現代有機分析化學是現代分析化學的重要組成部分,是人類利用科學實驗來認識物質世界的手段之一,是有機化學和分析化學交叉的一門新興熱門邊緣學科。隨著各種新的分析技術、分析儀器和分析方法不斷涌現,使得現代有機分析在科學領域的地位迅猛提高。它是一門把計算機科學、數學、化學、生物學有機組合起來的一門具有非常大的發展空間的學科。由于現代有機分析化學的建立,促進了生命科學、材料科學、能源科學、環境科學、信息科學、醫藥學的發展。今天,在分子生物學、天然有機化學、有機合成化學以及工業、農業、國防科學、石油化工各領域中,無論從基礎研究方面或是從生產控制方面,現代有機分析所起的作用是毋庸贅言的。目前,現代有機分析化學發展的方向是:(1)向在微環境發展;(2)在多維空間發展;(3)向提高靈敏度方面發展;(4)向解決復雜體系的分離問題方向發展。
1 新型納米材料在現代有機分析中的應用
1.1 納米鉑存在下多潘立酮與牛血清蛋白相互作用的熒光研究
納米材料既可用于靈敏快速的生物檢測,又可用作藥物載體.納米材料的生物安全問題,包括對生物大分子結構和功能的影響,正逐漸成為科學家和人類廣泛關注的焦點。由于鉑納米粒子具有獨特的理化性質,故在眾多領域里有著潛在的理論和應用價值。為此延安大學的馬紅燕等人應用熒光光譜法研究了生理條件下有無鉑納米粒子(PtNPs)共存對多潘立酮與牛血清蛋白(BSA)的相互作用,評估了共存 PtNPs 對多潘立酮和 BSA 的熒光猝滅效應及對多潘立酮 -BSA 作用的影響。實驗表明,在 pH值為 7.40 的三羥甲基胺基甲烷 - 鹽酸(Tris-HCl)緩沖溶液中,隨著多潘立酮濃度的增加,BSA 的熒光強度逐漸減弱。由于 PtNPs 的存在,使多潘立酮-BSA 相互作用的結合常數降低一個數量級,結合位點數也有所降低,說明 PtNPs 對多潘立酮與 BSA結合存在競爭作用.而三者結合作用的研究,為探討納米鉑和多潘立酮在生物體內與蛋白質相互作用的機理提供了理論依據和實踐基礎,為藥物開發、臨床用藥提供了重要數據。
1.2 ZnO 納米陣列的制備及其酒敏性能研究
ZnO 半導體氣敏材料因其良好的氣敏性能受到廣泛關注。一維納米 ZnO 具有高的比表面積、特殊接觸氣體的晶面和較好的電子傳輸性能,在實現高靈敏度、快速氣體擴散和響應等方面具有明顯的優勢。有序氧化鋅納米陣列具有較高的比表面積及較快的電子傳輸能力,是理想的氣敏材料。然而,納米陣列的制備依舊是一個極具挑戰性的課題,很多方法都需要在真空、表面活性劑和結構導向條件下實現。為此北京化工大學的顧福愽等人采用化學溶液法,實現了氧化鋅納米棒和納米管陣列在陶瓷管基底上的可控制備法,制備了氧化鋅納米棒及納米管陣列,并基于 ZnO 納米陣列構建氣敏元件,考察了 ZnO 納米陣列對乙醇的氣敏性能及提出氣敏響應,研究結果表明:ZnO納米棒陣列的靈敏度高于 ZnO納米管陣列,這是由于 ZnO納米棒陣列中含有較多的供體以及活性氧組分.該方法具有成本低、工藝簡單、耗能少以及產率高等特點。該研究期望能在分析分離科學、材料科學、能源科學的研究和發展中得到應用。
1.3 納米銀催化放大效應分子印跡傳感器研究
植物生長調節素吲哚乙酸(IAA),在植物體內含量甚微,卻對植物生長發育有重要影響,直接參與植物的向性、頂端優勢、須根分裂等生命活動。吲哚乙酸在農業上的應用與日增多,因此,掌握其在植物體內的變化規律,對研究植物生理過程、植物擇優培育及國計民生至關重要。傳統的液相色譜法、離子色譜熒光等方法測定吲哚乙酸,耗時長、易造成樣品失真、易引起較大誤差。分子印跡電化學傳感器彌補了傳統方法存在的不足,且在檢測上相對快速、靈敏、準確。納米材料結構單元微小,具有一般分子和塊狀物質所不具備的特殊性質,納米溶膠作為納米材料的一種,具有較高的穩定性和催化性能,在電化學傳感器中應用前景廣闊。為此,桂林理工大學的尹偉玲等人以吡咯為功能單體,采用電聚合方法在玻碳電極表面制備了吲哚乙酸分子印跡聚合物膜,利用吲哚乙酸納米銀粒子標記物的競爭反應和納米銀催化銅沉積實現了對吲哚乙酸的檢測.該研究將在生命科學、材料科學、生物學、農業、電化學等學科中得到應用。
2 現代有機分析在醫藥學研究中的應用
2.1 適體修飾納米金共振瑞利散射光譜法檢測痕量妥布霉素
妥布霉素(TOB)是一種重要的氨基糖苷類抗生素,通過與細菌核糖體不可逆結合,抑制細菌蛋白質的合成。主要用于預防與治療人類和動物類的疾病。但濫用 TOB 會產生嚴重的耳毒性和腎毒性等副作用。食物中超標的 TOB 也會危害人體健康。因此尋求迅速準確檢測食物藥品中的 TOB 含量對人體健康具有重要意義。為此,廣西師范大學的馬璐等人用硼氫化鈉還原氯金酸制備了金納米粒子(GN),用適當配體(APt)修飾 GN 可獲得較穩定的 Apt-GN探針。在 pH 值為 6.8PBS 緩沖溶液中及 NaCl 存在下,Apt-GN 探針穩定而不聚集。當有氨基糖苷類抗生素 - 妥布霉素存在時,妥布霉素與 Apt-GN 探針中的 Apt 特異性結合并釋放出納米金。納米金在NaCl 作用下聚集,導致體系在 368nm 處的共振瑞利散射光強度增強,與妥布霉素濃度在 6.7~66.7ng·mL-1范圍內呈良好的線性關系.該法用于分析測定妥布霉素滴眼液及其它藥品食品中的妥布霉素,結果令人滿意。
2.2 用 GC-MS 分析香樟樹枝石油醚萃取物
香樟是樟科樟屬植物,為亞熱帶常綠闊葉喬木,屬藥用植物。香樟的樹干、樹兜、樹根及枝葉都含有樟油和樟腦,它們是重要的香料、農藥、礦業、國防、化工等原料。目前對香樟的化學成分分析主要集中在揮發油的研究上。而對香樟提取物中的化學成分進行系統分析研究少見。為此中國石油大學的徐晶等人對香樟樹枝部分用甲醇滲漉提取后再用石油醚萃取,采用 GC-MC 法分析和鑒定其化學成分,并用峰面積歸一化法計算各成分相對百分含量。分析實驗表明香樟樹枝中共分離鑒定出 10 種成分:主要為植物醇(49.34%)、α- 松油醇(7.86%)橙花叔醇(7.5%)、石竹烯氧化物(4.7%)。植醇是合成維生素 K1和維生素 E 的中間體,可作為佐劑添加到疫苗中,能有效喚起相應的抗體反應。石竹烯氧化物可治療皮膚霉菌病,尤其有短期治療甲霉菌病的新的抗真菌劑的作用,同時還具有至傷痛、消炎抗炎作用.該研究為合理利用植物資源和新藥物的開發利用提供了一定的科學依據。
2.3 液質聯用法測定飼料中 10 種抗菌藥物研究
大環內酯和林可胺類抗生素廣泛應用于治療畜禽的呼吸道疾病和腸道細菌感染,也用于飼料添加劑,促進畜禽生長,提高飼料轉化率。國內外已報道的大環內脂和林可胺類藥物的檢測方法有 HPLC和 LC-MS/MS 等。鄭州大學的胡興娟等人又建立了飼料中大環內脂和林可胺類 10 種藥物液相色譜 -串聯質譜(UPLC-MS/MS)檢測的新方法。即讓樣品通過甲醇 -0.2mol·L-1Na2HPO4(8∶2,V/V) 溶液提取,HLB 固相萃取柱凈化后測定,同時準確給出飼料中 10 種藥物泰妙菌素、紅霉素、克拉霉素、阿奇霉素、吉他霉素、羅紅霉素、替米考星、泰樂菌素、林可霉素、克林霉素的成分及含量.用本方法分析快速、準確、靈敏度高、簡單易行。故可用于飼料中上述 10 種藥物的同時測定。從而為畜禽的安全健康生長提供良好的條件。
3 現代有機分析在食品分析與食品化學中的應用
3.1 新型功能化杯芳烴材料用于檢測食品中的丙烯酰胺
在日常生活中,一些烘、焙、烤、炸的高碳水化合物食品,由于經高溫加工,會以副產物形式產生一種高水溶性小分子有機物丙烯酰胺(AA)。而丙烯酰胺已被證實了與很多癌癥有關。故食品中丙烯酰胺的殘留量也一直是食品安全所關注的重要問題。
食品中 AA 的檢測方法已有很多,有的需要發生衍生化反應,操作復雜、重現性差;還有液相串聯質譜檢測,其對儀器要求高;前處理方面,很多選擇 C18材料作為固相萃取凈化介質,但凈化效果一般等.
為此,鄭州大學的鄧志芬等人應用新型功能化的杯芳烴材料 - 四氮雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠作固定相(NCS),純化樣品,并分離檢測兩類不同基質的丙烯酰胺,建立了一套新的檢測方法。即取 1g 樣品,正己烷除脂,NCS 固定萃取柱凈化后,使用 NCS色譜柱上機分離、檢測效果良好。該方法純化效果好,可降低對分離柱的污染,且有快速、準確、簡單易行等優點。該方法已用于餅干及咖啡類食品中丙烯酰胺含量的測定,亦可以用于其它食品中丙烯酰胺含量的測定。
3.2 雜環胺類化合物質譜裂解規律研究
雜環胺類是由蛋白質、氨基酸熱解產生的一類化合物,多種煎炸食品、咖啡飲料、卷煙煙氣、江河水以及尿樣中都可以檢測到這類化合物的存在。雜環胺具有強烈的致癌作用和致突變性,可引起哺乳動物的基因突變,染色體畸變及姐妹染色體變換等。目前,對這類化合物的結構和裂解規律的研究非常有限。為此鄭州大學的張文芬等人通過電噴霧離子阱質譜對 化合物 2- 氨基 -3- 甲基咪唑[4,5-t]喹啉(IQx)、2- 氨基 -3- 甲基咪唑[4,5-t]喹惡(IBx)、2- 氨基 -3,4- 二甲基咪唑[4,5-t]喹啉(MeIQ)以及2- 氨基 -3,8- 二甲基咪唑[4,5-t]喹惡啉(MeIQx)四種雜環胺類化合物的質譜裂解方式及規律進行了實驗研究。結果顯示,4 種結構相似的化合物主要丟失的基團相似,均是脫 -CH3、-CN、-HCN 而發生裂解,其環狀結構穩定而不易發生裂解.該研究期望能在食品科學、生命科學、環境科學、分析分離科學及醫藥學等研究方面得到應用。
4 結語
總而言之,由于人類對科學技術研究的不斷深入,使得現代有機分析化學和有機化學迅猛發展,越來越多的現代有機分析新理論、新方法、新技術、新儀器的不斷涌現,必然彰顯出其為人類的生產、生活、健康和生存等方面提供強有力的保障。而且,隨著世界科學家對現代有機分析化學研究的不斷深入,現代有機分析化學也正向著準確、靈敏、特新、微量和快速的方向發展。
參 考 文 獻
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