chǎn)生新的生長核心【墉j 。 成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 1 4 硅藻土分散荊的合成方法 在天然硅藻土中加入木屑及少量黏合劑于9 0 0 c 左右煅燒，就得到紅色硅 藻土分散劑。如果將天然硅藻土經(jīng)鹽酸處理后干燥，再加入少量碳酸鈉助熔劑 在1 1 0 0 c 左右煅燒，就得到白色硅藻土分散劑。 1 1 1 5a 1 2 0 3 分散劑的合成方法 通常，利用水合氧化鋁的再沉淀工藝以合成不同化學(xué)組成和相組成的氧化 鋁。將水合氧化鋁溶于酸，再以堿中和，使氫氧化鋁沉淀出來并與雜質(zhì)得到部 分分離。以不同的煅燒工藝，可以得到具有不同水含量、不同相及不同孔結(jié)構(gòu) 的氧化鋁。用作吸附材料和色譜填料基質(zhì)的氧化鋁主要是y - 氧化鋁，其熱處理 溫度小于6 0 0 。 1 1 2 分散劑的表征 分散劑，特別是反相材料的含碳量，常被用來表征表面化學(xué)修飾的程度。 現(xiàn)代的元素分析儀可用于化學(xué)鍵合硅膠中c 、h 和o 等含量的測定，其檢測極限 約為0 2 - - 0 3 。 紅外分光光譜技術(shù)曾用于研究硅膠及鍵合相硅膠。但收效甚微，直n 2 0 世 紀(jì)8 0 年代，利用傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜( f t i r ) 大大提高了信噪比，才使得f t i r 技術(shù)真正能用于鍵合相硅膠的研究。 固體核磁用于反相材料的表征，始于1 9 8 0 年。m a c i e l 和s i n d o r y 首次以”s i c p m a sn m r 技術(shù)研究了硅膠的表面。利用2 9 s i 譜，可以清楚地顯示硅膠表面 上的硅羥基以及不同種類的鍵合配基。除2 9 s i 譜外，1 3 c 譜，1 h 譜也經(jīng)常用于硅 膠的表征。 除了進(jìn)行分散劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)的表征，還需進(jìn)行色譜性能的評價。 考察在分散劑裝柱后柱效( 理論塔板數(shù)或理論塔板高度) ，對指定溶質(zhì)的峰的不 對稱性以及保留因子等指標(biāo)。 1 1 3m s p d 技術(shù)的研究現(xiàn)狀 1 1 3 1m s p d 的原理 m s p d 方法是1 9 8 9 年首次提出是用來處理動物組織樣品，該樣品與涂潰有 o d s 等的各種聚合物擔(dān)體固相萃取材料一起研磨，得到半干狀態(tài)的混合物并將 其作為填料裝柱，然后用不同的的溶液淋洗柱子，將各種待測物洗脫下來。其 依據(jù)是采用脂溶性材料( o d s ) 破壞細(xì)胞膜并將組織分散，o d s 充當(dāng)分散劑。 4 第一章引言 在硅膠固相萃取材料表面鍵合有機(jī)相，與傳統(tǒng)方法使用砂子做吸附劑類似， 在樣品與固體材料攪拌的過程中，利用剪切力作用將組織分散。鍵合的有機(jī)相 猶如溶劑或洗滌劑一樣，將樣品組分溶解和分散在支持物表面。這大大增加了 萃取樣品的表面積，樣品按各自極性分布在有機(jī)相中，如非極性組分分散在非 極性有機(jī)相中，這受此過程的動力變化影響。小的、極性分子( 水) 與硅膠粒 子上的硅烷醇結(jié)合，也可與基質(zhì)組分形成氫鍵；大的、弱極性分子則分散在多 相物質(zhì)表面。顯微掃描電鏡觀察可證明m s p d 方法對樣品基質(zhì)分離分散效果明 顯【1 9 1 。 1 1 3 2m s p d 的優(yōu)點(diǎn) m s p d 是在常規(guī)s p e 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并很快實(shí)現(xiàn)了商品化，可以不用 萃取溶劑，是真正意義上的固相萃取。m s p d 依靠機(jī)械剪切力、o d s 鍵合相的 去垢效應(yīng)和巨大的表面積使樣品結(jié)構(gòu)破碎并且在填料表面均勻分散，濃縮了傳 統(tǒng)的樣品前處理中所需的樣品勻化、組織細(xì)胞裂解、提取、凈化等過程，避免 了樣品均化、沉淀、離心、轉(zhuǎn)溶、乳化、濃縮等造成的被測物的損失，而且固 定相處理樣品的比容量大，提取凈化的效率較高。 m s p d 適用于農(nóng)藥的多殘留分析，特別適合于進(jìn)行一類化合物或單個化合 物的分離，內(nèi)源物或外源物均可。除動物組織外，還適合于植物樣品。m s p d 首先提高了分析速度，使現(xiàn)場監(jiān)測成為可能，其次m s p d 更適用于自動化分析。 1 1 3 3m s p d 的萃取過程 m s p d 所需裝置非常簡單，粘性、半固體或固體樣品與固體吸附材料在研 缽中充分的攪拌，達(dá)到完全分離分散。因?yàn)楣枘z吸水，所以樣品不會很稀，將 混合樣品轉(zhuǎn)移到層析柱或注射器中，進(jìn)行層析洗脫，以分離目標(biāo)分析物或其它 樣品成分。這個基本方法已被證明可以在大范圍的食品基質(zhì)和不同類型分析物 中廣泛應(yīng)用【2 0 】。 m s p d 采用小樣品容量( 大約0 5 9 ) 與2 9 固相吸附劑( 支持物：樣品的比 例為4 ：1 ) 一同放入研缽中研磨，通常使用c 8 或o d s 材料，研缽與研棒應(yīng)該用 玻璃的，因?yàn)榇傻幕蚱渌嗫诐B水材料會使被分析物或樣品損失。象牛奶或血 等粘稠樣品，應(yīng)放在試管中攪拌，用平勺或其它類似物將樣品與支持物混合。 固體樣品先勻漿均質(zhì)后用類似方法處理。一旦m s p d 混合過程完成后，混合物 裝入柱中，柱予由注射器或其它類似裝置改裝而成，柱底放一濾紙片，以免樣 品損失。在樣品上方放另一濾紙片，用注射器活塞將樣品壓緊。層析過程中經(jīng) 典的理論仍適合于m s p d ，一是裝柱時要防止起泡和縫隙的產(chǎn)生，二是避免過 分?jǐn)D壓柱中的材料。 m s p d 就其根源來說m s p d 是色譜的一種形式，符合其一般原則。但m s p d 與其它色譜形式如s p e 不同，它獨(dú)特之處在于將樣品中的成分分離分散在固體 5 成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 表面鍵合的有機(jī)相中，隨后作為填料裝柱，目標(biāo)分析物被溶劑洗脫。不象s p e 或其它層析形式，樣品徹底分散在柱中，變成整個層析系統(tǒng)的一部分，本質(zhì)上 m s p d 利用樣品充分的分離分散過程，創(chuàng)造了獨(dú)一無二的層析技術(shù)。 1 1 3 4m s p d 的應(yīng)用 m s p d 在樣品分離萃取中的應(yīng)用相當(dāng)普遍。它已被應(yīng)用到人血、動物組織、 奶、蘋果、桔子、梨、土豆、生菜等樣品的安全分析中。m s p d 最頻繁的使用 是從牛奶和動物組織中分離藥物。最近m s p d 被發(fā)現(xiàn)應(yīng)用在除草劑，農(nóng)藥和其 它果蔬及加工產(chǎn)品的污染物中。m s p d 技術(shù)被用來檢測果蔬，牛奶，油等的農(nóng) 藥殘留，m s p d 也被證明可在單一樣品中分離一類或幾類藥物多殘留。 1 1 3 4 1m s p d g c 奉夏平等【7 】采用一種新的樣品前處理方法基質(zhì)固相分散( m a t r i x s o l i d p h a s ed i s p e r s e ，m s p d ) 替代傳統(tǒng)的液一液萃取、固相萃取，從蔬菜水果中 提取、凈化三種類型3 1 種常用農(nóng)藥殘留( 包括1 1 種有機(jī)氯、5 種擬除蟲菊酯、 1 5 種有機(jī)磷) ，用g c 。e c d 和g c f p d 分析檢測，用g c m s ( s i m ) 進(jìn)行確證。 3 1 種農(nóng)藥的回收率在8 0 4 1 1 2 7 之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1 0 。申中蘭 等【2 1 】建立了用弗羅里硅土作基質(zhì)固相分散劑的加速溶劑萃取、并以滅蟻靈 ( m i r e x ) 為內(nèi)標(biāo)的快速、同時測定土壤中1 6 種有機(jī)氯農(nóng)藥的氣相色譜法。加速 溶劑萃取儀在1 0 0 ，1 0 3 m p a 用正己烷和丙酮( 1 ：1 ，v 廠v ) 靜態(tài)提取樣品1 0 m i n ， 0 0 1 0 9 g 加標(biāo)水平回收率為7 7 3 1 0 1 3 。 m u e e i o 等人阱】利用m s p d 對蔬菜水果中的1 3 種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留進(jìn)行 提取凈化，使用輕油- - 氯甲烷( 體積比為7 5 2 5 ) 進(jìn)行淋洗，避免了其他分離 方法中經(jīng)常出現(xiàn)的乳化現(xiàn)象，最后用g c e c d 進(jìn)行檢測，檢出限為 o 0 8 - 0 8 2 m g k g 。 1 1 3 4 2m s p d g cm s 一種快速的、農(nóng)藥多殘留檢測方法m s p d - - g c m s 被a l b e r o 等1 2 3 1 研究， 并應(yīng)用在胡蘿卜汁、葡萄汁和多種蔬菜汁中的1 5 種農(nóng)藥殘留檢測上。他們以弗 羅里硅土作基質(zhì)固相分散劑，討論了使用乙酸乙酯作萃取劑超聲波萃取對回收 率的影響。實(shí)驗(yàn)表明，采用超聲波萃取果汁的回收率提高了4 - - 1 3 ，這種作 用在濃的果汁檢測中尤為明顯。 胡小鐘等【2 4 】建立了濃縮蘋果汁樣品中2 2 種有機(jī)氯農(nóng)藥和1 5 種擬除蟲菊酯 類農(nóng)藥的氣相色譜質(zhì)譜檢測方法。采用基質(zhì)固相分散技術(shù)進(jìn)行樣品前處理，用 氣質(zhì)聯(lián)用儀在選擇離子監(jiān)測模式下進(jìn)行快速定性定量分析，以雙柱法對定性結(jié) 果進(jìn)行確認(rèn)。研究了一定濃度范圍內(nèi)農(nóng)藥峰面積與濃度的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù) 均好于o 9 9 。除六氯苯外其余3 6 種農(nóng)藥的添加回收率在7 0 4 - 1 0 8 3 的范圍 6 第一章引言 內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在2 1 之4 9 。 1 1 3 4 3m s p n - i c 楊容【2 5 】。【3 0 】等近年來研究了應(yīng)用基質(zhì)固相分散( m s p d ) 高效液相色譜法測 定小麥、水稻等食物中痕量呋喃丹、異丙威、溴氰菊酯、克百威、抗蚜威和雙 甲脒殘留物的新方法，并討論了應(yīng)用m s p d 技術(shù)進(jìn)行前處理與傳統(tǒng)殘留分析的 區(qū)別。實(shí)驗(yàn)將m s p d 技術(shù)用于食物中呋喃丹等農(nóng)藥殘留物的高效液相色譜分析， 并對定量檢測條件作了詳細(xì)的研究。 張素霞等【3 j 以基質(zhì)固相分散( m s p d ) 和高效液相色譜為基礎(chǔ)，建立了豬肌 肉組織中磺胺類藥物多殘留快速分析法。將o 5 9 豬肌肉組織與適量o d s 鍵合 相混合，研磨，制成半固態(tài)裝柱，磺胺類藥物經(jīng)二氯甲烷洗脫后直接用反相高 效液相色譜測定( u v ：2 7 0 h m ) 。在0 1 o 5 m g k g 添加濃度范圍內(nèi)7 種磺胺類藥 物的平均回收率為7 0 6 社2 0 3 ，檢測限為0 0 1 - 4 ) 1 m g k g 。他們還建立了牛肌 肉組織中苯并咪唑類藥物和牛奶中四環(huán)素類藥物的m s p d h p l c u v 分析方法 【4 5 1 。 1 1 3 4 4m s p d l cm s f e m 鋤d e z 【3 1 l 等在使用基質(zhì)固相分散( m a t r i xs o l i d p h a s ed i s p e r s i o n ，m s p d ) 技術(shù)基礎(chǔ)上，采用l c m s 聯(lián)用分析了洋蔥、西紅柿、葡萄等水果蔬菜中的1 3 種氨基甲酸酯類農(nóng)藥，系統(tǒng)地比較了c 1 8 ( o d s ) ，c 8 ，氰基( c y a n o ) ，苯基 ( p h e n y l ) 和胺基( a m i n e ) 等基質(zhì)柱對抗蚜威( p i r i m i c a r b ) 、滅蟲威( m e t h i o e a r b ) 、 西維因( c a r b a r y l ) 、殘殺威( p r o p o x u r ) 等氨基甲酸酯類農(nóng)藥的分散效果，并 討論了h p l c m s 參數(shù)的優(yōu)化。測得平均回收率為6 4 一1 0 6 ，平均檢出限為 o 0 0 1 - - , 0 o l m g k g ，這比e u 的m r l s 要低1 0 1 0 0 倍。 s a r ab o g i a l l i 3 2 1 等報道了用熱水作萃取劑的m s p d 技術(shù)與l c m s 聯(lián)用相結(jié) 合測定牛奶中氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留物。文中，他們研究了萃取劑的溫度、體 積、流速等方面對樣品回收率的影響。由于樣品的絕對回收率在7 6 , - - 1 0 4 之 間波動，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過8 ，因此9 0 的熱水是一種非常好的萃取劑。 當(dāng)信噪比為1 0 時，殘殺威( p r o p o x u r ) 和抗蚜威( p i r i m i e a r b ) 的定量限估計(jì)值 分別為o 0 0 3m e d k g ，o 0 0 8m g k g 。 r u i z 等【3 3 j 采用基質(zhì)固相分散與h p l c e s m s 聯(lián)用技術(shù)定性、定量檢測了 生物制品中的微囊藻毒素。實(shí)驗(yàn)中，他們對m s p d 萃取條件進(jìn)行了優(yōu)化，得出 當(dāng)以c 1 8 鍵合硅膠作固相分散劑，甲醇與水( 7 0 ：3 0 ，v ) 的混合液為洗脫液， 萃取5 0 0 r a g 的肝或腎樣品時，能取得最佳的萃取效果。 1 1 3 4 5 小結(jié) m s p d 可以避免l l e 的一些缺點(diǎn)，例如避免了大量有毒溶劑的使用，而且 7 成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 還可以減少與農(nóng)藥一起流出的共萃物。它們具有分離效果好，分析速度快，樣 品、萃取溶劑以及填料用量少等優(yōu)點(diǎn)。在水果蔬菜的農(nóng)藥殘留分析中，m s p d 已經(jīng)逐步取代了l l e ，成為主要的提取凈化方法。其應(yīng)用情況見下表： 表1 1m s p d 的應(yīng)用 檢測限參考 被分析物基質(zhì)固相分散劑洗脫劑 檢測方法( , g k g 文獻(xiàn) 農(nóng)藥桔子 c t s乙酸乙酯 g c - e c d2 - 1 7 03 4 殺菌劑和水果蔬c l s 殺蟲劑菜 有機(jī)磷農(nóng)水果 c 8 藥 乙酸乙酯 g c e c d m s5 - 5 0 3 5 乙酸乙酯 g c m s 抗組胺藥老鼠糞 c 1 s甲醇l c f l d 1 0 舢a(chǎn) s t i n e 便 磺胺藥物雞肉氧化鋁乙醇，水( 7 ：3 ) l c u v 3 1 6 阿伏霉素 腎樣品h y d r o m a t r i x 硅藻土+ 農(nóng)藥 x a d 7 樹脂 ( 2 + 2 ) 桔子 c 8 酚酸類化香脂草 合物 黃曲霉索花生 黃酮類化 合物 黃烷酮、 氧雜蒽酮 紫云英 根 柘橙根 皮 c l s c t s c t s 砂土 3 6 3 7 3 8 e t o h 一2 1 5 h p l c - u v3 9 m m 磷酸三乙 基胺( 3 ：7 ) ， 7 5 ，5 m p a 二氯甲烷l c m s 3 1 0 04 0 甲醇水( 8 ：2 ) l c - u v p h 2 5 乙腈l c - f l d 4 0 - - 1 5 0 甲醇，水( 9 ：i ) l c u v m s 二氯甲烷l c u v 2 9 0 0 4 1 4 2 4 3 4 4 農(nóng)藥蘋果汁 硅藻土正己烷一二氯 g c - m s2 1 84 5 1 2 研究意義 從上面對m s p d 應(yīng)用的小結(jié)中可以看出，o d s 鍵合相是在m s p d 中最常使 用的固相分散劑，而現(xiàn)有的報道【3 吲中絕大多數(shù)使用的o d s 都是購買的成品，其 成品價格較高，對于一般實(shí)驗(yàn)室來說成本太高，不太適合。并且由于o d s 主要 應(yīng)用于高效液相色譜，其粒徑一般小于4 0 “m ，而m s p d 用o d s 使用最多的粒徑 范圍是4 旺1 0 0 岫。對于購買粒徑大于4 0 “m 的o d s 商品也不方便，大粒徑o d s 8 第一章引言 分散劑一般為進(jìn)口產(chǎn)品，國產(chǎn)產(chǎn)品由于技術(shù)等原因一般不生產(chǎn)。商品o d s 價格 昂貴，其粒度使用受限，使得實(shí)驗(yàn)室合成大粒徑的m s p d 用o d s 便具有了實(shí)用 意義。 通過本課題的研究不僅可使大粒徑的m s p d 用o d s 以更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用的方 法在實(shí)驗(yàn)室合成，同時有利于m s p d 這一樣品前處理方法的應(yīng)用推廣，實(shí)現(xiàn)固 體、半液體樣品的分析自動化。 9 成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 2 1 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)試劑 2 1 1 實(shí)驗(yàn)儀器 傅立葉變換紅外吸收光譜儀( t e n s o r 2 7 ，b r u k e r ，德國) ； 島津高效液相色譜儀：輸液泵l c 一1 0 a t v p ( 2 臺) 、檢測器s p d m 1 0 a v p 、柱 溫箱c t o 1 0 a s v p 、中央控制器s c l 1 0 a v p ，t 作軟件c l a s s v p 6 o ； 調(diào)溫電熱套( 北京中興偉業(yè)儀器有限公司) ； 精密增力電動攪拌器( j j 1 型，金壇市富華儀器有限公司) ； 手提式真空泵( a p 0 1 p 型，天津奧特塞恩斯儀器有限公司) ； 恒溫干燥箱( 成都科析儀器成套公司) ； 電光分析天平( 精度1 1 0 0 0 0 0 ，北京科學(xué)儀器廠) ； 分析柱：y w g c 1 s ( 1 0 x 4 6 m mi d ，1 0 i t m ) ； 超聲波清洗器( k q 2 2 0 0 d b 型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲波儀器有限 公司) 。 2 1 2 實(shí)驗(yàn)試劑及藥品 柱層層析硅膠( 試劑級，1 0 0 1 4 0 目，粗孑l z c x i i ，青島海洋化工廠分廠) ； 十八烷基三氯硅烷( o t s ，f l u o r o c h e m l t d ( 氟多多公司) ，英國) ； 三甲基氯硅烷( t m c s 。f l u o r o c h e ml t d ( 氟多多公司) ，英國) ； 西維因( 9 9 ，e h e m s e r v i c ei na m e r i c a ) ； 甲苯( 分析純，成都市科龍化工試劑廠) 經(jīng)無水氯化鈣干燥后蒸餾備用； 硝酸( 分析純，成都市露澄化工試劑廠) ； 硫酸( 分析純，成都市露澄化工試劑廠) ；吡啶( 分析純) ； 乙腈( 分析純，上海陸都化學(xué)試劑廠) ；氫氧化鉀( 分析純) ； 高錳酸鉀( 分析純) ；無水氯化鈣( 分析純) ； 甲醇( 色譜純，山東禹王實(shí)業(yè)有限公司禹城化工廠) ； 甲醇( 無水分析純，天津化學(xué)試劑六廠三分廠) 蒸餾備用： 1 0 第二章實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)室用水為實(shí)驗(yàn)室自制重蒸水。 2 2 實(shí)驗(yàn)操作程序 2 2 1m s p d 用o d s 合成流程圖 圖2 1m s p d 用0 u s 合成流程圖 成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 本論文欲合成的m s p d 分散劑為o d s ，即c 1 8 鍵合相硅膠，其合成流程是 基于文獻(xiàn)【1 1 】而建立起來的。原文獻(xiàn)使用的基質(zhì)是小粒徑硅膠b ，而本實(shí)驗(yàn)為 合成m s p d 用o d s 使用的是大粒徑的無定形柱層層析硅膠。 2 2 2 硅膠的酸處理過程 稱取6 0 9 無定形硅膠( 試劑級，1 0 0 1 4 0 目，粗孔z c x i i ) ，再分別量取1 0 0 m l 濃硝酸和1 0 0 m l 濃硫酸加入( 先加濃硝酸后加濃硫酸) ，在裝置有回流冷凝管 及槳式攪拌器的2 5 0 m l 三口燒瓶中迸行酸洗處理。于1 1 0 油浴加熱回流，同時 攪拌，處理時間1 2 h 。處理完畢后，室溫冷卻，以4 “砂芯漏斗抽濾，用蒸餾水洗 滌至洗出液呈微酸至中性( p h ：5 5 7 o ) ，用4 0 砂芯漏斗抽濾，然后置于烘箱 中于1 1 0 c 于燥1 2 h , 冷卻后保存于于燥器中備用。 2 2 3 溶劑與試劑的預(yù)處理 本實(shí)驗(yàn)以甲苯作為溶劑，故對甲苯進(jìn)行了如下處理：把無水氯化鈣加入甲苯 中進(jìn)行干燥，靜置2 4 h ，把經(jīng)干燥處理后的甲苯倒入裝置有回流冷凝管的圓底燒 瓶中，用調(diào)溫電熱套加熱，在1 1 0 下回流。經(jīng)過重蒸餾后的甲苯密封保存好以 備用。 2 2 4 硅烷化反應(yīng) 把經(jīng)酸處理的干燥硅膠放入置有回流冷凝管及槳式攪拌器的2 5 0 m l = 口燒 瓶中，量取1 6 0 m l 無水甲苯加入，再量取1 8 m l 十八烷基三氯硅烷( o t s ) 加入， 于11 0 c 油浴中加熱回流，同時攪拌，反應(yīng)1 4 h 。反應(yīng)結(jié)束后室溫冷卻，用無水 甲苯少量多次洗滌至中性以除去過量o t s 以及副反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，棄去濾液。 2 2 5 封端反應(yīng) 將硅烷化反應(yīng)后的產(chǎn)物放k 2 5 0 m l 燒杯中，再加入5 0 乙腈永溶液( 溶液 呈棕黃色) ，室溫下攪拌2 h 。反應(yīng)完后用蒸餾水洗滌，抽濾，干燥。把經(jīng)過水 解的干燥產(chǎn)物置于配有回流冷凝管及槳式攪拌器的2 5 0 m l 三口燒瓶中。分別量 取9 0 m l 無水甲苯和1 0 m l 三甲基氯硅烷( t m c s ) ，兩者混合均勻后，加入到盛 有硅烷化產(chǎn)物的三口燒瓶中，于1 l o 油浴加熱回流，同時攪拌，反應(yīng)2 h 。反應(yīng) 結(jié)束后室溫冷卻，依次以干燥的甲苯、未經(jīng)干燥的甲苯和甲醇洗滌。最后置于 第二章實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 烘箱中于1i o c 干燥3 h , 冷卻后保存于干燥器中備用。 2 2 6 紅外吸收光譜表征 分別取些許干燥的經(jīng)酸處理的硅膠、硅烷化產(chǎn)物、最終產(chǎn)物( 合成o d s ) 粉末，進(jìn)行紅外吸收光譜檢測。 2 2 7 色譜性能準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn) 2 2 7 1 色譜柱的準(zhǔn)備 使用有機(jī)硬管將色譜柱內(nèi)的固定相取出來，然后用超聲波清洗儀在水中清 洗3 小時，最后干燥備用。 2 2 7 2 色譜柱填裝方法 采用干法填裝制備液相色譜柱，首先三次每次加入相當(dāng)于柱長三分之一量 的填料，然后在實(shí)驗(yàn)臺上垂直輕輕磕二十幾下，續(xù)加一些填料后，重復(fù)上述操 作，直至填裝完成。 分別取適量以干燥原料、硅烷化產(chǎn)物、合成o d s 為填料，按上述方法填裝 成色譜柱。 2 2 8 色譜性能測試 精密量取吡啶l m l 于5 0 m l 容量瓶中，用重蒸水定容得濃度為0 2 0 1 0 5 兒l l 的毗啶儲備液。 移取l m l 吡啶儲備液于1 0 0 m l 容量瓶中，用重蒸水定容得濃度為 0 2 0 x 1 0 3 “u l 的吡啶標(biāo)準(zhǔn)溶液。 2 2 8 1 流動相配比實(shí)驗(yàn) 流動相組成是甲醇和重蒸水，將甲醇濃度從5 0 依次增大到9 0 ，在每個 濃度的流動相平衡柱子后，進(jìn)樣1 0 l 濃度為o 2 0 x 1 0 3 p l l 的吡啶標(biāo)準(zhǔn)溶液，觀 察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 2 2 8 2 最佳波長設(shè)定 采用色譜軟件設(shè)定不同的檢測波長比較吡啶最大吸收峰的變化情況。 2 2 8 3 流速實(shí)驗(yàn) 在最佳流動相配比下( 甲醇：水( v v ) = 8 0 ：2 0 ) ，在0 5m l m i n ，1m l m i n ， 1 5m l m i n 的流速下，進(jìn)樣1 0 皿濃度為o 2 0 x 1 0 3 肛l l 的吡啶標(biāo)準(zhǔn)溶液，觀察 結(jié)果。 2 2 8 4 在最佳條件下獲得相關(guān)參數(shù)的實(shí)驗(yàn) 1 3 成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 將分別以干燥的硅膠、半成品、成品為填料，填裝成的色譜柱為分析柱， 在最佳流動相配比甲醇：水( v v ) = 8 0 ：2 0 、溫度3 0 c 、檢測波長2 5 4 n m ，流 速為l m l m i n 條件下，進(jìn)樣1 0 “l(fā) 濃度為0 2 0 1 0 3 肛l l 的吡啶標(biāo)準(zhǔn)溶液，記錄數(shù) 據(jù)，獲得保留因子、不對稱因子和塔板數(shù)等參數(shù)。 2 2 9m s p d 的應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 2 2 9 1 色譜條件 流動相：甲醇水( 5 0 5 0 ，v ) ；流速：1 0 m l m i m 檢測溫度：2 5 c ； 進(jìn)樣體積：2 0 “l(fā) ；d a d 檢測波長：2 2 8 n m 。 2 2 9 2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確稱取0 0 0 5 2 9 西維因，用甲醇溶解配制成2 0 8 1 0 2 m g l 的儲備液，并放 置在冰箱中4 c 下保存。用重蒸水將西維因儲備液稀釋，配制標(biāo)準(zhǔn)溶液系列為 ( m g l ) ：o 1 、o 2 、0 5 、1 0 、2 0 ，用以繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。 2 2 9 3 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn) 2 2 9 3 1 樣品制備 將漢中大米研碎，過1 0 0 1 4 0 目篩后，于干燥器中保存。稱取2 9 0 d s 分散劑 置于玻璃研缽中，取0 5g 大米加至o d s 分散劑上，用玻璃杵輕輕研磨3 0 s ，使樣 品與分散劑均勻混合；將樣品放入5 m l 玻璃注射器中，上下各墊一濾紙片，然 后用注射器塞加壓至最后