專利名稱：微量中性化合物的富集分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微量中性化合物的富集分離方法，特別是利用含吸電子取代基團(tuán)的酯類作為液-液萃取溶劑并結(jié)合膠束電動(dòng)色譜來富集分離微量中性化合物的方法，屬化學(xué)萃取及色譜和電泳分析相結(jié)合的富集分離技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從1984年Terabe等人發(fā)明膠束電動(dòng)色譜以來，它一直在分離中性化合物方面?zhèn)涫懿毮俊Ｄz束電動(dòng)色譜是一種電泳模式，它的分離原理主要是基于溶質(zhì)在膠束相和水相之間的分配。通常情況下，在電泳緩沖液中加入濃度大于其臨界膠束濃度的離子型表面活性劑來實(shí)現(xiàn)膠束電動(dòng)色譜的操作。這種方法優(yōu)點(diǎn)包括分離效率高、分析時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單、試劑及試樣消耗少。
但是膠束電動(dòng)色譜也和其它電泳模式一樣存在缺點(diǎn)，由于一般毛細(xì)管的內(nèi)徑小于100μm，導(dǎo)致柱上檢測(cè)光程變短，檢測(cè)靈敏度較低，尤其是一般商品化儀器所配備的紫外-可見檢測(cè)器檢出限僅為10-6～10-5mol/L，常常不能滿足低濃度實(shí)際樣品分析的要求，如環(huán)境樣品中痕量污染物的監(jiān)測(cè)和臨床上痕量生化物質(zhì)的分析。改善毛細(xì)管電泳分析的檢出限是毛細(xì)管電泳研究中的一個(gè)重要方面，對(duì)于痕量分析具有重要的實(shí)際意義。目前，改善毛細(xì)管電泳檢出限的方法主要有三種(1)通過設(shè)計(jì)特殊類型的檢測(cè)池，擴(kuò)展在毛細(xì)管上的檢測(cè)光程；(2)發(fā)展高靈敏度的檢測(cè)器，如激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)、化學(xué)發(fā)光檢測(cè)、電化學(xué)檢測(cè)器等；(3)采用樣品富集技術(shù)，包括離線富集技術(shù)和在線富集技術(shù)。毛細(xì)管電泳高靈敏檢測(cè)聯(lián)用技術(shù)雖有多種報(bào)導(dǎo)，但是成本低廉的商品化檢測(cè)器卻并不多見，采用前兩種方法改善毛細(xì)管電泳分析的檢出限通常需特殊設(shè)備或儀器改造，成本高。因此，諸多的研究工作集中在毛細(xì)管電泳樣品富集技術(shù)方面。
富集技術(shù)可使毛細(xì)管電泳的檢測(cè)靈敏度顯著提高，濃度檢出限降低。在一定程度上彌補(bǔ)了毛細(xì)管電泳在痕量檢測(cè)方面的不足，擴(kuò)展了毛細(xì)管電泳的應(yīng)用范圍，也即擴(kuò)大了膠束電動(dòng)色譜的應(yīng)用范圍，適用于毛細(xì)管電泳分析的樣品富集技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、富集倍數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。
目前，富集中性化合物的方法主要分為在線富集和離線富集兩大模式。在線富集技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新的毛細(xì)管電泳富集技術(shù)，由于操作簡(jiǎn)單、節(jié)省時(shí)間以及樣品不易污染和損失而成為目前在提高毛細(xì)管電泳檢測(cè)靈敏度方面的熱點(diǎn)例如Liu等首次介紹了電堆積(stacking)富集技術(shù)，Quirino和Terabe提出了一個(gè)新的概念“掃集”為樣品富集的新方法。Nielson和Foley報(bào)道了電動(dòng)進(jìn)樣中樣品基質(zhì)中使用陰離子混合膠束的方法。Palmer等介紹了一種通過引入高電導(dǎo)的樣品來提高靈敏度的策略?？傊?，不同的研究者采用不同的在線富集中性化合物的技術(shù)極大地提高了富集倍數(shù)。正如我們所指出的采用樣品區(qū)帶增長(zhǎng)的在線富集技術(shù)的富集因子是存在上限的，就峰面積而言，富集因子的數(shù)值不可能高于樣品總進(jìn)樣量與參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)樣量的比值，(通常這一比值等于進(jìn)樣區(qū)帶的長(zhǎng)度與參照標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)帶長(zhǎng)度之比)。就峰高而言，富集因子的數(shù)值不可能高于進(jìn)樣的區(qū)帶長(zhǎng)度與在線檢測(cè)窗口寬度的比值。因此，對(duì)于所有采用樣品區(qū)帶增長(zhǎng)的在線樣品富樣技術(shù)都受到了進(jìn)樣的限制。事實(shí)上，富集因子還可能受到樣品基質(zhì)變化的影響。
離線富集技術(shù)包括萃取、經(jīng)典柱色譜、化學(xué)沉淀等方法。萃取包括液-液萃取、固相萃取和固相微萃取?？傊谀z束電動(dòng)色譜樣品前處理技術(shù)中，萃取兼有樣品富集和凈化雙重作用，而且還可以減少復(fù)雜樣品中來自于樣品基質(zhì)的干擾。由于固相萃取和固相微萃取可以避免使用有毒和易燃的有機(jī)溶劑，已經(jīng)成功用于與GC和HPLC的在線耦聯(lián)，而固相萃取和固相微萃取與腦束電動(dòng)色譜在線耦聯(lián)卻很困難，這是由于固相的脫附效率低和毛細(xì)管樣品體積容量小，那么固相萃取和固相微萃取多用于膠束電動(dòng)色譜的離線富集模式的應(yīng)用。也有報(bào)道關(guān)于液-液萃取用于膠束電動(dòng)色譜的樣品前處理，但是只限于離線模式。液-液萃取與膠束電動(dòng)色譜在線耦聯(lián)存在兩方面的難題，第一，柱內(nèi)徑和柱體積太?。坏诙?，通常所使用的與水不混溶的萃取溶劑由于其電導(dǎo)低而無法維持毛細(xì)管電泳運(yùn)行所需的電流。
通常在膠束電動(dòng)色譜樣品前處理中的萃取過程后都有一個(gè)溶劑蒸干-重調(diào)步驟，這個(gè)過程不僅耗時(shí)而且易使樣品污染和損失。Zhan等近期報(bào)道了一種將液-液半微量萃取用于膠束電動(dòng)色譜樣品前處理的新技術(shù)，這種方法采用乙酸乙酯作為萃取劑，乙酸乙酯在NaOH堿催化下于毛細(xì)管內(nèi)分解，解決了電流難以維持的問題。但是，這種方法也存在不足，引入NaOH作為堿性催化劑使得操作繁瑣，NaOH還可能對(duì)某些溶質(zhì)有催化作用。因此，為進(jìn)一步擴(kuò)大膠束電動(dòng)色譜對(duì)實(shí)際樣品的分析應(yīng)用，液-液萃取與膠束電動(dòng)色譜耦聯(lián)還應(yīng)發(fā)展新的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)實(shí)-液萃取與膠束電動(dòng)色譜的耦聯(lián)結(jié)合而提供一種微量中性化合物的富集分離方法。
本發(fā)明一種微量中性化合物的富集分離方法，其特征在于利用含吸電子取代基團(tuán)的酯類作為液-液萃取溶劑耦聯(lián)結(jié)合膠束電動(dòng)色譜來富集分離微量中性化合物；該方法具有的過程和步驟如下a.制備標(biāo)準(zhǔn)溶液稱取一定量的中性化合物標(biāo)準(zhǔn)樣品，先加適量溶劑溶解，再于容量瓶中加水稀釋至一定體積；然后取一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液放置于膠束電動(dòng)色譜儀中的毛細(xì)管電泳樣品瓶?jī)?nèi)；然后對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行膠束電動(dòng)色譜分析測(cè)定；b.對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的萃取另取上述一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，置入玻璃容器中，加入少量含吸電子取代基團(tuán)的酯作為萃取溶劑，以人工或機(jī)械攪拌方式使玻璃容器中的水相和酯相充分混合，然后靜置分層，用柱射器或玻璃吸管取出酯相，將分離出的酯相直接移至膠束電動(dòng)色譜儀中的毛細(xì)管電泳樣品瓶?jī)?nèi)，然后進(jìn)行萃取后酯相中的中性化合物的膠束電動(dòng)色譜分離測(cè)定；c.取一定體積的實(shí)際樣品溶液，裝入玻璃容器中，加入少量含吸電子取代基團(tuán)的酯作為萃取溶劑，以人工或機(jī)械攪拌方式使玻璃容器中水相和酯相充分混合，然后靜置分層，用注射器或玻璃吸管取出酯相，將分離出的酯相直接移至膠束電動(dòng)色譜儀中的毛細(xì)管電泳樣品瓶?jī)?nèi)，然后進(jìn)行萃取后酯相中的中性化合物的膠束電動(dòng)色譜分離測(cè)定；d.通過測(cè)定對(duì)樣品萃取前后的中性化合物的出峰時(shí)間和出峰面積進(jìn)行富集倍數(shù)的計(jì)算及樣品濃度的測(cè)定。
上述的方法中，所述的含吸電子取代基團(tuán)的酯類包括有氯代乙酸酯、溴代乙酸酯、或硝基乙酸酯；所述的中性化合物為含苯環(huán)的芳香族化合物，包括有苯醇類、苯酮類、酚類、或苯胺類化合物。
本發(fā)明方法中，所述的膠束電動(dòng)色譜儀中毛細(xì)管電泳的條件為毛細(xì)管長(zhǎng)度為10～100cm，毛細(xì)管內(nèi)徑為25～100μm，分離電壓為10～30KV，溫度為10～40℃，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為214nm。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)如下所述(1)本發(fā)明方法采用酯作萃取溶劑，在膠束電動(dòng)色譜過程中，無需另加催化劑，可自行分解來維持毛細(xì)管電泳運(yùn)行所需的電流，從而克服了現(xiàn)有液-液萃取與膠束電動(dòng)色譜耦聯(lián)中存在的問題。
(2)操作簡(jiǎn)便，萃取方法簡(jiǎn)單易行，萃取平衡時(shí)間短，無需蒸干或吹干萃取溶劑，萃取后分離出的酯相可以直接進(jìn)行膠束電動(dòng)色譜分離。
(3)無需特殊設(shè)備，本發(fā)明方法僅需常規(guī)毛細(xì)管電泳裝置和液-液萃取裝置。
(4)標(biāo)樣用量少，使用的中性化合物只需幾十微克至毫克，而且可用于多次分析過程；萃取溶劑消耗少，且一次取樣可用來多次重復(fù)分離分析。
(5)靈敏度高，檢出限低；利用本發(fā)明方法使許多中性化合物的富集倍數(shù)達(dá)到幾十甚至百倍以上；使中性化合物的檢出比常規(guī)膠束電動(dòng)色譜的檢出限降低一至幾個(gè)數(shù)量級(jí)、靈敏度顯著提高。
(6)實(shí)用性強(qiáng)，適用于富集分離多類中性化合物，尤其適用于環(huán)境水樣中的微量和痕量有機(jī)污染物的分離分析，對(duì)環(huán)境分析有相當(dāng)作用。


圖1為中性化合物苯乙酮、苯丁酮和苯戊酮萃取前的標(biāo)樣電泳圖譜。
其中1為苯乙酮，2為苯丁酮，3為苯戊酮，三者的濃度均為2ppm(mg/L)。
圖2為萃取后酯相中的苯乙酮、苯丁酮和苯戊酮的電泳圖譜。
其中1為苯乙酮，2為苯丁酮，3為苯戊酮，三者萃取前的濃度為2ppm(mg/L)。圖中最大的寬峰是在毛細(xì)管中未分解的萃取劑氯乙酸甲酯；4和5是由于萃取劑氯乙酸甲酯不純而產(chǎn)生的雜質(zhì)峰。
圖3為實(shí)際環(huán)境水樣萃取前后的膠束電動(dòng)色譜圖譜。
其中曲線a為實(shí)際環(huán)境水樣萃取前的膠束電動(dòng)色譜圖譜，曲線b為實(shí)際環(huán)境水樣萃取后的膠束電動(dòng)色譜圖譜。其中最寬的大峰是在毛細(xì)管中未分解的萃取劑氯乙酸甲酯；4和5是由于萃取劑氯乙酸甲酯不純而產(chǎn)生的雜質(zhì)峰。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。
實(shí)施例1本實(shí)施例的具體步驟如下(1).制備標(biāo)準(zhǔn)溶液分別稱取三種中性化合物苯乙酮17.1mg、苯丁酮16.9mg、苯戊酮17.0mg；先用4ml甲醇溶三種中性在物；然后用去離子水將三種中性化合物分別定容于250ml的容量瓶中，作為標(biāo)樣的儲(chǔ)備液；按需要再進(jìn)行稀釋至各化合物的濃度均為2ppm(mg/L)；然后取1ml稀釋液置于膠束動(dòng)色譜儀中的毛細(xì)管電泳樣品瓶?jī)?nèi)，對(duì)其進(jìn)行毛細(xì)管電泳分離測(cè)定。(參見圖1)(2)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的萃取分別取上述三種標(biāo)樣儲(chǔ)備液3ml，混合于100ml的容量瓶中，用去離子水定容至刻度線，搖勻；萃取前三種中性化合物的濃度為2ppm(mg/L)；然后加入2.5ml氯乙酸甲酯萃取劑，振蕩容量瓶使水相和酯相充分混合，靜置分層，用微型注射器移取酯相，將分離出的酯相直接移入到膠束電動(dòng)色譜儀中的2.0ml的毛細(xì)管電泳樣品瓶?jī)?nèi)，進(jìn)行毛細(xì)管電泳測(cè)定。(參見圖2)(3)對(duì)實(shí)際環(huán)境水樣的富集富分和測(cè)定取一定體積水樣，經(jīng)0.45μm的濾頭在將其注入2ml毛細(xì)管電泳樣品瓶中，進(jìn)行毛細(xì)管電泳測(cè)定。
另取100ml濾過的水樣，裝入容量瓶中，加入2.5ml氯乙酸甲酯作為萃取溶劑，劇烈振蕩使容量瓶中水相和酯相充分混合，靜置分層，用微型注射器移取酯相，將分離出的酯相直接移入2ml毛細(xì)管電泳樣品瓶?jī)?nèi)，進(jìn)行毛細(xì)管電泳測(cè)定。(參見圖3)毛細(xì)管電泳測(cè)定時(shí)的條件對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)以及萃取后的酯相的毛細(xì)管電泳測(cè)定，其條件為毛細(xì)管的長(zhǎng)度為55cm，毛管內(nèi)徑為50μm，分離電壓為18KV，溫度為25℃，檢測(cè)波長(zhǎng)為214nm。
對(duì)于前述三種苯酮類中性化合物在萃取前后毛細(xì)管電泳測(cè)定結(jié)果可進(jìn)行富集倍數(shù)的計(jì)算；萃取后三種中性在物的峰面積與萃取前標(biāo)樣所得出的三種中性化合物的峰面積之比就是富集的倍數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)計(jì)算得出，上述苯乙酮、苯丁酮和苯戊酮三者的富集倍數(shù)分別為63、73和151。苯乙酮的檢限為100ppb(μg/L)，苯丁酮和苯戊的檢限達(dá)到50ppb(μg/L)。
本發(fā)明方法適用于環(huán)境水樣中的微量和痕量有機(jī)污染物的富集分離分析，對(duì)環(huán)境分析有相當(dāng)作用。
權(quán)利要求
1.一種微量中性化合物的富集分離方法，其特征在于利用含吸電子取代基團(tuán)的酯類作為液-液萃取溶劑耦聯(lián)結(jié)合膠束電動(dòng)色譜來富集分離微量中性化合物；該方法具有的過程和步驟如下a.制備標(biāo)準(zhǔn)溶液稱取一定量的中性化合物標(biāo)準(zhǔn)樣品，先加適量溶劑溶解，再于容量瓶中加水稀釋至一定體積；然后取一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液放置于膠束電動(dòng)色譜儀中的毛細(xì)管電泳樣品瓶?jī)?nèi)；然后對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行膠束電動(dòng)色譜分析測(cè)定；b.對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的萃取另取上述一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，置入玻璃容器中，加入少量含吸電子取代基團(tuán)的酯作為萃取溶劑，以人工或機(jī)械攪拌或振蕩方式使玻璃容器中的水相和酯相充分混合，然后靜置分層，用注射器或玻璃吸管取出酯相，將分離出的酯相直接移至膠束電動(dòng)色譜儀中的毛細(xì)管電泳樣品瓶?jī)?nèi)，然后進(jìn)行萃取后酯相中的中性化的膠束電動(dòng)色譜分離測(cè)定；c.取一定體積的實(shí)際樣品溶液，裝入玻璃容器中，加入少量含吸電子取代基團(tuán)的酯作為萃取溶劑，以人工或機(jī)械攪拌或振蕩方式使玻璃容器中水相和酯相充分混合，然后靜置分層，用注射器或玻璃吸管取出酯相，將分離出的酯相直接移至膠束電動(dòng)色譜儀中的毛細(xì)管電泳樣品瓶?jī)?nèi)，然后進(jìn)行萃取后酯相中的中性化合物的膠束電動(dòng)色譜分離測(cè)定；d.通過測(cè)定對(duì)樣品萃取前后的中性化合物的出峰時(shí)間和出峰面積進(jìn)行富集倍數(shù)的計(jì)算及樣品濃度的測(cè)定。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微量中性化合物的富集分離方法，其特征在于所述的含吸電子取代基團(tuán)的酯類包括有氯代乙酸酯、溴代乙酸酯、或硝基乙酸酯；所述的中性化合物為含苯環(huán)的芳香族化合物，包括有苯醇類、苯酮類、酚類、或苯胺類化合物。
3.如權(quán)利要求1所述的一種微量中性化合物的富集分離方法，其特征在于所述的膠束電動(dòng)色譜儀中毛細(xì)管電泳的條件為毛細(xì)管長(zhǎng)度為10～100cm，毛細(xì)管內(nèi)徑為25～100μm，分離電壓為10～30KV，溫度為10～40℃，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為200-360nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微量中性化合物的富集分離方法，特別是利用含吸電子取代基團(tuán)的酯類作為液－液萃取溶劑結(jié)合膠束電動(dòng)色譜來富集分離微量中性化合物的方法，屬化學(xué)萃取及色譜和電泳分析相結(jié)合的富集分離技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法是取一定體積的樣品溶液放于玻璃容器中，加入少量含吸電子取代基團(tuán)的酯類如氯乙酸甲酯作為萃取溶劑，通過攪拌或振蕩使容器中的水相和酯相充分混合，靜置分層，用吸管取出酯相放入膠束電動(dòng)色譜儀中的毛細(xì)管電泳樣品瓶?jī)?nèi)，進(jìn)行毛細(xì)管電泳測(cè)定。測(cè)定過程包括對(duì)萃取前后中性化合物的出峰時(shí)間和出峰面積的測(cè)定，還包括萃取前后中性化合物的富集倍數(shù)的計(jì)算及樣品濃度測(cè)定。本發(fā)明方法適用于液體樣品，尤其是環(huán)境水樣中低濃度中性化合物的富集分離測(cè)定。
文檔編號(hào)G01N1/40GK101074942SQ20071003870
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者王田霖, 唐婧, 萬文, 何海波, 趙淑貞 申請(qǐng)人:上海大學(xué)