一種檢測土壤中11種離子液體陽離子的分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同時檢測土壤中11種離子液體陽離子的LC-MS/MS分析方法。其特征在于：樣品經(jīng)乙腈-氯化銨混合溶液提取，StrataX-CW固相萃取小柱凈化，采用色譜柱分離，以乙腈+0.1%的甲酸水溶液為流動相進(jìn)行梯度洗脫，以電噴霧正離子模式(ESI+)電離，多反應(yīng)監(jiān)測模式(MRM)檢測，外標(biāo)法定量。檢出限為(S/N≥3)為0.05-1.0ng/mL，定量限(S/N≥10)為0.15-3.0ng/mL，11種離子液體陽離子在2-500ng/mL范圍內(nèi)呈良好線性（r2>0.999），且一次進(jìn)樣分析僅需12min。以土壤為基質(zhì)，加標(biāo)水平的回收率為90%以上，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%。該方法具有前處理簡單、檢測快速、靈敏度高、定性定量準(zhǔn)確，重復(fù)性好等優(yōu)點，非常適合環(huán)境土壤中微量離子液體的殘留分析。
【專利說明】-種檢測土壤中11種離子液體陽離子的分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)計一種分析檢測方法，具體的說，涉及一種同時檢測土壤中11種離子液 體陽離子的LC-MS/MS分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 離子液體（Ionic liquids, ILs),又稱室溫離子液體或室溫烙融鹽,一般由一個有 機(jī)陽離子和無機(jī)或有機(jī)陰離子組成。由于具有獨(dú)特的理化性能，被作為"綠色"溶劑廣泛應(yīng) 用在有機(jī)合成、電化學(xué)、新材料、分離萃取、生物催化等領(lǐng)域。雖然ILs因低的蒸汽壓而減少 了對空氣的污染，但是從環(huán)保角度看，ILs并沒有完全實現(xiàn)綠色化。因為許多離子液體有著 較高的水溶性和穩(wěn)定性，隨著其大量合成與使用，將不可避免地造成ILs向環(huán)境中釋放，可 能帶來環(huán)境和生態(tài)風(fēng)險，對生物甚至人類產(chǎn)生潛在危害。目前已有研究表明，離子液體對藻 類、水生生物、微生物、高等植物、魚類、和細(xì)胞均有不同程度的毒性，其毒性與陽離子類型、 取代側(cè)鏈長度有關(guān)。而且，ILs具有良好的化學(xué)物理穩(wěn)定性，其生物降解性較差。因此，建 立簡單、高效、準(zhǔn)確的環(huán)境中離子液體陽離子的分析技術(shù)具有重要意義。
[0003] 目前，文獻(xiàn)報道的ILs陽離子測定方法主要有離子色譜法、離子對色譜法、反相液 相色譜法、毛細(xì)管電泳法。但以上方法均有一定的局限性，如離子色譜法靈敏度低，檢出限 一般為〇. l_45mg/L，并且只適合分離側(cè)鏈碳原子數(shù)低于4的陽離子，對烷基側(cè)鏈較長的ILs 陽離子的保留較強(qiáng)，易產(chǎn)生色譜峰拖尾。反相液相色譜法雖然提高了檢測靈敏度，但對烷基 側(cè)鏈碳原子數(shù)小于4的離子液體陽離子的保留和選擇性較弱，而且易受流固定相極性和流 動相等因素的影響。親水相互作用色譜法（HILIC)雖可以提高反相色譜對低碳鏈陽離子的 選擇性，但對強(qiáng)極性離子液體保留較強(qiáng)，分析時間過長（50-70min)，效率較低。
[0004] 以上研究都是采用的色譜技術(shù)，由于一些離子液體陽離子無紫外吸收或紫外吸收 較弱，傳統(tǒng)的色譜就無法檢測無紫外吸收的離子液體陽離子。再者以上方法只停留在基 本方法建立階段，無法滿足基質(zhì)過于復(fù)雜的環(huán)境樣品中ILs的痕量分析，有必要對環(huán)境樣 品進(jìn)行前處理，以提高檢測靈敏度和特異性。但是關(guān)于土壤中離子液體的分析，目前僅有 Nichthauser等采用飽和氯化銨-甲醇（v/v 1:9，PH=3)提取溶劑對土壤中離子液體進(jìn)行超 聲提取后，通過液相色譜對其進(jìn)行分析的報道。然而，作者只分析了 BMIM+和HMIM+兩種ILs 陽離子，且m〇M+的回收率較低（40%)，可能是陽離子側(cè)鏈烷基越長與土壤中有機(jī)質(zhì)的結(jié)合 力更強(qiáng)的緣故。因此，有必要在此基礎(chǔ)上對前處理技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究。
[0005] 高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)能根據(jù)特征離子和由此特征離子斷裂產(chǎn)生的特征 碎片作為某一目標(biāo)化學(xué)物的指紋，將它從復(fù)雜基質(zhì)的樣品中選擇出來進(jìn)行定量分析，因此， 具有靈敏度高、選擇性強(qiáng)、定性定量準(zhǔn)確等優(yōu)點，彌補(bǔ)色譜法檢測的不足。因此，本發(fā)明可以 克服以上分析方法的缺陷，對土壤中離子液體進(jìn)行超聲波提取，固相萃取柱凈化后，結(jié)合液 相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（HPLC-MS/MS)技術(shù)對目標(biāo)待測物進(jìn)行準(zhǔn)確定性定量分析，為環(huán)境中離 子液體陽離子的痕量分析提供了技術(shù)手段。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種同時檢測土壤中多種離子液體陽離子的分析方法。具體 對土壤中1-乙基_3-甲基咪唑化]\〇]\〇，1-乙基-2,3-二甲基咪唑化麗頂 +)，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麗頂 +)，^乙 基吡啶溴鹽（EPy+)，N-丁基吡啶（BPy+)，N-己基吡啶（HPy+)的11種離子液體陽離子進(jìn)行 提取、分離凈化和定性定量分析。本發(fā)明對11種離子液體陽離子的檢測限（S/N > 3)為 0. 05-1. 0 ng/mL，定量限（S/N > 10)為0. 15-3. 0 ng/mL。以土壤為基質(zhì)，加標(biāo)水平的回收 率在90%以上，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差〈10%，11種ILs陽離子在12分鐘內(nèi)實現(xiàn)基線分離。
[0007] 上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，主要步驟如下。
[0008] 1.提?。悍Q?。?. 00g±0. 02)制備好的土樣于具塞離心管中，加入混和標(biāo)準(zhǔn)溶 液，50°C烘箱干燥，加乙腈-0. 2M氯化銨(體積比為8:2, pH=3)提取溶液8mL，渦旋混合后， 超聲提取30 min,提取液以10000 r/min離心5 min,重復(fù)提取兩次，合并上清液，氮吹除去 有機(jī)溶劑，用水定容至16 mL，待凈化。
[0009] 2.凈化：StrataX-CW固相萃取小柱依次用乙腈、水各3 mL進(jìn)行預(yù)處理，然后準(zhǔn)確 移取16mL上清液上樣。依次用3mL水、乙腈淋洗小柱，用6mL的乙腈-0. 2mol/L氯化銨(體 積比為1 : 1，PH 3)洗脫，洗脫液氮吹，用初始流動相乙腈-0.1%甲酸水(體積比為1:9，v/ v)定容至5 mL，過0. 22 μ m有機(jī)濾膜，濾液供HPLC-MS/MS測定。
[0010] 3.將所步驟2獲得的凈化液進(jìn)行液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定。色譜條件：（1)色 譜柱：AgilentSB - C18 (2.1_X50mm, 1.88以111);(2)流動相：流動相六：乙腈，流動相13 : 0. 1%甲酸水溶液；（3)梯度洗脫：(初始）0 min，A: B體積比為10:90 ;8min，A: B比例變?yōu)?90:10;8-10min，A: B 比例為90: 10;10min后，A: B 比例恢復(fù)到 10: 90;(4)流速：0.3 11117 min ; (5)色譜柱溫：40°C ; (6)進(jìn)樣體積：5 μ L。質(zhì)譜條件：（1) ESI正離子掃描；（2)毛細(xì) 管電壓3.0 kV;(3)脫溶劑氣溫度350°C;(4)脫溶劑氣（N2)流量10 L/h;(5)鞘氣350°C; (6)鞘氣流量10 L/h ; (7)監(jiān)測方式：多級反應(yīng)監(jiān)測，通過多級反應(yīng)監(jiān)測進(jìn)行定量分析。
[0011] 本發(fā)明建立了土壤中11種離子液體陽離子的LC-MS/MS分析方法，該方法前處理 簡單，檢測快速，靈敏度高、定性定量準(zhǔn)確、回收率穩(wěn)定，適用于對土壤環(huán)境樣品中多種痕量 離子液體的同時檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1 11種離子液體標(biāo)準(zhǔn)溶液總離子流圖。
[0013] 圖2 土壤樣品中11種離子液體的加標(biāo)圖譜。
[0014] 圖3河流淤泥中11種離子液體的加標(biāo)圖譜。
[0015] 圖4為EPY +的二級質(zhì)譜圖。
[0016] 圖5為EMM +的二級質(zhì)譜圖。
[0017] 圖6為EMMM+的二級質(zhì)譜圖。
[0018] 圖7為PMM +的二級質(zhì)譜圖。
[0019] 圖8為BPY +的二級質(zhì)譜圖。
[0020] 圖9為BMM +的二級質(zhì)譜圖。
[0021] 圖10為AMM +的二級質(zhì)譜圖。
[0022] 圖11為HPY +的二級質(zhì)譜圖。
[0023] 圖12為HMM +的二級質(zhì)譜圖。
[0024] 圖13為0ΜΜ +的二級質(zhì)譜圖。
[0025] 圖14為DMMM+的二級質(zhì)譜圖。
[0026] 附圖標(biāo)號說明：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+。

【具體實施方式】
[0027] 實施例1農(nóng)田土壤樣品中離子液體檢測。
[0028] 1. 土壤樣品制備：土壤采集后自然風(fēng)干，除雜、研碎、過20目篩，備用。
[0029] 2.標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置：（1)單標(biāo)儲備液的制備：分別準(zhǔn)確稱取11種離子液體各50 mg，用乙腈配制成質(zhì)量濃度為5.0 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，于-20°C下保存?zhèn)溆谩＃?)混合標(biāo) 準(zhǔn)工作液的制備：吸取一定量的每種標(biāo)準(zhǔn)儲備液于同一容量瓶中，用流動相稀釋成實驗所 需工作溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用。
[0030] 3.樣品前處理：（1)提?。悍Q取1. 00g(準(zhǔn)確至0. Olg)制備好的土樣于50 mL具 塞離心管中，加入一定濃度的混和標(biāo)準(zhǔn)溶液2 mL，加 EDTA溶液60 μ L (37. 5g/L)，室溫放置 60min，氮吹，50°C烘箱干燥4h，加乙腈-0. 2M氯化銨(體積比為8:2, pH=3)提取溶液8mL，渦 旋混合后，超聲提取30 min,溫度30°C，提取液以10000 r/min離心5 min,重復(fù)提取兩次， 合并上清液，40°C氮吹除去有機(jī)溶劑，用水定容至16 mL，待凈化。（2)凈化：StrataX-CW固 相萃取小柱依次用乙腈、水各3 mL進(jìn)行預(yù)處理，然后準(zhǔn)確移取16mL上清液上樣。依次用 3mL水、乙腈淋洗小柱，用6mL的乙腈-0. 2mol/L氯化銨(體積比為1 : 1，PH 3)洗脫，洗脫 液氮吹，用流動相乙腈-〇. 1%甲酸水(體積比為1:9)定容至5 mL，過0.22μπι有機(jī)濾膜，濾 液供HPLC-MS/MS測定。
[0031] 4.色譜條件：（1)儀器設(shè)備：Agilent 1200液相色譜；（2) C18 (2. lmmX50mm, 1. 88 μ m) ; (3)流動相：流動相A :乙腈，流動相B :0. 1%甲酸水溶液； (4)梯度洗脫：（初始)0min，A: B體積比為10: 90;8min，A: B比例變?yōu)?0: 10;8-10min， △ :8比例為90:10;1011^11后上8比例恢復(fù)到10:90 ;(5)流速：0.3 111171^11;(6)色譜柱 溫：40°C ;(7)進(jìn)樣體積：5yL。
[0032] 5.質(zhì)譜條件：（1)儀器設(shè)備：6460 Triple Quad LC/MS電噴霧串聯(lián)四極桿質(zhì)譜儀； (2)ESI正離子掃描；（3)毛細(xì)管電壓3.0kV;(4)脫溶劑氣溫度350°C ;(5)脫溶劑氣（N2) 流量10L/h ; (6)鞘氣350°C ; (7)鞘氣流量10L/h ; (8)監(jiān)測方式：多級反應(yīng)監(jiān)測，以離子對 (母離子和兩個子離子）信息比較進(jìn)行定性分析，以母離子和響應(yīng)值最高的子離子進(jìn)行定量 分析。11種離子液體的碰撞能、監(jiān)測離子等MRM分析參數(shù)及分子結(jié)構(gòu)式見表1，總離子流圖 見圖1，其二級質(zhì)譜掃描圖見圖4-14。

【權(quán)利要求】
1. 一種檢測土壤中11種離子液體陽離子的LC-MS/MS分析方法，所述方法包括以下步 驟： (1)提?。悍Q取土樣于具塞離心管中，加入11種離子液體混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，室溫放置 60min，氮吹，50°C烘干，加乙腈-氯化銨提取溶液，渦旋混勻，超聲提取，提取液離心，取上 清，氮吹除去有機(jī)溶劑，用純水定容；（2)固相萃取：將步驟（1)獲得的提取溶液過預(yù)先淋 洗好的陽離子固相萃取柱，用乙腈和氯化銨的混合溶液洗脫，洗脫液氮吹，用初始流動相定 容，過0. 22 y m有機(jī)濾膜；（3)液相色譜-質(zhì)譜儀測定：將步驟（2)獲得的濾液經(jīng)色譜柱分 離，以乙腈+甲酸水溶液為流動相進(jìn)行梯度洗脫；以電噴霧正離子模式（ESI+)電離，多反應(yīng) 監(jiān)測模式（MRM)檢測，外標(biāo)法定量進(jìn)行分析。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種檢測土壤中11種離子液體陽離子的LC-MS/MS分析方法， 其特征在于所述的11種離子液體陽離子為：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麗頂+)，^乙基吡啶溴鹽化?7+)，^丁基吡啶（8? 7+)，^己基吡啶 (HPy.)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種檢測土壤中11種離子液體陽離子的LC-MS/MS分析方法， 其特征在于：步驟（1)中提取液乙腈和氯化銨的混合體積比為8:2, pH為3. 0 ;超聲提取 10-30min，溫度20-50°C，樣品與提取液的比例為1: 5-10。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種檢測土壤中11種離子液體陽離子的LC-MS/MS分析方法， 其特征在于：步驟（2)中固相萃取柱為StrataX-CW柱；洗脫溶液乙腈與氯化銨的混合體積 比為1:1，pH為3. 0 ;定容溶液為初始流動相：乙腈+0. 1%甲酸水溶液(體積比1 :9)。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種檢測土壤中11種離子液體陽離子的LC-MS/MS分析方法， 其特征在于：步驟（3)中色譜條件為：色譜柱：AgilentSB-C18 (2. lmmX50mm，1.88iim); 流動相：乙腈（A) +0. 1%甲酸水溶液（B);淋洗梯度為：初始流動相A: B體積比為10:90 ; 8min內(nèi)，A: B比例變?yōu)?0:10 ;8-10min，A: B比例為90:10 ;10min后，A: B比例恢復(fù)到 10:90;流速為0.3 11117111111;柱溫401：;進(jìn)樣量5111。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種檢測土壤中11種離子液體陽離子的LC-MS/MS分析方法， 其特征在于：步驟（3)中質(zhì)譜條件為正離子掃描（ESI+);多反應(yīng)監(jiān)測（MRM);毛細(xì)管電壓為 3.0 kV;脫溶劑氣溫度為350°C;鞘氣溫度為350°C，脫溶劑氣和鞘氣流量均為10 L/min;多 反應(yīng)監(jiān)測質(zhì)譜條件見下表。
【文檔編號】G01N30/88GK104280491SQ201310277864
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】盧春霞, 郝家勇, 唐宗貴, 魯立良, 羅小玲, 黨富民, 陳霞, 姬勇, 劉長彬, 劉成江, 王俊剛 申請人:新疆農(nóng)墾科學(xué)院