二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物的製備方法及應用的製作方法

2023-09-22 02:46:00

專利名稱：：二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物的製備方法及應用的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種對二醯胺類殺蟲劑具有專一識別性能的二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物(molecularimprintingpolymer,簡稱MIP)的製備方法及應用。
背景技術：
：二醯胺類殺蟲劑是一類高效、低毒和作用機制獨特的新型農藥，其主要作用於魚尼丁受體，誘導昆蟲魚尼丁受體的活化、使內源鈣離子庫的釋放，進而導致昆蟲死亡。該類殺蟲劑的傑出代表性品種有氟蟲醯胺(flubendiamide)、氯蟲醯胺(chlorantraniliprole)和氰蟲醯胺(cyantraniliprole)，化學結構式如下flubendiamidechlorantraniliprolecyantraniliprole該類殺蟲劑對鱗翅目害蟲有特效，表現出見效快、持效期長，對幼蟲、成蟲都有較高活性，具有胃毒、觸殺作用，內吸和滲透性能好。在畝用有效成分劑量1.82.5克時，可有效地防治水稻上的稻縱巻葉螟、三化螟、二化螟等害蟲，蔬菜上的小菜蛾、甜菜夜蛾、斜紋夜蛾，果樹上的潛葉蛾、小食心蟲等害蟲，是替代高毒農藥防治水稻二化螟、三化螟、稻縱巻葉螟等害蟲的重要殺蟲劑品種。此外，還能控制鞘翅目的葉甲和象甲、雙翅目的潛葉蠅和同翅目粉蝨等害蟲。目前國內外農藥殘留提取淨化方法，多是用氣相色譜或液相色譜檢測，先以有機溶劑提取樣品，經液液分配後再過柱層析，該方法需要耗費大量的溶劑和時間，且乳化現象比較嚴重，準確度不高。雖然最近出現了很多農藥殘留提取新技術如加速溶劑提取、固相微萃取、超臨界流體萃取、吹掃蒸餾技術等，但這些方法一般需要特殊的設備，測定成本高，難以在一般殘留檢測實驗室推廣應用。普通固相萃取技術因其具有溶劑消耗少、方便、快捷等特點而成為普遍採用的農藥前處理技術，但選擇性較差，且對某些農藥的回收率較低，難以達到農藥殘留痕量分析的要求。由於二醯胺類殺蟲劑為大分子化合物，且用量低，其在環境介質如土壤、水和動植物組織等的殘留很難用一般的方法提取和檢測。此外，國家對二醯胺類殺蟲劑殘留分析的檢測限要求很高，必須達到O.lmg/kg級以下。因此，用一般的方法無論是採用氣相色譜、液相色譜檢測還是氣質聯用儀或液質聯用儀，都很難達到該類農藥殘留痕量分析的要求。這給環境樣品中該類殺蟲劑痕量殘留的提取、淨化、分離和檢測提出了更新的挑戰。
發明內容針對目前二醯胺類殺蟲劑殘留提取檢測方法的不足和缺陷，本發明的目的是提供一種對二醯胺類殺蟲劑具有專一識別性能的二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物的製備方法及應用。本發明所提供的二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物的製備方法如下①將一種或一種以上二醯胺類殺蟲劑模板分子與一種或一種以上聚合反應單體、交聯劑、致孔劑、引發劑混合，二醯胺類殺蟲劑模板分子與聚合反應單體的重量比為l:0.515，聚合反應單體與交聯劑的重量比為1:120，致孔劑用量為反應混合物總體積含量的30%80%;②進行熱引發聚合或光引發聚合反應製得二醯胺類殺蟲劑的聚合物，熱引發聚合的反應溫度為608(TC，反應時間648小時；光引發聚合的反應條件為125W或150W高壓汞燈輻射下反應1236小時；③將所得二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物研磨、過篩，先用有機溶劑清洗，再用有機溶劑與有機酸的混合液衝洗至不含二醯胺類殺蟲劑模板分子；④將脫除二醯胺類殺蟲劑模板分子的分子印跡聚合物用有機溶劑洗至中性，真空乾燥即得所述二醯胺類殺蟲劑的分子印跡聚合物。本發明中所述的二醯胺類殺蟲劑模板分子是指氟蟲醯胺或氯蟲醯胺、氰蟲醯胺。本發明中所述的聚合反應單體，是指丙烯酸類聚合反應單體如丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、三氟甲基丙烯酸(TFMAA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸二乙胺乙基酯(DEAEM)，吡啶類聚合反應單體如2，6-二氨基吡啶(AP)、4-乙烯基吡啶(4-VP)、2-乙烯基吡啶(2-VP)，醯胺類聚合反應單體如丙烯醯胺(AM)、二丙烯醯胺-2-甲基-l-丙磺酸(DAMPS)，其他類聚合反應單體如對乙烯苯甲酸、對乙基苯乙酸、亞甲基丁二酸(ITA)、1-乙烯基咪唑、N-乙烯基-a-吡咯烷(NVP)、2-乙烯基-4，6-二氨基均三嗪(VDTA)等，可以是其中一種或一種以上。本發明中所述的交聯劑，是指三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRM)、N，N-二甲基二丙烯醯胺、N，N，_1，4-亞苯基二丙烯醯胺、3，5-二(丙烯醯胺)苯甲酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、二乙烯基苯(DVB)、N，0-二丙醯-L-苯丙氨醇、季戊四醇三丙烯酸酯(PETRA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETEA)等。本發明中所述的致孔劑，是指二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、異丙醇、或四氯甲烷等。本發明中所述的引發劑，是指有機過氧類或偶氮類化合物如偶氮二異丁腈。本發明中所述的衝洗用有機溶劑為甲醇、乙腈、氯仿中的任意一種或其與乙酸的混合液。本發明中所述的酸為常規有機酸如冰醋酸、甲酸等。本發明所述聚合反應可以採用下面二種方式之一①將反應混合物混合均勻後加入到容器如反應器、安培瓶或試管中，通入3IO分鐘的氮氣後密閉聚合；或②將反應混合物混合均勻後加到容器如空的色譜柱管或注射器管中直接製備成整體柱。本發明所製得的二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物可作為固相萃取材料或液相色譜柱的填料，用來分離檢測環境樣品如水、土壤或植物樣品中的二醯胺類殺蟲劑殘留。作為固相萃取材料進行二醯胺類殺蟲劑檢測時，是將二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物填充到注射器中製得固相萃取柱，將殘留有二醯胺類殺蟲劑的環境樣品的提取液過柱進行純化富集，用有機溶劑衝洗非二醯胺類殺蟲劑的幹擾物質，再用有機溶劑洗脫，收集洗脫組分即得殘留的二醯胺類殺蟲劑；作為液相色譜柱的填料進行二醯胺類殺蟲劑檢測時，是將二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物填充到色譜柱管中製得分子印跡分離柱，然後將此色譜柱連接到液相色譜系統中即可採用液相色譜法對環境樣品中二醯胺類殺蟲劑進行檢測。本發明所述的二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物，製備過程簡單、操作性強、製備成本低，對二醯胺類殺蟲劑模板分子具有良好的分子識別能力，可以方便、快捷、準確的用於環境、生物、食品中二醯胺類殺蟲劑殘留的分離、富集和提純以及對目標分子的檢測。具體實施例方式為了更好地理解本發明的實質，下面結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明的內容的內容並不局限於此。實施例1:氟蟲醯胺分子印跡聚合物MIP1的製備稱取O.0451g模板分子氟蟲醯胺、0.5026g反應單體甲基丙烯酸(MAA)、4.9041g交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、0.09209g引發劑偶氮二異腈，lOmL致孔劑氯仿，混合均勻，裝入20mL安培瓶中，通氮氣脫氧10分鐘，密閉。將密閉好的安培瓶於7(TC烘箱中反應48小時(或在125W或150W高壓汞燈輻射下反應1236小時)後可得到塊狀的氟蟲醯胺分子印跡聚合物。將聚合物單塊取出，研磨粉碎、乾燥、過100200目篩，得到氟蟲醯胺分子印跡聚合物顆粒。採用甲醇-乙酸混合溶液(9:1，V/V)反覆超聲清洗製得的聚合物顆粒中的模板分子，直至在最大波長處檢測不到模板分子時，再用甲醇清洗除去過量的乙酸，最後乾燥後得到的氟蟲醯胺分子印跡聚合物(MIP1)顆粒放入真空乾燥箱6(TC乾燥保存。實施例213:按實施例1類似的方法製備氟蟲醯胺分子印跡聚合物MIP2MIP13tableseeoriginaldocumentpage5tableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7實施例14:氯蟲醯胺分子印跡聚合物MIP14的製備稱取O.0401g模板分子氯蟲醯胺、0.4538g反應單體甲基丙烯酸(MAA)、4.1154g交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、0.0901g引發劑偶氮二異腈，10mL致孔劑氯仿，混合均勻，裝入20mL安培瓶中，通氮氣脫氧IO分鐘，密閉。將密閉好的安培瓶於7(TC烘箱中反應48小時(或在125W或150W高壓汞燈輻射下反應1236小時)後可得到塊狀的氯蟲醯胺分子印跡聚合物。將聚合物單塊取出，研磨粉碎、乾燥、過100200目篩，得到氯蟲醯胺分子印跡聚合物顆粒。採用甲醇-乙酸混合溶液(9:1，V/V)反覆超聲清洗製得的聚合物顆粒中的模板分子，直至在最大波長處檢測不到模板分子時，再用甲醇清洗除去過量的乙酸，最後乾燥後得到的氯蟲醯胺分子印跡聚合物(MIP14)顆粒放入真空乾燥箱6(TC乾燥保存。實施例1526:按實施例14類似的方法製備氯蟲醯胺分子印跡聚合物MIP15MIP26tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10實施例27:氰蟲醯胺分子印跡聚合物MIP27的製備稱取O.0423g模板分子氰蟲醯胺、0.4845g反應單體甲基丙烯酸(MAA)、5.1092g交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、0.0891g引發劑偶氮二異腈，10mL致孔劑氯仿，混合均勻，裝入20mL安培瓶中，通氮氣脫氧IO分鐘，密閉。將密閉好的安培瓶於7(TC烘箱中反應48小時後可得到塊狀的氰蟲醯胺分子印跡聚合物。將聚合物單塊取出，研磨粉碎、乾燥、過100200目篩，得到氰蟲醯胺分子印跡聚合物顆粒。採用甲醇-乙酸混合溶液(9:1，V/V)反覆超聲清洗製得的聚合物顆粒中的模板分子，直至在最大波長處檢測不到模板分子時，再用甲醇清洗除去過量的乙酸，最後乾燥後得到的氰蟲醯胺分子印跡聚合物(MIP27)顆粒放入真空乾燥箱6(TC乾燥保存。實施例28:氯蟲醯胺_氰蟲醯胺分子印跡聚合物MIP28的製備稱取0.0454g模板分子氯蟲醯胺、0.0453g模板分子氰蟲醯胺、0.4877g反應單體甲基丙烯酸(MAA)、0.4503g反應單體二丙烯醯胺_2_甲基-1-丙磺酸(DAMPS)、6.4145g交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、0.1197g引發劑偶氮二異腈，10mL致孔劑氯仿，混合均勻，裝入20mL安培瓶中，通氮氣脫氧10分鐘，密閉。將密閉好的安培瓶於7(TC烘箱中反應48小時後可得到塊狀的氰蟲醯胺分子印跡聚合物。將聚合物單塊取出，研磨粉碎、乾燥、過100200目篩，得到氰蟲醯胺分子印跡聚合物顆粒。採用甲醇-乙酸混合溶液(9:1，V/V)反覆超聲清洗製得的聚合物顆粒中的模板分子，直至在最大波長處檢測不到模板分子時，再用甲醇清洗除去過量的乙酸，最後乾燥後得到的氰蟲醯胺分子印跡聚合物(MIP28)顆粒放入真空乾燥箱6(TC乾燥保存。實施例29:二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物固相萃取柱在蔬菜、土壤和水中二醯胺類殺蟲劑的回收應用稱取5g蔬菜(甘藍)空白樣品，加入10mL丙酮，振蕩1小時，過無水硫酸鈉，離心取上清液2mL，加入定量的待測二醯胺類殺蟲劑，待上柱；稱取5g土壤空白樣品，加入10mL丙酮和2mL水，振蕩1小時，過無水硫酸鈉，離心取上清液2mL，加入定量的待測二醯胺類殺蟲劑，待上柱；稱取10mL池塘水空白樣品，離心取上清液2mL，加入定量的待測二醯胺類殺蟲劑，待上柱。分別將各二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物填充到2mL玻璃注射器中製備成固相萃取住(MIP-SPE)，柱高5cm、直徑1.2cm。先分別用5mL甲醇、5mL丙酮淋洗，然後將2mL蔬菜提取液、土壤提取液或水樣提取液上樣MIP-SPE柱，先用2mL甲醇-二氯甲烷(1:1，V/V)洗去雜質，然後分別用lmL甲醇和lmL甲醇-醋酸(9:1，V/V)洗脫SPE柱，收集、濃縮、檢測待測目標二醯胺類殺蟲劑組分，求出SPE柱對目的組分的回收率，結果見表1。可見，不同分子印跡聚合物對其模板分子的回收率較高，說明該分子印跡聚合物對其具有較高的識別能力，同時該印跡分子聚合物對與模板分子結構相類似的化合物的回收率也較高，但對結構差異較大的化合物吸附能力明顯降低。表1不同MIP-SPE柱對蔬菜和土壤中不同農藥的回收率11tableseeoriginaldocumentpage12tableseeoriginaldocumentpage13實施例31:不同分子印跡聚合物材料對目標分子的吸附性能考察將lg本發明分子印跡聚合物浸泡在5mL濃度為10mg/L的目標分子溶液中，于振蕩器上振蕩吸附，分別于振蕩1、2、6、12、24小時後取樣測定，採用HPLC測定溶液中的目標分子濃度，求出分子印跡聚合物在不同時間時對目標分子的吸附比，結果見表3。可見，隨時間延長，分子印跡聚合物對目標分子的吸附量逐漸增加，6小時後基本達到平衡。表3不同分子印跡聚合物材料對目標分子的吸附性能考察結果MIP代號單體交聯劑模板分子lh吸附比(%)2h吸附比(％)6h吸附比(％)12h吸附比(％)24h吸附比(%)MIP1MAAEGDMA氟蟲醯胺67.478.395.795.995.4MIP14MAAEGDMA氟蟲醯胺77.585.996.396.997.1MIP27MAAEGDMA氰蟲醯胺72.384.793.394.193.9MIP28MAA+DAMPSEGDMA氯蟲醯胺+氰蟲醯胺70.388.696.096.998.371.788.496.496.898.71權利要求一種二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物的製備方法，其特徵在於首先將一種或一種以上二醯胺類殺蟲劑模板分子與一種或一種以上聚合反應單體、交聯劑、致孔劑、引發劑混合，然後進行熱引發聚合或光引發聚合反應得到含有二醯胺類殺蟲劑的分子印跡聚合物，將所得聚合物研磨、過篩，先用有機溶劑清洗，再用有機溶劑與有機酸的混合液衝洗至不含模板分子，最後將脫除模板分子的分子印跡聚合物用有機溶劑洗至中性，真空乾燥即得二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物；所述的二醯胺類殺蟲劑模板分子為氟蟲醯胺或氯蟲醯胺、氰蟲醯胺；所述的聚合反應單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、三氟甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸二乙胺乙基酯、2，6-二氨基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、丙烯醯胺、二丙烯醯胺-2-甲基-1-丙磺酸、對乙烯苯甲酸、對乙基苯乙酸、亞甲基丁二酸、1-乙烯基咪唑、N-乙烯基-a-吡咯烷或2-乙烯基-4，6-二氨基均三嗪中的一種或一種以上；所述的交聯劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、N，N-二甲基二丙烯醯胺、N，N，-1，4-亞苯基二丙烯醯胺、3，5-二(丙烯醯胺)苯甲酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、N，O-二丙醯-L-苯丙氨醇、季戊四醇三丙烯酸酯或季戊四醇四丙烯酸酯；所述的致孔劑為二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、異丙醇、或四氯甲烷；所述的引發劑為有機過氧類或偶氮類化合物；所述的引發聚合反應條件為在60～80℃的溫度下熱引發聚合反應6～48小時，或在125W或150W高壓汞燈輻射下光引發聚合反應12～36小時。2.根據權利要求1所述的二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物的製備方法，其特徵在於二醯胺類殺蟲劑模板分子與聚合反應單體物質的重量比為1:0.515;聚合反應單體與交聯劑物質的重量比為1:120;致孔劑用量為反應混合物總體積含量的30%80%。3.根據權利要求1所述的二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物的應用，其特徵在於作為固相萃取材料用來富集、分離和純化環境樣品中的二醯胺類殺蟲劑殘留，先將二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物填充到注射器中製得固相萃取柱，將殘留有二醯胺類殺蟲劑的環境樣品水、土壤或植物樣品的提取液過柱進行純化富集，然後用有機溶劑衝洗非二醯胺類殺蟲劑的幹擾物質，再用有機溶劑洗脫，收集洗脫組分即得到殘留的二醯胺類殺蟲劑。4.根據權利要求1所述的二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物的應用，其特徵在於作為液相色譜柱的填料用來檢測環境樣品中的二醯胺類殺蟲劑殘留，先將二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物填充到色譜柱管中製得分子印跡分離柱，然後將此色譜柱連接到液相色譜系統中即可採用液相色譜法對環境樣品中二醯胺類殺蟲劑殘留進行檢測。全文摘要本發明公開了一種對二醯胺類殺蟲劑具有專一識別性能的二醯胺類殺蟲劑分子印跡聚合物的製備方法，將一種或一種以上二醯胺類殺蟲劑模板分子與一種或一種以上聚合反應單體、交聯劑、致孔劑、引發劑混合，然後進行熱引發聚合或光引發聚合反應製得二醯胺類殺蟲劑的聚合物，將所得聚合物研磨、過篩，先用有機溶劑清洗，再用有機溶劑與有機酸的混合液衝洗至不含二醯胺類殺蟲劑模板分子；最後將脫除二醯胺類殺蟲劑模板分子的分子印跡聚合物用有機溶劑洗至中性，真空乾燥即得所述二醯胺類殺蟲劑的分子印跡聚合物。本發明可用於環境和生物樣品中二醯胺類殺蟲劑的篩選、富集、分離和純化，也可用於各種環境樣品中二醯胺類殺蟲劑殘留的前處理和快速測定。文檔編號C08F20/58GK101724112SQ200910227020公開日2010年6月9日申請日期2009年11月25日優先權日2009年11月25日發明者付啟明,餘淑英,馮國錄,唐德秀,歐曉明,裴暉申請人:湖南化工研究院