硅橡膠表面印跡替米考星分子聚合物的制備及性能研究

硅橡膠表面印跡替米考星分子聚合物的制備及性能研究

表面書法技術(shù)是在膠囊表面或有機聚合物固定表面和毛細(xì)管表面上進行聚類和整合的技術(shù)。替米考星(Tilmicosin)是一種由泰樂菌素半合成的大環(huán)內(nèi)脂類畜禽專用抗生素。本文以替米考星為模板分子,以甲苯為溶劑,以甲基丙烯酸為功能單體,乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑,合成了在硅膠表面印跡替米考星分子聚合物,并初步研究了其吸附性能,以期為畜禽類食品中替米考星的分離純化提供高選擇性的分離材料。1實驗部分1.1甲基丙烯酸乙二醇酯maa的合成NicoletSBX60付立葉變換紅外光譜儀;TU-1901型雙光束紫外可見分光光度計;硅膠(160-200目);替米考星;二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA);甲基丙烯酸(MAA,經(jīng)干燥、減壓蒸餾后使用);3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS,優(yōu)級);4,4′-偶氮雙(4-氰戊酸)(ACPA)。其他試劑均為分析純。1.2烷基化硅膠silia-nh2的合成先用HNO/H2O(1∶1)浸泡、活化硅膠。取10克活化后的干燥硅膠于250mL三口瓶中,加入干燥甲苯220mL和5-7mLAPS,在氮氣的保護下,攪拌回流8h,用甲苯、丙酮、乙醚清洗,105℃真空干燥12h,得到烷基化硅膠(silica-NH2)。1.3silca-nh2的氨基化合物利用ACPA上的羧基和烷基硅膠上的氨基反應(yīng),在硅膠(silica-NH2)表面上引入ACPA,因為ACPA含有偶氮基團在50-60℃易分解形成自由基,所以必須在低溫操作實驗,但在低溫時羧基與氨基反應(yīng)活性不高。因此先把ACPA酰氯化,生成ACPC,利用酰氯基團與烷基硅膠(silica-NH2)上的氨基反應(yīng),提高反應(yīng)活性。實驗步驟如下:5克ACPA溶于50mL干燥二氯甲烷中呈懸浮液,取20mL二氯亞砜溶解在50mL的二氯甲烷中,逐滴加到ACPA的二氯甲烷懸浮液中,0℃條件下磁力攪拌。滴加完后,室溫繼續(xù)攪拌至完全反應(yīng)為止。加入干燥的環(huán)己烷(300mL,0℃)冷卻結(jié)晶,得到結(jié)晶產(chǎn)物,繼續(xù)用干燥的環(huán)己烷冷卻提純二次,得到ACPC。由于ACPC極易溶解于水,所以實驗要在絕對無水的條件下進行。如圖(略)所示:1710cm-1處的峰為未參與反應(yīng)的羧基的峰。在1790cm-1處的峰為羧基轉(zhuǎn)化為酰氯基的峰。產(chǎn)率為72%。取5g烷基化硅膠(silica-NH2)分散于40mL二氯甲烷中,0.75gACPC溶于10mL二氯甲烷中,逐滴加入硅膠分散液中,常溫下磁力攪拌反應(yīng)6h。分別用水/乙醇(1/1)、再用無水乙醇、干燥乙醚洗兩次,室溫真空干燥,產(chǎn)物放入-10℃冰箱儲存。1.4反應(yīng)物溶液的制備取上述硅膠1g加入50mL圓底燒瓶中,加甲苯15mL、功能單體MAA0.68mL、EDMA7.6mL和Tilmicosin0.05mmol密封。反應(yīng)前,通入氮氣保護,置于60℃油浴,磁力攪拌30h。將聚合反應(yīng)物取出,用四氫呋喃反復(fù)洗滌,抽濾,直到濾液滴加到甲醇中,無白色沉淀出現(xiàn)。得硅膠印跡聚合物(MIP)。并用甲醇索氏提取24h,真空干燥備用。不含模板分子的非印跡聚合物的制備(NMIP):除不加模板分子外,其余同以上實驗條件,制備不含模板分子的非印跡聚合物。1.5米考星檢測波長對替米考星印跡聚合物吸附性能研究主要是測定其吸附量。通過測定替米考星溶液紫外吸收曲線,確定其檢測波長為282nm,標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:A=0.0192c+0.0124式中:A為溶液吸光度,c為溶液中替米考星濃度(μg·mL-1)相關(guān)系數(shù)R2=0.9998。2結(jié)果與討論2.1n4.2回歸系數(shù)將APS改性后的硅膠用元素分析儀測定改性硅膠的含氮量,從而測得APS化學(xué)鍵合在硅膠表面的偶合量。APS改性硅膠的元素分析值是:N1.67,C4.47,H1.43。每摩爾APS含有一個氮原子,MAPS硅膠=1.67%/14=1.1928mmol/g從APS改性的硅膠紅外光譜圖(略)中可以看到1637cm-1的吸收峰,此峰為N-H的彎曲振動吸收峰,2934cm-1附近的吸收峰為甲基、亞甲基的伸縮振動吸收峰,結(jié)合元素分析結(jié)果,表明APS硅烷偶聯(lián)劑成功鍵合到硅膠顆料表面。2.2偶氮引發(fā)劑的影響ACPC引入APS改性硅膠后的元素分析值是:C9.3,N3.21,H1.8。與APS改性硅膠元素分析結(jié)果相比,N含量從1.67上升至3.15,表明偶氮引發(fā)劑ACPC成功地引入到APS改性硅膠表面。每克硅膠含偶氮量計算如下:MAPS?引?Si=反應(yīng)后含氮量?反應(yīng)前含氮量14×2=0.5286mmol/gΜAΡS-引-Si=反應(yīng)后含氮量-反應(yīng)前含氮量14×2=0.5286mmol/g2.3表面mip如圖2所示,a為未反應(yīng)硅膠的表面,b為聚合反應(yīng)后硅膠的表面(MIP)。與圖2a比較,從圖2b中可以看出,硅膠表面覆蓋了較厚的聚合層,這是因為EDMA和MAA在甲苯溶液中發(fā)生了聚合反應(yīng),其中的凹穴是將模板分子洗脫后留下的。2.4聚合物對底物的吸附量稱取0.02g的MIP(NMIP)于錐形瓶中,加入已知濃度的替米考星乙醇溶液50mL,放入恒溫振蕩器中于25℃振蕩8h后離心分離,在282nm處測量平衡吸附液中底物的濃度。根據(jù)結(jié)合前后溶液中底物的濃度變化和工作曲線,計算出聚合物對底物的結(jié)合量。吸附量Q(mg·g-1)可以由下式計算:Q=(C0-Ce)V/W。其中,C0為底物的初始濃度:Ce為吸附平衡時底物的濃度:V為底物溶液的體積:W為MIP的加入量。吸附曲線如圖所示:由圖3可見,當(dāng)濃度低于15μg/mL時,隨著低物溶液的增加,Q迅速增加,而當(dāng)?shù)孜餄舛瘸^15μg/mL時,Q的增加速度開始平緩。MIP的吸附量比NMIP的吸附量有明顯的增加,這表明分子印跡的聚合物對其模板分子有很強的識別能力。根據(jù)以上數(shù)據(jù),計算吸附量為:Q=(25μg/mL-14.93μg/mL)×50mL/0.02g=25.18mg·g-12.5mip分子識別能力和染色速率在分子印跡聚合物的重量(0.02g)和模板分子的初始濃度C0(25μg/mL)不變的情況下,測定了不同時間(t)時MIP對模板分子的吸附量。由圖4可見MIP