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(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院國(guó)家民委分析化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430074;2廣東省潮州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，潮州521011)

離子液體是由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子或有機(jī)陰離子組成的，在室溫附近呈液體或熔點(diǎn)＜100℃的鹽類(lèi)，因而也稱(chēng)作室溫離子液體.離子液體具有不揮發(fā)、液程寬、溶解性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性高、導(dǎo)電性好、電位窗口寬等特性，廣泛用于有機(jī)合成、材料科學(xué)、生物化學(xué)、電化學(xué)及分析化學(xué)［1］.電分析化學(xué)研究表明，離子液體能促進(jìn)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(zhǎng)期穩(wěn)定性［5］.鑒于此，擬通過(guò)電化學(xué)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(huì)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(shí)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(xué)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(guó)藥典》規(guī)定中藥厚樸質(zhì)量以厚樸酚含量為標(biāo)準(zhǔn).因此，建立高效、選擇性強(qiáng)的厚樸酚檢測(cè)方法，對(duì)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(cè)方法主要有毛細(xì)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(xué)氧化，故電化學(xué)法［9］也用于其檢測(cè)，且因靈敏、快速而倍受關(guān)注.

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

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

在CHI660C電化學(xué)工作站(辰華儀器公司，上海)上進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，采用三電極體系進(jìn)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(duì)電極為鉑柱電極;核磁共振譜在AVANCE III 400 NMR spectrometer(Bruker，Switzerland)上測(cè)得.

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

1.2 實(shí)驗(yàn)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(guò)夜.加入適量二次水，無(wú)水乙醚萃取，乙醚層以無(wú)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(yīng)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(yīng)30 min，CH2Cl2萃取分離，無(wú)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(jìn)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(shí)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(gòu)買(mǎi)于武漢市中南民族大學(xué)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(guò)程按照文獻(xiàn)［10］進(jìn)行:稱(chēng)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(guò)濾，收集濾液.

1.2.4 電化學(xué)測(cè)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(cè)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(gè)氧化峰，其氧化峰峰電位分別位于0.64 V和0.56 V.在負(fù)電位方向掃描過(guò)程，沒(méi)有觀察到相應(yīng)的還原峰，由此可知，厚樸酚的電化學(xué)氧化是一個(gè)不可逆過(guò)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(duì)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(qiáng)，表現(xiàn)出明顯的增敏效應(yīng).

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(duì)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(jiàn)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(shuō)明厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的電化學(xué)反應(yīng)受吸附過(guò)程控制.

2.3 電位階躍次數(shù)對(duì)厚樸酚響應(yīng)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(xué)響應(yīng)，進(jìn)而改變其檢測(cè)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(yīng)，如圖4.當(dāng)階躍次數(shù)由5次增加至10次時(shí)，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(shí)，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(dǎo)致界面電荷傳遞電阻增加，從而導(dǎo)致電流響應(yīng)下降.

圖4 電位階躍次數(shù)對(duì)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(duì)厚樸酚響應(yīng)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(duì)厚樸酚在聚離子液體膜修飾電極上的電化學(xué)響應(yīng)的影響.結(jié)果表明，當(dāng)磷酸鹽緩沖溶液pH值由4.0到6.0時(shí)，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(shí)，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(duì)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(shí)間的影響

在–0.4～0.5 V內(nèi)考察了富集電位對(duì)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(jìn)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(duì)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(shí)間對(duì)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(shí)間.

圖7 富集時(shí)間對(duì)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(shí)驗(yàn)

平行制備7支聚離子液體膜修飾電極，分別測(cè)定1.0×10－6mol/L厚樸酚溶液，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定1.0×10－6mol/L厚樸酚時(shí)的干擾情況，實(shí)驗(yàn)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(lài)氨酸，尿酸;100倍的多巴胺，抗壞血酸和兒茶酚對(duì)厚樸酚的氧化信號(hào)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(cè)厚樸酚具有較好的選擇性.

2.7 分析應(yīng)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(cè)限為7.1 ×10－9mol/L.

在最優(yōu)條件下，按照2.5的方法對(duì)實(shí)際樣品中厚樸酚的含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1.

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

3 結(jié)語(yǔ)

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(xué)行為，并用微分脈沖伏安法實(shí)現(xiàn)了厚樸酚的測(cè)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(gè)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(yīng).該方法用于實(shí)際樣品中厚樸酚含量測(cè)定，結(jié)果滿意.

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