一種超高選擇性雙酚類替代模板分子印跡聚合物及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超高選擇性雙酚類替代模板分子印跡聚合物的制備和應(yīng)用方法。材料制備步驟如下：將替代模板分子、交聯(lián)劑、功能單體和引發(fā)劑溶于致孔溶劑中，制備成預(yù)聚合溶液，于50-70℃下聚合反應(yīng)24-48h。聚合反應(yīng)生成的白色塊狀聚合物經(jīng)研磨、篩分、沉降后，得到粒徑為45-63μm的聚合物顆粒。得到的聚合物顆粒依次使用甲醇/乙酸和甲醇為萃取溶劑進(jìn)行索氏抽提，除去殘留的替代模板分子和未反應(yīng)物質(zhì)，即得到替代模板分子印跡聚合物。本發(fā)明提供的替代模板分子印跡固相萃取材料對(duì)雙酚類化合物具有很強(qiáng)的特異選擇性和富集能力，同時(shí)解決了痕量分析時(shí)的模板泄露問(wèn)題，可用于復(fù)雜基質(zhì)中雙酚類內(nèi)分泌干擾物的分離與富集。
【專利說(shuō)明】一種超高選擇性雙酚類替代模板分子印跡聚合物及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超高選擇性富集純化雙酚類內(nèi)分泌干擾物的替代模板分子印跡 聚合物及其制備和應(yīng)用，屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)和新材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙酚類物質(zhì)是高分子材料中廣泛使用的原料或添加劑。材料的生產(chǎn)、制造、使用過(guò) 程中的溶出等都有可能釋放出雙酚類物質(zhì)。研究表明雙酚類物質(zhì)具有基因誘變性和雌激素 干擾作用，（Environ.Toxicol. 17 (2002)80 ;Environ.Toxicol.Pharmacol. 19 (2005)121)。 其中，雙酚A是聚碳酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂的原材料，也是外科修補(bǔ)術(shù)中抗氧化和穩(wěn)定 化處理的重要材料，在食品包裝和容器內(nèi)壁涂裝中廣泛使用。其中，BPA屬于內(nèi)分泌干擾 物，具有雌激素活性，微量甚至痕量的濃度也可能對(duì)動(dòng)物生理狀況、生殖系統(tǒng)以及胎兒發(fā) 育造成不良影響。在某些污染環(huán)境下，BPA能干擾多種生物的內(nèi)分泌功能，影響野生生物 安全，甚至威脅人類生命健康，因此BPA已經(jīng)被歐盟一些國(guó)家列入優(yōu)先控制污染物的黑名 單。BPS、BPF、BPE、BPB、BPAF作為BPA的主要替代物被廣泛應(yīng)用，其毒性和雌激素效應(yīng)與雙 酚A相似。四溴雙酚A被廣泛的應(yīng)用于阻燃劑。由于雙酚類物質(zhì)的使用量大，會(huì)在環(huán)境中 持續(xù)累積，環(huán)境中含量逐年增加，會(huì)成為環(huán)境生態(tài)負(fù)擔(dān)。雙酚類的快速準(zhǔn)確的檢測(cè)顯得尤為 重要。目前，雙酚類化合物的前處理方法主要為固相萃法（Anal.Chim.Acta，530 (2005) 245)主要測(cè)定方法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、高效液相色譜法或液質(zhì)聯(lián)用等（J.Chromatogr. A963 (2002) 375 ;Anal.Bioanal.Chem. 397(2010) 115 ;Anal.Chim.Acta. 683(2011)227)。
[0003] 常用于雙酚類富集的固相萃取材料為HLB、C18等，但是傳統(tǒng)的固相萃取吸附劑是 通過(guò)非特異性的疏水作用或者極性作用對(duì)化合物進(jìn)行保留，特異性和保留能力差，在吸附 待測(cè)物的同時(shí)，對(duì)干擾物也存在一定的吸附，從而造成檢測(cè)干擾或回收率降低。將分子印跡 聚合物應(yīng)用于固相萃取而建立的分子印跡-固相萃取技術(shù)（Molecularlyimprintedsolid phaseextraction,MISPE)可以克服上述不足，在保留目標(biāo)物的同時(shí)，可以更有效的去除雜 質(zhì)，獲得高靈敏度和低背景干擾。同時(shí)采用替代模板分子印跡技術(shù)可以有效的解決痕量分 析時(shí)存在的模板泄露問(wèn)題。
[0004] 分子印跡聚合物（molecularlyimprintedpolymer，簡(jiǎn)稱MIP)是指以某一特定的 目標(biāo)分子為模板，制備對(duì)該分子具有特異選擇性聚合物，具有與模板分子在空間結(jié)構(gòu)和結(jié) 合位點(diǎn)上完全匹配的結(jié)合位點(diǎn)。1972年，milfT[3]研究小組開(kāi)創(chuàng)性地合成D-甘油醛的分子 印跡聚合物，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)聚合物的分子印跡，使分子印跡技術(shù)的研究獲得了突破性的進(jìn)展； 隨著80年代非共價(jià)鍵型MIP[4'5]的出現(xiàn)，特別是1993年Mosbach[6]等在《Nature》上發(fā)表茶 堿分子印跡聚合物的報(bào)道以后，分子印跡技術(shù)得到了迅速地發(fā)展，在生物傳感器、人工抗體 模擬及固相萃取等方面有了新的發(fā)展，有關(guān)論文大量涌現(xiàn)。為了推進(jìn)分子印跡技術(shù)的快速 發(fā)展，1997年國(guó)際分子印跡協(xié)會(huì)（societyformolecularimprinting,SMI)在瑞典成立。 迄今，在印跡聚合物的制備方法和分子印跡技術(shù)的作用機(jī)理等方面取得了很大的進(jìn)展。目 前報(bào)道的雙酚類替代模板聚合物采用的替代模板都是雙酚類物質(zhì)中的一種或幾種，不能用 于所有雙酚類的替代模板。本方法通過(guò)篩選得到了一種不屬于雙酚類的高效替代模板分子 1，1，1-三對(duì)羥基苯乙烷，制備的印跡聚合物具有比普通雙酚類模板制備的印跡聚合物更好 的選擇性，且解決了模板泄露造成的結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。具有選擇性富集純化環(huán)境、生物和 食品樣品中雙酚類內(nèi)分泌干擾物的能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)環(huán)境、食品和生物樣品中雙酚類內(nèi)分泌干擾物具有超 高選擇性的分子印跡富集材料及其制備和應(yīng)用。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] 選擇性分離雙酚類內(nèi)分泌干擾物的分子印跡聚合物，可按以下步驟制備獲得：
[0008] (1)將替代模板分子、一種或多種功能單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和致孔劑混合制成均 相體系。比例如下：模板分子：功能單體：交聯(lián)劑：引發(fā)劑：致孔劑摩爾比為I:2-8 :10-30 : 0. 2-0. 3 :18-22 ;其中替代模板分子為1，1，1-三對(duì)羥基苯乙烷，功能單體為4-乙烯基吡 啶、甲基丙烯酸、丙烯酰胺或2-乙烯基吡啶，交聯(lián)劑為乙二醇基二甲基丙烯酸酯、三羥甲基 丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或二乙烯基苯，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，致孔劑 為乙腈、氯仿、甲醇或甲苯；
[0009] (2)將混合液置于冰浴中，超聲脫氣10-1511^11，預(yù)聚合溶液中通氮?dú)?-151^11除去 氧分子后密封，于4°C放置2h;
[0010] (3)將密封冷藏后的預(yù)聚合溶液，放入50-70°C水浴中，進(jìn)行本體聚合反應(yīng) 12-48h，生成白色的塊狀聚合物；
[0011] (4)將白色塊狀聚合物粉碎、研磨、篩分并沉降得到粒度在45-63μm的白色粉末 狀聚合物；
[0012] (5)依次采用甲醇乙酸混合液、甲醇為提取溶劑進(jìn)行索氏抽提，去除模板分子和干 擾物質(zhì)；
[0013] (6)提取結(jié)束后，將聚合物置于真空干燥箱中于50-70°C干燥12-24h，即得到分子 印跡聚合物。
[0014] 所述分子印跡聚合物在富集雙酚類內(nèi)分泌干擾物中的應(yīng)用。
[0015] 所述分子印跡聚合物作為固相萃取柱的填料。
[0016] 所述分子印跡聚合物用于檢測(cè)和/或處理環(huán)境、食品和生物樣品中的雙酚類內(nèi)分 泌干擾物。
[0017] 其中，制備雙酚類替代模板分子印跡聚合物的最佳條件為：在上述操作步驟（1) 中的替代模板分子為1，1，1-三對(duì)羥基苯乙烷，功能單體為4-乙烯基吡啶，交聯(lián)劑乙二醇基 二甲基丙烯酸酯，引發(fā)劑偶氮二異丁腈，致孔劑乙腈按摩爾比1 :4 :20 :0. 24 :20混合；
[0018] 步驟（2)和（3)中將混合液超聲、通氮后密封，于50-70°C反應(yīng)12-48h。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：制備得到的替代模板分子印跡聚合物對(duì)雙酚類內(nèi)分泌干擾物具 有特異選擇性且不存在模板泄露問(wèn)題。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中使用1，1，1-三對(duì)羥基苯乙 烷為替代模板分子，4-乙烯基吡啶為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸為交聯(lián)劑，乙腈為致孔 齊U，在偶氮二異丁腈引發(fā)劑作用下熱引發(fā)聚合，得到的聚合物研磨、篩分、沉降后經(jīng)索氏抽 提除去模板分子和未反應(yīng)物質(zhì)，得到具有特異選擇性的替代模板分子印跡聚合物。這種聚 合物除模板分子1，1，1-三對(duì)羥基苯乙烷外，對(duì)雙酚AP、雙酚B、雙酚A、雙酚AF、雙酚Z、雙酚E、雙酚S、雙酚F和四溴雙酚A都具有極強(qiáng)的選擇性。表現(xiàn)為印跡因子分別為33. 43, 19. 76， 17. 36,16. 41,14. 40,11. 64,10. 80,8. 54,7. 95,5. 77〇
[0020] 本發(fā)明的替代模板分子印跡聚合物對(duì)雙酚類內(nèi)分泌干擾物具有超高特異選擇性， 且不存在模板泄露問(wèn)題，能夠更加快速、靈敏、準(zhǔn)確、高效地對(duì)實(shí)際樣品中的雙酚類進(jìn)行檢 測(cè)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的替代模板分子印跡聚合物對(duì)模板分子及其他9種雙酚類物質(zhì)的印 跡因子。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明提供的替代模板分子印跡固相萃取材料對(duì)雙酚類化合物具有很強(qiáng)的特異 選擇性和富集能力，同時(shí)解決了痕量分析時(shí)的模板泄露問(wèn)題，可用于復(fù)雜基質(zhì)中雙酚類內(nèi) 分泌干擾物的分尚與富集。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 將Immol的替代模板分子1，1，1-三對(duì)輕基苯溶解到含有4mmol功能單體4-乙 烯基吡啶，20mmol交聯(lián)劑乙二醇基二甲基丙烯酸酯和0. 04g引發(fā)劑偶氮二異丁腈的乙腈 (5. 6mL)中制備成預(yù)聚合溶液，將預(yù)聚合溶液置于冰浴中超聲10-15min混勻后，通氮?dú)?IOmin除去體系中的氧，密封后于4°C下冷藏2h，然后置于60°C反應(yīng)24h。將反應(yīng)生成的白色 塊狀聚合物粉碎、研磨，經(jīng)篩分、丙酮沉降后，得到粒徑在45-63μm的聚合物。得到的聚合 物依次采用甲醇乙酸（9 :1，v/v)和甲醇為萃取溶劑進(jìn)行索氏抽提以去除模板分子和其他 干擾物質(zhì)，將所得到的聚合物在60°C真空干燥箱中干燥過(guò)夜即得白色的分子印跡聚合物。 對(duì)照的非印跡聚合物（NIP)的制備和處理除不添加模板分子外其他相同。聚合物的比表面 積及孔體積結(jié)果見(jiàn)表1。
[0025] 表1是本發(fā)明的替代模板分子印跡聚合物的性能測(cè)定結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1. 一種超高選擇性雙酚類替代模板分子印跡聚合物，其特征在于：可按以下步驟制備 獲得， (1) 將替代模板分子、功能單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和致孔劑混合制成均相體系；比例如 下：替代模板分子：功能單體：交聯(lián)劑：引發(fā)劑：致孔劑摩爾比為1 :2-8 :10-30 :0. 2-0. 3 :18-22 ;其中替代模板分子為1，1，1-三對(duì)羥基苯乙烷或4, 4, 4-亞甲基三苯酚中的一種或二 種，功能單體為4-乙烯基吡啶、甲基丙烯酸、丙烯酰胺或2-乙烯基吡啶中的一種或二種以 上，交聯(lián)劑為乙二醇基二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸 酯或二乙烯基苯中的一種或二種以上，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，致孔劑為乙腈、氯仿、甲醇 或甲苯中的一種或二種以上； (2) 將預(yù)聚合溶液置于冰浴中，超聲脫氣5-15min，預(yù)聚合溶液中通氮?dú)?-15min除去 氧分子后密封，于4°C下放置2h ; (3) 將密封冷藏后的預(yù)聚合溶液，放入50-70°C水浴中，進(jìn)行本體聚合反應(yīng)12-48h，生 成白色的塊狀聚合物； (4) 將白色塊狀聚合物粉碎、研磨、篩分并沉降，得到粒度在45-63 ii m的白色粉末狀聚 合物； (5) 依次采用甲醇乙酸混合溶液和甲醇為提取溶劑進(jìn)行索氏抽提，去除模板分子和干 擾物質(zhì)； (6) 提取結(jié)束后，將聚合物置于真空干燥箱中于50-70°C干燥12-24h，即得到替代模板 分子印跡聚合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的印跡聚合物，其特征在于： 步驟（4)中沉降使用的溶劑為丙酮； 步驟（5)中索氏抽提除去模板分子所采用的溶劑甲醇和乙酸的體積比為9 :1-9 ;采用 甲醇乙酸混合液和甲醇的抽提溫度均為80-120°C，抽提時(shí)間均為12-24h。
3. -種權(quán)利要求1或2所述分子印跡聚合物作為高選擇性吸附劑在富集純化液體樣品 中雙酚類內(nèi)分泌干擾物的應(yīng)用。
4. 按照權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于： 所述液體樣品為飲用水、飲料、牛奶、河水、污水、血液或尿液等，或者是土壤、底泥、鮮 肉類、罐頭食品、或室內(nèi)灰塵等固體樣品的溶劑提取液。
5. 按照權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于：所述分子印跡聚合物作為固相萃取柱的 填料用于富集純化雙酚類內(nèi)分泌干擾物，其對(duì)雙酚S、雙酚A、雙酚F、雙酚B、雙酚AF、雙酚 E、雙酚Z、雙酚AP或四溴雙酚A具有極強(qiáng)的選擇性；由于采用了替代模板，可以避免痕量分 析時(shí)模板泄露導(dǎo)致的定量不準(zhǔn)確，重現(xiàn)性差等問(wèn)題；同時(shí)，所述替代模板分子印跡聚合物具 有比其他雙酚類模板制備的印跡材料更高的印跡因子。
【文檔編號(hào)】C08F220/06GK104341553SQ201310334888
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】陳吉平, 孫曉麗, 王金成 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所