本發(fā)明涉及化合物萃取及分離純化領域，具體而言，涉及一種有機錫分子印跡聚合物微球，固相萃取柱及其應用。

背景技術：

有機錫是一類含錫的金屬有機化合物，廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、紡織業(yè)及船舶制造業(yè)等眾多領域，主要用做PVC穩(wěn)定劑、木材防腐劑、防污涂料、農業(yè)殺蟲劑、紡織品防腐劑等，由于這些物質在食物鏈富集作用下對生物體有很高的毒性，具有造成機體內分泌紊亂、神經系統(tǒng)疾病等危害，有機錫化合物被國際化學品安全規(guī)劃署(IPCS)和經濟合作與發(fā)展組織(OECD)的環(huán)境激素聯(lián)合專家委員會認定為具有雄性激素樣作用的內分泌干擾物(EEDs)。有機錫化合物作為重要的持久性有毒物質(PTS)之一，其污染問題已經引起國際社會的廣泛關注，眾多國家都相繼制定相應的法規(guī)對其禁用或限制使用，但因其在塑化劑、殺蟲劑和防腐劑等產品中的優(yōu)良性能，使有機錫在這些領域依然持續(xù)使用，如農藥殺蟲劑毒菌錫和三唑錫等良好的殺蟲作用、食品包裝材料中有機錫化合物具有良好的穩(wěn)定作用等。這些有機錫化合物可能會隨著土壤地膜、灌溉、農作物、包裝材料的遷移和殘留到農產品中，增加了這些農產品的質量安全風險。大量實驗證明，有機錫類化合物特別是三環(huán)有機錫通過食物鏈遷移可以危害人體健康，產生一系列顯著的病理變化和臨床癥狀。

近年來，歐盟、EPA等組織和國家紛紛規(guī)定了不同基質中的有機錫限量標準，如歐盟規(guī)定在所有地表飲水中TBT的最大允許環(huán)境限量標準(MAC-EQS)為0.0015μg/L，對有機錫檢測方法提出了很高要求。目前，有機錫化合物的分析方法主要有氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)串聯(lián)原子吸收(AAS)、微波等離子體發(fā)射光譜(MIP-AED)、電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)等。由于有機錫化合物的種類較多，理化性質存在一定的差別，其提取、衍生和測定等方法仍面臨挑戰(zhàn)。每種分析方法都具有各自的優(yōu)缺點，氣相色譜及聯(lián)用方法均需要對前處理進行衍生化，耗費大量的時間，而對于苯基有機錫化合物其衍生化產率低，且不穩(wěn)定。雖然HPLC無須衍生化，但烷基取代的有機錫化合物缺乏發(fā)色基團不能實現多種有機錫的檢測，與其串聯(lián)ICP/MS方法只能檢測所有原子態(tài)的錫，無法排除無機錫的干擾。有學者建立了LC-MS/MS方法，但只能對三取代有機錫進行分離和檢測，尚不能對二取代有機錫進行同時檢測。

當前，痕量有機錫化合物的分離分析技術屬于環(huán)境和食品安全領域的前沿課題。除了缺乏同步確證檢測技術以外，開發(fā)新型高效富集分離和選擇性較高的樣品前處理方法能夠為開展復雜基質中有機錫化合物的檢測和安全性評價提供關鍵技術支撐。減少有機試劑用量，簡化實驗步驟，提高富集和分離效率是當前有機錫化合物前處理技術發(fā)展的核心。分子印跡前處理技術是以與目標分子具有高度識別的分子印跡聚合物(molecularly imprinted polymers，MIPs)為固定相進行的色譜分離技術或者作為固相萃取材料進行富集和純化，其顯現出許多獨特的優(yōu)點，如分子識別性強、固定相制備簡便快速、操作簡單、溶劑消耗量小、模板和MIP都可以回收再利用等。目前，分子印跡技術已經廣泛應用生物工程、臨床醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、食品工業(yè)等眾多領域，特別是在樣品前處理、固相萃取、色譜柱、傳感器等方面顯示出了獨特的優(yōu)勢。目前分子印跡材料在樣品前處理中的應用局限于單一目標物，大都需要分批制備幾種分子印跡聚合物來實現富集多種目標物，從而增加了提取次數和成本，并不符合當前多殘留檢測技術的要求。截至目前，尚未見一次同時富集多種有機錫的分子印跡聚合物的報道。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種有機錫分子印跡聚合物微球，所述的分子印跡聚合物微球可以實現對有機錫化合物進行的專一性識別、分離、富集和純化；利用該有機錫分子印跡聚合物微球作為填料可制成固相萃取柱，本發(fā)明還提供了所述的固相萃取柱在檢測有機錫化合物中的應用。

本發(fā)明還提供了一種所述有機錫分子印跡聚合物微球的制備方法，此方法制備的MIP對印跡分子有良好的選擇性和識別特性，操作條件簡單，便于普及。

為了實現本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種有機錫分子印跡聚合物微球，所述分子印跡聚合物微球以二丁基氯化錫和二苯基氯化錫為模板分子、甲基丙烯酸為功能單體、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑、偶氮二異丁腈為引發(fā)劑在惰性溶劑中反應后脫除模板分子而得到；

可選的，所述惰性溶劑包括二氯甲烷和乙腈組成的混合溶劑。

本發(fā)明通過雙模板法選擇二丁基氯化錫(DBT)和二苯基氯化錫(DPT)，合成了具有高度“類”特異性、選擇性的分子印跡聚合物微球(MIP)，同時可由此實現對二取代有機錫的檢測。

功能單體的選擇對于分子印跡聚合物的吸附性能有很大影響，需要根據模板分子的結構和基本性質進行選擇。本發(fā)明選用了甲基丙烯酸(MAA)作為功能單體，可非常好的提高合物對模板分子的識別作用。

為了使生成的印跡聚合物具有一定的空間網絡結構和穩(wěn)定的結合位點，分子印跡聚合物要求的交聯(lián)度很高。本發(fā)明所優(yōu)選的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)具有較高的交聯(lián)度(70～90％)，且在預聚合溶液中具有良好的溶解性。

在分子印跡聚合反應中多為自由基引發(fā)反應，因此在反應時需加入引發(fā)劑引發(fā)聚合反應，本發(fā)明優(yōu)選偶氮二異丁腈(AIBN)作為引發(fā)劑。偶氮二異丁腈是油溶性的偶氮引發(fā)劑，偶氮類引發(fā)劑反應穩(wěn)定，是一級反應，沒有副反應，比較好控制。

致孔劑實際也起著溶劑的作用。溶劑的選擇在分子印跡制備中發(fā)揮著重要作用，對分子間的作用力和MD的形態(tài)影響很大，且起著致孔劑的作用。通常選擇的溶劑要具備以下3個條件：1)、能溶解模板分子和功能單體；2)、能形成大的流通孔；3)、對模板分子與功能單體之間的相互作用干擾小。一般根據印跡分子與功能單體間可能的作用力類型選擇適宜極性的溶劑，溶劑的極性越大，對分子識別的干擾也就越大，吸附率就越低。本發(fā)明所采用的二氯甲烷和乙腈極性小，介電常數低，同時對幾種反應物的溶解性也非常好。

可選的，如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球，所述二丁基氯化錫和所述二苯基氯化錫的摩爾比為1:1。

可選的，如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球，所述二丁基氯化錫與所述甲基丙烯酸的摩爾比為1:(5～7)。

可選的，如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球，所述微球的粒徑≤5μm。

如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球的制備方法，包括：

將所述模板分子、功能單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑溶解在惰性溶劑中，隨后通惰性氣體除氧，熱引發(fā)聚合反應得到塊狀聚合物，再經研磨、篩分、洗脫以及干燥后即得。

本發(fā)明的聚合方法為本體聚合法，特點是原理和制備方法簡單。

可選的，如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球的制備方法，將所述模板分子、功能單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑溶解在惰性溶劑中時，先將所述模板分子以及功能單體溶解在惰性溶劑中并預聚合25～35min后，再加入所述交聯(lián)劑和引發(fā)劑。

可選的，如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球的制備方法，所述熱引發(fā)聚合反應的反應條件為55～65℃聚合反應22～26h。

一種固相萃取柱，所述固相萃取柱以如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球為填料。

如上的固相萃取柱在檢測有機錫化合物中的應用。

可選的，如上所述的應用，所述有機錫化合物包括二丁基氯化錫、三環(huán)錫、三唑錫、二苯基氯化錫、三丁基錫、三苯基錫。

為表述方便，以下將固相萃取柱簡稱為SPE，將填充有有機錫分子印跡聚合物微球的固相萃取柱簡稱為MISPE柱。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

1)、首次將甲基丙烯酸(MAA)做為功能單體，采用本體聚合法制備有機錫化合物分子印跡聚合物，以此聚合物為填料制成的MISPE柱，解決了傳統(tǒng)固相萃取柱的吸附普遍性、洗脫復雜性、重復使用的缺點，實現了分子印跡聚合物和固相萃取柱的技術集成。

2)、吸附類特異性，由于SPE常用的吸附劑主要選擇性較差，在富集分析物的同時，大量基體和干擾物質也被富集，導致洗脫液中仍含有基體和雜質，干擾最后的色譜分析。同時，市場上的MISPE柱只能特異性吸附一種物質，而當前研制的固相萃取小柱，由于采用了雙模板法，具有能高度的選擇性和吸附性以及類特異性，實現了以分子印跡聚合物同時吸附和富集多種同類藥物的固相萃取技術的應用。

3)、方便快捷，采用MISPE柱進行樣品前處理，步驟簡單，且分離、富集、凈化效果好。

4)、環(huán)保，MISPE柱前處理技術有機溶劑使用量少，符合當前環(huán)保的要求。

5)、回收利用，在MIP的制備中使用的模板分子可以回收利用，減少成本。

6)、本發(fā)明通過對溶劑、功能單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑的種類和用量進行選擇，優(yōu)化聚合條件，制得具有更好的粒徑分布、物理穩(wěn)定性、優(yōu)良的吸附性能的分子印跡聚合物，能夠選擇性識別與模板分子結構類似的六種有機錫化合物，具有良好的“類”特異性。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發(fā)明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應視為限制本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產品。

一種有機錫分子印跡聚合物微球，所述分子印跡聚合物微球以二丁基氯化錫和二苯基氯化錫為模板分子、甲基丙烯酸為功能單體、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑、偶氮二異丁腈為引發(fā)劑在惰性溶劑中反應后脫除模板分子而得到。

基于MIPs以上特點和有機錫化合物檢測的實際需要，采用本體聚合法，通過雙模板法選擇DBT和DPT，合成了具有高度“類”特異性、選擇性的分子印跡聚合物微球，并以此為填料開發(fā)出適用于特異性吸附有機錫化合物的MISPE通用小柱，實現了6種有機錫化合物的多殘留高效富集和檢測。

截至目前，尚未見以DBT和DPT為模板，甲基丙烯酸為功能單體，二氯甲烷和乙腈為溶劑，AIBN為引發(fā)劑，TRIM為交聯(lián)劑制備有機錫化合物MISPE柱的報道。

因此，本發(fā)明以DBT和DPT兩種相似結構化合物為模板，MAA為功能單體，二氯甲烷和乙腈為溶劑，AIBN為引發(fā)劑以及TRIM為交聯(lián)劑，采用本體聚合法合成對6種有機錫化合物有較高吸附性能的MIP，以此MIP作為填料制成的MISPE柱對可用于樣品中痕量有機錫化合物的檢測，其方法簡便快捷，回收率高。此方法是將固相萃取柱的方便和分子印跡聚合物的特異性結合起來達到樣品前處理快速、簡便的目的。

優(yōu)選的，所述惰性溶劑包括甲苯、二氯甲烷、乙腈、氯仿中的一種或多種；更優(yōu)選的，所述惰性溶劑包括二氯甲烷和乙腈組成的混合溶劑；

優(yōu)選的，所述乙腈的加入量為50～80mL。

優(yōu)選的，如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球所述二丁基氯化錫和所述二苯基氯化錫的摩爾比為1:1。

優(yōu)選的，如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球，所述二丁基氯化錫與所述甲基丙烯酸的摩爾比為1:(5～7)；更優(yōu)選的，所述二丁基氯化錫與所述甲基丙烯酸的摩爾比為1:6；

進一步優(yōu)選的，所述模板分子中，二丁基氯化錫和二苯基氯化錫在所述惰性溶劑中的濃度各為0.1mmol～0.3mmol，更優(yōu)選為0.2mmol；所述甲基丙烯酸在所述惰性溶劑中的濃度為0.6mmol～1.8mmol，更優(yōu)選為1.2mmol。

優(yōu)選的，所述三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯在所述惰性溶劑中的濃度為0.6mmol～1.8mmol，更優(yōu)選為1.2mmol。

優(yōu)選的，所述偶氮二異丁腈在所述惰性溶劑中的濃度為0.18mmol～0.30mmol，更優(yōu)選為0.25mmol。

優(yōu)選的，所述微球的粒徑≤5μm；更優(yōu)選的粒徑≤3μm；更優(yōu)選的粒徑≤1μm。

本領域技術人員可根據本發(fā)明提供的分子印跡聚合物、模板分子、功能單體、交聯(lián)劑種類選用本體聚合法、沉淀聚合法、懸浮聚合法、電聚合法；最優(yōu)選的，采用本體聚合法，該方法包括：

將所述模板分子、功能單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑溶解在惰性溶劑中，隨后通惰性氣體除氧，熱引發(fā)聚合反應得到塊狀聚合物，再經研磨、篩分、洗脫以及干燥后即得；

優(yōu)選的，所述惰性氣體為氮氣。

優(yōu)選的，如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球的制備方法，將所述模板分子、功能單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑溶解在惰性溶劑中時，先將所述模板分子以及功能單體溶解在惰性溶劑中并預聚合25～35min后，再加入所述交聯(lián)劑和引發(fā)劑；進一步優(yōu)選的，所述預聚合時，反應的條件為室溫下，在震蕩器中震蕩25～35min，所述震蕩器的振蕩頻率為200轉/分。

優(yōu)選的，所述熱引發(fā)聚合反應的反應條件為55～65℃聚合反應22～26h。

一種固相萃取柱，所述固相萃取柱以如上所述的有機錫分子印跡聚合物微球為填料。

優(yōu)選的，所述有機錫分子印跡聚合物微球填充在固相萃取柱內時填充量為5mg～50mg，更優(yōu)選的為20mg～40mg。

如上所述的固相萃取柱在檢測有機錫化合物中的應用。

優(yōu)選的，如上所述的應用，所述有機錫化合物包括二丁基氯化錫、三環(huán)錫、三唑錫、二苯基氯化錫、三丁基錫、三苯基錫。

優(yōu)選的，如上所述的應用，其檢測有機錫化合物時的具體操作包括：

將待測物預處理后過固相萃取柱，隨后用水淋洗，再用10％～20％的乙酸甲醇溶液洗脫，收集洗脫液，氮氣吹干供檢測；優(yōu)選的，所述檢測的方法為高效液相色譜法。

其中，在本發(fā)明中，10％的乙酸甲醇溶液的含義為乙酸和甲醇體積比為1:9的混合溶液；同理，20％的乙酸甲醇溶液的含義為乙酸和甲醇體積比為2:8的混合溶液。

實施例1

本實施例提供了一種有機錫分子印跡聚合物微球的制備方法，及其作為填料制備的MISPE柱的應用。

A)、將二丁基氯化錫(DBT)和二苯基氯化錫(DPT)的雙模板分子和0.14mL甲基丙烯酸(MAA)溶于2mL二氯甲烷中，再加入一定量的乙腈，在震蕩器中震蕩預作用25min；

其中，DBT和DPT在最終的惰性溶劑體系中的終濃度各為0.1mmol；所述甲基丙烯酸的終濃度為0.7mmol；

B)、向A)中的混合液中加入0.1825mL TRIM(終濃度0.6mmol)和40.0mg AIBN充分混勻。室溫下超聲5min、充氮氣除氧10min之后密封；

C)、55℃恒溫水浴加熱26h，冷卻、離心、過篩，棄去上清液，得到沉淀物，再將沉淀物自然干燥；

D)、用10％的乙酸甲醇溶液洗脫模板分子，直至用高效液相色譜檢測不到模板分子；

將洗脫去除模板分子的粉末置于干燥箱中烘干，得到有機錫分子印跡聚合物微球，其為白色，粒徑≤5μm；

E)、稱取30mg聚合物均勻裝填于固相萃取柱中得到MISPE柱。

實施例2

本實施例提供了一種有機錫分子印跡聚合物微球的制備方法，及其作為填料制備的MISPE柱的應用。

A)、將二丁基氯化錫(DBT)和二苯基氯化錫(DPT)的雙模板分子和0.3mL甲基丙烯酸(MAA)溶于2mL二氯甲烷中，再加入一定量的乙腈，在震蕩器中震蕩預作用35min；

其中，DBT和DPT在最終的惰性溶劑體系中的終濃度各為0.3mmol；所述甲基丙烯酸的終濃度為1.5mmol；

B)、向A)中的混合液中加入0.5475mL TRIM(終濃度1.8mmol)和40.0mg AIBN充分混勻。室溫下超聲5min、充氮氣除氧10min之后密封；

C)、65℃恒溫水浴加熱22h，冷卻、離心、過篩，棄去上清液，得到沉淀物，再將沉淀物自然干燥；

D)、用10％的乙酸甲醇溶液洗脫模板分子，直至用高效液相色譜檢測不到模板分子；

將洗脫去除模板分子的粉末置于干燥箱中烘干，得到有機錫分子印跡聚合物微球，其為白色，粒徑≤4μm；

E)、稱取30mg聚合物均勻裝填于固相萃取柱中得到MISPE柱。

實施例3

本實施例提供了一種有機錫分子印跡聚合物微球的制備方法，及其作為填料制備的MISPE柱的應用。

A)、將二丁基氯化錫(DBT)和二苯基氯化錫(DPT)的雙模板分子和0.24mL甲基丙烯酸(MAA)溶于2mL二氯甲烷中，再加入一定量的乙腈，在震蕩器中震蕩預作用30min；

其中，DBT和DPT在最終的惰性溶劑體系中的終濃度各為0.2mmol；所述甲基丙烯酸的終濃度為1.2mmol；

B)、向A)中的混合液中加入0.365mL TRIM(終濃度1.2mmol)和40.0mg AIBN充分混勻。室溫下超聲5min、充氮氣除氧10min之后密封；

C)、60℃恒溫水浴加熱24h，冷卻、離心、過篩，棄去上清液，得到沉淀物，再將沉淀物自然干燥；

D)、用10％的乙酸甲醇溶液洗脫模板分子，直至用高效液相色譜檢測不到模板分子；

將洗脫去除模板分子的粉末置于干燥箱中烘干，得到有機錫分子印跡聚合物微球，其為白色，粒徑≤5μm；

E)、稱取30mg聚合物均勻裝填于固相萃取柱中得到MISPE柱。

實驗例

量取3mL添加濃度為10μg/kg的6種有機錫化合物黃瓜提取樣，平均分成3份，加入事先用3mL甲醇活化的實施例1～3的MISPE柱；

每個MISPE柱用1ml水淋洗去除雜質，再用3mL 10％的乙酸甲醇溶液洗脫3次，收集洗脫液，氮氣吹干；

用1mL的流動相溶解，采用HPLC檢測。

其中，六種有機錫化合物分子印跡固相萃取柱的吸附性如表1所示：

表1六種有機錫化合物分子印跡固相萃取柱的回收率

本發(fā)明以二丁基氯化錫和二苯基氯化錫為模板分子，甲基丙烯酸為單體合成了對6種有機錫化合物——特別是二取代有機錫化合物——具有特異性吸附的分子印跡聚合物，以此聚合物為填料制備了印跡固相萃取小柱，實現了果蔬基質中有機錫化合物的特異性分離富集和高通量檢測，方法快速、靈敏、準確度高。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。