CN102430265A

CN102430265A - 一种混合表面活性剂双水相萃取体系

Info

Publication number: CN102430265A
Application number: CN2011102878407A
Authority: CN
Inventors: 肖玉秀; 吴喆; 梅洁
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-09-26
Also published as: CN102430265B

Abstract

本发明提供了一种由氟代醇诱导的阴/阳离子混合表面活性剂形成的双水相萃取体系及其制备方法和应用。该双水相萃取体系由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、六氟异丙醇和水构成，具有成相时间短、成相范围广、成相条件温和简单、低耗高效等特点，是一种环保的新型萃取体系。尤其可以通过调节该体系的成相条件对多种不同类型的化合物实现高效萃取分离，具有良好的应用前景。

Description

一种混合表面活性剂双水相萃取体系

技术领域

本发明属于分离技术领域，涉及一种氟代醇诱导的混合表面活性剂双水相萃取体系。

背景技术

基于双水相体系所发展起来的双水相萃取技术是一种操作简便、环境友好的液-液萃取技术。该萃取技术1956年由Albertsson首次提出并将其应用于萃取分离细胞和细胞碎片。迄今为止，双水相萃取技术的研究和应用得到了很大发展。

在该萃取技术中，当双水相体系发生分相后，上下相的微观结构有所不同，因而与被萃取物之间的各种作用力（如疏水、氢键、静电作用力等）也会有所不同。这些作用力的综合作用使得被萃取物在两相中进行有选择性的分配，从而实现分离和富集。

相较于其他萃取技术，双水相萃取技术具有许多优势，如：没有大量有机溶剂的掺入，有很好的生物相容性，条件温和，容易放大和连续化操作。目前，双水相萃取在生物活性成分的分离纯化、金属或金属络合物的分离检测、中药天然产物的萃取分离等方面都已经得到了非常广泛的研究和应用。然而，传统的双水相（聚合物双水相）萃取技术也存在着一些不足之处，如聚合物成本较高、易乳化等，因此，近年来探索和寻找各种新型双水相体系是双水相萃取技术的主要发展方向之一。

基于阴/阳离子混合表面活性剂的双水相萃取技术克服了传统双水相萃取技术存在的不足。更重要的是，该萃取技术还具有两个显著特点：（1）阴/阳离子混合表面活性剂形成的聚集体可以同时提供疏水和亲水环境，因此该技术可以借由不同的作用力来富集亲水性或疏水性化合物；（2）通过调节体系中阴阳离子表面活性剂的配比，可以控制聚集体表面所带电荷和双水相的相体积比，从而可以显著提高分离的选择性和富集效率。然而，阴/阳离子混合表面活性剂体系形成双水相所需要的条件却非常严苛、双水相区域十分狭窄，在应用方面受到了极大的限制，近十几年来，其相关研究工作主要集中在双水相形成的条件、方法、机理及双水相的相行为、性质、组成、微结构等方面。虽然已经研究出了一些方法来加速双水相的形成、拓宽双水相区域，如升温、改变pH值、加入无机盐或有机小分子等，但这些方法的效果都非常有限。尤其对于极易产生沉淀的等摩尔比阴/阳离子表面活性剂混合***，双水相的形成更加困难。因此，要使阴/阳离子混合表面活性剂双水相萃取技术得到更广泛的研究和应用，探索和开发适用性更强、有效性更好的双水相体系是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种成相速度快、双水相区域宽广的混合表面活性剂双水相萃取体系，并提供该双水相萃取体系在各种不同性质化合物萃取方面的应用。

本发明提供的氟代醇诱导的阴/阳离子混合表面活性剂双水相萃取体系中所使用的阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠（SDS），使用的阳离子表面活性剂是十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），使用的氟代醇是六氟异丙醇（HFIP）。

本发明提供的混合表面活性剂双水相萃取体系由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、六氟异丙醇和水构成；

并且两种表面活性剂的摩尔比为1:1，表面活性剂总浓度为25~200 mmol/L，六氟异丙醇的加入量为阴阳离子表面活性剂和水总体积的10%~40%（v/v）；

或六氟异丙醇的加入量为阴阳离子表面活性剂和水总体积的10%（v/v），表面活性剂总浓度≤200 mmol/L，十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比例为86:14~1:99。

双水相形成与六氟异丙醇的加入量、表面活性剂总浓度的关系是：

当该体系中两种表面活性剂的摩尔比为1:1时，在表面活性剂总浓度为25~200 mmol/L、六氟异丙醇的加入量为阴阳离子表面活性剂和水总体积的10%~40%（v/v）的范围内都可以形成双水相。且表面活性剂总浓度越小、六氟异丙醇加入量越少时，下层凝聚相的体积越小。如附图1所示。

本发明所提供的双水相体系的三元相图图2，是依据杠杆规则，将三角形的三个顶点分别定为六氟异丙醇的纯水溶液（HFIP:H₂O = 10:100, v/v）、200 mmol/L的十二烷基硫酸钠溶液和200 mmol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液而绘制的。在三元相图中取点，配置不同配比、不同总浓度的样品，所有样品于2000 rpm离心30 min后，室温静置24 h，观察现象，绘制相图。相同现象的样品位于同一区域，相区边界周围密集配点，每个取样点平行重复3次。该体系所得三元相图中，形成双水相的区域很宽广，当六氟异丙醇的加入量为阴阳离子表面活性剂和水总体积的10%（v/v）时，在表面活性剂总浓度为≤200 mmol/L、十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比例为86:14~1:99的范围内，都可以形成双水相。且表面活性剂总浓度越小时，下层凝聚相的体积越小。

本发明所提供的氟代醇诱导的阴/阳离子混合表面活性剂双水相萃取体系应用于不同种类化合物萃取时的步骤为：

1、将两种表面活性剂溶液混合；

2、加入六氟异丙醇和被萃取化合物的溶液；

3、混匀，以2000 rpm的转速离心30 min，室温静置。被萃取化合物被富集到下层的凝聚相中。

上述步骤中的被萃取化合物包括中性化合物、带负电荷化合物和两性化合物。

上述步骤中表面活性剂的浓度和比例，被萃取化合物溶液的pH值，六氟异丙醇的加入量均可以进行调整，以实现对不同种类化合物的选择性高效富集。

该萃取体系在4~45摄氏度的温度范围内静置，被萃取化合物的富集倍数和萃取率都不受影响。

本发明所提供的氟代醇诱导的阴/阳离子混合表面活性剂双水相萃取体系的有益效果体现在：

1、该体系成相条件温和、简单，与其它阴/阳离子表面活性剂双水相体系相比，该体系成相无需长时间加热，室温下即可迅速分相（15秒以内），且成相效果好。

2、该体系成相范围宽。当两种表面活性剂的摩尔比为1:1时，在表面活性剂总浓度为25~200 mmol/L、六氟异丙醇的加入量为10%~40%（v/v）的范围内都可以形成双水相；当六氟异丙醇的加入量为10%（v/v）时，在表面活性剂总浓度为≤200 mmol/L、十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比例为86:14~1:99的范围内，都可以形成双水相。

3、该体系相行为稳定，分相后室温放置一个月两相仍可以保持稳定，双水相区域变化很小。

4、该体系所采用的原料简单易得、成本低，分相过程简便、易于控制。

5、该体系可以通过改变成相条件实现对不同种类化合物的选择性萃取，可以用于对复杂样品中中性化合物、带负电荷化合物、两性化合物进行预富集，并且表现出萃取效率高、富集倍数大、分离速度快的特点。该体系对两性小分子化合物色氨酸的萃取率（高达94.4%）明显高于其它阴/阳离子表面活性剂双水相体系对色氨酸的萃取率（50%）。

附图说明：

图1为六氟异丙醇（HFIP）加入量和表面活性剂总浓度对SDS/CTAB (1:1, mol/mol) 混合体系相行为的影响（二元相图），S代表仅存在单相；B代表形成双水相（两相均透明）；CW代表溶液变浑浊，时有白色固体存在；CWB代表形成两相，但两相均混浊；WB代表形成两相，但其中一相存在白色固体。

图2为HFIP诱导的SDS/CTAB混合体系的三元相图，其中，HFIP加入量为10% (v/v),表面活性剂总浓度为≤200 mmol/L，黑色区域代表双水相形成的区域，(A) 为新鲜制备，（B）为放置1个月。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

室温下取浓度均为100 mmol/L的十二烷基硫酸钠溶液与十六烷基三甲基溴化铵溶液等摩尔混合（2.5 mL SDS，2.5 mL CTAB），加入混合体系总体积10%（v/v）的六氟异丙醇（0.5 mL），混匀，以2000 rpm的转速离心并室温静置后得到分界面清晰、两相均澄清透明的双水相体系。检测两相的物质组成，其物质所占百分比如表1所示，上层黏度较小、含水量很大，下层黏度较大、表面活性剂和六氟异丙醇的含量均很大。

表1 HFIP诱导的SDS/CTAB (1:1，mol/mol) 双水相体系的物质组成及其含量

实施例2：

室温下取浓度均为200 mmol/L的十二烷基硫酸钠溶液与十六烷基三甲基溴化铵溶液按86:14摩尔比例混合，加入混合体系总体积10%（v/v）的六氟异丙醇，混匀，以2000 rpm的转速离心并室温静置后，得到分界面清晰、两相均澄清透明的双水相体系。

实施例3：

室温下取浓度均为200 mmol/L的十二烷基硫酸钠溶液与十六烷基三甲基溴化铵溶液按85:15摩尔比例混合，加入混合体系总体积10%（v/v）的六氟异丙醇，混匀，以2000 rpm的转速离心并室温静置后，得到分界面清晰、两相均澄清透明的双水相体系。

实施例4：

室温下取浓度均为200 mmol/L的十二烷基硫酸钠溶液与十六烷基三甲基溴化铵溶液按2:98摩尔比例混合，加入混合体系总体积10%（v/v）的六氟异丙醇，混匀，以2000 rpm的转速离心并室温静置后，得到分界面清晰、两相均澄清透明的双水相体系。

实施例5：

室温下取浓度均为200 mmol/L的十二烷基硫酸钠溶液与十六烷基三甲基溴化铵溶液按1:99摩尔比例混合，加入混合体系总体积10%（v/v）的六氟异丙醇，混匀，以2000 rpm的转速离心并室温静置后，得到分界面清晰、两相均澄清透明的双水相体系。

实施例6：

室温下取一定浓度的十二烷基硫酸钠溶液与十六烷基三甲基溴化铵溶液按一定摩尔比例混合，加入一定量的六氟异丙醇和1 mg/mL的***甲醇溶液0.02 mL，混匀、以2000 rpm的转速离心并静置后得到分界面清晰、两相均澄清透明的双水相体系。分相后中性化合物***被富集到下层凝聚相中，15种不同萃取条件下的相体积比和***的富集倍数、萃取率如表2所示。

表2 不同萃取条件下HFIP诱导的SDS/CTAB 双水相体系对***的萃取结果

Figure 2011102878407100002DEST_PATH_IMAGE002

实施例7：

室温下取一定浓度的十二烷基硫酸钠溶液与十六烷基三甲基溴化铵溶液按一定摩尔比例混合，加入混合体系总体积10%（v/v）的六氟异丙醇和1 mg/mL的苯甲酸钠水溶液0.02 mL，混匀、以2000 rpm的转速离心并室温静置后得到分界面清晰、两相均澄清透明的双水相体系。分相后带负电荷化合物苯甲酸钠被富集到下层凝聚相中，10种不同萃取条件下的相体积比和苯甲酸钠的富集倍数、萃取率如表3所示。

表3 不同萃取条件下HFIP诱导的SDS/CTAB 双水相体系对苯甲酸钠的萃取结果

Figure 2011102878407100002DEST_PATH_IMAGE003

实施例8：

室温下取浓度均为100 mmol/L的十二烷基硫酸钠溶液与十六烷基三甲基溴化铵溶液按一定摩尔比例混合，加入混合体系总体积10%（v/v）的六氟异丙醇和2 mg/mL的不同pH值的色氨酸水溶液0.6 mL，混匀、以2000 rpm的转速离心并室温静置后得到分界面清晰、两相均澄清透明的双水相体系。15种不同萃取条件下的相体积比和两性小分子化合物色氨酸的富集倍数、萃取率如表4所示。

表4 不同萃取条件下HFIP诱导的SDS/CTAB 双水相体系对色氨酸的萃取结果

Claims

1.一种混合表面活性剂双水相萃取体系，其特征是：由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、六氟异丙醇和水构成；

并且两种表面活性剂的摩尔比为1:1，表面活性剂总浓度为25~200 mmol/L，六氟异丙醇的加入量为阴阳离子表面活性剂和水总体积的10%~40%；

或六氟异丙醇的加入量为阴阳离子表面活性剂和水总体积的10%，表面活性剂总浓度≤200 mmol/L，十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比例为86:14~1:99。

2.权利要求1所述的双水相萃取体系应用于中性化合物、带负电荷化合物、两性化合物的萃取分离。

3.根据权利要求2所述的双水相萃取体系的应用，其特征是：所述中性化合物为***；所述带负电荷化合物为苯甲酸钠；所述两性化合物为色氨酸。