基于羟基瓜环的新型溶胶-凝胶涂层的制备及在固相微萃取方面的应用研究

Three ordinary curcubit(n=5,6,7)urils (Q[n] n=5,6,7) will be used to synthesized into perhydroxy-Q(5,6) and monohydroxy-Q[7] by controlling reactant ratio and decreasing temperature. The final products will be attained by further purification through column chromatography. Hydroxy-Q[n=5,6,7] was coupled with silane coupling agent 3-(2-cyclooxypropoxyl)propyltrimethoxysilane and covalently bonded to the gel network made from tetraethoxysilane(TEOS) and hydroxyl-terminated poly(dimethysiloxane)(OH-PDMS) to get the novel coating containing Q[n=5,6,7]/PDMS via sol-gel method. The properties including structure, stability, extraction selectivity and extraction mechanisms were studied using IR, electronic microscope, thermal gravimetric technologies, 1H NMR , spectrum, chromatograph and quantitative calculation methods and so on. Two kinds of microextraction techniques, namely solid-phase microextraction fiber and stir bar sorptive extraction (SBSE) were prepared with the new coating and coupled with chromatograph method to analyze kinds of components in the complex substrate such as environment, food and biological fluids. This project will lay the ground work and supply relative technologies for increasing the selectivity of coating, enriching coating’s class, enlarging the application field and pushing back the application frontiers of Q[n].

本项目拟选择普通瓜环（五、六、七元瓜环）为原料，通过控制反应物的化学计量比，降低反应温度合成全取代的羟基五、六元瓜环以及单取代的羟基七元瓜环并利用柱色谱法进行纯化分离。采用硅烷偶联剂3-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷间壁偶联羟基瓜环，溶胶-凝胶技术将瓜环键合在由四乙氧基硅烷和端羟基聚二甲基硅氧烷形成的凝胶网络上制备出含瓜环的新型涂层。利用傅里叶红外、电镜扫描、热重、核磁、光谱、色谱、量化计算等方法考察涂层的结构、理化性质、萃取选择性以及相关的萃取机理。将此新型涂层应用在固相微萃取方面，制备固相微萃取纤维和固相微萃取搅拌棒两种微萃取形式，联用色谱技术手段，建立新型涂层在环境、食品、生物体液复杂基质中多组分同时检测的分析新方法。该课题将为提高涂层的选择性、丰富涂层的种类，扩大涂层的应用范围以及拓展瓜环的应用研究领域奠定理论基础和提供技术支持。

开发高选择性、高效的固相涂层材料是固相微萃取研究的重要方向。本课题以普通瓜环（Q[n](n=6,7)（六、七元瓜环）为原料，通过控制反应物的化学计量比，降低反应温度合成全取代的羟基六元瓜环以及单取代的羟基七元瓜环并利用柱色谱法进行纯化分离。采用硅烷偶联剂3-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷间壁偶联羟基瓜环，溶胶-凝胶技术将瓜环键合在由四乙氧基硅烷（TEOS）和端羟基聚二甲基硅氧烷(OH-PDMS)形成的凝胶网络上制备出含Q[n](n=6,7)/PDMS的新型涂层。利用傅里叶红外、电镜扫描、热重、核磁等方法考察了涂层的结构、理化性质、萃取选择性以及相关的萃取机理。实验证明自制的涂层均匀、致密、没有裂痕。涂层的表面结构粗糙，疏松多孔。采用热重分析的方法对涂层的热稳定性进行了研究发现在350℃时，涂层的质量没发生太大的变化，失重仅为2.4%，说明该涂层热稳定性良好。采用1M的酸、碱以及各种有机溶剂对涂层的溶剂稳定性进行了考察，发现涂层在这些溶剂中分别浸泡100 h后萃取效率的变化不超过12%，表明该涂层的化学稳定性良好。良好的化学稳定性也使得涂层的使用寿命增加，涂层重复使用60次后萃取效率的变化不超过11%。与商品涂层相比，自制涂层的选择性和萃取容量都有较大的提高。萃取机理的研究证实瓜环的空腔选择性作用是提高涂层选择性的重要因素。将此涂层制备成固相微萃取纤维和固相微萃取搅拌棒两种固相微萃取形式，联用气相色谱或高效液相色谱对环境水样中的多环芳烃、酚类、蔬菜中的有机磷、有机氯农残以及动物源食品中残留雌激素分别进行了检测，取得了满意的结果。.综上所述，该自制涂层在固相微萃取方面具有很大的潜力和应用前景，值得我们进一步深入研究。