一种基于多孔有机骨架荧光膜检测喹喔啉类化合物的方法

1.本发明属于化学检测分析技术领域，尤其涉及一种基于多孔有机骨架荧光膜检测喹喔啉类化合物的方法。


背景技术：

2.喹喔啉类化合物是人工合成的具有1,4
‑
二氮萘结构的兽药，具有促进动物生长、抗感染活性和增加蛋白质量等优点，作为饲料添加剂广泛应用于畜牧业和水产养殖业中。卡巴氧、喹乙醇是喹喔啉类化合物中最典型的代表，因其对动物生长有促进作用和对细菌肠炎、猪痢疾有预防作用，卡巴氧、喹乙醇得到广泛的应用。然而，毒理学研究表明，它们具有严重的毒性和副作用。因此，开发简单、灵敏、快速和有效的分析方法来监测卡巴氧、喹乙醇是非常重要的。
3.卡巴氧、喹乙醇检测的分析方法主要包括高效液相色谱法和液相色谱
‑
串联质谱联用法。但是这些方法具有需要复杂的技术设备、色谱仪器昂贵和耗时等缺陷。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于多孔有机骨架荧光膜检测喹喔啉类化合物的方法(即检测喹喔啉类化合物的方法)，能够对喹喔啉类化合物进行快速、灵敏、简便的检测。
5.本发明通过以下技术方案实现：
6.一种检测喹喔啉类化合物的方法，以多孔有机骨架荧光膜作为荧光物质，采用猝灭荧光测定法检测待测样品中的喹喔啉类化合物。
7.相对于现有技术，本发明至少具有如下有益效果：
8.相关技术主要采用高效液相色谱法和液相色谱
‑
串联质谱联用法等昂贵、耗时的方法对喹喔啉类化合物进行检测，本发明采用猝灭荧光测定法检测喹喔啉类化合物，能够通过多孔有机骨架荧光膜将喹喔啉类化合物的化学信息以荧光信号的形式进行表达，具有稳定性好、形状和尺寸调节、传质速度快、可回收性好和便携性、对喹喔啉类化合物具有猝灭效应等特点，因此本发明的检测方法灵敏度高、选择性好、响应速度快、具有重复使用性、试样量少、操作简单的优点。
9.在本发明的一些实施方式中，所述喹喔啉类化合物包括卡巴氧、喹乙醇、西吖氧、痢菌清、喹胺醇中的至少一种。卡巴氧、喹乙醇、西吖氧、痢菌清、喹胺醇均具有抗菌促生长作用，均属于喹喔啉
‑
1,4
‑
氮氧化物衍生物。
10.在本发明的一些实施方式中，所述喹喔啉类化合物包括卡巴氧、喹乙醇中的至少一种。
11.在本发明的一些实施方式中，所述多孔有机骨架荧光膜含有荧光多孔有机骨架化合物，所述荧光多孔有机骨架化合物包括四苯基甲烷多孔有机骨架、1,3,5
‑
三苯基苯、2,4,6
‑ꢀ
三苯基三嗪中的至少一种。其中，所述四苯基甲烷多孔有机骨架具有如下式1所示结构
式。
[0012][0013]
在本发明的一些实施方式中，所述荧光多孔有机骨架化合物为四苯基甲烷多孔有机骨架。
[0014]
四苯基甲烷多孔有机骨架等多孔有机骨架材料是由稳定的共价键形成的新型多孔网格材料，具有比表面积大、孔隙率高、水热稳定性好、丰富的共轭体系和结构多样等优点。而且，四苯基甲烷多孔有机骨架具有良好的荧光性能和可重复利用性能，对喹喔啉类化合物具有荧光猝灭效应，尤其可选择性检测卡巴氧、喹乙醇。
[0015]
在本发明的一些实施方式中，所述四苯基甲烷多孔有机骨架由四溴四苯甲烷和1,3,5
‑ꢀ
三(4
‑
苯基硼酸频哪醇酯)苯反应制得，反应路线如下：
[0016][0017]
在本发明的一些实施方式中，所述四溴四苯甲烷和1,3,5
‑
三(4
‑
苯基硼酸频哪醇酯) 苯的反应温度为100～200℃。
[0018]
在本发明的一些实施方式中，所述四溴四苯甲烷和1,3,5
‑
三(4
‑
苯基硼酸频哪醇酯) 苯的反应温度为120～160℃。
[0019]
在本发明的一些实施方式中，所述四溴四苯甲烷和1,3,5
‑
三(4
‑
苯基硼酸频哪醇酯) 苯的反应时间为24～90h。
[0020]
在本发明的一些实施方式中，所述四溴四苯甲烷和1,3,5
‑
三(4
‑
苯基硼酸频哪醇酯) 苯的反应时间为60～80h。
[0021]
在本发明的一些实施方式中，所述四溴四苯甲烷和1,3,5
‑
三(4
‑
苯基硼酸频哪醇酯) 苯的反应为suzuki偶联反应，可在碱和催化剂作用下进行。本发明对所述碱和催化剂不做限定，一般用于促进suzuki偶联反应的碱和催化剂都可应用于本发明四苯基甲烷多孔有机骨架的合成。作为示例，所述碱可选用常用的碱性化合物，如碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化
钠、氢氧化钾等，所述催化剂可采用含钯化合物，如四(三苯基膦)钯(pd(pph3)4)。
[0022]
在本发明的一些实施方式中，所述四溴四苯甲烷和1,3,5
‑
三(4
‑
苯基硼酸频哪醇酯) 苯的摩尔比为1:(1～2)。
[0023]
在本发明的一些实施方式中，所述四溴四苯甲烷和碱、催化剂的摩尔比为1:(10～ 20):(0.01～0.1)。
[0024]
在本发明的一些实施方式中，所述四苯基甲烷多孔有机骨架的制备方法为，在保护氛围下，将四溴四苯甲烷、1,3,5
‑
三(4
‑
苯基硼酸频哪醇酯)苯、碱、催化剂和溶剂混合，加热至100～200℃反应24～90h；反应结束后冷却、过滤、洗涤、干燥得到四苯基甲烷多孔有机骨架。
[0025]
在本发明的一些实施方式中，所述洗涤过程为，依次使用盐酸、水、四氢呋喃、丙酮和二氯甲烷进行洗涤。
[0026]
在本发明的一些实施方式中，所述多孔有机骨架荧光膜还含有成膜材料。
[0027]
在本发明的一些实施方式中，所述成膜材料包括淀粉、纤维素、明胶、白及胶等天然成膜材料，纤维素衍生物、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯等合成成膜材料，但不限于此。
[0028]
在本发明的一些实施方式中，所述荧光多孔有机骨架化合物和成膜材料的质量比为 1:(2～5)。
[0029]
在本发明的一些实施方式中，所述多孔有机骨架荧光膜的制备方法为，将荧光多孔有机骨架化合物与成膜材料溶于溶剂中，得到混合溶液；利用所述混合溶液成膜，得到多孔有机骨架荧光膜。
[0030]
在本发明的一些实施方式中，所述检测喹喔啉类化合物的方法为，比较多孔有机骨架荧光膜在加入待测样品前后的荧光强度变化，根据所述荧光强度变化获得喹喔啉类化合物的检测结果。
[0031]
在本发明的一些实施方式中，所述检测喹喔啉类化合物的方法具体包括如下步骤：
[0032]
(1)获取多孔有机骨架荧光膜的荧光强度与喹喔啉类化合物的浓度的关系；
[0033]
(2)采用待测样品对多孔有机骨架荧光膜进行处理，得到待测荧光强度，然后根据步骤(1)所述关系得到喹喔啉类化合物的检测结果。
[0034]
在本发明的一些实施方式中，所述获取多孔有机骨架荧光膜的荧光强度与喹喔啉类化合物的浓度的关系的步骤具体为，将多孔有机骨架荧光膜分别加入系列不同浓度的喹喔啉类化合物标准溶液中，取出后检测所述多孔有机骨架荧光膜的荧光强度，从而获得多孔有机骨架荧光膜的荧光强度与喹喔啉类化合物的浓度的关系。
[0035]
在本发明的一些实施方式中，所述待测样品为溶液。当需要检测的对象为固体时，如对饲料进行检测时，需要对待检测的对象进行前处理，制得待测样品溶液。所述前处理可包括提取步骤。
[0036]
在本发明的一些实施方式中，所述检测喹喔啉类化合物的方法具体包括如下步骤：
[0037]
(1)取待测饲料制成待测样品溶液备用，同时配制不同浓度的喹喔啉类化合物的标准溶液备用；
[0038]
(2)将多孔有机骨架荧光膜放入荧光分光光度计的固体支架上进行扫描，记录荧
光光谱强度f0；将多孔有机骨架荧光膜放入不同浓度的标准溶液中充分混合，随后将多孔有机骨架荧光膜取出，检测并记录多孔有机骨架荧光膜产生的荧光强度f，经数据处理得到喹喔啉类化合物的浓度与多孔有机骨架荧光膜荧光猝灭程度f0/f
‑
1的线性方程；
[0039]
(3)将多孔有机骨架荧光膜放入荧光分光光度计的固体支架上进行扫描，记录荧光光谱强度f0’
；将多孔有机骨架荧光膜放入待测样品溶液中充分混合，随后将多孔有机骨架荧光膜取出检测并记录多孔有机骨架荧光膜产生的荧光强度f’；然后将荧光检测器检测到的荧光猝灭程度f0’
/f
‑1’
代入步骤(2)所得线性方程中，得到待测样品溶液中喹喔啉类化合物的浓度。
[0040]
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
[0041]
本发明采用多孔有机骨架荧光膜，通过猝灭荧光测定法检测待测样品中的喹喔啉类化合物，能够满足对喹喔啉类化合物快速、灵敏、简便的检测需求，对喹喔啉类化合物检测具有实际应用价值。
附图说明
[0042]
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
[0043]
图1为多孔有机骨架荧光膜的制备流程图；
[0044]
图2为多孔有机骨架荧光膜上表面(a)和横截面(b)的扫描电子显微镜图；
[0045]
图3为多孔有机骨架荧光膜对不同促生长类化合物的荧光猝灭结果；
[0046]
图4为多孔有机骨架荧光膜检测卡巴氧(a)、喹乙醇(b)的重复利用图；
[0047]
图5为不同浓度的卡巴氧(a)、喹乙醇(b)标准溶液引起多孔有机骨架荧光膜的荧光猝灭图以及荧光猝灭程度与浓度的线性方程。
具体实施方式
[0048]
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
[0049]
按照如图1所述流程制备多孔有机骨架荧光膜(以下称基质膜)，具体包括如下步骤：
[0050]
在氮气环境下，将四溴四苯甲烷(500mg,0.79mmol)、1,3,5
‑
三(4
‑
苯基硼酸频哪醇酯)苯(603mg,0.88mmol)、k2co3(1.33g,9.6mmol)和催化剂pd(pph3)4(34.8mg,0.03 mmol)加入三颈烧瓶中，随后加入60ml的n,n
‑
二甲基甲酰胺和4ml超纯水，将混合溶液升温至150℃反应72h。待反应结束烧瓶冷却到室温后，过滤得到灰白色沉淀。分别使用盐酸、超纯水、四氢呋喃、丙酮和二氯甲烷溶液洗涤，最后将洗涤后的沉淀在120℃条件下真空干燥12h即得四苯基甲烷多孔有机骨架(tpm
‑
pof)。
[0051]
称取300mg的聚偏氟乙烯(pvdf)白色粉末加入到10ml带塞玻璃小瓶中，在玻璃小瓶中加入溶剂(n,n
‑
二甲基甲酰胺溶液)，室温条件下搅拌24h使其成为透明粘稠状溶液。随后称取75mg的四苯基甲烷多孔有机骨架加入到上述透明粘稠溶液中，将混合液在室温条件下继续搅拌24h混合均匀。将混合溶液浇铸到洁净的玻璃板上，用刮刀制成平板膜。然后将
平板膜放入超纯水中浸泡使膜快速脱离玻璃板得到基质膜 (tpm
‑
pof膜)。
[0052]
基质膜的上表面和横截面的扫描电子显微镜图如图2所示。从图2可以看出，基质膜具有多孔网络结构。
[0053]
用剪刀将上述制备得到的基质膜裁剪成尺寸(长
×
宽)为1.0cm
×
0.5cm的膜备用。
[0054]
选择性测试
[0055]
考察11种促生长类化合物对上述基质膜的猝灭效应，这些化合物包括：喹喔啉类化合物：卡巴氧、喹乙醇，其他促生长类化合物：泰乐菌素、苯丙酸诺龙、克伦特罗、盐霉素、丙酸睾丸素、甲基睾丸酮、赛庚定、螺旋霉素和可乐定。
[0056]
具体地，取一定质量的上述不同的促生长类化合物，分别配置成浓度为5.0μmol/l 的样品溶液备用。将裁剪后的基质膜分别放置入所配制的样品溶液中30s，随后将基质膜取出放置于荧光分光光度计的样品支架上进行扫描，产生的荧光信号由检测器检测并记录基质膜加入促生长类药物溶液前后的荧光光谱。荧光分光光度计的参数设置为λex＝339nm，λem＝393nm，激发和发射狭缝宽度为2nm。
[0057]
如图3可知(图3中f0为基质膜加入检测溶液前的荧光强度，f为基质膜加入检测溶液后的荧光强度)，在加入卡巴氧、喹乙醇两种喹喔啉类化合物时，检测到最大程度的荧光猝灭；而对于其他9种促生长类药物，该基质膜仅产生轻微的荧光强度变化。测试结果反映该基质膜对卡巴氧、喹乙醇具有荧光猝灭选择性；卡巴氧、喹乙醇的功能单元均为喹喔啉结构，可以推测，该基质膜对其他喹喔啉类化合物也具有一定猝灭选择性。
[0058]
重复性测试
[0059]
对基质膜的循环使用性能进行测试。具体地，将基质膜分别放置于浓度为5.0μmol/l 卡巴氧、喹乙醇溶液中30s，随后将基质膜取出，放置于荧光光谱仪固体支架上，记录基质膜的荧光发射光谱。随后将荧光膜取出用无水甲醇洗涤三次，干燥，重复上述检测过程。经过7次循环后，基质膜在卡巴氧、喹乙醇溶液中的荧光强度变化f0/f
‑
1如图4 所示。如图4可知，经过7次循环以后该基质膜的荧光性能较稳定，基质膜对卡巴氧、喹乙醇的荧光响应值的rsd都小于8％。
[0060]
检测实施例
[0061]
一种喹喔啉类化合物的检测方法，将基质膜加入到待测样品中充分接触，随后将该基质膜取出，通过分析该基质膜加入待测样品前后荧光信号强度的变化，得出待测样品中待测喹喔啉类化合物的浓度。
[0062]
具体步骤如下：
[0063]
(1)分别配制浓度为0.3、0.5、0.6、0.8、1.0、3.0、5.0、10.0、15.0、20.0μmol/l 的卡巴氧、喹乙醇标准溶液备用。将基质膜放入荧光分光光度计的固体支架上进行扫描，记录荧光光谱强度f0；将基质膜放入不同浓度的标准溶液中充分混合，随后将基质膜取出，检测并记录基质膜产生的荧光强度f，经数据处理得到卡巴氧、喹乙醇的浓度与多孔有机骨架荧光膜荧光猝灭程度f0/f
‑
1的线性方程。接触不同浓度的卡巴氧、喹乙醇标准溶液后基质膜的荧光谱图以及卡巴氧、喹乙醇浓度与f0/f
‑
1的线性方程如图5所示。其中卡巴氧浓度c与f0/f
‑
1的线性方程为f0/f
‑
1＝
‑
0.01+0.07c，r2＝0.9904；喹乙醇浓度 c与f0/f
‑
1的线性方程为f0/f
‑
1＝0.04+0.05c，r2＝0.9943。
[0064]
(2)以待测物饲料(猪饲料、鸡饲料或鱼饲料)为例，检测其中的喹乙醇含量。称取
5.0g的饲料样品于50ml的聚丙烯离心管中，加入50ml甲醇/超纯水(v/v＝5:95)混合溶液，涡动5min，超声5min后，将混合溶液在8000r/min的转速下离心5min，收集上清液。残渣用15ml甲醇/超纯水混合溶液重复提取一次，合并上清液。随后将上清液经spe小柱过滤，用甲醇洗脱得到待测样品溶液备用。
[0065]
将基质膜放入荧光分光光度计的固体支架上进行扫描，记录荧光光谱强度f0’
；将基质膜放入待测样品溶液中充分混合，随后将基质膜取出检测并记录基质膜产生的荧光强度f’；然后将荧光检测器检测到的荧光猝灭程度f0’
/f
‑1’
代入步骤(1)所得喹乙醇的线性方程中，得到待测样品溶液中喹乙醇的浓度。结果如下表1所示(初始浓度)。
[0066]
同时，结合加标回收法验证该检测方法，并与hplc检测结果进行比较。如下表1 所示，将不同浓度的喹乙醇(0.26、0.79mg/l)加入到饲料中进行加标测试，得到的回收率在97.4％～107.7％。每个样品平行检测3次，rsd小于5％。同时，采用猝灭荧光测定法的检测结果与hplc的检测结果几乎相同，说明采用该猝灭荧光测定法具有很高的检测准确性。测试结果表明，该基质膜具有在实际样品中检测喹乙醇的潜力。
[0067]
表1.饲料中喹乙醇的检测结果
[0068][0069][0070]
‑
：未检出。