李春涯，鄭芙蓉，黃奕娜，李 婷，李麗卿，楊 婷，陸儉潔*

(1中南民族大學化學與材料科學學院國家民委分析化學重點實驗室，武漢430074;2廣東省潮州市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，潮州521011)

離子液體是由有機陽離子和無機陰離子或有機陰離子組成的，在室溫附近呈液體或熔點＜100℃的鹽類，因而也稱作室溫離子液體.離子液體具有不揮發(fā)、液程寬、溶解性強、熱穩(wěn)定性高、導電性好、電位窗口寬等特性，廣泛用于有機合成、材料科學、生物化學、電化學及分析化學［1］.電分析化學研究表明，離子液體能促進電子轉(zhuǎn)移速度，改善電極的傳感特性，提高傳感器的選擇性及靈敏度［2-4］.然而，即使采用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽這種疏水性離子液體構(gòu)建膜修飾電極，仍很難保持離子液體膜的長期穩(wěn)定性［5］.鑒于此，擬通過電化學聚合1-［3-(N-吡咯)丙基］-3-己基咪唑四氟硼酸鹽離子液體至電極表面，以提高修飾膜的穩(wěn)定性.結(jié)果表明，該聚離子液體膜仍會在水相中溶解.因此，采用十二烷基磺酸鈉處理該聚離子液體膜修飾電極，實現(xiàn)其陰離子交換，構(gòu)建疏水性聚合物界面.考察了厚樸酚在該聚離子液體疏水界面上的電化學行為，并建立高靈敏分析方法.

厚樸酚是中藥厚樸皮中抗菌作用的有效成分，其結(jié)構(gòu)如圖1.《中國藥典》規(guī)定中藥厚樸質(zhì)量以厚樸酚含量為標準.因此，建立高效、選擇性強的厚樸酚檢測方法，對確保厚樸藥材的質(zhì)量以及合理用藥有重要的意義.厚樸酚檢測方法主要有毛細管電泳法［6］，液相色譜法［7］和液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法［8］等.由于厚樸酚中的酚羥基可被電化學氧化，故電化學法［9］也用于其檢測，且因靈敏、快速而倍受關(guān)注.

圖1 厚樸酚的化學結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of magnolol

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

在CHI660C電化學工作站(辰華儀器公司，上海)上進行電化學測試，采用三電極體系進行:聚離子液體膜修飾電極(3 mm)為工作電極，參比電極為飽和甘汞電極(SCE)，對電極為鉑柱電極;核磁共振譜在AVANCE III 400 NMR spectrometer(Bruker，Switzerland)上測得.

厚樸酚(Magnolol，阿拉丁試劑公司)溶于無水乙醇配成1.0×10－2mol/L標準溶液，置于4℃冰箱儲存?zhèn)溆?，使用時稀釋到所需濃度;磷酸鹽緩沖液由Na2HPO4和KH2PO4配成;除特別標注外，所有試劑均為分析純，試劑未經(jīng)純化而直接使用，實驗用水為超純水，所有實驗在室溫下完成.

1.2 實驗方法

1.2.1 離子液體合成

吡咯逐滴加至含1，3-二溴丙烷和NaH的DMF溶液中，并攪拌過夜.加入適量二次水，無水乙醚萃取，乙醚層以無水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)溶劑.初產(chǎn)品經(jīng)硅膠柱分離純化，得褐色油狀液體，N-(3-溴丙基)吡咯.

攪拌條件下將N-(3-溴丙基)吡咯甲苯溶液逐滴加入3-己基咪唑甲苯溶液中，反應12 h.減壓蒸出甲苯溶劑，以CH2Cl2/CH3OH(1:1)為淋洗劑，硅膠柱分離得溴化1-［3-(N-吡咯)丙基］-3-己基咪唑離子液體.攪拌條件下，將該離子液體加入四氟硼酸鈉水溶液中，60°C反應30 min，CH2Cl2萃取分離，無水硫酸鎂干燥，蒸出溶劑，即得1-［3-(N-吡咯)丙基］-3-己基咪唑四氟硼酸鹽離子液體(1H NMR(D2O):8.42(s，1H)，7.34(s，2H)，6.68(s，2H)，6.08(s，2H)，4.11(t，2H)，4.05(t，2H)，3.97(t，2H)，2.30(tt，2H)，1.75(tt，2H)，1.21(tt，6H)，0.78(t，3H).

1.2.2 聚離子液體膜修飾電極制備

用 6#金相砂紙打磨玻碳電極，再用 0.3 μm α-Al3O2拋光，分別在硝酸、乙醇、二次水中超聲清洗，晾干備用.將潔凈的玻碳電極置于含0.5 mmol/L1-［3-(N-吡咯)丙基］-3-己基咪唑四氟硼酸鹽離子液體的四氟硼酸鈉溶液中，在0 V和1.2 V間進行電位階躍聚合，修飾電極在十二烷基磺酸鈉溶液中浸泡，實現(xiàn)陰離子交換，獲得疏水性聚1-［3-(N-吡咯)丙基］-3-己基咪唑十二烷基磺酸鹽離子液體膜修飾電極(PIL/GCE).

1.2.3 樣品制備

中藥厚樸購買于武漢市中南民族大學校醫(yī)院.厚樸樣品在60℃下干燥4 h后研磨成粉.厚樸酚的萃取過程按照文獻［10］進行:稱量2.0 g已研磨好的厚樸粉末，加入100 mL甲醇，60℃靜置3 h.冷卻至室溫，超聲30 min，過濾，收集濾液.

1.2.4 電化學測試方法

將PIL/GCE電極置于磷酸緩沖溶液中，在－0.2～1.0 V電位范圍內(nèi)循環(huán)伏安掃描至基線穩(wěn)定，洗凈，室溫晾干.將PIL/GCE電極置于厚樸酚溶液中，0 V 條件下攪拌富集120 s，記錄－0.2～1.0 V電位區(qū)間內(nèi)的微分脈沖伏安曲線，氧化峰峰電流用于厚樸酚測定.

2 結(jié)果與討論

2.1 厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的循環(huán)伏安行為

圖2為3.0×10－6mol/L厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極(a)和裸玻碳電極上的循環(huán)伏安曲線.在－0.20～1.0 V電位范圍內(nèi)，厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極和裸玻碳電極上都呈現(xiàn)出一個氧化峰，其氧化峰峰電位分別位于0.64 V和0.56 V.在負電位方向掃描過程，沒有觀察到相應的還原峰，由此可知，厚樸酚的電化學氧化是一個不可逆過程.與裸電極相比，厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的氧化峰電位略有正移，表明聚合物膜對其電子傳遞有阻礙作用;但其氧化峰峰電流比在裸電極上顯著增強，表現(xiàn)出明顯的增敏效應.

圖2 厚樸酚的循環(huán)伏安曲線Fig.2 Cyclic voltammograms of magnolol

2.2 掃描速度的影響

以聚離子液體膜修飾電極為工作電極，在0.025～0.5 V/s范圍內(nèi)考察了不同掃描速度對1.0×10－6mol/L厚樸酚的伏安行為的影響，其循環(huán)伏安曲線見圖3.如圖3所示，從0.025 V/s(圖3 a)到0.5 V/s(圖3 h)，隨掃描速度增加，峰電位正移，峰電流逐漸增加.厚樸酚的氧化峰峰電流(I)與掃描速度(v)之間有良好的線性關(guān)系，線性方程為I(μA)=14.22 v(V/s)+0.2560(r=0.985)，說明厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的電化學反應受吸附過程控制.

2.3 電位階躍次數(shù)對厚樸酚響應電流的影響

圖3 不同掃描速度下厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的循環(huán)伏安曲線Fig.3 Cyclic voltammograms of magnolol on the polymerized ionic liquid film modified electrode at different scan rate

電位階躍次數(shù)(n)直接影響聚聚離子液體膜厚度，從而影響厚樸酚在該膜修飾電極界面的電化學響應，進而改變其檢測靈敏度.在不同電位階躍次數(shù)條件下，制備聚離子液體膜修飾電極，采用微分脈沖伏安法研究1.0×10－6mol/L厚樸酚的電流響應，如圖4.當階躍次數(shù)由5次增加至10次時，其氧化峰峰電流顯著增加;而階躍次數(shù)由10次增加至30次時，厚樸酚氧化峰峰電流逐漸降低;階躍次數(shù)大于30次后，氧化峰峰電流趨于穩(wěn)定.氧化峰峰電流降低的原因，可能是聚合物膜厚度增加導致界面電荷傳遞電阻增加，從而導致電流響應下降.

圖4 電位階躍次數(shù)對厚樸酚氧化峰峰電流的影響Fig.4 Influence of the potential step number on the oxidation peak current of magnolol

2.4 pH值對厚樸酚響應電流的影響

以聚離子液體膜修飾電極為工作電極，考察了緩沖溶液pH值對厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的電化學響應的影響.結(jié)果表明，當磷酸鹽緩沖溶液pH值由4.0到6.0時，氧化峰峰電流逐漸增加;在pH值7.0～12.0范圍內(nèi)，峰電流逐漸減小;在pH值為6.0時，峰電流最大，故選擇 pH 6.0的磷酸鹽緩沖溶液為支持電解質(zhì)溶液.

圖5 pH值對厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的氧化峰峰電流的影響Fig.5 Influence of pH values on the oxidation peak current of magnolol at the polymeric film electrode

2.5 富集電位和富集時間的影響

在–0.4～0.5 V內(nèi)考察了富集電位對厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的氧化峰峰電流的影響.在–0.4～0 V范圍內(nèi)，峰電流隨富集電位增加而增加;進一步升高富集電位，峰電流逐漸降低，故選擇0 V作為最佳富集電位.

圖6 富集電位對厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的氧化峰峰電流的影響Fig.6 Influence of accumulation potential on the oxidation peak current of magnolol at the polymeric film electrode

在0～270 s內(nèi)考察了富集時間對厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的氧化峰峰電流的影響，結(jié)果在0～210 s范圍內(nèi)峰電流逐漸增加，210 s后峰電流逐漸趨于穩(wěn)定，故選擇210 s為最佳富集時間.

圖7 富集時間對厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的氧化峰峰電流的影響Fig.7 Influence of accumulation time on the oxidation peak current of magnolol at the polymeric film electrode

2.6 重現(xiàn)性和干擾實驗

平行制備7支聚離子液體膜修飾電極，分別測定1.0×10－6mol/L厚樸酚溶液，相對標準偏差(RSD)為2.09%，表明制備該聚離子液體膜修飾電極具有良好的重現(xiàn)性.考察了該聚離子液體膜修飾電極測定1.0×10－6mol/L厚樸酚時的干擾情況，實驗發(fā)現(xiàn) 100 倍的 Cd2+，Pb2+，Mg2+，F(xiàn)e3+，Zn2+，Cu2+;50倍的次黃嘌呤，苯酚，鄰苯二酚，賴氨酸，尿酸;100倍的多巴胺，抗壞血酸和兒茶酚對厚樸酚的氧化信號不產(chǎn)生任何干擾(SD＜5.0%)，故該聚離子液體膜修飾電極用于檢測厚樸酚具有較好的選擇性.

2.7 分析應用

在優(yōu)化條件下，用微分脈沖伏安法考察了氧化峰峰電流與厚樸酚濃度之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)厚樸酚的氧化峰峰電流與其濃度在 1.0×10－8～5.0×10－6mol/L和5.0×10－6～2.0×10－5mol/L 范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為Ip(μA)=0.7169 c(μmol/L)+0.3123(R2=0.999)和 Ip(μA)=0.1593 c(μmol/L)+3.0864(R2=0.999)，其檢測限為7.1 ×10－9mol/L.

在最優(yōu)條件下，按照2.5的方法對實際樣品中厚樸酚的含量進行測定，結(jié)果見表1.

表1 實際樣品中厚樸酚的的測定結(jié)果(n=3)Tab.1 Results for magnolol determination in real samples(n=3)

3 結(jié)語

本文合成了四氟硼酸1-［3-(N-吡咯)丙基］-3-己基咪唑離子液體，采用電位階躍技術(shù)在玻碳電極表面可控制備了聚離子液體膜修飾電極，考察了厚樸酚在該聚離子液體膜修飾電極上的電化學行為，并用微分脈沖伏安法實現(xiàn)了厚樸酚的測定.結(jié)果表明:厚樸酚在該聚離子液體膜修飾電極上只有一個不可逆氧化峰，其氧化峰峰電流與裸電極相比顯著增加，具有增敏效應.該方法用于實際樣品中厚樸酚含量測定，結(jié)果滿意.

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