第29卷

    2001年7月 分析化学 (FENXI HUAXUE) 研究报告

    Chinese Journal of Analytical Chemistry

    第7期

    760～764

    电压梯度自由区带毛细管电泳分离芳香胺

    陈 曦3

    陈 薇 李梅金 易长青 王小如

    (厦门大学化学化工学院现代分析科学教育部重点实验室 ,厦门 361005)

    摘 要 建立了分离8种环境污染物芳香胺的高效毛细管区带电泳法。以磷酸盐为缓冲溶液 ,考察了

    pH值、缓冲溶液浓度、各种添加剂(环糊精、尿素)和有机试剂对分离的影响 ,在此基础上采用了电压梯

    度法 ,使8种芳香胺得到了较好的分离。

    关键词 高效毛细管区带电泳 ,电压梯度 ,芳香胺

    2000208202收稿;2001202226接受

    本文系国家自然科学基金资助项目(No. 29877022)

    1 引 言

    芳香胺是一类致癌物质 ,由于它们对环境和人体健康的危害 ,许多国家已将其列入主要检测和控制

    项目。芳香胺类化合物的分离和检测技术受到越来越广泛的重视。分离芳胺类化合物的方法主要有薄

    层色谱(TLC) 、气相色谱(GC) 、 HPLC 〔 1～3〕。不同芳香胺化合物的极性存在较大的差别 ,在 HPLC中常用

    梯度洗脱方法 ,进行多种芳香胺的分离分析〔 4〕。分析过程一般需时20 min以上 ,消耗较大量的溶剂。

    毛细管电泳法(CE)作为一种现代化分析技术 ,已得到广泛应用 ,与 HPLC和 GC相比 ,CE具有分离

    效率高、分析时间短、样品量少和运行成本低等优点。目前 ,已有报道采用 CE分离各种多环芳烃等环

    境污染物〔 5〕,但用 CE分离芳香胺至今仍未见报道。

    本文发展了利用电压梯度 CZE 2UV 分离 8 种常见芳香胺的方法。在磷酸盐缓冲溶液中 ,试验了各

    种添加剂、有机试剂以及各种电压梯度对分离的影响 ,成功地分离了8种芳香胺。

    2 实验部分

    211 仪器与试剂

    HP3D高效毛细管电泳仪(HP公司) ,二极管阵列检测器。12萘胺、 22萘胺、联苯胺、 3 ,3′ 2二甲氧基联

    苯胺、 o2联甲苯胺二盐酸盐、 4 ,4′ 2二苯氨基甲烷、 o2氨基偶氮甲苯和 o2苯二胺均购自 Sigma 公司。其它

    实验试剂均为分析纯试剂 ,实验用水为超纯水(Milli2Q50

    ,电阻 > 18M Ω) 。

    212 电泳条件

    石英毛细管(河北永年光导纤维厂) ,35 cm× 75μm ,有效长26. 5 cm。紫外检测波长为214 nm和250

    nm。磷酸缓冲体系(pH 2. 4) ,50 kPa· 3s压差进样。新柱经水冲洗 5 min ,0. 1 mol L NaOH冲洗 5 min ,水

    冲洗30 min ,缓冲溶液冲洗20 min处理后 ,抽干待用。实验前直接用缓冲溶液冲洗 10 min ,进样前用缓

    冲溶液冲洗3 min ,实验结束后将毛细管用水冲10 min后抽干过夜。

    213 试剂的配制

    用甲醇分别配制芳香胺标准储备液 ,并避光保存在 4 ℃冰箱中 ,使用前用甲醇依次稀释 ,混合标准

    溶液中分别含12萘胺7. 28× 10 - 3

    mol L、 22萘胺 1180 ×10 - 3

    mol L、联苯胺 9117 ×10 - 3

    mol L、 3 ,3′ 2二甲

    氧基联苯胺1. 34× 10 - 3

    mol L、 o2联甲苯胺二磷酸盐 1143 ×10 - 3

    mol L、 4 ,4′ 2二苯氨基甲烷 2156 ×10 - 3

    mol L、 o2氨基偶氮甲苯 4. 55× 10 - 3

    mol L 和 o2苯二胺的混合标液2193 × 10 - 3

    mol L。

    3 结果与讨论

    311 缓冲体系的选择缓冲液阴阳离子种类影响电渗流和被分析物与毛细管内壁的相互作用及离子淌度 ,从而影响分离。

    实验研究了磷酸(pH 2. 1～12. 0) 、乙酸(pH 2. 7～6. 8) 、柠檬酸(pH 2. 6～7. 3) 3 种常见钠盐缓冲体系对

    分离的影响。实验发现:当缓冲溶液pH > 6. 5 ,8种芳香胺一起出峰;而当缓冲溶液 pH < 6. 5 ,芳香胺的

    分离有所改善。根据实验结果 ,选用pH在214的磷酸钠盐缓冲体系 ,8 种芳香胺分离程度较好。另外 ,随着缓冲溶液浓度的提高 ,8种芳香胺的分离度有所提高 ,当浓度高于 50 mmol L 分离改善效果并不显

    著 ,但电流却有较大的增大且分析时间延长。因而选择pH 2. 4 的磷酸钠盐(50 mmol L)为缓冲体系(图

    1a) 。

    312 β 2CD的影响

    环糊精(CDs)是 CE中常用添加剂 ,能将客体如有机和无机分子或离子包络到它们的疏水性空腔 ,由于环糊精包络物的相对稳定性受氢键、疏水相互作用、溶剂效应及客体分子的大小和形状等因素的影

    响 ,环糊精往往能提高分离选择性。实验研究了不同浓度的β 2CD对芳香胺分离的影响。在所选的酸性

    磷酸钠盐缓冲溶液体系中 , β 2CD基本呈中性(pKa 12. 1～12. 6)

    〔 6〕。加入5～35 mmol Lβ 2CD ,在11 kV和

    20 ℃柱温条件下分离8种芳香胺 ,实验结果表明β 2CD的加入对分离结果影响较大。当缓冲溶液中含有

    5 mmol Lβ 2CD时 ,4 ,4′ 2二苯氨基甲烷、联甲苯胺二盐酸盐和联苯胺的出峰时间推迟 ,而其它组分基本保

    持不变。说明β 2CD对4 ,4′ 2二苯氨基甲烷、联甲苯胺二盐酸盐和联苯胺的包络作用较大。随着β 2CD含

    量的加大 ,除上述 3 种组分继续推迟出峰时间外 ,3 ,3′ 2二甲氧基联苯胺出峰时间也有所推迟。如图 1b

    所示 ,当β 2CD浓度为20 mmol L ,3 ,3′ 2二甲氧基联苯胺与邻苯二胺可以得到初步的分离。此外 ,由于在

    酸性条件下毛细管壁吸附 o2氨基偶氮甲苯现象严重 ,在 pH < 6. 5 的酸性磷酸钠盐的缓冲体系中(图

    1a) , o2氨基偶氮甲苯在1 h内没有出峰 ,而加入β 2CD , β 2CD加入后与偶氮甲苯形成了环糊精包络物 ,减

    少了毛细管柱内壁对 o2氨基偶氮甲苯的吸附 , o2氨基偶氮甲苯在 20 min 内就出峰 ,且出峰时间随β 2CD

    浓度的提高而推后。继续增大β 2CD浓度 ,各组分分离度下降。可能由于高浓度下β 2CD 与各芳香胺存

    在不同程度的包络作用 ,提高β 2CD的浓度反而使包络选择性下降。根据实验结果 ,选择最佳的β 2CD含

    量为20 mmol L。

    图1 不同β 2CD浓度下的芳香胺毛细管区带电泳分离色谱图

    Fig. 1 Electrophoresis of aromatic amines by capillary zone electrophoresis (CZE) with differentβ 2cyclodextrin con2

    centration

    a. 0 mmol L ;b. 20 mmol L。11 22萘胺(22aminonaphthalene) ;21 3 ,3′ 2二甲氧基联苯胺(3 ,3′ 2dimethoxybenzidine) ;31 12萘胺(12

    aminonaphthalene) ; 414 ,4′ 2二苯氨基甲烷(4 ,4′ 2methylene diankiline) ;51 o2联甲苯胺二盐酸盐( o2tolidine dihydrochloride) ;

    61 o2氨基偶氮甲苯( o2aminoazotoluolene) ;71联苯胺(benzidine) ;81邻苯二胺( o2diaminobenzene) ......