分子印迹在线固相萃取分离奥克托今合成反应中间体.pdf

第42卷
分析化学( FEN HUAXUE)研究报告
第12期
2014年12月
Chinesc Journal of Analytical Chemistry
1767~1772
DOI:10.11895/j,jssn.0253-3820.14076
分子印迹在线固相萃取分离奥克托今合成反应中间体
吴思字薛敏王建孟子晖
(北京理工大学化工与环境学院,北京100081)
摘要采用分子印迹在线固相萃取和液相色谱-质谱联用技术建立了奥克托今合成反应中间体1,3,5,7-四
乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(TAT)与1,3,5-三乙酰基-1,3,5-二氮杂环已烷(TRAT)的分离鉴定方法。固
相萃取填料采用TAT分子印迹聚合物,液相色谱分离检测采用亲水色谱柱。首先以乙腈为固相萃取柱上样
溶剂,流速为0.1mL/min,然后以乙酸乙酯淋洗萃取柱,用甲醇洗脱,并以甲醇为流动相对洗脱渀液进行液相
色谱分离,与质谱仪联用鉴定各分离组分。在上述条件下,TAT回收率在79%~93%,檢出限为1.8mg/L
(3o),线性范围为6.0~500.0my/L,富集倍数400倍。
关键词分子印迹技术;固相萃取;液相色谱-质谱联用;奥克托今
1引言
分子印迹技术是由模板分子与单体相互作用形成复合物之后,加入交联剂聚合,然后除去聚合物中
的模板分子,从而形成了与模板分子空间构型相匹配的、具有多重作用点的聚合物的技术。分子印迹聚合
物( Molecular imprinted polymers,MPs)对模板分子及其类似物具有选择识別能力?,已成功用于固相苯
取3、色谱分离?、模拟酶催化?以及化学仿生传感器等领域,其中应用最广的分子印迹固相萃取技
术( Molecular imprinted solid phase extraction,MSPE),通过使用分子印迹聚合物作为固相萃取剂,大大提高
了方法的选择性和灵敏度”?。在净化样品和浓缔被分析物时,传统的离线固相萃取( Offine SPE)方法包
括活化、上样、淋洗、洗脱和检测等步骤,操作繁琐、耗时长且方法重现性差川。与之相比,在线固相萃取
( Online SPE)则具有自动化程度高、溶剂消耗少、样品用量少、节约时间、方法重现性好等优点,而且实
现了样品的自动化在线前处理和测定,既避免接触大量有机溶剂,乂大大提高了分析效率3:4。
奥克托今(HMX)是综合性能较好的第三代单质炸药,其合成工艺受到各方研究人员的关注S。
通过乙腈/三聚甲醛为原料合成1,3,5,7-四乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(TAT)后再硝解,是目前被
广为关注的新型高效的HMX合成方法6,然而在TAT合成过程中,不可避免地有中间体1,3,5-三乙
酰基-1,3,5-三氮杂环已烷(TRAT)生成。TATa
Cool
b
与TRAT的结构相似(图1),极性相近,而且反应液
N-COOH
中成分复杂,含有多种杂质及残留的酸催化剂", HOOC-NS
COOH
使用传统的分离方法很难得到满意的分离效果。何
志勇等使用乙酸乙酯萃取后用无水Na2SO2干燥图1TAr(a)与TRAr(b)分子结构式
的方法分离TAT,操作过程较为复杂。本研究基于Fig-1 Molecular structures of TAT(a) and TRAT(b)
分子印迹聚合物具有高选择性的特点,采用分子印
迹在线固相萃取与液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)技术分离和鉴定混合液中的TAT和TRAT。
2实验部分
2.1仪器与试剂
Jllimate3000型高效液相色谱仪(美国 Thermo Fisher公司),使用VWD-3400检测器、WPS-300SL
进样器, PC HILIC色谱柱(250mmx4.6mm,5wm, Shiseido公司); TSQ Quantum Access MAX三重四极
2014-08-31收稿;2014-10-21接受
本文系国防科技重大专项基金资助项目
E-mail. minxue@ bit. edu. cr
1768
分析化学
第42卷
杆质谱仪(美国 Thermo Fisher公司); SCIENT203紫外交联仪(新芝生物科技股份有限公司);JSM
5600LV扫描电镜(日本电子光学公司)。
甲基丙烯酸(MAA)、偶氮二异庚腈(ADVN)、偶氮二异丁腈(分析纯,国药集团);甲醇、乙腈(色普
纯,美国 Fisher公司);乙酸、乙酸乙酯(分析纯,北京化工厂);三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM,上
海梯希爱化成工业发展有限公司);TAT、TRAT(纯度99%,实验室自制);实验用水为超纯水(艾科浦超
纯水系统)。
2.2TAT分子印迹聚合物(TAT-MIPs)的制备
将模板分子TAT、功能单体MAA按摩尔比1:8溶于15倍体积的乙腈中?,超声处理后,在4℃下
放置12h,然后加入8倍摩尔比于模板分子的交联剂TRIM和引发剂ADVN(引发剂占单体和交联剂重
量的1%)。将混合物超声脱气15min后,充氮气30min,封口后在紫外灯下4℃光聚合8h。以甲醇/
乙酸(8:2,V)溶液反复清洗得到的MIP微球以除去模板分子,再用甲醇清洗去除乙酸,得到TAT-
MIPs,干燥待用。
2.3TAT分子印迹固相萃取柱( MISPE)的制备
准确称取25 mg TAT-MIPs,加少量甲醇拌匀,湿法将MIPs装于SPE钢柱(10mmx4.6mm)中,两端
各加一个0.22um滤膜,然后将SPE柱两端封紧,待用。
2.4TAT&TRAT检测样品及加标溶液配置
准确称取TAT和TRAT,按摩尔比1:1溶解在乙腈中,配制浓度为50mg/L溶液。在检测样品溶液
中分别加入20uL的50和100mg/LTAT标准溶液,作为加标溶液待用。
3结果与讨论
3.1TAT分子印迹聚合物的表征
对所合成的TAT分子印迹聚合物进行扫描电镜表征(图2)。由图2可见,所制得的聚合物基本呈
球形,粒径在1~2um,便于固相萃取柱的填装。根据前期实验,此聚合物对TAT和TRAT的吸附率分
别为60%和40%。
图2TAT分子印迹聚合物扫描电镜图
Fig 2 SEM images of TAT-MIPS
3.2上样条件优化
本实验采用固相萃取柱串联液相色谱柱,以ー个六通阀配合切换。为了获得最佳切换模式及时间,
将SPE柱直接连接检测器,检测波长215mm,对 MISPE上样流速、流动相、上样浓度等条件进行优化,设
计固相萃取的流路示意图如图3。
用甲苯确定流路的死时间后,以TAT的乙腈溶液为样品,乙腈为上样溶剂,上样浓度10mg/L,上样
量5L,流速分别选取0.05,0.1和0.2mL/min,TT经 MISPE吸附后,过载见图4。流速为0.05,0.1
和0.2mL/nin时,流路的死时间分別为3.5,1.9和0.8min,且在流速为0.1mL/min时,过载量相对于
上样量最少。
根据吸附率(の)计算公式:Q=(C。-C1)/Cx100%(其中C。为吸附前溶液浓度,C为吸附后溶液浓