一种醚菌酯类分子印迹聚合物的制备方法及其应用与流程

本发明涉及化合物萃取及分离纯化领域，具体而言，涉及一种醚菌酯类分子印迹聚合物的制备方法及其应用。

背景技术：

甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂是在天然产物β-甲氧基丙烯酸酯的基础上发现的。通过对甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂深入的研究，发现该类杀菌剂的作用机制是通过干扰病原真菌的呼吸作用而起到杀菌作用，它是一种真菌细胞色素bc1呼吸抑制剂。由于甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂使用量的不断增大，残留量的不断增大，这类杀菌剂的残留问题引起全世界各国相关管理部门的重视，多个国家以及相关组织均规定了这类杀菌剂的残留限量。

巴斯夫公司开发在1989年开发出一个活性较高的甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂—醚菌酯(kresoxim-methyl)，醚菌酯也在1996年商品化，其欧洲专利号为ep0253213。醚菌酯又名苯氧菌酯、苯氧聚酯、亚胺菌，化学名称(e)-2-甲氧亚氨基-[2-(邻甲基苯氧基甲基)苯基]乙酸甲酯。

吡唑醚菌酯是巴斯公司于1993年研发的具有吡唑结构的甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂，并在2001年登记上市。其杀菌广谱，被广泛用于由担子菌、半知菌、子囊菌和卵菌等几乎所有类型的真菌病原体所引起的病害。主要用于防治小麦白粉病、锈病，大麦叶锈病，葡萄白粉病、霜霉病，香蕉黑叶条斑病，番茄早、晚疫病等。

分子印迹是一项基于分子水平、能在聚合物基质中形成对模板分子或模板类似物具有特殊识别能力位点的高端技术。分子印迹聚合物(mips)是一种在模板分子周围形成三维空间聚合物的材料，模板分子被洗脱后，留下模板分子的特异性孔穴，形成对模板分子的特异性吸附材料。分子印迹技术已经发展到一定水平，在各方面都取得了很大进步。但目前mips大多是印迹单一模板，只对模板本身具有高选择性，因此限制了mips的使用。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种醚菌酯类分子印迹聚合物的制备方法、制成的醚菌酯类分子印迹聚合物微球以及利用该醚菌酯类分子印迹聚合物微球作为填充材料制成的固相萃取柱，以醚菌酯和吡唑醚菌酯作为模板分子，通过沉淀聚合法制备醚菌酯类分子印迹聚合物，所述的分子印迹聚合物可实现对醚菌酯、吡唑醚菌酯进行专一性识别，从而实现对醚菌酯、吡唑醚菌酯的分离、富集和纯化，为醚菌酯、吡唑醚菌酯在环境和农产品中的残留检测提供净化方法。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种醚菌酯类分子印迹聚合物的制备方法，以醚菌酯和吡唑醚菌酯为模板分子，以甲基丙烯酸为功能单体，以三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为交联剂进行聚合反应，再除去未聚合的功能单体、交联剂以及聚合物中的模板分子，即得。

上述一种醚菌酯类分子印迹聚合物的制备方法制备得到的醚菌酯类分子印迹聚合物微球。

一种固相萃取柱，其以上述的醚菌酯类分子印迹聚合物微球为填料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过沉淀聚合法采用双模板分子合成醚菌酯类分子印迹聚合物，对醚菌酯和吡唑醚菌酯具有良好的选择性。其分子印记聚合物微珠粒径较小，比表面大，吸附能力强。本发明合成的醚菌酯类分子印迹聚合物作为固相萃取柱的填料，可应用于环境和食品的痕量醚菌酯和吡唑醚菌酯的高选择分离富集。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实验例2中的醚菌酯类分子印迹聚合物微球的醚菌酯平衡吸附曲线图；

图2为本发明实验例2中的醚菌酯类分子印迹聚合物微球的吡唑醚菌酯平衡吸附曲线图。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种醚菌酯类分子印迹聚合物的制备方法、制成的醚菌酯类分子印迹聚合物微球以及利用该醚菌酯类分子印迹聚合物微球作为填充材料制成的固相萃取柱，以醚菌酯和吡唑醚菌酯作为模板分子，通过沉淀聚合法制备醚菌酯类分子印迹聚合物，所述的分子印迹聚合物可实现对醚菌酯、吡唑醚菌酯进行专一性识别，从而实现对醚菌酯、吡唑醚菌酯的分离、富集和纯化，为醚菌酯、吡唑醚菌酯在环境和农产品中的残留检测提供净化方法。

一种醚菌酯类分子印迹聚合物的制备方法，以醚菌酯和吡唑醚菌酯为模板分子，以甲基丙烯酸为功能单体，以三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为交联剂进行聚合反应，再除去未聚合的功能单体、交联剂以及聚合物中的模板分子，即得。

本发明通过选择对醚菌酯和吡唑醚菌酯为模板分子，合成了具有高度“类”特异性、选择性的分子印迹聚合物微球(mip)，同时可由此实现对醚菌酯和吡唑醚菌酯的检测。

功能单体的选择对于分子印迹聚合物的吸附性能有很大影响，需要根据模板分子的结构和基本性质进行选择。本发明选用了甲基丙烯酸作为功能单体，可非常好的提高合物对模板分子的识别作用。

为了使生成的印迹聚合物具有一定的空间网络结构和稳定的结合位点，分子印迹聚合物要求的交联度很高。本发明所优选的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trim)具有较高的交联度(70～90％)，且在预聚合溶液中具有良好的溶解性。

在一些实施方式中，所述醚菌酯类分子印迹聚合物的结构为微球；所述微球的粒径≤50μm。

在一些实施方式中，所述微球的比表面积大于8m²/g。

分子印迹聚合物的粒径、比表面积大小与其吸附性能有着密切联系，它直接影响吸附材料对目标分析物的吸附性能和识别能力。通常情况下吸附材料的比表面积越大，孔径越小吸附量越大。

在一些实施方式中，所述醚菌酯、吡唑醚菌酯、甲基丙烯酸、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的摩尔比为(0.8～1.2):(0.8～1.2):(4～8):(20～40)。在一些实施例中，摩尔比还可以选择(0.9～1.1):(0.9～1.1):(4～6):(25～45)、1：1：6：30等。

在一些实施方式中，所述聚合反应在乙腈-甲苯为溶剂的反应体系中进行；所述乙腈-甲苯中乙腈和甲苯的体积比为(6～8)：(2～4)。在一些实施例中，体积比还可以为7:3等。

致孔剂实际也起着溶剂的作用。溶剂的选择在分子印迹制备中发挥着重要作用，对分子间的作用力和md的形态影响很大，且起着致孔剂的作用。通常选择的溶剂要具备以下3个条件：1)、能溶解模板分子和功能单体；2)、能形成大的流通孔；3)、对模板分子与功能单体之间的相互作用干扰小。一般根据印迹分子与功能单体间可能的作用力类型选择适宜极性的溶剂，溶剂的极性越大，对分子识别的干扰也就越大，吸附率就越低。本发明所采用的乙腈-甲苯极性适中，介电常数低，同时对几种反应物的溶解性也非常好。

在一些实施方式中，将所述醚菌酯、所述吡唑醚菌酯、所述甲基丙烯酸加入到所述乙腈-甲苯中溶解均匀后静置2～3h以形成模板分子-功能单体配合物。

在一些实施方式中，所述三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与所述模板分子-功能单体配合物进行聚合反应时，还加入2,2'-偶氮二异丁腈为引发剂。

在分子印迹聚合反应中多为自由基引发反应，因此在反应时需加入引发剂引发聚合反应，本发明优选2,2'-偶氮二异丁腈(aibn)作为引发剂。2,2'-偶氮二异丁腈是油溶性的偶氮引发剂，偶氮类引发剂反应稳定，是一级反应，没有副反应，比较好控制。

在一些实施方式中，所述聚合反应在无氧条件下进行，65℃～75℃反应20h～28h。在一些实施例中，无氧条件还可以是在68℃反应26h、70℃反应24h等。

在一些实施方式中，形成所述无氧条件的方法包括：在冰水浴条件下通氮气10～15min。在一些实施例中，所述通氮气的时间还可以为12min、13min等。

在一些实施方式中，所述除去未聚合的功能单体、交联剂以及聚合物中的模板分子的方法包括离心然后用乙酸和甲醇混合溶液进行索氏提取。

在一些实施方式中，所述离心的条件是2000～4000r/min条件下离心5～10min。在一些实施例中，所述离心的条件还可以是2000r/min条件下离心10min、3000r/min条件下离心8min、4000r/min条件下离心5min等。

在一些实施方式中，所述乙酸和甲醇的体积比为1:(8～10)。在一些实施例中，所述体积比还可以为1:8.5、1:9等。

在一些实施方式中，所述索氏提取后还包括甲醇洗脱。

本发明的另一方面还在于提供述一种醚菌酯类分子印迹聚合物的制备方法制备得到的醚菌酯类分子印迹聚合物微球。

本发明的另一方面还在于提供一种固相萃取柱，其以上述的醚菌酯类分子印迹聚合物微球为填料。

在一些实施方式中，所述醚菌酯类分子印迹聚合物微球作为色谱填料。

本发明制备的醚菌酯类分子印迹聚合物对醚菌酯和吡唑嘧菌酯具有特异性吸附作用，可作为固相萃取的填料，对环境和食品中的醚菌酯和吡唑嘧菌酯进行分离和富集，结合色谱检测方法(hplc法)，对环境和食品中的醚菌酯和吡唑嘧菌酯残留进行检查。也可制成色谱填料，用于痕量醚菌酯和吡唑嘧菌酯的检测。

本发明的醚菌酯类分子印迹聚合物可同时特异性的识别醚菌酯和吡唑嘧菌酯，吸附能力强，可显著提高醚菌酯和吡唑嘧菌酯检测灵敏度和检测效率，具有较大的推广应用价值。

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1分子印迹聚合物的制备

1.在100ml磨口玻璃瓶中，加入0.8mmol醚菌酯、1.2mmol吡唑醚菌酯、8mmol功能单体甲基丙烯酸和75ml乙腈-甲苯溶液(7：3，v/v)，室温静置2h；

2.加入20mmol三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和50mg2,2`偶氮二异丁腈，超声混匀，随后在冰水浴条件下通高纯氮气10min，用磨口玻璃塞密封，65℃水浴中28h进行聚合反应；

3.冷却至室温后，3000r/min条件下离心10min得到沉淀聚合物，用乙酸和甲醇体积比为1:9的混合溶液进行索氏提取，提取时间为20h，温度为80℃；

4.用甲醇振荡洗脱，将最终获得的聚合物凝珠置于真空炉中60℃真空干燥至恒重，得到醚菌酯类分子印迹聚合物微球凝珠粉末。

实施例2分子印迹聚合物的制备

1.在100ml磨口玻璃瓶中，加入1mmol醚菌酯、0.8mmol吡唑醚菌酯、4mmol功能单体甲基丙烯酸和65ml乙腈-甲苯溶液(7：3，v/v)，室温静置2.5h；

2.加入40mmol三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和45mg2,2`偶氮二异丁腈，超声混匀，随后在冰水浴条件下通高纯氮气15min，用磨口玻璃塞密封，72℃水浴中24h进行聚合反应；

3.冷却至室温后，2000r/min条件下离心8min得到沉淀聚合物，用乙酸和甲醇体积比为1:8的混合溶液进行索氏提取，提取时间为24h，温度为85℃；

4.用甲醇振荡洗脱，将最终获得的聚合物凝珠置于真空炉中60℃真空干燥至恒重，得到醚菌酯类分子印迹聚合物微球凝珠粉末。

实施例3分子印迹聚合物的制备

1.在100ml磨口玻璃瓶中，加入1mmol醚菌酯、1mmol吡唑醚菌酯、6mmol功能单体甲基丙烯酸和70ml乙腈-甲苯溶液(7：3，v/v)，室温静置3h；

2.加入30mmol三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和55mg2,2`偶氮二异丁腈，超声混匀，随后在冰水浴条件下通高纯氮气12min，用磨口玻璃塞密封，68℃水浴中20h进行聚合反应；

3.冷却至室温后，4000r/min条件下离心5min得到沉淀聚合物，用乙酸和甲醇体积比为1:10的混合溶液进行索氏提取，提取时间为26h，温度为85℃；

4.用甲醇振荡洗脱，将最终获得的聚合物凝珠置于真空炉中60℃真空干燥至恒重，得到醚菌酯类分子印迹聚合物微球凝珠粉末。

实施例4分子印迹萃取柱的制备

1.取一空固相萃取柱，装入一块筛板；

2.将实施例1～3制备得到的分子印迹聚合物粉末各50mg分别加入1ml甲醇中配制成悬浊液，将悬浊液加入所述空固相萃取柱中，同时用甲醇润洗一下，真空抽干；

3.装入另外一块筛板，压实；

4.再向柱中加入2ml甲醇，真空抽干。

实验例1醚菌酯类分子印迹聚合物微球的粒径及比表面积

利用激光粒度仪对实施例1～3所制备的醚菌酯类分子印迹聚合物微球粒径大小以及比表面积进行分析。称取100mg聚合物，加入10ml95％乙醇，超声5min，进行粒径和比表面积的检测。进行三次平行实验。

表1醚菌酯类分子印迹聚合物微球的平均粒径和比表面积

由表1可以看出，使用本发明实施例1～3所制备的醚菌酯类分子印迹聚合物微球的平均粒径小于50μm，且有较大的比表面积。

实验例2醚菌酯类分子印迹聚合物微球对模板分子的平衡吸附实验

2.1醚菌酯类分子印迹聚合物微球的醚菌酯平衡吸附实验

准确称取20mg实施例1～3制备得到的聚合物微球于10ml带螺旋盖的玻璃瓶中，分别加入2ml0.2，0.5，1，1.5，2，2.5，3mg/ml醚菌酯溶液。在25℃水浴中静置12h，离心后取上清，采用色谱法(hplc法)测定上清中模板分子醚菌酯的浓度，利用公式q＝(ci-cf)xv/m进行计算，

其中ci：溶液中醚菌酯的初始浓度(mg/ml)；

cf：达到吸附平衡后溶液中醚菌酯的浓度(mg/ml)；

v：溶液的体积(ml)；

m：聚合物质量(mg)

实验结果见图1。结果显示，本发明实施例制备得到的醚菌酯类分子印迹聚合物微球对于醚菌酯有较好的吸附作用，最大吸附量可达到每克聚合物可吸附约180mg醚菌酯。

2.2醚菌酯类分子印迹聚合物微球的吡唑醚菌酯平衡吸附实验

准确称取20mg实施例1～3制备得到的聚合物微球于10ml带螺旋盖的玻璃瓶中，分别加入2ml20，40，80，120，160，200，250，300mg/l吡唑嘧菌酯溶液。在25℃水浴中静置12h，离心后取上清，采用色谱法(hplc法)测定模板分子吡唑醚菌酯的浓度，利用公式q＝(ci-cf)xv/m进行计算，

其中ci：溶液中吡唑醚菌酯的初始浓度(mg/l)；

cf：达到吸附平衡后溶液中吡唑醚菌酯的浓度(mg/l)；

v：溶液的体积(ml)；

m：聚合物质量(mg)

实验结果见图2。结果显示，本发明实施例制备得到的醚菌酯类分子印迹聚合物微球对于吡唑醚菌酯有较好的吸附作用，最大吸附量可达到每克聚合物可吸附约130mg吡唑醚菌酯。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。