一种嫁接有聚离子液体的硅片及其制备方法和应用与流程

本发明属于固相萃取技术领域，具体是通过合成一种新的固相萃取剂并用该固相萃取剂富集单去甲氧基姜黄素、双去甲氧基姜黄素、姜黄素而获得的检测姜黄素的方法。

背景技术：

姜黄素(C₂₁H₂O₆)是从部分姜科、天南星科中植物根茎中提取的一种化学成分,具有降血脂、抗凝、抗氧化、利胆、抗癌等作用，可预防关节肿大、关节炎，对心血管疾病、癌症等疾病也有一定治疗效果。姜黄素的富集与检测对临床诊断具有重大的意义，但是，现有的姜黄素检测方法重现性差、干扰多，不能准确有效地检测姜黄素。

近年来，室温离子液体尤其是咪唑类离子液体在化学领域发挥着重要作用。室温离子液体是一种由大分子量有机阳离子和无机或有机阴离子组成的熔融盐，熔点低于100℃，通常接近室温，对许多无机盐和有机物有良好的溶解性。在高效液相色谱中，离子、多环芳烃、胺、核苷等物质主要是用离子液体修饰的硅片作为固相萃取剂进行分离。将聚离子液体嫁接到硅片表面，是基于固相微萃取技术和负载聚离子液体技术。聚离子液体利用物理吸附、自组装或聚合作用将离子液体固定在固体、液体、聚合物或气凝胶上，从而避免离子液体在萃取过程中的浸出，节约了成本，也提高了萃取过程的稳定性。然而， 由单一咪唑类离子液体合成负载聚离子液体在修饰固体过程中往往效果不佳。因此，进一步提高萃取过程的稳定性和增强萃取吸附量具有重大的科研价值。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是以1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯盐和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪唑)溴盐两种离子液体为单体，通过原子转移自由基聚合(ATRP)反应，嫁接到修饰过的硅片表面，合成嫁接有聚离子液体的硅片，能够固相萃取姜黄素，提高了萃取过程的稳定性，增强了萃取吸附量。

本发明的目的之二是用本发明的方法合成一种具有萃取效率高、萃取过程稳定的嫁接有聚离子液体的硅片。

本发明的目的之三是用本发明合成的嫁接有聚离子液体的硅片作为萃取剂，用该萃取剂提取姜黄素，然后用高效液相色谱法检测姜黄素，该方法不仅能准确检测姜黄素，且重现性好，对临床应用有很大的科研价值。

实现本发明的目的之一所采用的技术方案如下：

一种嫁接有聚离子液体的硅片，包括硅片，其特征在于：所述硅片的表面依次经过羟基化处理、氨基化处理和溴化处理；所述硅片表面上嫁接有聚离子液体。

实现本发明的目的之二所采用的技术方案如下：

一种嫁接有聚离子液体的硅片，其特征在于：包括如下步骤：

1)硅片表面修饰处理的具体过程如下：

1-1)羟基化处理：将硅片置于氢氧化钠溶液中浸泡8-10min后用去离子冲洗干净，然后将硅片置于硝酸溶液中浸泡15-20min，完成硅片羟基化；

1-2)氨基化处理：将步骤1-1)中完成羟基化的硅片用氮气吹干，然后置于500μL的97％3-氨基丙基三甲氧基硅烷和10mL无水乙醇的混合溶液中，避光反应24-28h，即完成硅片氨基化；

1-3)溴化处理：将步骤1-2)所述氨基化的硅片洗涤并用氮气吹干，置于平底烧瓶中，加入1.6mL吡啶和20mL二氯甲烷的混合溶液，然后滴加1mL溴代异丁酰溴溶液和15mL二氯甲烷溶液，滴加完毕后，于冰水浴中反应12-14h；

2)嫁接处理的具体过程如下：

2-1)溴化亚铜纯化：称取1.5g溴化亚铜于小烧杯中，加入8mL冰醋酸，于室温下搅拌2小时后过滤，去除冰醋酸，再用8mL冰醋酸洗涤溴化亚铜固体3次，然后将溴化亚铜固体转移至9mL甲醇溶液中，室温搅拌1h后过滤，去除甲醇溶液，再用甲醇洗涤溴化亚铜固体至滤液无色，将过滤所得固体50℃真空干燥48小时，即得纯化的溴化亚铜；

2-2)硅片表面聚合嫁接聚离子液体：在25mL三颈瓶中加入5mmol的1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯盐和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪唑)溴盐交联离子液体，再加入5mL N,N-二甲基甲酰胺溶液，加热使离子液体溶解后通入氩气并持续20min，然后将反应瓶置于液氮中， 加入0.0072g所述纯化的溴化亚铜和0.0032g铜粉，抽真空后通入氩气，同时加入0.1mmoL溶于1mLN,N-二甲基甲酰胺的N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺，继续通氩气并持续10min，然后于95℃下反应4-5h，即得所述嫁接有聚离子液体的硅片。

优选地，所述步骤1-1)硅片羟基化过程前，还包括硅片清洗，硅片清洗过程如下：将切割好的硅片放入乙醇溶液中超声5min后用去离子水冲洗干净，然后用体积比为7:3的浓硫酸和过氧化氢的混合溶液超声10min后用去离子水冲洗干净，再用去离子水超声10min，最后用5％氢氟酸溶液超声10min后用去离子水冲洗干净，再用去离子水超声5min，放入乙醇溶液中保存。

优选地，所述步骤1-1)硅片羟基化处理中，将清洗的所述硅片置于0.1mol/L氢氧化钠溶液中浸泡8min后用去离子冲洗干净，然后将硅片置于0.1mol/L硝酸溶液中浸泡15min，完成硅片羟基化。

优选地，所述步骤1-2)硅片氨基化处理中，将步骤1-1)中完成羟基化的硅片用氮气吹干，然后置于500μL的97％3-氨基丙基三甲氧基硅烷和10mL无水乙醇的混合溶液中，避光反应24，即完成硅片氨基化。

优选地，所述步骤1-3)硅片溴化处理中，将步骤1-2)所述氨基化的硅片洗涤并用氮气吹干，置于平底烧瓶中，加入1.6mL吡啶和20mL二氯甲烷的混合溶液，然后滴加1mL溴代异丁酰溴溶液和15mL二氯甲烷溶液，滴加完毕后，于冰水浴中反应12h，即完成硅片溴化。

优选地，所述步骤2-2)硅片表面聚合嫁接聚离子液体过程中， 在25mL三颈瓶中加入5mmol的1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯盐和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪唑)溴盐交联离子液体，再加入5mL N,N-二甲基甲酰胺溶液，加热使离子液体溶解后通入氩气并持续20min，然后将反应瓶置于液氮中，加入0.0072g所述纯化的溴化亚铜和0.0032g铜粉，抽真空后通入氩气，同时加入0.1mmoL溶于1mLN,N-二甲基甲酰胺的N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺，继续通氩气并持续10min，然后于95℃下反应5h，即得所述嫁接有聚离子液体的硅片。

实现本发明的目的之三所采用的技术方案如下：

一种采用所述的嫁接有聚离子液体的硅片作为萃取剂检测姜黄素的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)姜黄素的萃取：用乙醇/水的混合溶液将标准样品姜黄素稀释至10^-5g/L，取1mL稀释后的姜黄素溶液于装有嫁接聚离子液体硅片的离心管中，35℃恒温水浴下萃取20min，取出硅片并干燥，剩余溶液通过UFLC分析；

2)姜黄素的洗脱：将步骤1)中处理后的硅片用0.5mL甲醇和乙酸的混合溶液洗脱，洗脱液通过高效液相色谱分析。

优选地，所述步骤1)姜黄素的萃取过程中，乙醇/水中乙醇：水的体积比为1:4。

优选地，所述步骤2)姜黄素的洗脱过程中，甲醇和乙酸的混合溶液中甲醇：乙酸的体积比为9:1，所采用的高效液相色谱条件是：C₁₈反相色谱柱，流速为0.3mL/min，紫外检测波长为426nm，柱温35℃， 流动相为体积比为1:1的乙腈：水，其中乙腈和水中均含有体积比为0.5％的乙酸。

本发明的有益效果在于：

在硅片上成功嫁接了新型的交联聚离子液体，该嫁接聚离子液体的硅片实现了对姜黄素类化合物快速地富集与检测，具有操作时间短、样品用量小、无需萃取溶剂、萃取条件温和等优点。本发明所嫁接的交联聚离子液体较单一咪唑类离子液体具有更稳定、重现性更好、吸附能力更强的优势。使用本发明的离子液体进行萃取，大大降低了有机溶剂的用量，具有低碳环保的优势。

附图说明

图1为本发明硅片溴化处理光电子图。

图2为本发明硅片处理后的接触角图，a为硅片羟基化处理接触角，b为硅片氨基化处理接触角，c为硅片溴化处理接触角，d为硅片聚合后接触角。

图3为本发明的色谱图，(a)为三种姜黄素溶液的色谱图，(b)为固相萃取后三种姜黄素的色谱图，(c)为三种姜黄素洗脱后的色谱图；1为双去甲氧基姜黄素，2为单去甲氧基姜黄素，3为姜黄素。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

具体实施例一：

本实施例公开的嫁接有聚离子液体的硅片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)硅片表面修饰处理的具体过程如下：

1-1)清洗硅片：将切割好的硅片放入乙醇溶液中超声5min后用去离子水冲洗干净，然后用体积比为7:3的浓硫酸：过氧化氢溶液超声10min后用去离子水冲洗干净，再用去离子水超声10min，最后用5％氢氟酸溶液超声10min后用去离子水冲洗干净，再用去离子水超声5min，放入乙醇溶液中保存。

1-2)羟基化处理：将步骤1-1)中所述硅片置于0.1mol·L^-1氢氧化钠溶液(0.2g氢氧化钠，50毫升去离子水)中浸泡8min后用去离子冲洗干净，然后将硅片置于0.1mol·L^-1硝酸溶液(126uL浓硝酸溶于30毫升蒸馏水)中浸泡15min，完成羟基化反应，使硅片表面带有大量羟基。

1-3)氨基化处理：将步骤1-2)中完成羟基化反应的硅片用氮气吹干，然后置于500μL3-氨基丙基三甲氧基硅烷(97％)和10mL无水乙醇的混合溶液中，避光反应24h，利用羟基的键合作用，硅片表面带有大量氨基。

1-4)溴化处理：将步骤1-3)所述氨基化的硅片洗涤并用氮气吹干，置于平底烧瓶中，加入1.6mL吡啶和20mL二氯甲烷的混合溶液，然后滴加1mL溴代异丁酰溴溶液和15mL二氯甲烷溶液，滴加完毕后，于冰水浴中反应12h，硅片表面键合末端带上溴基。如图1所示，硅片经过上述四个步骤处理，成功嫁接溴基。

2)硅片表面嫁接聚离子液体，具体过程如下：

2-1)溴化亚铜纯化：称取1.5g溴化亚铜于小烧杯中，加入8mL冰醋酸，于室温下搅拌2小时后过滤，去除冰醋酸，再用8mL冰醋酸洗涤溴化亚铜固体3次，然后将溴化亚铜固体转移至9mL甲醇溶液中，室温搅拌1小时后过滤，去除甲醇溶液，再用甲醇洗涤溴化亚铜固体至滤液无色，将过滤所得固体50℃真空干燥48小时，即得纯化的溴化亚铜。

2-2)硅片表面聚合嫁接聚离子液体：在25mL三颈瓶中加入5mmol的1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯盐和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪唑)溴盐交联的离子液体，再加入5mL N,N-二甲基甲酰胺溶液，加热使离子液体溶解，通氩气并持续20min，然后将反应瓶置于液氮中，加入0.0072g纯化的溴化亚铜和0.0032g铜粉，抽真空后通入氩气，同时加入0.1mmoL溶于1mLN,N-二甲基甲酰胺的N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺，继续通氩气并持续10min，然后于95℃下反应5h，即得嫁接有聚离子液体的硅片。

如图2所示，硅片先后经羟基化、氨基化、溴化、嫁接聚离子液体四个步骤，硅片的接触角逐渐增大，接触角增大有助于提升姜黄素的富集能力，提高了萃取过程的稳定性。

具体实施例二

本实施例公开的嫁接有聚离子液体的硅片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)硅片表面修饰处理的具体过程如下：

1-1)清洗硅片：将切割好的硅片放入乙醇溶液中超声5min后用去离子水冲洗干净，然后用体积比为7:3的浓硫酸：过氧化氢溶液超声10min后用去离子水冲洗干净，再用去离子水超声10min，最后用5％氢氟酸溶液超声10min后用去离子水冲洗干净，再用去离子水超声5min，放入乙醇溶液中保存。

1-2)羟基化处理：将步骤1-1)中所述硅片置于0.1mol·L^-1氢氧化钠溶液(0.2g氢氧化钠，50毫升去离子水)中浸泡9min后用去离子冲洗干净，然后将硅片置于0.1mol·L^-1硝酸溶液(126uL浓硝酸溶于30毫升蒸馏水)中浸泡18min，完成羟基化反应，使硅片表面带有大量羟基。

1-3)氨基化处理：将步骤1-2)中完成羟基化反应的硅片用氮气吹干，然后置于500μL3-氨基丙基三甲氧基硅烷(97％)和10mL无水乙醇的混合溶液中，避光反应26h，利用羟基的键合作用，硅片表面带有大量氨基。

1-4)溴化处理：将步骤1-3)所述氨基化的硅片洗涤并用氮气吹干，置于平底烧瓶中，加入1.6mL吡啶和20mL二氯甲烷的混合溶液，然后滴加1mL溴代异丁酰溴溶液和15mL二氯甲烷溶液，滴加完毕后，于冰水浴中反应13h，硅片表面键合末端带上溴基。如图1所示，硅片经过上述四个步骤处理，成功嫁接溴基。

2)硅片表面嫁接聚离子液体，具体过程如下：

2-1)溴化亚铜纯化：称取1.5g溴化亚铜于小烧杯中，加入8mL冰醋酸，于室温下搅拌2小时后过滤，去除冰醋酸，再用8mL冰醋酸 洗涤溴化亚铜固体3次，然后将溴化亚铜固体转移至9mL甲醇溶液中，室温搅拌1小时后过滤，去除甲醇溶液，再用甲醇洗涤溴化亚铜固体至滤液无色，将过滤所得固体50℃真空干燥48小时，即得纯化的溴化亚铜。

2-2)硅片表面聚合嫁接聚离子液体：在25mL三颈瓶中加入5mmol的1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯盐和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪唑)溴盐交联的离子液体，再加入5mL N,N-二甲基甲酰胺溶液，加热使离子液体溶解，通氩气并持续20min，然后将反应瓶置于液氮中，加入0.0072g纯化的溴化亚铜和0.0032g铜粉，抽真空后通入氩气，同时加入0.1mmoL溶于1mLN,N-二甲基甲酰胺的N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺，继续通氩气并持续10min，然后于95℃下反应4h，即得嫁接有聚离子液体的硅片。

具体实施例三：

本实施例公开的嫁接有聚离子液体的硅片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)硅片表面修饰处理的具体过程如下：

1-1)清洗硅片：将切割好的硅片放入乙醇溶液中超声5min后用去离子水冲洗干净，然后用体积比为7:3的浓硫酸：过氧化氢溶液超声10min后用去离子水冲洗干净，再用去离子水超声10min，最后用5％氢氟酸溶液超声10min后用去离子水冲洗干净，再用去离子水超声5min，放入乙醇溶液中保存。

1-2)羟基化处理：将步骤1-1)中所述硅片置于0.1mol·L^-1氢氧 化钠溶液(0.2g氢氧化钠，50毫升去离子水)中浸泡10min后用去离子冲洗干净，然后将硅片置于0.1mol·L^-1硝酸溶液(126uL浓硝酸溶于30毫升蒸馏水)中浸泡20min，完成羟基化反应，使硅片表面带有大量羟基。

1-3)氨基化处理：将步骤1-2)中完成羟基化反应的硅片用氮气吹干，然后置于500μL3-氨基丙基三甲氧基硅烷(97％)和10mL无水乙醇的混合溶液中，避光反应28h，利用羟基的键合作用，硅片表面带有大量氨基。

1-4)溴化处理：将步骤1-3)所述氨基化的硅片洗涤并用氮气吹干，置于平底烧瓶中，加入1.6mL吡啶和20mL二氯甲烷的混合溶液，然后滴加1mL溴代异丁酰溴溶液和15mL二氯甲烷溶液，滴加完毕后，于冰水浴中反应14h，硅片表面键合末端带上溴基。如图1所示，硅片经过上述四个步骤处理，成功嫁接溴基。

2)硅片表面嫁接聚离子液体，具体过程如下：

2-1)溴化亚铜纯化：称取1.5g溴化亚铜于小烧杯中，加入8mL冰醋酸，于室温下搅拌2小时后过滤，去除冰醋酸，再用8mL冰醋酸洗涤溴化亚铜固体3次，然后将溴化亚铜固体转移至9mL甲醇溶液中，室温搅拌1小时后过滤，去除甲醇溶液，再用甲醇洗涤溴化亚铜固体至滤液无色，将过滤所得固体50℃真空干燥48小时，即得纯化的溴化亚铜。

2-2)硅片表面聚合嫁接聚离子液体：在25mL三颈瓶中加入5mmol的1-乙烯基-3-苯丙基咪唑氯盐和1,1-(1,6-己烷)-二-(1-乙烯基咪 唑)溴盐交联的离子液体，再加入5mL N,N-二甲基甲酰胺溶液，加热使离子液体溶解，通氩气并持续20min，然后将反应瓶置于液氮中，加入0.0072g纯化的溴化亚铜和0.0032g铜粉，抽真空后通入氩气，同时加入0.1mmoL溶于1mLN,N-二甲基甲酰胺的N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺，继续通氩气并持续10min，然后于95℃下反应4.5h，即得嫁接有聚离子液体的硅片。

应用实施例

采用本发明公开的嫁接有聚离子液体的硅片作为萃取剂检测姜黄素，具体过程如下：

1)姜黄素的萃取：用体积比为1:4的乙醇：水的混合溶液将标准样品姜黄素稀释至10^-5g/L，取1mL稀释后的姜黄素溶液于装有嫁接聚离子液体硅片的离心管中，35℃恒温水浴下萃取20min，取出硅片并干燥，剩余溶液通过UFLC分析。

2)姜黄素的洗脱：将步骤1)中处理后的硅片用0.5mL甲醇：乙酸体积比为9:1的溶液洗脱，洗脱液通过高效液相色谱分析。

本发明所采用的液相色谱条件是：C₁₈反相色谱柱，流速为0.3mL/min，紫外检测波长为426nm，柱温35℃，流动相为体积比为1:1的乙腈：水，其中乙腈和水中均含有体积比为0.5％的乙酸。检测结果如图3所示，采用本发明公开的嫁接聚离子液体的硅片作为萃取剂，能有效富集三种姜黄素，且富集效率高，能通过高效液相色谱能准确检测姜黄素，为临床应用提供了科研价值。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构 思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。