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共价有机骨架的室温制备及其固相微萃取和气相色谱分离应用认领

被引量： 6

作者：

郭敬轩

学位授予单位：

江南大学

摘要：

共价有机骨架（COFs）是一类有机单体通过共价键合而得的新型多孔结晶有机聚合物。COFs具有比表面积大、孔径可调、稳定性好和易于后修饰等独特性能,在分离科学中展现出良好的应用潜力。本论文以COFs的室温制备为起点,以分析对象为导向设计合成新型COFs,在此基础上制备COFs基固相微萃取（SPME）涂层和色谱固定相,并应用于食品中有机污染物的SPME和手性物质的气相色谱分离。主要研究结果如下:发展了COFs的室温制备方法,合成了TFPB-BD、TzDva和CTzDva三种新型COFs,为开发COFs基SPME纤维和新型手性色谱柱奠定了良好基础。以1,3,5-三（4-甲酰基苯基）苯（TFPB）和联苯胺（BD）为原料,室温合成了非极性COF TFPB-BD,为亲脂性有机污染物的痕量测定提供了新型SPME涂层材料。此外,选用2,4,6-三（4-氨基苯基）-1,3,5-三嗪（Tz）和具有C=C双键反应位点的2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛（Dva）为单体,合成了新型乙烯基功能化COF TzDva,为后续针对特定应用构筑相应功能化COFs提供了前体COFs。为实现手性物质的分离,进一步合成了手性硫衍生物（S）-N-（2-巯基乙基）-2-苯基丙酰胺,并通过简单高效的“硫醇-烯”点击反应,将其键合于所得乙烯基功能化TzDva上,合成了手性共价有机骨架COF CTz Dva。三嗪基良好的刚性平面结构有利于COFs有序结构的形成及稳定性的提高,且三嗪基N原子可作为氢键的供体,提供了更多的作用位点。因此该手性COF CTzDva有望作为新型色谱固定相用于手性物质分离。提出了原位室温制备TFPB-BD键合SPME纤维新方法,并应用于水产品中多氯联苯（PCBs）的SPME。首先将不锈钢丝表面氨基功能化以提供键合COFs涂层的反应位点,随后通过席夫碱缩合反应引入形成COFs涂层的醛基单体TFPB,随之加入另一种氨基单体BD,室温下原位生长制得TFPB-BD键合SPME纤维。系统研究了所得SPME纤维萃取PCBs的条件,并将其与GC-MS/MS技术联用应用于水产品中的痕量PCBs测定。该分析方法具有较高的富集因子（4471-7488）和较低的检出限(0.07-0.35 ng L-1)。单根纤维对100 ng L-1 PCBs进行六次重复测定的精密度以及三根平行制备纤维的纤维间重现性分别为3.8%-8.8%和5.3%-9.7%。水产品中PCBs加标量为1.0μg kg-1时,回收率为87.1%-99.7%。该工作不仅提供了一种简单的COFs涂层SPME纤维制备方法,还有望拓展至环境和食品样品中其他芳香族有机污染物的高效富集及测定。制备了手性COF CTz Dva毛细管柱并用于手性物质的气相色谱分离。以上述CTzDva作为色谱固定相,采用动态涂覆法制备了手性毛细管气相色谱柱。麦氏常数测定结果表明CTzDva固定相具有中等极性,且有较强的接受氢质子的能力。CTz Dva涂覆毛细管柱对苯和环己烷、酯类香料和异构体等都具有良好的分离效果;对外消旋体香茅醛和茴香酮亦展现出一定的手性分离效果,优于现有商品化CP-Chirasil Dex CB和CycloSil-B手性毛细管柱。除手性基团提供的手性微环境外,COFs与目标物之间的作用,如疏水作用、π-π相互作用以及空间效应等在手性分离方面亦发挥重要作用。本工作拓展了手性COFs在手性分离方面的应用。

摘要译文

关键词：

共价有机骨架; 室温合成; 气相色谱; 固相微萃取; 手性分离

学位年度：

2020

学位类型：

博士

学科专业：

食品科学与工程

导师：

严秀平

中图分类号：

O658[元素及化合物的分离方法⑨];O657.7[色谱分析⑨]

学科分类号：

070302[分析化学];081704[应用化学];081706[分子化工]

D O I：

10.27169/d.cnki.gwqgu.2020.000052