一种检测土壤中11种离子液体阳离子的分析方法
【专利摘要】本发明公开了一种同时检测土壤中11种离子液体阳离子的LC-MS/MS分析方法。其特征在于：样品经乙腈-氯化铵混合溶液提取，StrataX-CW固相萃取小柱净化，采用色谱柱分离，以乙腈+0.1%的甲酸水溶液为流动相进行梯度洗脱，以电喷雾正离子模式(ESI+)电离，多反应监测模式(MRM)检测，外标法定量。检出限为(S/N≥3)为0.05-1.0ng/mL，定量限(S/N≥10)为0.15-3.0ng/mL，11种离子液体阳离子在2-500ng/mL范围内呈良好线性（r2>0.999），且一次进样分析仅需12min。以土壤为基质，加标水平的回收率为90%以上，相对标准偏差<10%。该方法具有前处理简单、检测快速、灵敏度高、定性定量准确，重复性好等优点，非常适合环境土壤中微量离子液体的残留分析。
【专利说明】-种检测土壤中11种离子液体阳离子的分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明设计一种分析检测方法，具体的说，涉及一种同时检测土壤中11种离子液 体阳离子的LC-MS/MS分析方法。
【背景技术】
[0002] 离子液体（Ionic liquids, ILs),又称室温离子液体或室温烙融盐,一般由一个有 机阳离子和无机或有机阴离子组成。由于具有独特的理化性能，被作为"绿色"溶剂广泛应 用在有机合成、电化学、新材料、分离萃取、生物催化等领域。虽然ILs因低的蒸汽压而减少 了对空气的污染，但是从环保角度看，ILs并没有完全实现绿色化。因为许多离子液体有着 较高的水溶性和稳定性，随着其大量合成与使用，将不可避免地造成ILs向环境中释放，可 能带来环境和生态风险，对生物甚至人类产生潜在危害。目前已有研究表明，离子液体对藻 类、水生生物、微生物、高等植物、鱼类、和细胞均有不同程度的毒性，其毒性与阳离子类型、 取代侧链长度有关。而且，ILs具有良好的化学物理稳定性，其生物降解性较差。因此，建 立简单、高效、准确的环境中离子液体阳离子的分析技术具有重要意义。
[0003] 目前，文献报道的ILs阳离子测定方法主要有离子色谱法、离子对色谱法、反相液 相色谱法、毛细管电泳法。但以上方法均有一定的局限性，如离子色谱法灵敏度低，检出限 一般为〇. l_45mg/L，并且只适合分离侧链碳原子数低于4的阳离子，对烷基侧链较长的ILs 阳离子的保留较强，易产生色谱峰拖尾。反相液相色谱法虽然提高了检测灵敏度，但对烷基 侧链碳原子数小于4的离子液体阳离子的保留和选择性较弱，而且易受流固定相极性和流 动相等因素的影响。亲水相互作用色谱法（HILIC)虽可以提高反相色谱对低碳链阳离子的 选择性，但对强极性离子液体保留较强，分析时间过长（50-70min)，效率较低。
[0004] 以上研究都是采用的色谱技术，由于一些离子液体阳离子无紫外吸收或紫外吸收 较弱，传统的色谱就无法检测无紫外吸收的离子液体阳离子。再者以上方法只停留在基 本方法建立阶段，无法满足基质过于复杂的环境样品中ILs的痕量分析，有必要对环境样 品进行前处理，以提高检测灵敏度和特异性。但是关于土壤中离子液体的分析，目前仅有 Nichthauser等采用饱和氯化铵-甲醇（v/v 1:9，PH=3)提取溶剂对土壤中离子液体进行超 声提取后，通过液相色谱对其进行分析的报道。然而，作者只分析了 BMIM+和HMIM+两种ILs 阳离子，且m〇M+的回收率较低（40%)，可能是阳离子侧链烷基越长与土壤中有机质的结合 力更强的缘故。因此，有必要在此基础上对前处理技术进行进一步研究。
[0005] 高效液相色谱-串联质谱技术能根据特征离子和由此特征离子断裂产生的特征 碎片作为某一目标化学物的指纹，将它从复杂基质的样品中选择出来进行定量分析，因此， 具有灵敏度高、选择性强、定性定量准确等优点，弥补色谱法检测的不足。因此，本发明可以 克服以上分析方法的缺陷，对土壤中离子液体进行超声波提取，固相萃取柱净化后，结合液 相色谱-质谱联用法（HPLC-MS/MS)技术对目标待测物进行准确定性定量分析，为环境中离 子液体阳离子的痕量分析提供了技术手段。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种同时检测土壤中多种离子液体阳离子的分析方法。具体 对土壤中1-乙基_3-甲基咪唑化]\〇]\〇，1-乙基-2,3-二甲基咪唑化丽頂 +)，1-丙基-3-甲 基咪唑（ΡΜΜ+);1-丁基-3-甲基咪唑（BMM+)，1-戊基-3-甲基咪唑（AMM+)，1-己基-3-甲 基咪唑（腿頂+)，1-辛基-3-甲基咪唑（01〇]\〇，1-癸基-2,3-二甲基咪唑（0丽頂 +)，^乙 基吡啶溴盐（EPy+)，N-丁基吡啶（BPy+)，N-己基吡啶（HPy+)的11种离子液体阳离子进行 提取、分离净化和定性定量分析。本发明对11种离子液体阳离子的检测限（S/N > 3)为 0. 05-1. 0 ng/mL，定量限（S/N > 10)为0. 15-3. 0 ng/mL。以土壤为基质，加标水平的回收 率在90%以上，相对标准偏差〈10%，11种ILs阳离子在12分钟内实现基线分离。
[0007] 上述目的通过以下技术方案实现，主要步骤如下。
[0008] 1.提取：称取（1. 00g±0. 02)制备好的土样于具塞离心管中，加入混和标准溶 液，50°C烘箱干燥，加乙腈-0. 2M氯化铵(体积比为8:2, pH=3)提取溶液8mL，涡旋混合后， 超声提取30 min,提取液以10000 r/min离心5 min,重复提取两次，合并上清液，氮吹除去 有机溶剂，用水定容至16 mL，待净化。
[0009] 2.净化：StrataX-CW固相萃取小柱依次用乙腈、水各3 mL进行预处理，然后准确 移取16mL上清液上样。依次用3mL水、乙腈淋洗小柱，用6mL的乙腈-0. 2mol/L氯化铵(体 积比为1 : 1，PH 3)洗脱，洗脱液氮吹，用初始流动相乙腈-0.1%甲酸水(体积比为1:9，v/ v)定容至5 mL，过0. 22 μ m有机滤膜，滤液供HPLC-MS/MS测定。
[0010] 3.将所步骤2获得的净化液进行液相色谱-串联质谱测定。色谱条件：（1)色 谱柱：AgilentSB - C18 (2.1_X50mm, 1.88以111);(2)流动相：流动相六：乙腈，流动相13 : 0. 1%甲酸水溶液；（3)梯度洗脱：(初始）0 min，A: B体积比为10:90 ;8min，A: B比例变为 90:10;8-10min，A: B 比例为90: 10;10min后，A: B 比例恢复到 10: 90;(4)流速：0.3 11117 min ; (5)色谱柱温：40°C ; (6)进样体积：5 μ L。质谱条件：（1) ESI正离子扫描；（2)毛细 管电压3.0 kV;(3)脱溶剂气温度350°C;(4)脱溶剂气（N2)流量10 L/h;(5)鞘气350°C; (6)鞘气流量10 L/h ; (7)监测方式：多级反应监测，通过多级反应监测进行定量分析。
[0011] 本发明建立了土壤中11种离子液体阳离子的LC-MS/MS分析方法，该方法前处理 简单，检测快速，灵敏度高、定性定量准确、回收率稳定，适用于对土壤环境样品中多种痕量 离子液体的同时检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1 11种离子液体标准溶液总离子流图。
[0013] 图2 土壤样品中11种离子液体的加标图谱。
[0014] 图3河流淤泥中11种离子液体的加标图谱。
[0015] 图4为EPY +的二级质谱图。
[0016] 图5为EMM +的二级质谱图。
[0017] 图6为EMMM+的二级质谱图。
[0018] 图7为PMM +的二级质谱图。
[0019] 图8为BPY +的二级质谱图。
[0020] 图9为BMM +的二级质谱图。
[0021] 图10为AMM +的二级质谱图。
[0022] 图11为HPY +的二级质谱图。
[0023] 图12为HMM +的二级质谱图。
[0024] 图13为0ΜΜ +的二级质谱图。
[0025] 图14为DMMM+的二级质谱图。
[0026] 附图标号说明：峰 1. EPY+，2. EMM+，3. EMMM+，4. PMM+，5. BPY+，6. BMM+，7. AMM+，8. HPY+，9. m〇M+，10. 0MM+，1L DMMM+。
【具体实施方式】
[0027] 实施例1农田土壤样品中离子液体检测。
[0028] 1. 土壤样品制备：土壤采集后自然风干，除杂、研碎、过20目筛，备用。
[0029] 2.标准溶液的配置：（1)单标储备液的制备：分别准确称取11种离子液体各50 mg，用乙腈配制成质量浓度为5.0 mg/mL的标准储备液，于-20°C下保存备用。（2)混合标 准工作液的制备：吸取一定量的每种标准储备液于同一容量瓶中，用流动相稀释成实验所 需工作溶液，现配现用。
[0030] 3.样品前处理：（1)提取：称取1. 00g(准确至0. Olg)制备好的土样于50 mL具 塞离心管中，加入一定浓度的混和标准溶液2 mL，加 EDTA溶液60 μ L (37. 5g/L)，室温放置 60min，氮吹，50°C烘箱干燥4h，加乙腈-0. 2M氯化铵(体积比为8:2, pH=3)提取溶液8mL，涡 旋混合后，超声提取30 min,温度30°C，提取液以10000 r/min离心5 min,重复提取两次， 合并上清液，40°C氮吹除去有机溶剂，用水定容至16 mL，待净化。（2)净化：StrataX-CW固 相萃取小柱依次用乙腈、水各3 mL进行预处理，然后准确移取16mL上清液上样。依次用 3mL水、乙腈淋洗小柱，用6mL的乙腈-0. 2mol/L氯化铵(体积比为1 : 1，PH 3)洗脱，洗脱 液氮吹，用流动相乙腈-〇. 1%甲酸水(体积比为1:9)定容至5 mL，过0.22μπι有机滤膜，滤 液供HPLC-MS/MS测定。
[0031] 4.色谱条件：（1)仪器设备：Agilent 1200液相色谱；（2) C18 (2. lmmX50mm, 1. 88 μ m) ; (3)流动相：流动相A :乙腈，流动相B :0. 1%甲酸水溶液； (4)梯度洗脱：（初始)0min，A: B体积比为10: 90;8min，A: B比例变为90: 10;8-10min， △ :8比例为90:10;1011^11后上8比例恢复到10:90 ;(5)流速：0.3 111171^11;(6)色谱柱 温：40°C ;(7)进样体积：5yL。
[0032] 5.质谱条件：（1)仪器设备：6460 Triple Quad LC/MS电喷雾串联四极杆质谱仪； (2)ESI正离子扫描；（3)毛细管电压3.0kV;(4)脱溶剂气温度350°C ;(5)脱溶剂气（N2) 流量10L/h ; (6)鞘气350°C ; (7)鞘气流量10L/h ; (8)监测方式：多级反应监测，以离子对 (母离子和两个子离子）信息比较进行定性分析，以母离子和响应值最高的子离子进行定量 分析。11种离子液体的碰撞能、监测离子等MRM分析参数及分子结构式见表1，总离子流图 见图1，其二级质谱扫描图见图4-14。
【权利要求】
1. 一种检测土壤中11种离子液体阳离子的LC-MS/MS分析方法，所述方法包括以下步 骤： (1)提取：称取土样于具塞离心管中，加入11种离子液体混合标准溶液，室温放置 60min，氮吹，50°C烘干，加乙腈-氯化铵提取溶液，涡旋混匀，超声提取，提取液离心，取上 清，氮吹除去有机溶剂，用纯水定容；（2)固相萃取：将步骤（1)获得的提取溶液过预先淋 洗好的阳离子固相萃取柱，用乙腈和氯化铵的混合溶液洗脱，洗脱液氮吹，用初始流动相定 容，过0. 22 y m有机滤膜；（3)液相色谱-质谱仪测定：将步骤（2)获得的滤液经色谱柱分 离，以乙腈+甲酸水溶液为流动相进行梯度洗脱；以电喷雾正离子模式（ESI+)电离，多反应 监测模式（MRM)检测，外标法定量进行分析。
2. 如权利要求1所述的一种检测土壤中11种离子液体阳离子的LC-MS/MS分析方法， 其特征在于所述的11种离子液体阳离子为：1-乙基-3-甲基咪唑（EMM+)，1-乙基-2， 3_二甲基咪唑（EMMM+)，1-丙基-3-甲基咪唑（PMM+)，1-丁基-3-甲基咪唑（BMM+)，1-戊 基-3-甲基咪唑（AMM+)，1-己基-3-甲基咪唑（腿頂+)，1-辛基-3-甲基咪唑（OMM+)，1-癸 基-2,3-二甲基咪唑（0丽頂+)，^乙基吡啶溴盐化?7+)，^丁基吡啶（8? 7+)，^己基吡啶 (HPy.)。
3. 如权利要求1所述的一种检测土壤中11种离子液体阳离子的LC-MS/MS分析方法， 其特征在于：步骤（1)中提取液乙腈和氯化铵的混合体积比为8:2, pH为3. 0 ;超声提取 10-30min，温度20-50°C，样品与提取液的比例为1: 5-10。
4. 如权利要求1所述的一种检测土壤中11种离子液体阳离子的LC-MS/MS分析方法， 其特征在于：步骤（2)中固相萃取柱为StrataX-CW柱；洗脱溶液乙腈与氯化铵的混合体积 比为1:1，pH为3. 0 ;定容溶液为初始流动相：乙腈+0. 1%甲酸水溶液(体积比1 :9)。
5. 如权利要求1所述的一种检测土壤中11种离子液体阳离子的LC-MS/MS分析方法， 其特征在于：步骤（3)中色谱条件为：色谱柱：AgilentSB-C18 (2. lmmX50mm，1.88iim); 流动相：乙腈（A) +0. 1%甲酸水溶液（B);淋洗梯度为：初始流动相A: B体积比为10:90 ; 8min内，A: B比例变为90:10 ;8-10min，A: B比例为90:10 ;10min后，A: B比例恢复到 10:90;流速为0.3 11117111111;柱温401：;进样量5111。
6. 如权利要求1所述的一种检测土壤中11种离子液体阳离子的LC-MS/MS分析方法， 其特征在于：步骤（3)中质谱条件为正离子扫描（ESI+);多反应监测（MRM);毛细管电压为 3.0 kV;脱溶剂气温度为350°C;鞘气温度为350°C，脱溶剂气和鞘气流量均为10 L/min;多 反应监测质谱条件见下表。
【文档编号】G01N30/88GK104280491SQ201310277864
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2013年7月4日
【发明者】卢春霞, 郝家勇, 唐宗贵, 鲁立良, 罗小玲, 党富民, 陈霞, 姬勇, 刘长彬, 刘成江, 王俊刚 申请人:新疆农垦科学院