富含羟基的三嗪基共轭微孔聚合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于化学分析技术领域，具体涉及一种富含羟基的三嗪基共轭微孔聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

氟喹诺酮类抗生素作为一种合成抗菌剂，被广泛应用于治疗人类和动物传染病。近年来，氟喹诺酮类抗生素的不谨慎和过度利用导致土壤和水样中不可避免的出现抗生素残留，且已在牛奶、蜂蜜等动物性食品中检测到。因此，建立快速、灵敏和可靠的检测食品和水样中磺胺类抗生素残留的分析方法是非常重要的。

目前有多种技术已用于测定氟喹诺酮类抗生素，例如高效液相色谱与紫外、荧光和质谱检测器联用等。在这些技术中，液相色谱-串联质谱因其超灵敏和可靠的能力成为分析氟喹诺酮类抗生素最有效的技术。由于痕量氟喹诺酮类抗生素存在的环境以及食品的基质相对复杂，对其特异性检测造成极大困难，因此，在仪器分析之前，开发合适的样品预处理方法以有效减少或消除基质干扰就显得至关重要。

目前，处理复杂基质中氟喹诺酮类抗生素常用的样品预处理方法主要包括沉淀法、固相萃取、固相微萃取、液相微萃取、液液萃取、液液微萃取、超临界流体萃取、加速溶剂萃取等方法。其中，固相萃取法具有简单快捷等优点，被用于从食品和环境水样品中提取氟喹诺酮类抗生素。固相萃取技术的关键在于吸附材料的选择，它决定了萃取方法的选择性和灵敏度，从而决定特异性检测的准确性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种富含羟基的三嗪基共轭微孔聚合物及其制备方法和应用。共轭微孔聚合物(CMPs)代表一类多孔有机材料，采用扩展的π共轭结构和永久微孔网络，它易于功能化且具有高比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性，使得CMPs在气体吸附、光催化、储能以及色谱分离等多个领域发挥了巨大的潜力。因此，本发明开发了一种富含羟基的三嗪基共轭微孔聚合物CMPs-OH作为新型的固相萃取吸附剂用于富集分析水和食品样品中的氟喹诺酮类抗生素残留。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种富含羟基的三嗪基共轭微孔聚合物的制备方法包括以下步骤：

将2,4,6-三(4-乙炔基苯基)-1,3,5-三嗪和2,5-二溴对苯二酚溶于DMF，加热至完全溶解后，加入四(三苯基磷)钯和碘化亚铜以及三乙胺，继续加热搅拌，加热完成后冷却，将固体抽滤，用二氯甲烷和甲醇进行索氏提取，干燥获得所述三嗪基共轭微孔聚合物。

优选地，2,4,6-三(4-乙炔基苯基)-1,3,5-三嗪和2,5-二溴对苯二酚溶于DMF的摩尔比为1:1-2，四(三苯基磷)钯和碘化亚铜的质量比为3-4:1，2,4,6-三(4-乙炔基苯基)-1,3,5-三嗪和碘化亚铜的摩尔比为1:0.05-0.1。

优选地，加热搅拌的温度为85-95℃，时间为70-80h。

第二方面，本发明提供了一种富含羟基的三嗪基共轭微孔聚合物，通过如第一方面所述的制备方法获得。

第三方面，本发明提供了如第二方面所述的富含羟基的三嗪基共轭微孔聚合物作为固相萃取吸附剂在富集分析水或食品样品中的氟喹诺酮类抗生素残留中的应用。

第四方面，本发明提供了一种富集分析水或食品样品中的氟喹诺酮类抗生素残留的方法，将如第二方面所述的富含羟基的三嗪基共轭微孔聚合物固定在固相萃取装置的固相萃取柱中，利用固相萃取装置固相萃取富集样品中的氟喹诺酮类抗生素残留，利用液相色谱-串联质谱分析氟喹诺酮类抗生素残留。

优选地，样品的pH为5-11。

优选地，样品中额外添加0-0.8mol L

优选地，固相萃取的上样流速为1-4mL L

优选地，洗脱液包括乙腈、含5％体积分数氨水的乙腈、含5％体积分数乙酸的乙腈、含5％体积分数乙酸的甲醇和含5％体积分数氨水的甲醇中的至少一种，洗脱液体积为2-10mL。

上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：

(1)本发明合成了具有高比表面积的富含羟基的三嗪基共轭微孔聚合物CMPs-OH，CMPs-OH可耐受不同溶剂的处理不发生变化，具有优异的化学稳定性，被认为是固相萃取的合适吸附剂。

(2)本发明建立了固相萃取-液相色谱-串联质谱分析水或食品样品中8种氟喹诺酮类抗生素残留的方法，并优化了固相萃取过程中的吸附条件和解析条件。该方法重复性好，线性范围宽，检出限低，结果可靠满足检测要求，可实现实际样品中氟喹诺酮类抗生素的快速分析。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1中A为实施例1的CMPs-OH的扫描电子显微镜图像，B为实施例1的CMPs-OH的XRD谱图，C为实施例1的CMPs-OH的N

图2为实施例1的CMPs-OH的固体核磁图谱；

图3为不同实验条件对萃取回收率的影响，其中A为样品pH，B为离子强度，C为上样流速，D为样品体积，E为洗脱液类型，F为洗脱液体积；

图4为泉水样品的典型色谱图。

具体实施方式

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

在氮气保护下，将2,4,6-三(4-乙炔基苯基)-1,3,5-三嗪(381.4mg，1.0mmol)和2,5-二溴对苯二酚(402mg，1.5mmol)溶于40mL的DMF置于100mL三颈烧瓶中，升温至50℃直至单体全部溶解后，加入四(三苯基磷)钯(50mg)和碘化亚铜(15mg，0.08mmol)以及20mL的三乙胺，继续升温至90℃搅拌72h。冷却至室温后，将固体抽滤，依次用氯仿、水、甲醇和丙酮洗涤，用二氯甲烷和甲醇进行索氏提取48h，在80℃的真空下干燥24h，最后得到CMPs-OH。

采用扫描电子显微镜观察CMPs-OH的形貌，如图1中的A所示，CMPs-OH容易团聚形成不均匀的块状形态。CMPs-OH的结晶度由XRD测定(如图1中的B所示)。CMPs-OH的XRD图谱没有显示出任何明显可观察到的衍射峰，这与CMPs的非晶结构一致。此外，如CMPs-OH的固体

实施例2

在氮气保护下，将2,4,6-三(4-乙炔基苯基)-1,3,5-三嗪(381.4mg，1.0mmol)和2,5-二溴对苯二酚(267mg，1.0mmol)溶于40mL的DMF置于100mL三颈烧瓶中，升温至50℃直至单体全部溶解后，加入四(三苯基磷)钯(50mg)和碘化亚铜(15mg，0.08mmol)以及20mL的三乙胺，继续升温至90℃搅拌72h。冷却至室温后，将固体抽滤，依次用氯仿、水、甲醇和丙酮洗涤，用二氯甲烷和甲醇进行索氏提取48h，在80℃的真空下干燥24h，最后得到CMPs-OH。

实施例3

在氮气保护下，将2,4,6-三(4-乙炔基苯基)-1,3,5-三嗪(381.4mg，1.0mmol)和2,5-二溴对苯二酚(534mg，2.0mmol)溶于40mL的DMF置于100mL三颈烧瓶中，升温至50℃直至单体全部溶解后，加入四(三苯基磷)钯(50mg)和碘化亚铜(15mg，0.08mmol)以及20mL的三乙胺，继续升温至90℃搅拌72h。冷却至室温后，将固体抽滤，依次用氯仿、水、甲醇和丙酮洗涤，用二氯甲烷和甲醇进行索氏提取48h，在80℃的真空下干燥24h，最后得到CMPs-OH。

实施例4

固相萃取的制备

将30mg实施例1的CMPs-OH放置到带有筛板的固相萃取柱(3mL)中，然后用另一个筛板将材料固定在固相萃取柱内。将组装好的固相萃取柱放置在固相萃取装置上。固相萃取装置的一端连接真空泵，另一端通过采样器连接与样品相连接。将固相萃取柱在使用前用甲醇活化，并用超纯水洗涤。

HPLC条件

Waters XBridge BEH C18色谱柱：100mm×2.1mm,2.5um。流动相：C相为0.1％甲酸，D相为乙腈。梯度洗脱程序：0-1.0分钟，20％D；1.0-3.0分钟，20-40％D；3.0-6.0分钟，40-80％D；6.0-9.0分钟，80-90％D；9.01-12.0分钟，20％D。流速：0.4mL·min

MS/MS条件

离子喷雾电压：-4500V；源温度：500℃；帘气：40psi；入口电压(EP)：-10V；碰撞池出口电压：-13V；雾化器气体和涡轮气体压力：50psi；离子源气体1(GS1)和离子源气体2(GS2)均为50psi。碰撞气和雾化气均是氮气。表1中列出了分析物的最佳MRM条件。

表1氟喹诺酮类抗生素的LC-MS/MS MRM数据采集方法

样品的采集与处理

采集自来水、黑虎泉泉水、牛奶和蜂蜜作为实际样品。自来水和泉水样品用0.45μm的聚醚砜滤膜过滤；称取1±0.01克的牛奶样品于50mL离心管中，加入1ml的氟喹诺酮混合标准溶液和10ml的ACN，涡旋5分钟，以10000转/分的速度离心5分钟并重复三次，在35℃下用流动的N

CMPs-OH用作固相萃取吸附剂与LC-MS/MS联合用来测定水中痕量氟喹诺酮类抗生素(ENRO，GAT，OFL，DANO，ORB，PEF，DIF和LOME)。为了获得最佳实验参数，对吸附条件(pH、离子强度、上样流速、样品体积)和解吸条件(洗脱液的类型和体积)进行了优化。优化实验所使用的水样中每种氟喹诺酮类抗生素浓度为1ng L

氟喹诺酮类抗生素的Pka范围为0.16-6.43，样品pH的变化可能会影响CMP-OH材料中羟基的质子化与电离程度，从而影响萃取效率。研究了pH值(从5到11)的影响，如图3中的A所示，在pH＝11下实现了8种FQs的最大提取效率，因为氟喹诺酮类抗生素的离子状态可能有利于它们从水溶液到吸附剂的交换。此外，在碱性条件下被CMPs-OH获得的负电荷可以促进对氟喹诺酮类抗生素的提取，因此选择pH＝11作为最佳样品pH条件。

通过控制添加到水样中的额外NaCl的含量(即0、0.1、0.2、0.4或0.8mol L

固相萃取工艺需要相对较短的时间才能达到高富集效率。系统地研究了1-4mL/min范围内的加载流速，如图3中的C所示，上样流速在1-2mL/min之间，氟喹诺酮类抗生素的高回收率超过90％。然而，流速的增加导致回收率逐渐下降。因此，2mL/min被确定为最佳上样流速。

对固相萃取来说，上样体积与可靠的分析结果和高富集因子密不可分，实验中测试了四个水平的上样体积(100-500mL)。如图3中的D所示，氟喹诺酮类抗生素的回收率在上述负载量范围内没有显示出任何显着波动。因此，对于后续实验，建议的最佳上样体积为500mL。

为了获得足够的解吸效率，研究了乙腈、含5％(体积分数)氨水的乙腈、含5％乙酸的乙腈、含5％乙酸的甲醇和含5％氨水的甲醇5种洗脱液。如图3中的E所示，酸性洗脱液的解吸效率高于碱性淋洗液，使用5％乙酸的乙腈作为洗脱液实现了最高的解吸效率。因此，选择含有5％乙酸的乙腈作为最优的洗脱液。

进一步优化了洗脱液体积(2-10mL)，如图3中的F所示，随着洗脱液体积从2mL增加到8mL，氟喹诺酮类抗生素的解吸效果增强，并随着洗脱液体积的进一步增加而达到平台期。因此，最佳淋洗液体积设置为8.0mL。

在优化条件下，如表2所示，方法的线性范围为1～400ng L

表2固相萃取方法的分析数据

为了评价上述方法的适用性，选择自来水、泉水、牛奶和蜂蜜，作为实际水样进行分析。在上述四个实际样品中未发现氟喹诺酮类抗生素。自来水和泉水样品在浓度为10、40和100ng·L

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。