主题:【第十三届原创】离子液体在分离分析领域中的应用

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离子液体在分离分析领域中的应用



离子液体作为一种“绿色溶剂”,具有蒸气压极低、热稳定性高以及对有机和无机物均具有良好的溶解等优点[31-33],已广泛应用于有机合成和催化、能源环境、食品检测、生物检测等[34-37]多个领域。本部分重点介绍离子液体作为色谱固定相功能化试剂以及蛋白质助溶剂方面的应用。

1 离子液体作为色谱固定相功能化试剂



离子液体所具有的良好溶解能力、低蒸气压和高热稳定性等特征使得离子液体可被开发成新型的有机功能化试剂,以制备具有多种分离作用机制的新型色谱固定相材料[38-43]

例如,Qiao等[44]首先采用1-乙烯基咪唑和2-溴乙酰胺合成中间体酰胺功能化咪唑离子液体,进而将其枝接到巯基功能化二氧化硅表面,制备得到了新型的酰胺化咪唑硅胶修饰色谱固定相。该色谱固定相可实现21种黄酮类化合物和大豆提取物中黄酮类化合物的有效分离,其分离效果均优于商品化Tosoh酰胺柱的效果。作者进一步将该色谱柱应用于人尿中极性和亲水性代谢物核苷、氨基酸等的分离分析,其分离效果同样优于商品化Tosoh酰胺柱的效果。

Qiao等[45]将1-乙烯基-3-辛基咪唑乳酸盐为功能单体修饰到球形硅胶表面,制备得到新型SIL-MPS-VOL硅胶色谱固定相。SIL-MPS-VOL色谱柱显示典型的反相/亲水混和模式保留机制,可实现苯同系物、位置异构体、核苷类等疏水、亲水性物质的分离分析,且分离效率优于商品化C8柱的分离效果。作者同时将该固定相用于奶粉中三聚氰胺的无干扰分离检测。

Zhou等[46]首先将奎宁通过自由基链转移反应修饰到巯基功能化二氧化硅表面,以2-氯乙基异氰酸酯为桥接分子,进一步将N-甲基咪唑修饰到奎宁功能化硅球表面制备得到新型Sil-PQn-MIm硅胶色谱固定相。Sil-PQn-MIm色谱柱显示典型的反相/亲水/离子交换混合模式保留机制,可实现烷基苯、多环芳烃、磺胺类、核苷类、芳香酸类等疏水、亲水和离子型物质的分离分析。作者进一步将Sil-PQn-MIm色谱柱应用于手性对映体的分离分析,其分离效率优于实验室制备的Sil-PQn色谱柱的分离效果。

Sil-PQn-MIm色谱固定制备示意[46]

.2 离子液体作为蛋白质助溶剂



基于离子液体的优良性能,在蛋白质组学研究中,其也被开发用于蛋白质的助溶剂,用于增强复杂蛋白质样品的溶解度。

例如,Sun[47]首先采用四氟硼酸化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体溶解在NH4CO3缓冲液中用于大鼠脑膜蛋白的辅助溶解,并与常用膜蛋白质助溶剂Rapigest、尿素、十二烷基硫酸钠SDS和甲醇分别进行对比。作者研究发现,与上述4种助溶剂相比,该离子液体具有良好的溶解能力、更强的蛋白识别能力、良好的胰蛋白酶相容性和质谱分析兼容性

Zhao等[48]进一步优化并比较了多种功能化离子液体对膜蛋白质溶解效果的影响。作者以膜蛋白质细菌视紫红为例,探讨了不同侧链长度对膜蛋白质溶解效果的影响。研究发现,含有十二个碳原子的离子液体氯化1-乙烯基-3-十二烷基咪唑对膜蛋白质的溶解能力最强。此外,其溶解能力明显优于SDS、脱氧胆酸钠(SDC)、Rapigest、CHAPS、尿素、TritonX-100和甲醇等常用膜蛋白质助溶剂(图1-6)。作者进一步将离子液体氯化1-乙烯基-3-十二烷基咪唑用于大鼠脑膜蛋白质的提取分析,通过质谱分析可鉴定到251个膜蛋白质和982个疏水性多肽优于SDS辅助分析方法(178个膜蛋白和279个疏水性多肽)。展示出离子液体在膜蛋白质分析中良好的潜力。

不同结构离子液体对膜蛋白质溶解性能的影响及与商品化助溶剂试剂比较[48]




Biswas等[49]将离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑(BMIMCI)用于玉米蛋白生物聚合物的溶解分析,并与常用混合溶剂尿素/NH4CI、琥珀酸/氯化胆碱、马来酸/氯化胆碱、苯乙酸/氯化胆碱进行了对比。作者研究发现,玉米蛋白生物聚合物在4种混合溶剂中无法溶解,而在80℃时,玉米蛋白生物聚合物可溶于BMIMCI中,且浓度达到15%(w/w)。显示出离子液体在蛋白溶解分析中的良好潜力。
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