主题：【资料】化学分析样品制备(86讲 待续)

化学分析样品制备（52）
第二章 萃取原理和从液体中萃取半挥发性有机物（26）
(2.2. 液-液萃取)

2.2.2  液-液萃取的方法(请回顾一下上几讲的内容)

      一旦分析物被萃取到溶剂B中，就要把大量萃取用溶剂蒸发减少，蒸发溶剂可以使用K-D（Kuderna–Danish）浓缩器，入图 2.13b 所示，这种K-D浓缩器普遍用于溶解在挥发性溶剂中的半挥发性物质的浓缩。K-D浓缩器包括三个主要组成部件，它们利用挂钩和/或夹子组合到一起：中间有一个足够大的长径瓶可以容纳被浓缩的萃取溶剂，一个收集浓缩物的锥形容器，上面有一个让溶剂蒸发去而让萃取物凝结下来的冷凝器。这一设备放在沸腾的水浴上以水蒸汽加热中间装有被浓缩萃取溶剂的长径瓶，蒸发出来的溶剂蒸汽要排放到通风橱里，或进入溶剂回收的设备中。或者可以使用机械转动的旋转蒸发器进行浓缩，除去多余的溶剂。或者使用其他利用惰性气体吹扫溶剂的浓缩设备。



进行饮用水中分析物的液-液萃取比较简单，但是如果样品是血液、尿液、或废水要进行液-液萃就比较麻烦，这种样品常常在表面形成泡沫，由于在样品中存在不溶解的悬浮物，并形成乳状液。要克服这一困难可以往样品中加入盐、冷冻样品或者把样品离心处理。

（资料来源：“Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry“，Editor J. D. WINEFORDNER，2003）

化学分析样品制备（53）

第二章 萃取原理和从液体中萃取半挥发性有机物（27）(2.2. 液-液萃取)
2.2.2  液-液萃取的方法(请回顾一下上几讲的内容)

液-液连续萃取
    也可以使用连续液-液萃取设备进行萃取，连续液-液萃是一种不同的萃取过程，特别是当分析物在液相A和液相B之间的分配系数比较低时使用，进行连续液-液萃取的设备（图2.14 和 图2.15）是一个自动运行的过程，无须用手摇振分液漏斗，可以同时进行多次萃取。


因为不要摇振萃取相使其进行混合，所以也避免了形成乳浊液，这一设备可以进行单独的萃取（图 2.14），也可以进行萃取和浓缩(图 2.15)。连续萃取器的工作原理是通过萃取溶剂的不断蒸发和冷凝，使有机溶剂连续循环地通过水相，连续液-液萃取设备是针对萃取溶剂的密度大于或小于水的情况来设计的。

（资料来源：“Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry“，Editor J. D. WINEFORDNER，2003）

化学分析样品制备（54）

第二章 萃取原理和从液体中萃取半挥发性有机物（28）(2.2. 液-液萃取)

2.2.2  液-液萃取的方法(请回顾一下上几讲的内容)
2.2.3 液-液萃取的操作步骤（1）

    一般性萃取操作程序（图 2.16）的设计是从水溶液中萃取半挥发性有机物，一些重要的有机物（如碱、弱酸、强酸和中性化合物）是按类别进行处理使之进入到有机溶剂中，许多药物和农药是无机或中性化合物，可以使用这一步骤进行回收，这一萃取方案是基于控制水样的酸度来进行的。在酸性条件下碱的 KD 值要低，在碱性条件下酸的KD 值也一样低，因为在上述情况下这些化合物会离解，离子化的酸与碱与有机溶剂混合时倾向于保留在水溶液中，而中性化合物不管溶液的 pH 值是多少，都会倾向于转移到有机溶剂中。
假设水样含有无机和有机化合物，包括碱、强酸、弱酸和中性化合物，把酸度调节到 pH 2,用有机溶剂进行萃取（图 2.16,步骤 1），在这样的条件下无机物和碱保留在水相，因为

      步骤 1 把水样调节到pH2用有机溶剂萃取


在 pH2 条件下，无机物和有机碱带有正电荷，因而倾向于留在水相中，而中性化合物和强酸和弱酸具有较高的 KD，会从水溶液中转到有机相中。

（资料来源：“Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry“，Editor J. D. WINEFORDNER，2003）

  化学分析样品制备（55）
第二章 萃取原理和从液体中萃取半挥发性有机物（29）(2.2. 液-液萃取)
2.2.2  液-液萃取的方法(请回顾一下上几讲的内容)
2.2.3 液-液萃取的操作步骤（2）

    为了把有机碱从无机化合物中分离出来，并把它转移到有机溶剂中，把中性和酸性化合物萃取走以后的酸性水溶液的 pH 调节到 pH 10，并用有机溶剂进行萃取（图 2.16, 步骤2)，在pH 10 的条件下非离子化有机碱的 KD 值有利于有机溶剂的萃取，而无机化合物主要保留在水溶液中。

    步骤2：调节水相，1a,到pH 10,用有机溶剂进行萃取


（资料来源：“Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry“，Editor J. D. WINEFORDNER，2003）

化学分析样品制备（56）
第二章 萃取原理和从液体中萃取半挥发性有机物（30）
(2.2. 液-液萃取)
2.2.2  液-液萃取的方法(请回顾一下上几讲的内容)
2.2.3 液-液萃取的操作步骤（3）

      只含有弱酸和中性化合物的有机溶剂相随后用氢氧化钠水溶液（pH 10）进行反萃取（图2.16, 步骤 4），中性化合物保留在有机溶剂中，而在此 pH 条件下处于离子的弱酸会被萃取到水相中。

步骤4：用氢氧化钠（pH 10）萃取有机相，3b

辛苦了，非常详细。

化学分析样品制备（57）
第二章 萃取原理和从液体中萃取半挥发性有机物（31）
    (2.2. 液-液萃取) (请回顾一下上几讲的内容)

2.2.4. 萃取技术的近代发展

        多年来使用 LLE 方法有许多困难，如要使用大量溶剂、容易形成乳状液、会产生污染物以及要使用昂贵的玻璃仪器，为了解决这些难题发展了其他的样品制备技术，如固相萃取（SPE）和固相微萃取（SPME），最近20年这些技术得到了广泛的应用和发展。但是近年微流体力学自动化的进步可以克服它固有的困难，促使 LLE 获得新生，。
      Fujiwara 等[47]开发了仪器化、在线、连续形成离子对和溶剂萃取、相分离并可进行检测的设备，他把这一方法用于合成尿液中的阿托品和标准药物中的东莨菪碱分析。设备如下图。

化学分析样品制备（58）

第二章 萃取原理和从液体中萃取半挥发性有机物（32）
(2.2. 液-液萃取) (请回顾一下上几讲的内容)

2.2.4. 萃取技术的近代发展（续）

      Tokeshi 等 [1]研究了在玻璃芯片上进行微通道离子对的溶剂萃取，把铁的络合物（Fe-4,7-1,10-邻二氮杂菲 二磺酸）和 capriquat （三-n-八甲基铵氯化物）氯仿溶液分别引入微通道（250μm），形成平行的两相流层，进行液-液水相和有机相的界面（图2.17)，作者说明在微通道中水相-有机相界面并不像在LLE中那样，按液体比重的不同保持在上层或下层。在微通道环境中，表面张力和磨擦力要比比重力强烈，这样一来界面会与通道平行一层挨着一层，以慢流速或停止流动情况下，形成的离子对在45秒内从水相萃取到氯仿中，萃取的快慢决定于分子扩散的速度。萃取系统不需要机械搅拌、混合或摇振。
图 2-17 在玻璃芯片上进行微萃取的示意图





                          图 2-17 在玻璃芯片上进行微萃取的示意图

[1]. M. Tokeshi, T. Minagawa, and T. Kitamori, Anal. Chem., 72, 1711 (2000).

（资料来源：“Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry“，Editor J. D. WINEFORDNER，2003）

化学分析样品制备（59）
第二章 萃取原理和从液体中萃取半挥发性有机物（33）
(2.2. 液-液萃取) (请回顾一下上几讲的内容)
2.2.4. 萃取技术的近代发展（续）

有固体吸附剂的液-液萃取

      Peng 等人 [1]提出的一种新的萃取方法，是在96-孔液-液萃中填充固体吸附剂，并用程序化、自动机械的液体处理工作站控制液-液萃取自动化设备，见图 2-18的示意图。Peng 等的这一系统是为了分析组合化学产品分析中进行样品制备，这一装置是全自动、高通量、有效地除去组合化学粗产品中的胺类化合物和水溶性杂质。



      在研究中 Peng 等人使用了三种 96-孔萃取盘，第一种是在底部有疏水性GF/C玻璃纤维过滤层的96-孔萃取盘；第二种是底部有聚乙烯过滤芯、装有硅藻土吸附剂颗粒的 96-孔萃取盘；第三种是在底部有疏水性GF/C玻璃纤维过滤层并装有硅藻土吸附剂颗粒的96-孔萃取盘。当萃取孔中装填硅藻土吸附剂（200mg）时开始用 800 μL 盐酸冲洗，然后加入 800 μL 溶于适当溶剂中的胺类样品，用 800 μL 萃取溶剂洗脱吸附物，施加 7.6 cm 汞柱的真空度把洗脱物抽到收集孔中。把循环6次操作的盐酸水溶液和氯仿混合物分层后的有机相收集起来进行分析。所有的操作都使用 Quadra 96 液体处理工作站来自动控制。
用这一方法,如图( 2-18A ）所示。


图 2-18-A 四种影响分析的胺类通过自动LLE后除去的情况

[1]. S. X. Peng, C. Henson, M. J. Strojnowski, A. Golebiowski, and S. R. Klop-
fenstein, Anal. Chem., 72, 261 (2000).
（资料来源：“Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry“，Editor J. D. WINEFORDNER，2003）

化学分析样品制备（60）

第二章 萃取原理和从液体中萃取半挥发性有机物（34）

(2.2. 液-液萃取) (请回顾一下上几讲的内容)

2.2.4. 萃取技术的近代发展（续）

    上一节提到的 96-孔填充固体吸附剂的液-液萃取装置，使用程序化、自动机械的液体处理工作站可以高通量、快速、高效地进行成分复杂的生物样品制备。Peng 等人把这一方法于分析老鼠血浆中羧酸基金属蛋白酶抑制剂化合物[1]。样品处理的示意图见图 2-18。

样品制备：把样品和蛋白酶抑制剂化合物和内标物溶于甲醇，制备成浓度分别为1.0 mg/mL 和 100μg/mL的储备溶液，取定量的样品和内标物溶液用氮气吹干。把干燥的残渣再和老鼠血浆空白混合制备成每种成分为 1000 ng/mL 的浓度工作溶液，或重新和缓冲溶液 PBS (pH 7.4)配制成 40 ng/mL浓度的内标物工作溶液。
    血浆标准的配制是把1000 ng/mL的工作溶液加到血浆空白溶液中，配制成0.1 ng/mL—1000 ng/mL的11个标准溶液。
质量控制（QC）样品的配制和校准用标准溶液的培植配制一样，形成四个浓度的样品，0.5 ng/mL (LLOQ QC), 5 ng/mL (低浓度 QC), 50 ng/mL (中等浓度 QC), 和 800 ng/mL (高浓度 QC)。所有这些样品在进行LC-MS-MS分析之前都要通过自动的 96 孔液液萃取处理。


液-液萃取装置

      顺序把样品和溶剂加到萃取池中，在两个液相的界面之间，在每一个孔通道中的颗粒表面上进行LLE(图 2.18)。利用缓和的真空度把有机萃取相吸引到96-孔收集池中。这一方法用于组合化学数据库样品的初始纯化。

自动 96孔 LLE 萃取步骤

自动 96孔 LLE 萃取器使用 A96-通道程序控液体处理工作站(Quadra96,model320,Tomtec,Hamden,CT)控制，使用硅藻土填充的 96孔池（每一孔260 mg），底部装有疏水性GF/C玻璃纤维过滤片，使用这一装置对血浆样品进行自动液-液萃取。首先往 96孔样品源池中注入 100 μL 含有校准用标准的血浆样品，质量控制样品注入空的池中，然后 Quadra 96 把 25μL内标工作溶液加到96孔样品源板中，使 LLE板和收集板进行真空抽吸，LLE板在真空抽吸装置的上面，而收集池（在洗脱处于过程中收集洗脱液）处于真空抽吸装置中。Quadra 96 程序运行LLE：
首先用 Quadra 96往LLE 板中加入 200 μL 缓冲溶液，Quadra 96 从样品源池中吸取100μL样品，加到LLE池中，然后用 800μL 有机萃取溶剂进行洗脱，洗脱到装有空LC样品瓶的收集池中，在洗脱过程中施加轻微的真空抽吸（‹1英寸汞柱），整个萃取程约 10 min，样品在收集瓶中用氮气于45℃下蒸发至干涸，再用100μL 50%的甲醇溶解，以供下一步的分析。

[1]. S. X. Peng, T. M. Branch, and S. L. King, Anal. Chem., 73, 708 (2001).

（资料来源：“Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry“，Editor J. D. WINEFORDNER，2003）