基于六氟异丙醇/非离子表面活性剂的新型溶剂及其在液相微萃取中的应用研究

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萃取技术的微型化和萃取溶剂的绿色化是绿色分析化学的发展趋势。超分子溶剂(supramolecular solvent,SUPRAS)和低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)作为新一代绿色溶剂,在液相萃取领域均发展迅速。SUPRAS具有化学组成和结构的可控性、对生物大分子的限制进入特性以及非挥发性和不可燃性等特点,是一种灵活、高效、安全的萃取溶剂。DES具有易于制备、成本低廉、纯度高、挥发性低、环境友好等优越性质。但是,现有SUPRAS存在形成条件严苛、微量低密度萃取相难收集等问题,DES的发展仍存在诸如室温下为液态的疏水性DES较少、对非极性化合物的萃取能力低等问题。因此,研究形成条件温和的高密度超分子溶剂和凝固点低的疏水性DES对于液相微萃取技术的发展具有重要意义。本论文以具有多种优良特性的HFIP和环境友好的非离子表面活性剂为研究对象,制备了基于HFIP/非离子表面活性剂的SUPRAS和DES,研究了两种新型溶剂的理化性质,并分别构建了基于两种新型溶剂的液相微萃取方法(liquid-phase microextraction,LPME)。具体研究内容如下:(1)成功构建了HFIP/Brij-35/H2O超分子溶剂体系,并将基于HFIP/Brij-35超分子溶剂的液相微萃取结合HPLC-DAD,用于环境水、药品和个人护理产品中六种对羟基苯甲酸酯的萃取和定量检测。系统研究了HFIP/Brij-35超分子溶剂体系的相行为、微观结构以及形成机理。结果表明,少量的HFIP(0.4%-1.7%,v/v)即可大幅降低Brij-35水溶液的浊点(>100 oC),并在室温(甚至0 oC)和宽范围(0.5%-10%Brij-35,g/m L)条件下迅速诱导形成稳定、小体积(相率在0.013-0.111之间)、高密度的超分子溶剂。HFIP/Brij-35 SUPRAS由胶束聚集体(2-8μm)组成,可以与目标分析物产生强的氢键和疏水相互作用。此外,SUPRASs的体积和组成具有环境响应性,通过调控体系条件可以合成具有特定体积和组成的SUPRAS,为实际应用中萃取条件的优化提供了方向和依据。通过Plackett-Burman设计(PBD)和中心复合设计(central composite design,CCD)构建响应面模型获得了最佳萃取条件。在最优条件下,对羟基苯甲酸酯在2-400倍定量限范围内的定量线性关系良好(相关系数>0.9990),检测限在0.042至0.167μg/L范围,富集因子达到26-193,分析物的回收率在92.9%-108.1%之间,日内和日间精密度(RSDs,n=3)分别小于6.8%和7.9%。将该方法分别用于分析实际样品中的对羟基苯甲酸酯,回收率在90.2%-112.4%之间,RSD均低于8.9%;除自来水样品外,其他样品均有检测到一种或多种对羟基苯甲酸酯。本方法是一种简单快速(萃取时间3.3 min)、环境友好(有机溶剂用量0.3 m L)、灵敏度高的样品预处理方法。(2)以HFIP为氢键供体、非离子表面活性剂(Brij-35、PONPE-7.5、Triton X-100、Triton X-114)为氢键受体,合成了疏水性DESs;将其作为萃取剂,构建了基于疏水性DES的涡旋辅助液相微萃取方法;并将该萃取方法与HPLC联用,应用于检测番茄辣椒酱样品中的5种苏丹违禁色素。理化性质研究结果表明,该类DESs凝固点均低于-10 oC,可在室温下稳定存在,且粘度和极性可调、密度比水大。微观结构分析表明,萃取后形成的DES富集相以DES/水/DES类似复合乳剂形态的聚集体结构存在,可与分析物之间产生更强的氢键和疏水相互作用力。通过单因素优化、显著性因素筛选实验以及响应曲面设计,得到最优萃取条件。采用内标标准曲线法定量,5种苏丹色素在0.04-2μg/g范围内定量线性关系良好(R>0.9997),检测限在0.0045-0.0118μg/g之间,三种加标浓度样品方法回收率在91.6%-104.5%之间,日内和日间精密度(RSDs)均小于8.0%。将该方法应用于5种番茄酱样品的检测,回收率在87.5%-110.1%之间,RSD均小于7.1%,其中一个样品中检测到苏丹Ⅰ。本方法萃取时间短(4 min),消耗有机溶剂少(0.1m L),是一种简便、环保、高效、准确、可靠的样品预处理方法。
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