一種嫁接有聚離子液體的矽片及其製備方法和應用與流程
2023-12-02 18:41:41 2
本發明屬於固相萃取技術領域，具體是通過合成一種新的固相萃取劑並用該固相萃取劑富集單去甲氧基薑黃素、雙去甲氧基薑黃素、薑黃素而獲得的檢測薑黃素的方法。
背景技術：
薑黃素(C21H2O6)是從部分姜科、天南星科中植物根莖中提取的一種化學成分,具有降血脂、抗凝、抗氧化、利膽、抗癌等作用，可預防關節腫大、關節炎，對心血管疾病、癌症等疾病也有一定治療效果。薑黃素的富集與檢測對臨床診斷具有重大的意義，但是，現有的薑黃素檢測方法重現性差、幹擾多，不能準確有效地檢測薑黃素。
近年來，室溫離子液體尤其是咪唑類離子液體在化學領域發揮著重要作用。室溫離子液體是一種由大分子量有機陽離子和無機或有機陰離子組成的熔融鹽，熔點低於100℃，通常接近室溫，對許多無機鹽和有機物有良好的溶解性。在高效液相色譜中，離子、多環芳烴、胺、核苷等物質主要是用離子液體修飾的矽片作為固相萃取劑進行分離。將聚離子液體嫁接到矽片表面，是基於固相微萃取技術和負載聚離子液體技術。聚離子液體利用物理吸附、自組裝或聚合作用將離子液體固定在固體、液體、聚合物或氣凝膠上，從而避免離子液體在萃取過程中的浸出，節約了成本，也提高了萃取過程的穩定性。然而， 由單一咪唑類離子液體合成負載聚離子液體在修飾固體過程中往往效果不佳。因此，進一步提高萃取過程的穩定性和增強萃取吸附量具有重大的科研價值。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明的目的之一是以1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯鹽和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪唑)溴鹽兩種離子液體為單體，通過原子轉移自由基聚合(ATRP)反應，嫁接到修飾過的矽片表面，合成嫁接有聚離子液體的矽片，能夠固相萃取薑黃素，提高了萃取過程的穩定性，增強了萃取吸附量。
本發明的目的之二是用本發明的方法合成一種具有萃取效率高、萃取過程穩定的嫁接有聚離子液體的矽片。
本發明的目的之三是用本發明合成的嫁接有聚離子液體的矽片作為萃取劑，用該萃取劑提取薑黃素，然後用高效液相色譜法檢測薑黃素，該方法不僅能準確檢測薑黃素，且重現性好，對臨床應用有很大的科研價值。
實現本發明的目的之一所採用的技術方案如下：
一種嫁接有聚離子液體的矽片，包括矽片，其特徵在於：所述矽片的表面依次經過羥基化處理、氨基化處理和溴化處理；所述矽片表面上嫁接有聚離子液體。
實現本發明的目的之二所採用的技術方案如下：
一種嫁接有聚離子液體的矽片，其特徵在於：包括如下步驟：
1)矽片表面修飾處理的具體過程如下：
1-1)羥基化處理：將矽片置於氫氧化鈉溶液中浸泡8-10min後用去離子衝洗乾淨，然後將矽片置於硝酸溶液中浸泡15-20min，完成矽片羥基化；
1-2)氨基化處理：將步驟1-1)中完成羥基化的矽片用氮氣吹乾，然後置於500μL的97％3-氨基丙基三甲氧基矽烷和10mL無水乙醇的混合溶液中，避光反應24-28h，即完成矽片氨基化；
1-3)溴化處理：將步驟1-2)所述氨基化的矽片洗滌並用氮氣吹乾，置於平底燒瓶中，加入1.6mL吡啶和20mL二氯甲烷的混合溶液，然後滴加1mL溴代異丁醯溴溶液和15mL二氯甲烷溶液，滴加完畢後，於冰水浴中反應12-14h；
2)嫁接處理的具體過程如下：
2-1)溴化亞銅純化：稱取1.5g溴化亞銅於小燒杯中，加入8mL冰醋酸，於室溫下攪拌2小時後過濾，去除冰醋酸，再用8mL冰醋酸洗滌溴化亞銅固體3次，然後將溴化亞銅固體轉移至9mL甲醇溶液中，室溫攪拌1h後過濾，去除甲醇溶液，再用甲醇洗滌溴化亞銅固體至濾液無色，將過濾所得固體50℃真空乾燥48小時，即得純化的溴化亞銅；
2-2)矽片表面聚合嫁接聚離子液體：在25mL三頸瓶中加入5mmol的1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯鹽和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪唑)溴鹽交聯離子液體，再加入5mL N,N-二甲基甲醯胺溶液，加熱使離子液體溶解後通入氬氣並持續20min，然後將反應瓶置於液氮中， 加入0.0072g所述純化的溴化亞銅和0.0032g銅粉，抽真空後通入氬氣，同時加入0.1mmoL溶於1mLN,N-二甲基甲醯胺的N,N,N',N,'N」-五甲基二亞乙基三胺，繼續通氬氣並持續10min，然後於95℃下反應4-5h，即得所述嫁接有聚離子液體的矽片。
優選地，所述步驟1-1)矽片羥基化過程前，還包括矽片清洗，矽片清洗過程如下：將切割好的矽片放入乙醇溶液中超聲5min後用去離子水衝洗乾淨，然後用體積比為7:3的濃硫酸和過氧化氫的混合溶液超聲10min後用去離子水衝洗乾淨，再用去離子水超聲10min，最後用5％氫氟酸溶液超聲10min後用去離子水衝洗乾淨，再用去離子水超聲5min，放入乙醇溶液中保存。
優選地，所述步驟1-1)矽片羥基化處理中，將清洗的所述矽片置於0.1mol/L氫氧化鈉溶液中浸泡8min後用去離子衝洗乾淨，然後將矽片置於0.1mol/L硝酸溶液中浸泡15min，完成矽片羥基化。
優選地，所述步驟1-2)矽片氨基化處理中，將步驟1-1)中完成羥基化的矽片用氮氣吹乾，然後置於500μL的97％3-氨基丙基三甲氧基矽烷和10mL無水乙醇的混合溶液中，避光反應24，即完成矽片氨基化。
優選地，所述步驟1-3)矽片溴化處理中，將步驟1-2)所述氨基化的矽片洗滌並用氮氣吹乾，置於平底燒瓶中，加入1.6mL吡啶和20mL二氯甲烷的混合溶液，然後滴加1mL溴代異丁醯溴溶液和15mL二氯甲烷溶液，滴加完畢後，於冰水浴中反應12h，即完成矽片溴化。
優選地，所述步驟2-2)矽片表面聚合嫁接聚離子液體過程中， 在25mL三頸瓶中加入5mmol的1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯鹽和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪唑)溴鹽交聯離子液體，再加入5mL N,N-二甲基甲醯胺溶液，加熱使離子液體溶解後通入氬氣並持續20min，然後將反應瓶置於液氮中，加入0.0072g所述純化的溴化亞銅和0.0032g銅粉，抽真空後通入氬氣，同時加入0.1mmoL溶於1mLN,N-二甲基甲醯胺的N,N,N',N,'N」-五甲基二亞乙基三胺，繼續通氬氣並持續10min，然後於95℃下反應5h，即得所述嫁接有聚離子液體的矽片。
實現本發明的目的之三所採用的技術方案如下：
一種採用所述的嫁接有聚離子液體的矽片作為萃取劑檢測薑黃素的方法，其特徵在於：包括以下步驟：
1)薑黃素的萃取：用乙醇/水的混合溶液將標準樣品薑黃素稀釋至10-5g/L，取1mL稀釋後的薑黃素溶液於裝有嫁接聚離子液體矽片的離心管中，35℃恆溫水浴下萃取20min，取出矽片並乾燥，剩餘溶液通過UFLC分析；
2)薑黃素的洗脫：將步驟1)中處理後的矽片用0.5mL甲醇和乙酸的混合溶液洗脫，洗脫液通過高效液相色譜分析。
優選地，所述步驟1)薑黃素的萃取過程中，乙醇/水中乙醇：水的體積比為1:4。
優選地，所述步驟2)薑黃素的洗脫過程中，甲醇和乙酸的混合溶液中甲醇：乙酸的體積比為9:1，所採用的高效液相色譜條件是：C18反相色譜柱，流速為0.3mL/min，紫外檢測波長為426nm，柱溫35℃， 流動相為體積比為1:1的乙腈：水，其中乙腈和水中均含有體積比為0.5％的乙酸。
本發明的有益效果在於：
在矽片上成功嫁接了新型的交聯聚離子液體，該嫁接聚離子液體的矽片實現了對薑黃素類化合物快速地富集與檢測，具有操作時間短、樣品用量小、無需萃取溶劑、萃取條件溫和等優點。本發明所嫁接的交聯聚離子液體較單一咪唑類離子液體具有更穩定、重現性更好、吸附能力更強的優勢。使用本發明的離子液體進行萃取，大大降低了有機溶劑的用量，具有低碳環保的優勢。
附圖說明
圖1為本發明矽片溴化處理光電子圖。
圖2為本發明矽片處理後的接觸角圖，a為矽片羥基化處理接觸角，b為矽片氨基化處理接觸角，c為矽片溴化處理接觸角，d為矽片聚合後接觸角。
圖3為本發明的色譜圖，(a)為三種薑黃素溶液的色譜圖，(b)為固相萃取後三種薑黃素的色譜圖，(c)為三種薑黃素洗脫後的色譜圖；1為雙去甲氧基薑黃素，2為單去甲氧基薑黃素，3為薑黃素。
具體實施方式
下面，結合附圖以及具體實施方式，對本發明做進一步描述：
具體實施例一：
本實施例公開的嫁接有聚離子液體的矽片的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟：
1)矽片表面修飾處理的具體過程如下：
1-1)清洗矽片：將切割好的矽片放入乙醇溶液中超聲5min後用去離子水衝洗乾淨，然後用體積比為7:3的濃硫酸：過氧化氫溶液超聲10min後用去離子水衝洗乾淨，再用去離子水超聲10min，最後用5％氫氟酸溶液超聲10min後用去離子水衝洗乾淨，再用去離子水超聲5min，放入乙醇溶液中保存。
1-2)羥基化處理：將步驟1-1)中所述矽片置於0.1mol·L-1氫氧化鈉溶液(0.2g氫氧化鈉，50毫升去離子水)中浸泡8min後用去離子衝洗乾淨，然後將矽片置於0.1mol·L-1硝酸溶液(126uL濃硝酸溶於30毫升蒸餾水)中浸泡15min，完成羥基化反應，使矽片表面帶有大量羥基。
1-3)氨基化處理：將步驟1-2)中完成羥基化反應的矽片用氮氣吹乾，然後置於500μL3-氨基丙基三甲氧基矽烷(97％)和10mL無水乙醇的混合溶液中，避光反應24h，利用羥基的鍵合作用，矽片表面帶有大量氨基。
1-4)溴化處理：將步驟1-3)所述氨基化的矽片洗滌並用氮氣吹乾，置於平底燒瓶中，加入1.6mL吡啶和20mL二氯甲烷的混合溶液，然後滴加1mL溴代異丁醯溴溶液和15mL二氯甲烷溶液，滴加完畢後，於冰水浴中反應12h，矽片表面鍵合末端帶上溴基。如圖1所示，矽片經過上述四個步驟處理，成功嫁接溴基。
2)矽片表面嫁接聚離子液體，具體過程如下：
2-1)溴化亞銅純化：稱取1.5g溴化亞銅於小燒杯中，加入8mL冰醋酸，於室溫下攪拌2小時後過濾，去除冰醋酸，再用8mL冰醋酸洗滌溴化亞銅固體3次，然後將溴化亞銅固體轉移至9mL甲醇溶液中，室溫攪拌1小時後過濾，去除甲醇溶液，再用甲醇洗滌溴化亞銅固體至濾液無色，將過濾所得固體50℃真空乾燥48小時，即得純化的溴化亞銅。
2-2)矽片表面聚合嫁接聚離子液體：在25mL三頸瓶中加入5mmol的1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯鹽和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪唑)溴鹽交聯的離子液體，再加入5mL N,N-二甲基甲醯胺溶液，加熱使離子液體溶解，通氬氣並持續20min，然後將反應瓶置於液氮中，加入0.0072g純化的溴化亞銅和0.0032g銅粉，抽真空後通入氬氣，同時加入0.1mmoL溶於1mLN,N-二甲基甲醯胺的N,N,N',N,'N」-五甲基二亞乙基三胺，繼續通氬氣並持續10min，然後於95℃下反應5h，即得嫁接有聚離子液體的矽片。
如圖2所示，矽片先後經羥基化、氨基化、溴化、嫁接聚離子液體四個步驟，矽片的接觸角逐漸增大，接觸角增大有助於提升薑黃素的富集能力，提高了萃取過程的穩定性。
具體實施例二
本實施例公開的嫁接有聚離子液體的矽片的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟：
1)矽片表面修飾處理的具體過程如下：
1-1)清洗矽片：將切割好的矽片放入乙醇溶液中超聲5min後用去離子水衝洗乾淨，然後用體積比為7:3的濃硫酸：過氧化氫溶液超聲10min後用去離子水衝洗乾淨，再用去離子水超聲10min，最後用5％氫氟酸溶液超聲10min後用去離子水衝洗乾淨，再用去離子水超聲5min，放入乙醇溶液中保存。
1-2)羥基化處理：將步驟1-1)中所述矽片置於0.1mol·L-1氫氧化鈉溶液(0.2g氫氧化鈉，50毫升去離子水)中浸泡9min後用去離子衝洗乾淨，然後將矽片置於0.1mol·L-1硝酸溶液(126uL濃硝酸溶於30毫升蒸餾水)中浸泡18min，完成羥基化反應，使矽片表面帶有大量羥基。
1-3)氨基化處理：將步驟1-2)中完成羥基化反應的矽片用氮氣吹乾，然後置於500μL3-氨基丙基三甲氧基矽烷(97％)和10mL無水乙醇的混合溶液中，避光反應26h，利用羥基的鍵合作用，矽片表面帶有大量氨基。
1-4)溴化處理：將步驟1-3)所述氨基化的矽片洗滌並用氮氣吹乾，置於平底燒瓶中，加入1.6mL吡啶和20mL二氯甲烷的混合溶液，然後滴加1mL溴代異丁醯溴溶液和15mL二氯甲烷溶液，滴加完畢後，於冰水浴中反應13h，矽片表面鍵合末端帶上溴基。如圖1所示，矽片經過上述四個步驟處理，成功嫁接溴基。
2)矽片表面嫁接聚離子液體，具體過程如下：
2-1)溴化亞銅純化：稱取1.5g溴化亞銅於小燒杯中，加入8mL冰醋酸，於室溫下攪拌2小時後過濾，去除冰醋酸，再用8mL冰醋酸 洗滌溴化亞銅固體3次，然後將溴化亞銅固體轉移至9mL甲醇溶液中，室溫攪拌1小時後過濾，去除甲醇溶液，再用甲醇洗滌溴化亞銅固體至濾液無色，將過濾所得固體50℃真空乾燥48小時，即得純化的溴化亞銅。
2-2)矽片表面聚合嫁接聚離子液體：在25mL三頸瓶中加入5mmol的1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯鹽和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪唑)溴鹽交聯的離子液體，再加入5mL N,N-二甲基甲醯胺溶液，加熱使離子液體溶解，通氬氣並持續20min，然後將反應瓶置於液氮中，加入0.0072g純化的溴化亞銅和0.0032g銅粉，抽真空後通入氬氣，同時加入0.1mmoL溶於1mLN,N-二甲基甲醯胺的N,N,N',N,'N」-五甲基二亞乙基三胺，繼續通氬氣並持續10min，然後於95℃下反應4h，即得嫁接有聚離子液體的矽片。
具體實施例三：
本實施例公開的嫁接有聚離子液體的矽片的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟：
1)矽片表面修飾處理的具體過程如下：
1-1)清洗矽片：將切割好的矽片放入乙醇溶液中超聲5min後用去離子水衝洗乾淨，然後用體積比為7:3的濃硫酸：過氧化氫溶液超聲10min後用去離子水衝洗乾淨，再用去離子水超聲10min，最後用5％氫氟酸溶液超聲10min後用去離子水衝洗乾淨，再用去離子水超聲5min，放入乙醇溶液中保存。
1-2)羥基化處理：將步驟1-1)中所述矽片置於0.1mol·L-1氫氧 化鈉溶液(0.2g氫氧化鈉，50毫升去離子水)中浸泡10min後用去離子衝洗乾淨，然後將矽片置於0.1mol·L-1硝酸溶液(126uL濃硝酸溶於30毫升蒸餾水)中浸泡20min，完成羥基化反應，使矽片表面帶有大量羥基。
1-3)氨基化處理：將步驟1-2)中完成羥基化反應的矽片用氮氣吹乾，然後置於500μL3-氨基丙基三甲氧基矽烷(97％)和10mL無水乙醇的混合溶液中，避光反應28h，利用羥基的鍵合作用，矽片表面帶有大量氨基。
1-4)溴化處理：將步驟1-3)所述氨基化的矽片洗滌並用氮氣吹乾，置於平底燒瓶中，加入1.6mL吡啶和20mL二氯甲烷的混合溶液，然後滴加1mL溴代異丁醯溴溶液和15mL二氯甲烷溶液，滴加完畢後，於冰水浴中反應14h，矽片表面鍵合末端帶上溴基。如圖1所示，矽片經過上述四個步驟處理，成功嫁接溴基。
2)矽片表面嫁接聚離子液體，具體過程如下：
2-1)溴化亞銅純化：稱取1.5g溴化亞銅於小燒杯中，加入8mL冰醋酸，於室溫下攪拌2小時後過濾，去除冰醋酸，再用8mL冰醋酸洗滌溴化亞銅固體3次，然後將溴化亞銅固體轉移至9mL甲醇溶液中，室溫攪拌1小時後過濾，去除甲醇溶液，再用甲醇洗滌溴化亞銅固體至濾液無色，將過濾所得固體50℃真空乾燥48小時，即得純化的溴化亞銅。
2-2)矽片表面聚合嫁接聚離子液體：在25mL三頸瓶中加入5mmol的1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯鹽和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪 唑)溴鹽交聯的離子液體，再加入5mL N,N-二甲基甲醯胺溶液，加熱使離子液體溶解，通氬氣並持續20min，然後將反應瓶置於液氮中，加入0.0072g純化的溴化亞銅和0.0032g銅粉，抽真空後通入氬氣，同時加入0.1mmoL溶於1mLN,N-二甲基甲醯胺的N,N,N',N,'N」-五甲基二亞乙基三胺，繼續通氬氣並持續10min，然後於95℃下反應4.5h，即得嫁接有聚離子液體的矽片。
應用實施例
採用本發明公開的嫁接有聚離子液體的矽片作為萃取劑檢測薑黃素，具體過程如下：
1)薑黃素的萃取：用體積比為1:4的乙醇：水的混合溶液將標準樣品薑黃素稀釋至10-5g/L，取1mL稀釋後的薑黃素溶液於裝有嫁接聚離子液體矽片的離心管中，35℃恆溫水浴下萃取20min，取出矽片並乾燥，剩餘溶液通過UFLC分析。
2)薑黃素的洗脫：將步驟1)中處理後的矽片用0.5mL甲醇：乙酸體積比為9:1的溶液洗脫，洗脫液通過高效液相色譜分析。
本發明所採用的液相色譜條件是：C18反相色譜柱，流速為0.3mL/min，紫外檢測波長為426nm，柱溫35℃，流動相為體積比為1:1的乙腈：水，其中乙腈和水中均含有體積比為0.5％的乙酸。檢測結果如圖3所示，採用本發明公開的嫁接聚離子液體的矽片作為萃取劑，能有效富集三種薑黃素，且富集效率高，能通過高效液相色譜能準確檢測薑黃素，為臨床應用提供了科研價值。
對於本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構 思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬於本發明權利要求的保護範圍之內。