抗精神病类药物电化学传感器研究

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学校代码学号很,大博士学位论文抗精神病类药物电化学传感器研究姓指专完院系化学系业分析化学名黄菲导教师孔继烈教授成日期年月日 扉页指导小组成员孔继烈教授刘宝红教授张祥民教授杨亢原教授 PhDThesisStudytheElectroehemiCalSenS0rSAntiPsyehotieDrugsPhDCandidate:FeiHuangSuPervisedby:ProLJilieKongDePartmentofChemistryFudanUniversity2007一一乡 目录摘要················一·'`“``““``”``”`”'“““`”“'第一章绪论一····……`'“”“'`'“`'“、”'`'“”””''一引言·············,·`····一········一······一·……``抗精神病药物研究的背景和意义·,一”`抗精神病药物分类简介···一·“二“”`抗精神病药物研究现状概述···········……'`·``抗精神病药物分析方法概述·,·········……“`二化学修饰电极概述二”“”'`“'“``”'三自组装膜简介…,`'``'`““自组装膜的定义和分类·············“`自组装膜的结构和表征···········…'`····……“`““自组装膜在分析化学中的应用·············……'`二·'`”自组装膜的发展趋势············…”·…“`'“““““`“'“`四导电聚合物简介····,··……二`”“'“““``“`·`'`导电聚合物的定义和分类、、·、···、·········一·'`导电聚合物的制备、结构和表征·,·······……·'`导电聚合物在分析化学中的应用··········……“`'`导电聚合物的发展趋势·········一',······“`五碳纳米管简介一“`”`““`'“`'`““`碳纳米管的定义、结构和分类······……“碳纳米管的制备、纯化和表征······`··········……“碳纳米管的功能化········一”·……'“`'“““'“'`碳纳米管在分析化学中的应用··············一·'碳纳米管的发展趋势······一'二一·'“``“``“六本论文的研究思路···········一···一`·······……”参考文献·········`··········一`,···……““`”'`”'`”””`”'“`第二章氟奋乃静在十二烷基硫醇自组装膜修饰金电极上的伏安行为和灵敏检测及其对苯福林的电催化研究······························…一引言·`··················一······················一····,,···……二实验部分·`·································一···“··,·········……实验试剂··············一··············……``“··…“`'“`”“”`“`'· 2.2实验仪器`““”`“''`”``自组装膜修饰电极的制备`'`实验方法·二`“““'“““三结果与讨论··…``“`“`““““`““的表征··“``'“`'“`在上的循环伏安行为扫速的影响····,·····,·'“分析条件的优化一··`'“'`“`、修饰时间和修饰剂的影响`·····,…`和缓冲溶液的影响'`'“`'““`'““`”'富集时间和富集电位的影响···……工作曲线和干扰实验·…··…'““``“”“`的电催化氧化一'“'““““““`“分析应用`二'`'“““”““``”``”“````“`”四本章结论·············…””`”'`”`'““`””'`参考文献……'`“'”“'``”`”`”“'““``”`第三章十六琉酸自组装膜修饰金电极的制备及其对氯米帕明和氯氮平的灵敏检测···················································一············,·············一············……第一节十六琉酸自组装膜修饰金电极的制备和表征·······································……`二`一引言·······················································,·,··························`···················,···············……二实验部分···························································································`·········……实验试剂································································、···……“`·`···……“``··…“`·实验仪器·································`····································`··············一·······,··……刀自组装膜修饰电极的制备····,····················一··························……实验方法·······································································、····························……朽三结果与讨论··,····················································一'“`·`一'····……'“““…“`·一的表征·····················`····,··············…四本章结论`···············,················一······················……参考文献·············一·,··············一第二节氯米帕明在十六疏酸自组装膜修饰金电极上的伏安行为研究和灵敏检测一引言芦 二实验部分一`”`'`三结果与讨论`“”`在上的循环伏安行为扫速的影响········'`'分析条件的优化一“二““””`“````“`修饰时间的影响·········一·…`'“`和缓冲溶液的影响`·…`·一“富集时间和富集电位的影响··,一`'`,工作曲线和干扰实验········'`“'“'刀的再生性和重复性研究……`”'分析应用···一························…··……`四本章结论·················一”二“`““····……参考文献一““““``”““'“”“`'`'“””“第三节氯氮平在十六疏酸自组装膜修饰金电极上的伏安行为研究和灵敏检测························································································,··················`··········`·····……一引言··················一·····,·····························,·····························································……二实验部分····························,···········`,···········`·,····`···································一三结果与讨论····,········一一····,···························……`·····一'“““一“`·在上的循环伏安行为······················一·················一············一扫速的影响和计时库仑研究········································一········,·········`····一“分析条件的优化·一···················一········`··········一一·····················…“修饰时间和修饰剂的影响·,·····················一,··············`一·······……“和缓冲溶液的影响”`…“”“···…····一“`·····……········一····一····················…富集时间和富集电位的影响·······“`······一·································一工作曲线和干扰实验··························,··············································…分析应用··············,····················`·················`··········一··············……`”·…`'`'`'四本章结论,··························,···························一··……参考文献······,··················一·····························一·`·····一··················……第四章苯福林和氯普唆吨在聚一氨基苯磺酸修饰玻碳电极上的伏安行为研究及灵敏检测···············································一·········一一引言···················································································,··········一二实验部分·一一·一·····`·······,···,一····························】·… 2.1实验试剂,·······`·`·········,······……`二一·'“`实验仪器·········`····一·············一·················一二”一修饰电极的制备“`”`““”“`”““`”“'`实验方法·······一····,·····一···········,,·····一·······……··一”““三结果与讨论····························二`··……`··…`'“'”””电聚合的循环伏安图及修饰电极的电化学表征·············……“““、和在。一修饰电极上的循环伏安行为“`““'`'扫速的影响和计时库仑研究···············`··…``“'“分析条件的优化·一'`'““`”`“''“`””`”“`”“”`“““'“``'““聚合条件的影响········一······一······…`·`”'“·““``“'`““``”和缓冲溶液的影响`”`””``””`””'“““`'““`”““”`”``”'“““'““`”““`“`富集时间和富集电位的影响·························································……`'`'“工作曲线·····················,···············································································……'“`一修饰电极的再生性、重复性、稳定性和选择性研究””'`分析应用··············`,····································一········一一`一”`'“·…`'`四本章结论··············一·一················一······,········································……'`'参考文献·······`·········一···························“·······················一·……`……`第五章氟呱陡醇和轻嗦在多壁碳纳米管修饰玻碳电极上的伏安行为研究及灵敏检测一···········,····································一···一一弓言·················一········································,·,··,···············,·····················……二实验部分·················,·····················································,···················,··············,·····……实验试剂·········,············································,········································……,'······,········……实验仪器··································································,·····························`··············……修饰电极的制备··、、·、··、····、、、、·、、·····、···、·、、、··、、····、、····、····、···········……实验方法··一·······························,········一···`····一`··········`····`·····…三结果与讨论··················,···············································································……修饰电极的电化学表征···············`一··········一·····················……和在修饰电极上的循环伏安行为·············一····…扫速的影响·········,···,一…`·'`”`'`'`““`'`'`”`'“`”““'`'分析条件的优化·········一·············一···,··············,·····二和缓冲溶液的影响'“```'`”`”`”””””`””'·““'`“一`·`……“'··……富集时间和富集电位的影响······································································……分散液用量的影响···········,·······················································…… ,`040123工作曲线···············一···················一·····……“'修饰电极的再生性、重复性、稳定性和选择性研究分析应用··········一““`'`“四本章结论···············一··一···参考文献····一一、、一·、、、·、········……第六章论文工作小结及下一步研究思考攻博期间的科研成果“`致谢一”'```””“'“`·`'“ 复旦大学博士学位论文摘要抗精神病药物是一类在临床上有着广泛应用的药物,随着人类对精神疾病的治疗,兴奋剂检测、毒品分析等问题的持续关注,与上述问题息息相关的该类药物已经引起了研究人员的浓厚兴趣。研究该类药物的分析手段有很多种,电化学方法因其具有简单、灵敏、响应快、成本低等优点,在该类药物的分析中可发挥很大的作用。本论文就是采用化学修饰电极来研究该类药物的电化学行为和电极反应机理,建立更加灵敏、简单、准确的定量分析方法,以期能将所建立的分析方法实际推广到毒品分析和兴奋剂检测中,也希望为更好地理解该类药物的药理作用、毒理作用和代谢途径贡献微薄之力。因此,本课题具有重大的理论和实际意义。本论文共分为六个部分第一章,我们指出了该课题的理论和实际意义。对抗精神病药物的分类、研究现状、分析方法及其优缺点进行了简述,提出采用化学修饰电极通过电化学方法来研究该类药物的设想。随后,着重介绍了拟采用的自组装膜修饰电极、导电聚合物膜修饰电极和碳纳米管修饰电极。最后,提出了本论文的实验思路。第二章,我们研究了氟奋乃静在十二烷基硫醇自组装膜修饰金电极上的电化学行为和电极反应机理。研究发现,在二缓冲溶液中,氟奋乃静在该修饰电极上能有效富集,并于和十左右分别产生两个阳极峰。其中前者比较灵敏,基于此峰的定量分析方法被建立起来。在最优化条件下,阳极峰电流与浓度在一,到只一,范围内呈线性关系,检测限为一。该方法成功用于药片中氟奋乃静含量的测定,通过与对照,证实该方法是可信赖的。在氟奋乃静存在下,苯福林的电化学氧化能够被催化。此外,我们通过、、、、电化学探针和接触角实验对十二烷基硫醇自组装膜进行了表征。第三章,可以分为三个部分。我们制备了十六琉酸自组装膜修饰金电极,通过、、、、电化学探针和接触角实验对十六疏酸自组装膜进行了表征。我们研究了氯米帕明在十六筑酸自组装膜修饰金电极上的电化学行为和电极反应机理。研究发现,在一二缓冲溶液中,氯米帕明在该修饰电极上能有效富集,并于十左右产生一个灵敏的阳极峰,基于此峰的定量分析方法被建立起来。在最优化条件下,阳极峰电流与浓度在火一到一范围内呈线性关系,检测限为一。该方法成功用于药片中氯米帕明含量的测定,通过与对照,证实该方法是可信赖的。我们研究了氯氮平在十六琉酸自组装膜修饰金电极上的电化学行为和电极反应机理。研究发现,在一缓冲溶液中,氯氮平在该修饰电呀 复旦大学博士学位论文极上于到十之间产生了一对氧化还原峰。其中阳极峰比较灵敏,基于此峰的定量分析方法被建立起来。在最优化条件下,阳极峰电流与浓度在义一“到又一,范围内呈线性关系,检测限为、一。该方法成功用于药片中氯氮平含量的测定,通过与对照,证实该方法是可信赖的。第四章,我们研究了苯福林和氯普曝吨在聚一氨基苯磺酸修饰玻碳电极上的电化学行为和电极反应机理。研究发现,在一或一二缓冲溶液中,苯福林和氯普喷吨在该修饰电极上分别于和左右产生灵敏的阳极峰,基于此峰的定量分析方法被建立起来。在最优化条件下,两种药物的阳极峰电流与浓度在火一,到”和'到`,范围内呈线性关系,检测限分别为一和一,。修饰电极显示出了许多优良的性质,如易再生性、高度的稳定性、良好的重现性和选择性。该方法成功用于药物制剂中苯福林和氯普唆吨含量的测定,通过与对照,证实该方法是可信赖的。同时,采用电化学方法对该修饰电极进行了表征。第五章,我们研究了氟呱陡醇和轻嚓在多壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为和电极反应机理。研究发现,在一缓冲溶液中,氟呱咙醇在该修饰电极上于左右产生一灵敏的阳极峰,而轻嗦则于和左右分别产生两个阳极峰,其中前者比较灵敏,适合分析。基于所述的两个灵敏的阳极峰的定量分析方法被建立起来。在最优化条件下,两种药物的阳极峰电流与浓度在、一到又一,范围内呈线性关系,检测限分别为一和一。修饰电极显示出了许多优良的性质,如易再生性、高度的稳定性、良好的重现性和选择性。该方法成功用于药片中氟呱咙醇和轻嗦含量的测定,通过与对照,证实该方法是可信赖的。同时,采用电化学方法对该修饰电极进行了表征。第六章,对全文进行了总结,客观地评价了所取得的研究成果,同时指出了研究中存在的一些不足,并提出了后续工作的目标和研究路线。关键词抗精神病药物化学修饰电极电化学行为和反应机理测定表征。夕 复旦大学博士学位论文,,,,,,,一,,,已,,,,,,,,,,,处二,一一一即,必 复旦大学博士学位论文,,一,,,一,,一,,一,斤`一一一一介`一。一出一。`,一一一,沙 复旦大学博士学位论文一一一一,一一一。',,,助,一一一一一,火'一,,,,,,霎 复旦大学博士学位论文第一章绪论一引言抗精神病药物研究的背景和意义人体是一个极为复杂的有机体,各器官、系统的功能不是孤立的,它们之间互相联系、互相制约同时,人体生活在经常变化的环境中,环境的变化随时影响着体内的各种功能,这就需要对体内功能进行作用迅速而完善的调节,使机体适应内外环境的变化。这种调节的实现主要靠中枢神经系统来完成。当该系统出现损伤或紊乱时,人体功能和行为将必然受到极大影响,出现病理症状,甚至死亡」。当前,随着社会生活节奏的加快,家庭、生活、工作、学业、婚姻、情感、经济、人际关系等方面的压力骤增,许多人患有不同程度的中枢神经系统疾病。一般来说,该类疾病主要包括如下几种【失眠和焦虑症躁狂症和抑郁症精神分裂症癫痈症和惊厥症帕金森症、老年性痴呆和记忆性功能减退症疼痛等。据报道」,目前中国的抑郁症患者已经超过万,在自杀和自杀未遂的人群中,抑郁症患者占了一。近年来,在逐年递增的大学生自杀案例中,有都与抑郁症或精神分裂症等精神疾病有关。大学生患抑郁症的比例竟然高达一,已经成为不可忽视的社会问题。另据报道,近期的一项调查显示,我国岁以上人群帕金森症的患病率接近,即至少有万患者。由于该病目前尚无法根治,需要长期的药物治疗,随着病程的发展还会出现不同程度的并发症,不仅给患者本人的身心健康带来了严重的危害,也给其家庭乃至整个社会带来了沉重的经济负担。从上述方面来看,中枢神经系统疾病己经引起了全社会的高度关注。目前,对于此类疾病,除了进行常规的心理和精神治疗外,最基本、最重要、见效最快的就是进行相应的药物治疗。比如抗抑郁药阿莫沙平,口服一周左右即可明显改善症状。又如抗癫痈药氯硝西洋,口服一分钟即可见效,作用持续一小时。所以,在关注这类疾病的同时,也应该对治疗此类疾病的抗精神病药物给予足够的重视。除此之外,与抗精神病药物息息相关的另外两个方面也引起了全世界的极大重视。一方面是体育赛场上屡禁不止的兴奋剂问题【。兴奋剂是国际体育界对违禁药物的总称,包括了数量众多的抗精神病药物,如尼可刹米、麻黄碱、美沙酮、海洛因等。随着竞技体育的不断发展,运动员之间的竞争日益激烈,胜负的差距往往只能以厘米或千分之几秒来计算。同时,竞技体育这种和平时期的战争也直接体现了国与国之间综合实力的较量。在国家荣誉和个人利益的驱动下,少 复旦大学博士学位论文数运动员挺而走险,通过服用兴奋剂来达到提高成绩、获取奖牌的目的。这不仅裹读了竞技体育公平竞争,催人奋进的精神,而且服用兴奋剂所带来的毒副作用严重地威胁了运动员的身心健康,因而遭到体育界和舆论界的极大反对。各国体育管理机构和执法部门都下大力气打击和整治服用兴奋剂的运动员或其所属的单位和组织。年第届汉城奥运会上,加拿大田径运动员约翰逊比赛前服用兴奋剂,赛后因尿检呈阳性,而立即被国际奥委会取消他所得到的金牌及他所创造的“世界记录”,该事件成为自年国际奥委会开始兴奋剂检查以来最大的一宗丑闻。因此,如何迅速、有效、准确地对兴奋剂进行检测己经成为各国体育界的一个重要课题。另一方面,就是为全球各国都严厉打击和制裁的毒品犯罪问题。毒品是指鸦片、海洛因、吗啡、大麻、可卡因、冰毒、粉、摇头丸等一系列能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。长期服用毒品,会造成对人体中枢神经系统永久性和致命性的损伤,产生精神和躯体依赖性。患者会出现诸如幻觉、妄想、极度兴奋或冷漠、神志不清、精神错乱等诸多精神疾病,甚至死亡〕。吸食毒品,除了个人身心健康受到严重损坏外,还会引起一系列社会和经济问题,如倾家荡产、家庭暴力、违法犯罪、艾滋病传播与蔓延等等。严重的说,能否有效地打击毒品犯罪关系到国家与民族的前途和命运。近代爆发的两次鸦片战争使中国开始沦为西方列强的殖民地,给神州大地带来了百年的创伤和屈辱,几乎亡国亡种。中国人民可以说是饱受毒品之害建国后,随着改革开放的深化进行,本己销声匿迹的毒品问题又逐渐浮出水面且有愈演愈烈之势,尤其是青少年吸毒问题己非常严峻【。执法部门己经加大力度防治和打击毒品犯罪,尤其在建立新型的毒品检测方法和仪器上更是投入了大量的人力与物力,以期能更好地为祖国艰巨的禁毒事业服务。由此可知,上述三个方面都与抗精神病药物紧密联系,当前人们也给予了极大的关注。因此,本论文就是以该类药物作为研究对象,试图建立新的更灵敏、更准确和更简单的定量分析方法,以期能实际推广到毒品分析和兴奋剂检测中。同时,也希望该项研究能为更好地理解该类药物的药理作用、毒理作用及代谢途径贡献微薄之力。所以,本课题具有一定的理论和实际意义。抗精神病药物分类简介一般而言,抗精神病药物可以分为如下几类镇静催眠及抗焦虑药,如地西伴、艾司吟仑等抗躁狂抑郁症药,如丙咪嗦、氟西汀等抗精神分裂症药,如氯丙嗓、氟呱咤醇、氯普嘎吨、氯氮平、舒必利等促智能及中枢兴奋药,如毗拉西坦、毗硫醇等抗癫痈、惊厥和中枢性肌松药,如苯 复旦大学博士学位论文巴比妥,卡马西平等抗帕金森症药,如左旋多巴、苯海索等麻醉性镇痛药,如吗啡、可待因、布桂嗦等手术用麻醉药,如安氟醚、普鲁卡因等。最后两类药物是国家严格控制的精神类药物,也就是通常意义上的毒品。当然,上述几类药物的划分不是绝对的,很多药物具有多重疗效,可治疗多种精神疾病。如地西伴既有镇静催眠作用,又有抗癫痈、惊厥的功效,还可以作全身麻醉药使用【」。抗精神病药物研究现状概述目前,抗精神病药物的研究主要可分为如下三个方面新药的研发。任何一种药物都有它的局限性,它们能否得到持续而广泛的应用要受到诸如适用病症、药效、成本、毒副作用、合成的难易程度、产量多少等多种因素的制约,一旦出现临床效果是弊大于利的情况,往往会被新型药物所取代。比如巴比妥类药物自年进入临床后,就逐渐成为主要的镇静催眠药,在世纪一年代曾风行一时。但到了年代,由于有了疗效更高、更安全的镇静催眠药如利眠宁、地西浮等的上市,巴比妥类药物在该领域的使用就逐渐减少,现在已不再作为镇静催眠药,而主要用于控制癫痈和抗惊厥【。又如年在美国上市的新的抗精神病药文拉法新,因其临床疗效好、安全性高、治疗成本较低,己广泛用于治疗精神失常、躁狂症和抑郁症,年的全球销售额达到亿美元【」。这一方面的工作目前主要由从事临床医学、药物化学和有机合成化学的研究者来完成。药物的鉴定、理化性质研究、分离纯化和检测手段的建立。当一种新型的抗精神病药物研制出来后,在上市之前,必然要对其结构进行鉴定,对其最基本的理化性质进行研究。同时,由于在合成当中,很有可能会产生异构体,尤其是手性对映体。世纪年代震惊世界的“反应停”事件使人类认识到用药的安全性【川,因而需要对药物进行分离纯化,并建立灵敏准确的定量分析方法。在这方面,各国法定的药典可以说是该领域最初级研究成果的集中体现。这部分的工作主要由从事分析化学的研究者来完成。药物的药理作用、毒理作用和代谢途径的研究。中枢神经系统是人体内最复杂的系统,许多问题人类至今还没有完全搞清楚。随着人类基因组计划的完成,生命科学和临床医学研究都己经进入了后基因组时代,包括结构基因组研究和蛋白质组研究。人类可以借助诸多日益先进的科研仪器,从分子和基因水平上来更好地研究中枢神经系统及其相关疾病,对相关的抗精神病药物的药理作用、毒理作用和代谢途径有更准确的认识,从而能够做到及时正确诊断,合理用药,达到患者早日康复,治疗效果良好的目的【,】。目前,分析化学在该领域己 复旦大学博士学位论文经有所涉及并取得一定进展,随着与临床医学、生命科学、药物化学等学科之间互相渗透和交融程度的逐渐加深,它将会起到日益显著的作用。抗精神病药物分析方法概述随着时代和科技的发展,世界各国在药物分析、兴奋剂分析、毒品分析、农、兽药残留物分析、环境污染物分析、食品分析等方面都加大投入,以期建立快速、准确、灵敏、成本低廉、操作简便的检测分析方法,从而为人类的生命健康提供更好、更安全的保障。世纪初震惊全国的“苏丹红”、“毒面粉”、“阜阳劣质奶粉”、“齐齐哈尔假药”等一系列恶性案件已经对我们的分析检测体系敲响了警钟,并提出了严峻的挑战。因此,建立新型的检测分析方法己刻不容缓具体到抗精神病药物而言,其结构鉴定,红外、紫外、拉曼、质谱、核磁、元素分析等方法是必须的也是足够的其理化性质研究,如溶解度、密度、熔点、沸点的测定,普通的物理和化学方法也可以得到比较准确的结果其分离和纯化,一般采用的是毛细管电泳、色谱和膜分离的方法,结果也是令人满意的但其定量分析方法,却是多种多样,其实用性和准确性可以说是千差万别,褒贬不一。归纳下来,主要有如下几种光谱法包括紫外一可见分光光度法【巧〕、分光荧光法、化学发光法、比色法、滴定法等。色谱法包括高效液相色谱、气相色谱〕等。毛细管电泳【和流动注射分析。生物学方法包括酶催化法【和放射免疫法【」等。电化学方法包括汞电极法一和非汞电极法一。上述各种方法在药物分析这个领域各自都发挥了积极的作用,但仍然存在一定问题。一般来说,光谱法虽然简单,但灵敏度不够高,抗干扰能力差色谱法的主要优势体现在多组分的分离上,但色谱柱的制备一般比较麻烦,操作复杂,成本较高毛细管电泳和流动注射分析则存在样品处理量较小、耗时的不足生物学方法的成本较高,实验程序相对繁琐,实用性不强。与上述方法相比,电化学方法则具有一定的优势。该方法成本低、响应迅速、灵敏度高、操作简便、样品处理量较大。当然,它也存在一些不足,最主要的电极的重复性和稳定性有待提高。尤其是汞电极法,其电极毒性已经使该方法逐渐退出历史舞台。尽管如此,通过对固体电极表面进行修饰和功能化电极的性能包括灵敏度、选择性、重复性、稳定性、再生性、适用性可以得到大幅度改善,在电化学方法固有优势的基础上,化学修饰电极完全有可能在该领域发挥重要的作用。 复旦大学博士学位论文二化学修饰电极概述化学修饰电极可以理解为电极表面经过分子设计、其表面被人工剪裁过的任何电极。这种修饰电极包括了对电极界面区的化学改变,因此它所呈现的性质与电极材料本身任何表面上的性质不同。化学修饰电极是当前电化学、电分析化学方面十分活跃的研究领域。年化学修饰电极的问世,突破了传统电化学中只限于研究裸电极电解液界面的范围,开创了从化学状态上人为控制电极表面结构的领域。通过对电极表面的分子剪裁,可按意图给电极预定的功能,以便在其上有选择地进行所期望的反应,在分子水平上实现了电极功能的设计。研究这种人为设计和制作的电极表面微结构和其界面反应,不仅对电极过程动力学理论的发展是一种新的推动,同时它显示出的催化、光电、电色、表面配合、富集和分离、开关和整流、立体有机合成、分子识别、掺杂和释放等效应和功能,使整个化学领域的发展显示出有吸引力的前景。化学修饰电极为化学和相关边缘学科开拓了一个创新的和充满希望的广阔研究领域【〕。化学修饰电极的种类有很多,一般来说,在电分析领域应用较广,电极综合性能较好的主要有如下几类【一,即自组装单层膜修饰电极主要是硫醇修饰金电极、双层磷脂膜修饰电极。聚合物修饰电极主要是电活性氧化还原聚合物修饰电极、离子交换树脂聚合物修饰电极、导电聚合物修饰电极。纳米材料修饰电极主要是金属纳米粒子修饰电极、氧化物纳米粒子修饰电极、半导体纳米粒子修饰电极、碳纳米管修饰电极。化学修饰碳糊电极。无机化合物薄膜修饰电极主要是普鲁士蓝修饰电极。生物大分子修饰电极主要是酶电极、修饰电极、抗原或抗体修饰电极、蛋白质修饰电极。超分子修饰电极主要是叶琳、酞著、杯芳烃、环糊精、金属配合物修饰电极。通过全面比较电极的制备程序和成本、及其综合性能、实用性和适用性,结合己发表的文献,我们认为自组装膜修饰电极、导电聚合物修饰电极和碳纳米管修饰电极更适合该类药物的分析。因此,本论文就采用上述三种化学修饰电极对抗精神病药物进行研究和分析。三自组装膜简介自组装膜的定义和分类自组装单层膜,是分子自发地强化学吸附 复旦大学博士学位论文在固液或固气界面形成热力学稳定和能量最低的有序体系,其特点是高度有序、定向密集、组织完好和稳定的单分子层。与用通常方法制备的化学修饰电极相比,可以认为是分子单层膜化学修饰电极发展的最高形式。的组成结构和功能关系易于调控及表征,而且制备方法简易,是研究表面和界面现象的理想模型体系。它将在提高分析检测的灵敏度和选择性、控制电活性中心与电极距离、研究长程电子转移等电分析化学的应用和理论方面发挥重要作用【。年,。和具有里程碑意义的工作使的内容得以极大的拓展。他们通过在双硫化合物的稀溶液中吸附的方法,在金表面制备了致密的硫醇【。从此,的构筑和表征技术均有了长足的进步,所涉及的领域也日趋广泛并逐渐成为研究的热点。一般来说,有如下五种类型脂肪酸单分子膜、有机硅烷自组装膜、烷烃单分子膜、二磷脂多层分子膜、有机硫化物自组装膜〔。由于硫一金体系的成膜容易和制备简单,具有高度的稳定性和有序性,所以目前的研究工作多集中于此类体系。动力学研究表明构膜的有机硫化物在金表面自组装成膜分为两个步骤。第一步吸附过程很快,在较短的时间内,膜的自组装己完成一。在此阶段内,膜组装完成时间与有机物的浓度有关。浓度越大,组装越快,反之较慢。第二过程为表面膜的重组过程,即从无序态到规则排列,形成二维膜,此过程时间较长。第一过程受有机物活性基团与基底材料表面的反应速度控制。第二过程与组装膜的混乱度,链上的不同基团及其在基底材料表面的移动性能有关。其吸附机理可用下式表示【一。一一》一、一。反应均为放热反应。一化学键很强键能约为一',这种强的键合作用使得琉基化合物在金表面的吸附有很多的优越性,一是很少有基团能与之竞争,抗干扰能力强,因而保证了这种吸附的选择性二是膜的稳定性好,不易被水和有机溶剂溶解洗脱,对酸、碱有较强的抵抗能力【。自组装膜的结构和表征从组成结构上可分为三部分,一是分子的头基,它与基底表面上的反应点以共价键如一键和一键等或离子键如一结合,这是一个放热反应,活性分子会尽可能占据基底表面上的反应点二是分子的烷基链,链与链之间靠范德华作用使活性分子在固体表面有序且紧密的排列,相互作用能一般小于一',分子链中中间可通过分子设计引入特殊的基团使具有特殊的物理化学性质三是分子末端基团,如甲基、梭基、经基、氨基、琉基乙烯基等,其意义在于通过选择末端基团以获得不同物理化学性能的界面或借 复旦大学博士学位论文'助其反应活性构筑多层膜及进行分子离子识别,从而成为影响性质功能较为主要的因素图,。孔对动耐乎。钊触里曰么恤沈`】件拍””卜永心魏拍代打`月飞”沁,水盯翻以卜钾既竹浦戍叮巾。以切泊飞伽飞卜从笼公现乳流图的一般结构图片引自文献。由于所具有的有序、密集和稳定等特点,几乎所有的现代物理和化学技术都可以用来对其进行表征。如接触角、红外光谱、表面增强拉曼光谱、扫描隧道显微镜、原子力显微镜、射线光电子能谱、石英晶体微天平、循环伏安法、交流阻抗法等等。自组装膜在分析化学中的应用选择性渗透和排阻当不完全致密时,其选择性主要来自于疏水分子对内烷基链的亲和性。此特性被应用于液相色谱的电化学分离检测中性及离子型物质。但大多数选择性检测是来自静电作用,即在的末端离子上,增强带相反电荷而抑制带相同电荷的被测物种的电化学响应信号。例如,孔继烈等人采用表面呈疏水性的十二烷基硫醇,灵敏选择性地检测了同样疏水的抗精神分裂症药氟奋乃静,经过分钟的预富集,其检测限达一”。又如,杨玉霞等人通过表面带负电荷的一筑基丙酸,在生理条件下,对带正电荷的肾上腺素进行了选择性测定,而带负电荷的抗坏血酸的响应则被大大抑制【。选择性预富集和键合一般而一言,在端基带负电荷或为一、一、一、一等官能团的情况下,可通过静电作用、配位作用、鳌合作用或氢键等作用,选择性地键合某些金属离子并进行灵敏检测。比如等人用带一的对超微量的进行了灵敏检测,检测限达一,【。又如,丁筱刚等人采用 复旦大学博士学位论文一乙酞一一半肤氨酸检测,预富集分钟后,其检测限也达到水一'。,而其它大量重金属离子均不干扰测定,电极表现出优良的抗干扰能力。他们认为这与单层膜内的竣基、氮乙酞基和的之间的络合作用有关。电催化催化是超分子自组装体系的三大基本性质之一电子传输、催化和分子识别,因此,研究的电催化作用具有特殊重要的意义【」。李南强小组研究了高半眺氨酸对多巴胺的电催化作用。发现多巴胺的一对氧化还原峰的电位差明显减小,即它在此电极上的电化学反应变得更加可逆,并计算出了该催化反应的速率常数【。王升富等人也研究了一半肤氨酸对肾上腺素的电催化作用,提出了催化反应机理,求出了反应的米氏常数【。电位传感器和生物传感器将多种分子体系进行有机结合,可以制备出电位传感器。例如,赵发琼等人在硫醇上沉积一层铁氰化镍膜,制备出了一种对呈选择性响应的电位传感器,其响应范围为一一一,,响应斜率为一。又如,等人将氢醒指示剂和二茂铁参比电极共同固定在上,由于氢醒对敏感,其氧化还原电对的峰电位在一范围内随的变化而线性移动,而二茂铁则不敏感。因此制备出了一种很精巧的传感器。将生物大分子固定在上,可以研究其直接电化学或制备生物传感器。例如,吴云华等人研究了细胞色素。在谷肤甘肤上的直接电化学【。等人将胆红素氧化酶共价键合到含有二茂铁接着的琉基上,制备出了胆红素生物传感器【。手性识别和分子开关将具有手性特征的硫醇膜修饰到金电极表面,或者将手性的抗体通过共价键合的方式固定在末端,可以对手性药物分子进行对映体识别。如等人在型高半肤氨酸上研究了多巴对映体不同的电化学行为,探讨了产生对映体选择性的原因。又如,孔继烈等人将衍生化了的手性苯丙氨酸抗体共价键合到琉基乙酸上后,制备出了一种新颖的对苯丙氨酸对映体呈高度选择性响应的电容型免疫传感器【〕。在低密度的表面构建出一种具有开关功能的界面,可以实现生物大分子的识别。孔继烈等人设计了环糊精包合十六琉酸的低密度,该界面在不同电位下,具有亲疏水的转换功能,在电极上和微流控芯片里实现了抗生物素蛋白和抗生蛋白链菌素的识别和分离【,。构建新型电极界面将与其它的材料有机结合起来,构建新型电极界面一直是一个热点。 复旦大学博士学位论文目前研究的比较多的是与纳米材料所形成的复合电极。比如,陈洪渊等人通过在金电极表面自组装单层或多层琉基化合物,将纳米金颗粒固定在电极表面,并进一步使辣根过氧化物酶吸附在金纳米粒子表面,制备出过氧化氢传感器【。曾百肇等人将碳纳米管与结合起来,构建出新型的双层修饰电极,从而对抗精神病药氟奋乃静进行了灵敏检测。自组装膜的发展趋势经过数十年的发展,的构建和表征技术已取得长足进步并日趋完善。在界面现象和电子转移理论中的研究、化学和生物传感器的制备、分子识别、分子开关、催化、色谱分离等诸多方面得到了广泛的应用。随着纳米技术、材料加工和表征技术、微电子信息技术、生物技术等学科的一发展,如何有效地将与这些技术有机结合起来,构建更稳定的、新型的、智能化的纳米器件,以期能更好地在生命分析化学领域发挥巨大的作用,将是未来发展的重要方向」。四导电聚合物简介导电聚合物的定义和分类导电聚合物,是一类具有大兀键的共扼大环聚合物,其长程共扼性决定了这类聚合物刚性的链结构,通常不溶、不熔、具有一维特性。除了具有离子导电性外,还具有电子导电性。这类聚合物经过掺杂,导电率可提高十几个数量级,由绝缘体变为导体,有金属性。目前人们研究得较多的分为如下几类聚苯胺、聚毗咯、聚噬吩、聚乙炔、聚亚苯基和创门的衍生物。用于电极表面的修饰引起了人们的普遍重视,这主要基于三方面的事实创门可以电化学氧化其相应的单体而直接沉积在电极表面上创门本身是电活性的,能在氧化还原过程中方便地调制聚合物的导电态和绝缘态创门具有许多重要的潜在应用价值。导电聚合物的制备、结构和表征一般来说,的制备方法主要有两种一种是传统意义上的化学合成方法,即通过有机高分子化学反应制备另一种是电化学合成方法,即在特定的介质中,于恒电流、恒电位或循环电位扫描下聚合制备。由于电化学方法简单、容易控制、成本低,已引起了人们浓厚的兴趣,成为制备的主要方法。该方法能否有效地合成出预期的,要受如下几个因素的影响如聚合介质的种类、浓度和酸度,单体的种类和浓度、电流密度大小、聚合电位区间、聚合圈数、扫描速度、 复旦大学博士学位论文反应温度、有无光照、氧气和引发剂等等。一般情况下,聚合条件和方法的不同会导致聚合机理发生相应的变化,制备出来的的结构也不尽相同。不过,一般认为是链状结构,具有一维性质图,【」。如果聚合过程中掺杂其它物质,其结构会变得更加复杂。舫飞厂飞沪犷气达户入书片“代片材寸华片番'讯,片“了一丫',户口胡七它仪甲狠仪仁口曰产﹄协户目曰六﹄、、。戈门﹄曰主乃曰﹃﹄饥丫既戮驯获县后二舀二舀二了一、扁二户冲洲纷准艺厂飞广声一飞仪厂一飞声了飞跳丫广次曰厂一广尸优丫朴月户抖酬艺图几种常见的结构图片引自文献【】。对于修饰电极而言,基本上所有的现代物理和化学方法都可以用来对其进行表征【。这些方法包括红外光谱、拉曼光谱、紫外一可见光谱、荧光光谱、偏振光谱、圆二色谱、扫描隧道显微镜、原子力显微镜、射线光电子能谱、石英晶体微天平、循环伏安法、交流阻抗法等等。与有所不同的是,一般在 复旦大学博士学位论文对修饰电极进行表征时,一般需要在现场条件下进行。尤其在电聚合制备的过程中,采用各种相关手段对的生长过程、反应机理、反应产物和表面形貌进行实时动态监测,可以准确地获得分子水平的信息。导电聚合物在分析化学中的应用离子选择电极是一种优良的载体,它们本身具有氧化还原性,并且在氧化还原过程中伴随有对离子作为平衡离子的嵌入和脱出,从而使其具有离子交换的功能。因此,可以用来制备离子选择电极【。例如,等人在无水乙睛中制备了四苯基硼酸盐掺杂的聚苯胺修饰电极,能够在水溶液或非水溶液中作为传感器,其响应斜率为【。又如,他们又同样在无水乙睛中制备了四苯基硼酸盐掺杂的聚毗咯修饰电极,该电极对和十呈选择性响应。气体传感器能与某些气体发生氧化还原反应,由此构成了气体敏感膜,可以监测某些气体的含量,曾经有过用聚毗咯膜电极检测、和气体的报道【。谢丹等人制备了一种新型的聚苯胺一聚苯乙烯磺酸复合超薄膜,它对有很灵敏的响应,且响应迅速,对的,响应时司`仅需」。化学传感器和生物传感器靳桂英等人用聚氨基磺酸修饰电极对神经递质多巴胺进行了灵敏测定,其检测限达、刀。赵红等人用聚异烟酸修饰电极对另一种神经递质去甲肾上腺素进行了灵敏测定,其检测限达一,。也广泛应用于生物传感器的制备。据报道,将葡萄糖氧化酶、葡萄糖脱氢酶、氨基酸氧化酶、胆固醇氧化酶、谷氨酸脱氢酶、果糖脱氢酶、酪氨酸酶、尿素酶等掺入聚毗咯膜内,可以制成酶电极,并对相应的底物进行电化学检测【。电催化因为本身具有物理和化学稳定性,同时,膜内含有大量的活性中心,加上具有优良的导电能力,十分有利于电催化〕。张玉忠等人制备了聚阿魏酸修饰电极,研究了它对的电催化作用,并求得了其相应的异相反应速率常数。他们同样也研究了聚大黄酸修饰电极对血红蛋白的电催化还原作用,并提出了相应的催化机理】。分子识别与手性识别因为其独特的薄膜结构和表面物理化学性质,广泛应用于分子识别中。如果进一步掺杂手性化合物,有可能用于分子对映体识别。靳桂英等人利用修饰 复旦大学博士学位论文电极与被测物的。和所带电荷的不同,在生理条件下,用聚一氨基苯磺酸修饰电极对多巴胺和常见干扰物抗坏血酸进行了同时测定,两者的峰电位差达到。孔继烈等人制备了掺杂樟脑磺酸对映异构体的,具有光学活性的聚苯胺修饰电极,该电极对苯丙氨酸对映体呈选择性的电位响应。电色效应和电池材料研究大多数具有电色性质,这是基于聚合物在电化学掺杂去掺杂过程中伴随发生了可见吸收峰的位移。如在酸性溶液中,随着电化学充放电的进行,聚苯胺膜可以呈现出多种颜色变化。同时,一般具有重量轻、能量密度大和能量效率高的特性,因此,可以作为很有前途的二次电池材料〔。导电聚合物的发展趋势经过几十年的发展,在传感器的构建、分子识别、催化、电池材料的开发、功能效应研究等诸多方面得到了广泛应用。在今后的研究中,人们将重点研究掺杂的各种功能和效应,开发新的功能和复合材料如一纳米材料体系、共聚物膜、导电聚合物微纳米管等等,构建新型的智能化的纳米和分子器件,」。五碳纳米管简介碳纳米管的定义、结构和分类年首先用高分辨透射电镜发现具有纳米尺度的多壁碳纳米管一,卜,年又发现了单壁碳纳米管一,。碳纳米管,是由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管,其中每个碳原子通过,杂化与周围个碳原子发生完全键合图,。和是根据碳管壁中碳原子层的数目而划分的,各单层管的顶端有五边形或七边形参与封闭,认的层间距一般为。因此,合成条件不同的的内径可控制在左右,外径达几十个纳米,轴向长度却可达几十微米甚至更长,纵横比在一范围内。与相比,具有直径分布范围小、缺陷少、更高的均匀一致性等特点。存在三种类型的可能结构,分别为扶手椅型、锯齿型和手性图,【,」。 复旦大学博士学位论文图的基本单元结构图片引自文献。图的三种结构图片引自文献。 复旦大学博士学位论文碳纳米管的制备、纯化和表征一般采用电弧放电、激光烧灼、碳氢化合物催化分解又称为化学气相沉积等方法进行制备。这些方法有一个共同的特点,即产生较小的碳组分以使生长。从这一点来看,各种合成方法的区别在于产生碳组分的方法不同。电弧放电和激光烧灼是由电极或靶蒸发产生的碳蒸气碳氢化合物催化分解法是由碳氢化合物与催化剂相互作用产生的碳蒸气可以设想生长不仅来自于碳原子的集合体,而且可以来自碳的自由基·或·及后续的脱氢反应,类似于金刚石的化学气相沉积。常用的纯化方法分为干法氧化法和湿法回流氧化法,其中以后者应用最为广泛,即一般以混酸浓氏一洲体系,或者以重铬酸钾为氧化剂对反应活性较高的碳纳米颗粒进行氧化,如果控制一定的反应条件,基本上能除去无定型碳和碳纳米粒子而仅剩下反应活性较低的。不过,该方法有可能使结构的完整性遭到一定程度的破坏,特别是的管端处和弯折处易发生氧化断裂,从而被截成短管。可以通过红外光谱、拉曼、紫外一可见光谱、荧光光谱、射线光电子能谱、扫描隧道显微镜、原子力显微镜、透射电镜、热重分析、圆二色谱、核磁、质谱、循环伏安法、交流阻抗法等手段对进行表征,。碳纳米管的功能化最初的共价功能化方法是基于的酸氧化,使末端及缺陷密度大的位点连上竣基,其它的方法还有氟化、氯化等等,可增加的水溶性。进一步功能化接上长的脂肪链,即可溶于有机溶剂。进一步功能化的方法有氯仿的亲电加成、脂化、蛋白质及核酸功能化、芳基重氮盐的电化学还原和芳胺的电化学氧化、卡宾二氯卡宾功能化等。但这类功能化方法是直接与的石墨晶格结构作用,可破坏功能化位点的,结构,从而破坏了的电子特性。而非共价功能化则具有不损伤碳管的体系,且能将碳管组装成有序网络的优点,近些年来受到极大重视。其主要方法有超分子功能化,如聚合物功能化、淀粉功能化、环糊精功能化等,提高了的水溶性和生物兼容性生物分子功能化如、金属蛋白、酶、月太螺旋等生物分子的共价修饰。另外,在功能化的材料上,可以进行金属或半导体性质的纳米簇连接到的异质连接。最近几年,一些文献对的功能化方法及其相关表征进行了综述【,一〕。 复旦大学博士学位论文碳纳米管在分析化学中的应用显微镜探针针尖和电化学储氢性能研究具有高的纵横比和良好的韧性,使其适用于做原子力显微镜的探针针尖。把的顶端修饰上酸性基团或键合碱性基团,就可以作为原子力显微镜针尖来滴定酸性和碱性基团。如果通过各种反应把梭基基团进一步衍生化,这种分子级的探针有望应用于化学和生物学的许多领域,如生物活体和单细胞的检测。电极的电化学储氢量达到,在高电流密度下具有良好的循环性能,作为新型储氢电极材料有很大的潜力【。气体传感器人们常常利用独一无二的电子学、热学和机械特性来制备气体传感器。例如,当接触或脱离、、和一些无机蒸气时,其电阻往往会发生可逆性的变化,可以用来监测这些气体。又如,当接触、和时,其温差电势率也会发生可逆性变化,也可以用来灵敏地监测它们。再如,可以利用的吸着作用,采用压电传感器来检测挥发性气体,如【。电化学传感器独特的电子特性使得它具有导体或半导体的性质,作为电极修饰材料能促进电子的传递。另外,它也是一种纳米材料,除了能将材料本身的物化特性引入电极界面外,同时也会引入纳米材料的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,使得粒子表面带有较多的功能基团而对某些物质的电化学行为产生特有的电催化效应。从这方面来说,基于的电化学传感器是目前的一个研究热点。一般来说,制备修饰电极的主要方法有以下几种将分散液滴加于处理后的电极表面,待溶剂挥发后在电极表面成膜层层自组装成膜聚合物、纳米粒子、小分子无机物和有机物与形成复合物膜用澳仿、溶胶一凝胶、聚四氟乙烯等作固定剂制作体电极与石蜡油、离子液等液体混合在一起,形成糊电极直接合成或组装成有序阵列电极生物大分子吸附在表面形成修饰电极【。无机离子传感器修饰电极具有很强的预富集功能,从而可以对金属离子进行灵敏检测。吴康兵等人采用修饰电极,在一的存在下,通过吸附溶出伏安法,对痕量的和进行了同时测定,其检测限分别达到一。一,和一。袁帅等人则用一修饰电极,在无汞条件下,对进行了灵敏测定,其检测限为一。 复旦大学博士学位论文有机物传感器修饰电极因为其具有良好的电催化能力,在有机物检测领域得到了广泛的应用。据报道,修饰电极已成功用于检测许多有机小分子,如氟奋乃静、肾`上腺素、多巴胺、多巴、一轻色胺、高半肤氨酸、半肤氨酸、道诺霉素、叶酸、尿酸、抗坏血酸、碳水化合物、一琉基嚓吟、黄嚓吟、脱、谷肤甘肤、二经基苯乙酸、有机磷杀虫剂、三硝基甲苯、一氨基酚、甲硝哒哇等等【,一。生物传感器特殊的中空管状结构具有较大的比表面积,可以吸附固定生物分子经过功能化后,具有更多的活性位点,可以更容易和方便地固定多种生物分子,从而构建生物传感器。例如陈洪渊等人在一复合膜修饰铂电极上研究了细胞色素的直接电化学。方禹之等人利用表面衍生化的固定制备传感器,增强了检测信号,提高了灵敏检测度。小组综合利用大的比表面积和其快速电子转移能力的双重作用,用电化学方法进行了和免疫球蛋白的灵敏测定,两者的检测限分别达到和。赵馄等人将葡萄糖氧化酶固定在铂纳米粒子修饰的阵列电极上,该电极对葡萄糖呈灵敏的电化学响应【。近年来,一些文献对在生物传感器中的应用进行了综述【,一。分离与检测由于本身具有一定尺寸的内孔,碳管颗粒的堆积便可形成外孔结构,因此,可作为优良的多孔填充材料有望用于毛细管电泳、高效液相色谱等分离与检测技术中。的螺旋结构的方向性也可用于手性分子的拆分〕。如孔继烈等人用牛血清白蛋白一复合物作为手性固定相,在芯片里成功地拆分了色氨酸手性对映体【」。又如金利通等人将修饰电极作为检测器,与高效液相色谱联用,对琉基化合物半肤氨酸和谷肤甘肤进行检测,取得了满意的结果【」。碳纳米管的发展趋势自年被发现以来,它在物理学、化学、材料学、医学、生物学、电子学、信自、学等诸多领域得到了广泛的应用,取得了丰硕的成果,有关的研究还将持续深入下去。预计今后研究的重点将会是开发以为基础的新型复合功能材料、构建智能化的纳米和分子器件、进一步拓展在医学、生物学、电子信息学等世纪主流研究领域的应用,以期在信息、化和后基因组时代为人类做出更大的贡献。 复旦大学博士学位论文六本论文的研究思路正如本章节所述,在电化学方法固有优势的基础上,化学修饰电极完全有可能在抗精神病药物分析中发挥重要的作用。然而,到目前为止,采用电化学方法对该类药物进行相关研究的文献还是比较少,已发表的大多数论文仍停留在具有电极毒性、已逐渐退出历史舞台的汞电极法。如和一等人就在悬汞电极上分别研究了镇静剂氯氮平和氟呱咤醇的电化学行为和电极反应机理,并对其进行了测定,。近年来,虽有一些研究者采用非汞电极对该类药物进行了研究和测定,但主要还是使用裸固体电极、离子选择电极和少量的化学修饰电极。比如,叩等人采用旋转圆盘金电极和铂电极对吩曝嗦类镇静剂和三环类抗抑郁药进行了电化学机理研究,并进行了检测,发现这些裸电极很容易受到反应产物的污染,。叩和等人分别采用离子选择电极对唾吨类药物和拟肾上腺素药物进行了测定,但其检测限并不令人满意,。和等人分别采用浸蜡石墨电极和长链脂肪酸修饰碳糊电极对几种镇静剂和抗抑郁药进行了灵敏检测,但预富集时间竟长达,。等人用掺杂硼的高纯度金刚石电极对三环类抗抑郁药进行了灵敏的检测,检测限己降至级,但电极的制备过程过于复杂和耗时。不高的选择性和灵敏度、耗时的预富集、复杂的电极制备已严重制约了这些电极的实际应用。鉴于抗精神病药物研究的重要性,有必要发展基于化学修饰电极的,新的更灵敏、更准确和更简单的定量分析方法,以期能实际推广到毒品分析和兴奋剂检测中。同时,也希望该项研究能帮助我们更好地理解该类药物的药理作用、毒理作用及代谢途径。从中国药典和己发表的文献来看,抗精神病药物大多数是疏水性的,即在常态下很难溶于水同时它们的分子结构庞大,基本上都是多环或杂环化合物,氧化还原的过电位很高,在一般的裸固体电极上的响应信号很低。基于此,采用修饰电极,有可能利用药物与其烷基链之间的强疏水相互作用,进行选择性富集,从而达到灵敏检测的目的。也可以利用或修饰电极良好的导电性和优异的电催化能力来降低这些药物的氧化还原过电位,增强响应信号,提高检测灵敏度。因此,本论文后面几章就围绕着上述实验思路展开在第二章中,我们研究了氟奋乃静在十二烷基硫醇自组装膜修饰金电极上的电化学行为和电极反应机理,建立了更灵敏、更简单的定量分析方法,成功将其用于实际样品检测,取得了满意的结果,并考察了它对苯福林的电催化作用。采用多种方法对十二烷基硫醇自组装膜修饰金电极进行了表征。在第三章中,我们研究了氯米帕明和氯氮平在十六疏酸自组装膜修饰金电极 复旦大学博士学位论文上的电化学行为和电极反应机理,建立了更灵敏、更简单的定量分析方法,将其成功用于实际样品检测,取得了满意的结果。采用多种方法对十六琉酸自组装膜修饰金电极进行了表征。在第四章中,我们研究了苯福林和氯普曝吨在聚一氨基苯磺酸修饰玻碳电极上的电化学行为和电极反应机理,建立了更灵敏、更简单的定量分析方法,成功将其用于实际样品检测,取得了满意的结果。采用电化学方法对聚一氨基苯磺酸修饰玻碳电极进行了表征。在第五章中,我们研究了氟呱咙醇和轻嗦在多壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为和电极反应机理,建立了更灵敏、更简单的定量分析方法,成功将其用于实际样品检测,取得了满意的结果。采用电化学方法对多壁碳纳米管修饰玻碳电极进行了表征。在第六章中,我们对全文进行了总结,客观地评价了所取得的研究成果,同时指出了研究中存在的一些不足,并提出了后续工作的目标和研究路线。参考文献【」唐迪生,毛娟虹。滋床贫月药擞麦真药理寡破。上海复旦大学出版社,一,一。【柏宁,岳长红,孙福川。近年来中国抑郁症高发的社会因素分析。医学与哲萄认丈澎尝茵尝铆。,一。王刚,郑呐,谭玉燕,孙小康,周海燕,叶晓来,王瑛,王增,孙伯民,陈生弟。帕金森病疾病经济负担及相关因素的调查研究。中华禅经户科杂盖,,一。唐迪生,毛娟虹。描床女月药擞少真药理寡政。上海复旦大学出版社,,。【段鸿莺。几种兴奋剂的分子光谱检测新方法研究。武次丈学分沂叱学载世动士学应兹才,,一。李文增,马灿玲。珍爱生命,拒绝毒品。全匆学煮学,,一。蒋和平。我国毒品犯罪现状及其趋势。西瀚另莲才学笋粥队丈社科御,,一川。陈令新,罗国安,王俭,刘科挥,王义明。毒品分析研究进展。药渺分沂杂才,,一。唐迪生,毛娟虹。描床英毋药物麦真药理寡破。上海复旦大学出版社,一,,。【周和平。年美国专利到期的药物精选精神、神经系统药类。药学 复旦大学博士学位论文述屏,,一。陈亚娜。沙利度安临床应用进展。描床医学,,一。」牟君,谢鹏,杨泽松,杨德兰,吕发金,李勇,罗天友。初发抑郁症患者丘脑质子核磁共振波谱分析。中国禅经指禅反厉森苏,,一。【」田华,田有勇,孙圣刚。帕金森病基因治疗研究现状。描床为砂科森才,,一。陶建格。“苏丹红”事件影响食品行业」。企卫产厉力,,一。【」,,,,,一」,,,【」,,一」,,」,,一一」,,〕,,一【」,【」,,一」,,,一一【,」一一一,,一一【」,,,一,一〕,,一」,,一【,,一【」,,一 复旦大学博士学位论文一【」,,一【」,,,,【」,,一【,,,,,,一【」,几,,【」,,一」一,一,一【」,,一【」一」,,一【」,,〕,,一」,【」,,一【」,可一【」,,一」,一一」,,一」,,〕,,一」,,,,,一【」, 复旦大学博士学位论文,一,,,,,一【〕,,一一」,,,一」阳,,一」,,一,,一」,,,,一〔,,一【〕,,一一【」,,一董绍俊,车广礼,谢远武。必学瞥筋心截」。北京科学出版社,一。汪尔康主编。全希分沂必萄。北京科学出版社,一。鞠混先。心分沂仑学与星渺詹了煎瑟丸〕。北京科学出版社,一】。」罗国安,王宗花,王义明。全一擞嘉洲容趁亡扔趁胃少…应傲。北京科学出版社,一。董绍俊,车广礼,谢远武。仑学彦筋亡趣。北京科学出版社,一。」,」,,一」黄菲。吩曝嗦衍生物在硫醇与碳纳米管修饰金电极上的伏安行为及测定。武￡男丈学分沂必学专」夕动目全学应了兹丈,,一。阱杨生荣,任嗣利,张俊彦,张绪寿。自组装单分子膜的结构及其自组装机理」。高等学友叱学学蒲,,一。」,,,,一一」刀刀,,,一 复旦大学博士学位论文」李景虹,程广金,董绍俊。一种新型有序超薄有机膜泊组膜。必学通粥,,一。【杨玉霞。吩唾嗦衍生物和肾上腺素在硫醇自组装膜修饰金电极上的电化学行为。武班好丈学分沂必学专卫户莎全学应甘丈,,一。【」,,」,」,,,,,,一一」,,一【,,一」,一,,一【,以,一一一月,,一【黄菲。吩唾嗦衍生物在硫醇与碳纳米管修饰金电极上的伏安行为及测定。武次才学分沂必笋炭世颐汪`学应进丈,,。【」,,一一【械,,一【」,,一」,,一」,,〕,,一【」,,,,一,,,一〕, 复旦大学博士学位论文〕,,一〕,,,,【」,,一一【」工,,工【〕,,一【」,,又,一」,,一丫,,,,」,,一」,,,」,,一,,一」,,一」,,,一,,,一董绍俊,车广礼,谢远武。叱学瞥沛心硬。北京科学出版社,。〕,,,,,一一」,,【」,,一」董绍俊,车广礼,谢远武。叱学瞥沛心旗。北京科学出版社,一。」董绍俊,车广礼,谢远武。必学瞥维古姐」。北京科学出版社,一。」,一【〕,,一 复旦大学博士学位论文【,」,,一【,,,,,一一【」,,一一【」,,,,,一【〕,,【」,,一董绍俊,车广礼,谢远武。仑学瞥沛心硬」。北京科学出版社,。【」张玉忠,赵红,袁淖斌。阿魏酸聚合修饰玻碳电极的制备及其对的催化氧化。高等学友仑学学捆,,一。」张玉忠,赵红,袁淖斌。大黄酸玻碳修饰电极对血红蛋白的催化还原。高等学友必学笋蒲,,一。【又,一一」、,,一,,,【」,,一【」董绍俊,车广礼,谢远武。必学廖沛心超。北京科学出版社,。汪尔康主编。全希分沂叱微〕。北京科学出版社,一。」」,,一〔王宗花,罗国安。碳纳米管在分析化学领域的研究进展。分沂仑学,,一。【」,」,,一【」蔡称心,陈静,包建春,陆天虹。碳纳米管在分析化学中的应用。分沂必学,,一。 复旦大学博士学位论文」【」,,一一」肖素芳,王宗化,罗国安。碳纳米管的功能化研究进展。分析必凳,一。【,」,,一【」一、,一」,一【,,一【」【」,,一汪尔康主编。全希分沂必徽。北京科学出版社,一。〔,,,一一【」月,,一」,,,一【」,,一【,,,,,,一一」汪尔康主编。兰希分沂念教。北京科学出版社,。【」赵棍。碳纳米管在电分析化学中的应用研究【。华获万应大学分沂叱学专业厚全学应老丈,,一。【认乞,,一,,一」,,,一」,,一」,,,丫,【」,, 复旦大学博士学位论文一【,【」月。,,一【」」,,一汇」一」,,一,,,月,,一一」,,,一一」汽少,,一」林丽,曹旭妮,张文,周宇艳,李金花,金利通。碳纳米管修饰电极用于高校液相色谱对全血中琉基化合物的测定【。分沂叱学,,一。【」,」,,一【」,一,,一【」,,一一 复旦大学博士学位论文第二章氟奋乃静在十二烷基硫醇自组装膜修饰金电极上的伏安行为和灵敏检测及其对苯福林的电催化研究一引言氟奋乃静,图是一种在临床上应用广泛的吩嘎嗦类抗精神病药,主要用于治疗慢性精神分裂症。厂入一卜场一图氟奋乃静的分子结构图。图苯福林的分子结构图。基于它的重要性,研究者运用许多分析方法来定性或定量研究它的性质。这些方法包括分光光度法、化学发光法、比色法、高效液相色谱、毛细管电泳」、质谱、流动注射分析等等。由于具有电化学活性,电化学方法也被用来研究它。和」等人使用不同的固体电极如金电极、铂电极、玻碳电极来研究它在硫酸中的电化学反应机理。浸蜡石墨电极〕、碳纳米管修饰电极【、聚合物膜修饰电极【」也曾经被用来检测它。但是,很多不利因素如耗时的预富集过程、复杂的电极制备、不理想的检测限,大大制约了这些电极的实际应用。所以,本工作的目标就是建立一种分析和检测氟奋乃静的新方法。自等人在世纪年代极具开创性的工作以来【,自组装膜,就一直是电分析化学领域的研究热点。电极通过单层膜修饰后可以呈现出许多优良的性质,比如很高的选择性和良好的重现性。同时,由于制备过程非常简单,自组装膜修饰电极广泛用于新型传感器的研制【一。然而,到目前为止,还没有基于自组装膜的氟奋乃静电化学传感器的报道。在这部分工作中,我们考察了氟奋乃静在十二烷基硫醇自组 复旦大学博士学位论文装膜修饰金电极上的伏安行为,建立了一种新的更灵敏和更简单的定量分析方法。同时,我们也研究了氟奋乃静对苯福林,图的电催化作用。二实验部分实验试剂欲酸氟奋乃静·,记为和盐酸苯福林·,记为购自公司美国,用二次蒸馏水溶解并稀释至,在十“下避光保存。十二烷基硫醇,公司美国,记为储备液用无水乙醇配制。水溶液为缓冲溶液。药物试样来自上海信谊九福药业有限公司上海,中国。测定药物样品前,先将样品碾磨成粉末状,然后将其溶于水中,过滤后稀释至一定的体积,采用标准加入法进行测定。所用的其它试剂为分析纯或化学纯级别,它们的储备液由二次蒸馏水或乙醇配制。实验仪器电化学实验在电化学分析仪上海辰华公司,上海,中国上完成。实验采用三电极系统裸金电极中或十二烷基硫醇自组装膜修饰金电极记为为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝为对电极。交流阻抗实验在带有锁相放大器的双恒电位仪队公司,美国上完成,所用频率为到,在开路电位下于工作电极上施加一个增长幅度的交流电压。红外反射光谱实验在光谱仪困公司,美国上完成。拉曼光谱实验在一光谱仪公司,法国上完成。射线光电子能谱实验在系统一公司,美国上完成。接触角实验在接触角测量计公司,德国上完成。紫外一可见分光光度实验在紫外分光光度计公司,美国上完成。溶液的值用一一计一仪器有限公司,上海,中国测定。所有实验均在下进行。自组装膜修饰电极的制备裸金电极首先依次用卜和件一粉末糊抛光呈镜面,然后用二次蒸馏水超声,再用水清洗表面后于空气中晾干。如果需要,有时在用水清洗前先将电极浸泡在溶液中和浓的混合物,约。随后,该电极在中于一间进行循环伏安扫描直到稳定的伏安峰出现。根据金电极还原峰的面积,可以算出电 复旦大学博士学位论文极的有效面积为。将洁净的金电极在溶液中浸泡,便可得到修饰电极。将修饰电极取出后用大量二次蒸馏水清洗以除去物理吸附的。实验方法将三电极系统浸入含有适当数量的或以及缓冲溶液的电解池中。在开路搅拌条件下富集后静止,紧接着在一间,以的扫描速度进行循环伏安扫描。由于电极难以再生,所以每次扫描结束后,将电极抛光并重新修饰,以利于后续分析。三结果与讨论的表征通过、和,我们研究了的光谱性质。图一给出了的光谱。在、、一'出现的强峰应归属于一和一,而一'的峰则属于一。然而,当自组装于金电极表面后,一'的峰消失了,这说明一键生成了图一。图一给出了的光谱。在、、一'出现的强峰应归属于一。和一,而一,的强峰则属于一。与相似,在自组装完成后,”的强峰消失同样说明一键的形成图一。此外,出现在一'的强峰说明当暴露在空气一段时间后会发生氧化〕。卜岁祠,戈﹃月。﹄奋,八,八长,”月︸︵︸︶人呀,自八”月︶︸,一`图和的谱。 复旦大学博士学位论文一扮侧︵︶时二。一图和的谱”””八巴一吞二。,︸八””峪飞月︸”︸图的轨道和轨道的谱。 复旦大学博士学位论文图给出了的光谱,它在出现了一个强峰。根据文献,硫醇自组装膜一、硫醇、磺酸盐一中的轨道能级分别在一、一、范围内,因此出现在的强峰应归属于一键。另外,出现在的弱峰同样说明了可以被空气氧化。通过电化学探针和,我们又研究了的电化学性质。如图所示,在裸金电极上产生了一对可逆的氧化还原峰,峰电位之差■■二一为,峰电流之比。约为。然而,在修饰电极上,没有峰出现。这与对的阻碍作用有关。是疏水性的,当它在裸金电极上形成一层致密的修饰膜后,阻碍了亲水性的到达电极表面。图则给出了裸金电极和修饰电极在指定条件下的图谱,它同样说明了对矿一压的电子转移有较强的阻碍作用。根据两种电极在高频区的阻抗数据,可以估算出膜的覆盖度为贝,,'二,一'〔,一说明形成的相当致密。通过接触角实验,我们考察了的润湿性。当金电极表面组装一层后,接触角由变成,说明是非常疏水的,它所具有的长烷基链是导致其疏水的根本原因。自,`勺气工︸”、︸代切公﹄︸一图在和上的循环伏安图。支持电解质。 复旦大学博士学位论文一昌己闪、﹃日贝图和的谱。使用的频率到溶液丸。在上的循环伏安行为,气︸代二侧口口。﹄石图一在和上的循环伏安图。支持电解质和在空白溶液中的循环伏安图。扫速一'开路富集。 复旦大学博士学位论文如图所示,在裸金电极上没有产生任何灵敏的电化学响应。但是,在修饰电极上,它却在和左右分别产生了两个阳极峰。前者比后者要灵敏许多,适合做定量分析。由于修饰电极在一缓冲溶液中,在指定的电位窗口范围内发生轻微的氧化,根据对照实验,出现在左右的小的阴极峰应归属于修饰电极而不是电化学的还原,这说明的电化学氧化是不可逆的。同时,由于的存在,使背景电流大为降低。随着扫描圈数的增加,阳极峰电流急剧降低,说明电极反应具有一定的吸附性。由于第一圈具有很好的重复性和稳定性,峰电流较大且峰形较好,一般情况下记录该圈的数据。很显然,提高了检测灵敏度,这说明可以促进的电化学氧化,这应该归因于在修饰电极表面的有效富集。一方面,的。是,由于去质子化,在给定的缓冲溶液中它是电中性的。同时,由于具有很长的烷基链一一和不带电荷的端基,也是电中性的。因此,·它们之间的静电作用是可以忽略的。另一方面,根据文献【,去质子化的是很难溶于水的,所以它是疏水的,而显然也是疏水的。所以,主要是和之间强烈的疏水作用导致了电极表面富集的量增多,进而使电化学信号得以增强。它们之间具体的作用机理正在研究之中。此外,。对富集的影响与溶液的值有关,这将在下面的部分中详细讨论。扫速的影响当扫速从一'增加到一',阳极峰也随之增长图。峰电流与扫速呈良好的线性关系,线性方程为一。,一,,,说明电极过程受吸附控制。同时,峰电位与扫速的对数也呈线性关系,线性方程为一,。根据关系式,。'一,可算出电子转移数为,说明在第一步氧化过程中,有个电子失去,这可能是上吩曝嗦环上的原子生成了键,而第二个阳极峰则有可能是呱嗦环的进一步氧化。此外,可以算出在电极上的覆盖度'为一'。,是一个单分子层吸附。同时,根据关系式。一小盯一一一,可以算出电子转移系数为。当扫速超过一`时,这两个阳极峰将不能再被分开。 复旦大学博士学位论文代切祠沈。﹄口图扫速的影响。扫速,,,,,,从下往上。其余条件同图。分析条件的优化修饰时间和修饰剂的影响当修饰时间从增加到,阳极峰电流没有明显变化,这与具有很长的烷基链有关。一般来说,硫醇所具有的烷基链越长,形成单层膜就越快越容易。所以,在本实验中,选择作为修饰时间。除了外,其它的硫醇如一半胧氨酸、半肤胺、一琉基丙酸、一琉基乙醇、一琉基苯并咪吟、一琉基烟酸、硫瑾、硫辛酸等也作为修饰剂进行实验修饰。结果发现,在这些修饰膜上不产生任何电化学信号,这与修饰膜的亲疏水性、、所带电荷、表面覆盖度、结构等因素有关。例如,在碱性溶液中,半肤氨酸是亲水性的,疏水性的不能在电极表面有效富集而在酸性溶液中,由于质子化的半肤氨酸巧叩排斥阳离子,因而电化学响应不明显。和缓冲溶液的影响在一的范围内,随着增加,峰电位负移,且它们之间有如下关系卜一一,这说明参与了氧化过程。同时,峰电流也 复旦大学博士学位论文随之逐渐增长,直至在左右达到最大,随后则逐渐降低图。一般来说,当溶液的远低于。时,疏水性的排斥质子化的,所以响应很弱随着的增加,由于去质子化,它们之间的疏水相互作用增强,富集变得相对容易些,进而导致信号增强在左右,这种作用达到最强,所以信号也就最大但是,当溶液进一步增加并逐渐高于。时,由于在水中的溶解度开始下降,出现了沉淀物,这影响了富集,并导致信号开始减弱。这与文献【」的报道是类似的。所以,是最优值。沂一白祠、目时。州二,白︸,、口、公图对峰电流和峰电位的影响。支持电解质磷酸盐缓冲溶液。其余条件同图。当溶液设定在后,对几种不同的缓冲体系如一、一、肠一、、进行了试验。结果显示峰电流在缓冲溶液中较大。当缓冲溶液浓度从变到,峰电流没有明显变化。由于室温下的一【,正好在其附近,此时的缓冲容量是最大的同时又考虑到溶解度较小,因而选用作为支持电解质。富集时间和富集电位的影响随着富集时间的增长,峰电流也增加图一。对一溶液来说, 复旦大学博士学位论文后达到最大,说明富集达到饱和状态。考虑到信号的稳定性及低浓度溶液检测的需要,通常,选择作为富集时间。当富集电位从一变到,峰电流缓慢增长,直至在达到最大,然后缓慢降低图一。与开路富集相比,富集电位对测定几乎没有影响。在选定的缓冲溶液中的的电中性能够解释这点。因此,实验时选择开路富集。叫」一一·一二口倒、日二。﹄代二口祠二﹄。峪呀泊月,创一一一图富集时间和富集电位对峰电流的影响。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文工作曲线和干扰实验在已选定的条件下,对不同浓度的溶液进行了伏安测定。峰电流与浓度从一到一呈线性关系图,线性方程为一。,、,一,检测限为一闪一。对一溶液进行次平行测定,为。查口侧、二。﹄呀月林图峰电流与浓度关系图。浓度,,,,,,林。其余条件同图。对于修饰电极的选择性,我们也进行了研究。结果表明,表面活性剂十二烷基硫酸钠不干扰测定,而十六烷基三甲基澳化胺、澳化十六烷基毗锭、吐温一、曲拉通一一则使峰电流降低。此外,倍的氨替比林、诺氟沙星、别嘿醇、硫胺素、葡萄糖、甘氨酸、苯丙氨酸、卡托普利、轻嗦,倍的普奈诺尔、异烟阱、核黄素、叶酸对测定也没有影响。由于重金属离子如、、、、在碱性溶液中会沉淀,因而不影响测定。而肾上腺素和抗坏血酸则产生严重干扰。这说明修饰电极具有一定的抗干扰能力。的电催化氧化是一种重要的肾上腺素受体激动剂,在临床上广泛用于治疗脊髓麻醉所致的低血压,过敏性休克和早期感染性休克。它虽然具有酚轻基,但由于 复旦大学博士学位论文和取代基团处于间位,因而电化学活性不是很高,所以很少有文献来研究它的电化学性质【,。据报道【,,在碳纳米管修饰玻碳电极和离子交换树脂修饰碳糊电极上的氧化电位分别在和左右,这也说明的氧化过电位确实很高。,二呀,白八人,白,白月”了侧祠口、二﹄。图一,,一,,一,一,在上的循环伏安图。其余条件同图。在本实验中,又一,在上于左右产生一峰形很差的阳极峰。但是,在一,存在下,阳极峰电流明显增长,且峰电位负移约图。此外,当的浓度低于一,时,阳极峰电流没有明显变化,而当其超过、一,时,峰电流开始增长,并与浓度从一,到义一,呈线性关系,其线性方程为图一印一。。,扭,一。这里即是在一缓冲溶液中电催化体系又一的表观电流强度。。是在只含有一的同样的缓冲溶液中的电流强度。由于是一种吩嘎噢衍生物,与硫瑾和亚甲蓝的结构类似,因而是一种良好的媒介体,所以能够催化的电化学氧化。此外,以对作图,也是一条直线,其线性方程为一性一,一图一。根据关系式」二,可以算出值为,而最大催化电流强度为协。 复旦大学博士学位论文碱二铸,自月口。﹄林,自,八︶工工日己︵拼图峰电流与浓度的关系图。峰电流倒数与浓度倒数的关系图。浓度,,,,,协。其余条件同图。分析应用将这种方法应用于药片中含量的测定。分析结果见表,回收率为的含量为一,平均回收率为。根据表,可以计算出 复旦大学博士学位论文片药品注明的含量为片。为了验证这种方法的准确性,我们将其与中国药典推荐的方法在中,在产生的最大吸收作为定量分析的依据进行比较表。经过检验和检验,计算出来的值和值均不超过理论值在的置信度下,其临界值分别为和,可以确定两种方法的精密度不存在显著性差异,本方法是可信的。表加入回收实验结果拼林件表方法学对照实验结果协、四本章结论基于和修饰膜之间强烈的疏水相互作用,能在修饰电极上有效富集。进行伏安扫描时,在缓冲溶液中,于和左右分别产生了两个阳极峰。前者比后者要灵敏许多,适合做定量分析。在最优条件下,峰电流与浓度在一定范围内呈线性关系。该方法成功用于药片中含量的测定并被证明是可信赖的。修饰电极具有良好的抗干扰能力。在的存在下,的电化学氧化能够被催化。参考文献」一」,,一【」,,,· 复旦大学博士学位论文【,,一」,,一【,,一【」,,【〕“,,,一」,,一」,,一【张兰,何幸,倪碧莲,陈毅挺,陈国南。奋乃静和氟奋乃静的毛细管电泳柱端喷壁式安培检测」。分沂增学,,一。【〕,,,,一」【」人勿,,一〔」,,一一【,,一」,【」,,一〕,,,,,一」,一」,,一」,一一【」,,一【」一,一,,一【〕,,一 复旦大学博士学位论文」【,,一【」,,一,,,一【」,`」,,一」,,【〕,,一【〕,,一」,·,,一【,【,,一」,,,【〕,,一一,,一一一一」,,一中国药典委员会。沪国药…龚。北京化学工业出版社,,。,月`,,」」,,一【,,工,,」月,,一武汉大学主编。分沂化教。北京高等教育出版社,。【,,, 复旦大学博士学位论文一」,,一」,,,,汇」,,一一」门叼一,一,一 复旦大学博士学位论文第三章十六琉酸自组装膜修饰金电极的制备和表征及其对氯米帕明与氯氮平的灵敏检测第一节十六疏酸自组装膜修饰金电极的制备和表征一引言十六琉酸一是一种在电分析化学领域应用非常广泛的硫醇。与其它硫醇相比,十六琉酸具有如下几个优点一是具有很长的烷基链,因而其组装速度较快,形成的单层膜非常有序,高密堆积,缺陷较少,适合在电极表面封闭针孔,抑制电极自身发生的氧化还原反应,排除其它物质的干扰二是该分子结构比较简单,容易表征,适合长程异相电子转移和电极界面化学等电化学理论研究,三是由于其端基是一,因此可以进行多种形式的衍生化,从而赋予电极多样的功能,四是由于该分子既有不带电荷的疏水性的烷基链,又有可带负电荷的亲水性的一,因而形成膜后在选择性渗透和预富集方面可发挥很大的优势,。本部分工作的研究对象氯米帕明和氯氮平是两种在临床上应用广泛的抗精神病的药物,它们在溶液中存在的形式主要有两种一种是质子化的阳离子形式,另一种是疏水性的中性分子形式哆,。因此我们有可能利用十六琉酸自组装膜的结构特点来对这两种药物进行选择性测定。由于自组装膜所具有的有序、密集和稳定等特点,几乎所有的现代物理和化学手段都可以用来表征它们,所以本节的主要工作就是制备了实验所需要的十六琉酸自组装膜修饰金电极并对其进行表征,研究了它的的光谱性质、电化学性质和表面润湿性。二实验部分实验试剂盐酸氯米帕明·,己为和氯氮平,记为购自公司美国,用二次蒸馏水或无水乙醇溶解并稀释至,在“下避光保存。十六琉酸】,公司美国,记为储备液用乙醇配制。一水溶液为缓冲溶液。药物试样来自上海信谊九福药业有限公司上海,中国。测定药物样品前,先将样品碾磨成粉末状,然后将其溶于水或乙醇中,过滤后稀释至一定的体积,采用标准加入法进行测定。所用的其它试剂为分析纯或化学纯级别,它们的储备液由二次蒸馏水或乙醇配制。 复旦大学博士学位论文实验仪器电化学实验在电化学分析仪上海辰华公司,上海,中国上完成。实验采用三电极系统裸金电极中二或十六琉酸自组装膜修饰金电极一记为为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝为对电极。交流阻抗实验在带有锁相放大器的双恒电位仪队公司,美国上完成,所用频率为到,在开路电位下于工作电极上施加一个增长幅度的交流电压。红外反射光谱实验在光谱仪困公司,美国上完成。拉曼光谱实验在一光谱仪公司,法国上完成。射线光电子能谱实验在系统一公司,美国上完成。接触角实验在接触角测量计公司,德国上完成。紫外一可见分光光度实验在紫外分光光度计公司,美国上完成。溶液的值用一肠一计一仪器有限公司,上海,中国测定。所有实验均在下进行。刀自组装膜修饰电极的制备裸金电极首先依次用卜和件一粉末糊抛光呈镜面,然后用二次蒸馏水超声,再用水清洗表面后于空气中晾干。如果需要,有时在用水清洗前先将电极浸泡在溶液中和浓的混合物,约。随后,该电极在中于一间进行循环伏安扫描直到稳定的伏安峰出现。根据金电极还原峰的面积,可以算出电极的有效面积为,。将洁净的金电极在溶液中浸泡,便可得到修饰电极。将修饰电极取出后用大量二次蒸馏水清洗以除去物理吸附的。实验方法将三电极系统浸入含有适当数量的或以及一缓冲溶液的电解池中。对,在开路搅拌条件下富集后静止,紧接着在一间,以的扫描速度进行循环伏安扫描。对,在开路搅拌条件下富集后静止,紧接着在一一十间,以的扫描速度进行循环伏安扫描。在同样的电位窗口范围内,采用微分脉冲法对进行测定,其主要参数如下脉冲幅度为脉冲宽度为脉冲周期为电势增量为。对于计时库仑实验,电位阶跃从十到十。由于电极难以再生,所以每次扫描结束后,将电极抛光并重新修饰,以利于后续分析。 复旦大学博士学位论文三结果与讨论一的表征呀,白,八丈泊︸峙石,白”泊一忿卜女︺肉三月。﹄且勺川泪图川习`和一的谱。,自呀八月︸”一沙祠︵︶日戈。一一图和一的谱。 复旦大学博士学位论文一户工祠︵戈二︶目。月自,啼峥泊月峥”泊””一图一的轨道和轨道的谱。通过、和,我们研究了一的光谱性质。图一给出了的光谱。在、、“'出现的强峰应归属于一,而、、一,的峰则分别属于一、一、。然而,当自组装于金电极表面后,一'的峰消失了,这说明一键生成了图一。图一给出了的光谱。在、、一'出现的强峰应归属于一,而一'的强峰则属于一。与相似,在自组装完成后,一'的峰消失同样说明一键的形成图一。此外,出现在一'的强峰说明当一暴露在空气一段时间后会发生氧化。图给出了一的光谱,它在出现了一个强峰。根据文献,硫醇自组装膜一、硫醇、磺酸盐一中的轨道能级分别在一、一、范围内,因此出现在的强峰应归属于一键。另外,出现在的弱峰同样说明了一可以被空气氧化。 复旦大学博士学位论文,月心,且勺︶勺”喇江切祠、目﹄。﹃一图在和上的循环伏安图。支持电解质。一呀月呈﹃昌飞闷口、一日囚”】《〕几图和的谱。使用的频率到溶液琢。 复旦大学博士学位论文通过电化学探针和,我们又研究了一的电化学性质。如图所示,在裸金电极上产生了一对可逆的氧化还原峰,峰电位之差么■一一为,峰电流之比。约为。然而,在修饰电极上,没有峰出现。这与一对的阻碍作用有关。是疏水性的,当它在裸金电极上形成一层致密的修饰膜后,阻碍了亲水性的到达电极表面。图则给出了裸金电极和修饰电极在指定条件下的图谱,它同样说明了一对一压的电子转移有较强的阻碍作用。根据两种电极在高频区的阻抗数据,可以估算出膜的覆盖度为。,'。,一',说明形成的一相当致密。通过接触角实验,我们考察了一的润湿性。在金电极表面组装了一层一后,接触角由变成,说明尽管具有亲水性的竣基,一仍是非常疏水的,它所具有的长烷基链是导致疏水的根本原因。四本章结论在本节里,我们成功的制备了刀修饰电极,通过、、、电化学探针、和接触角实验成功的对其进行了表征,研究了一的光谱性质、电化学性质和表面润湿性,为后续工作的开展奠定了基础。参考文献〔」董绍俊,车广礼,谢远武。增笋梦筋心砚。北京科学出版社,,。【」,〕匆,,一,。一乒」,,一」,,丫一,,,一,,只,【,,一董绍俊,车广礼,谢远武。必学彦筋去掇。北京科学出版社,。齐斌,杨秀荣。基于电化学电荣检测的新型钙离子传感器。分沂忍凳, 复旦大学博士学位论文一。〕,,,,,一【月,,一中国药典委员会。功国药典。北京化学工业出版社,。」,【,,一,,,【」,,一一 复旦大学博士学位论文第二节氯米帕明在十六琉酸自组装膜修饰金电极上的伏安行为研究和灵敏检测一引言氯米帕明,图是一种三环类抗抑郁药,临床上广泛用于治疗抑郁症、强迫症和恐怖症。图氯米帕明的分子结构图。许多方法被用来研究它的性质,比如分光光度法「〕、化学发光法、高效液相色谱、毛细管电泳」等等。但是,由于在通常状况下,它的电化学活性很低,所以有关它的电化学性质研究得较少。在为数不多的几篇文献中,等人用旋转金电极和铂电极研究了它在硫酸中的电化学反应机理【。等人在高效液相色谱里用高纯度的硼掺杂金刚石电极作检测器测定了氯米帕明,取得了令人满意的结果,但该电极的制备相当复杂和耗时【。等人基于聚氯乙烯膜制备出了一种对其呈选择性响应的离子选择电极,该电极响应迅速、稳定性高,然而其检测限又一不是很理想昭。所以,有必要发展一种分析和检测氯米帕明的新方法。在过去二十年中,自组装膜,引起了研究者极大的兴趣。这种技术是一种控制材料表面物理和化学性质的简便手段,在许多领域如催化、分子和离子识别、电子转移被证明是行之有效的。在己发表的文献中,组装于金电极表面的硫醇自组装膜由于其简单的制备过程和高度的稳定性而成为研究热点。电极通过单层膜修饰后,许多性质如选择性、灵敏度 复旦大学博士学位论文和重复性得到了很大的提高「。然而,到目前为止,还没有见到用自组装膜修饰电极电化学检测氯米帕明的报道。在本部分工作中,具有疏水性表面的十六琉酸自组装膜修饰金电极被制备出来,氯米帕明在该修饰电极上的伏安行为也得到研究。一种简单的高灵敏、高选择性、高重复性的定量分析方法被建立起来。二实验部分这一部分及修饰电极的表征可参见本章第一节内容。三结果与讨论在上的循环伏安行为侧切祠二。﹄之口︸图一,在和刀上的循环伏安图。和在空白溶液中的循环伏安图。扫速一'支持电解质一开路富集。如图所示,在裸金电极上不产生任何灵敏的电化学信号,但是在修饰电极上则于左右产生一灵敏的阳极峰。这说明能够促进的电化学氧化。这应该归因于能够在疏水性的刀表面进行有效的富集。另一方面,由于于一缓冲溶液中,在指定的电位窗口内能发生轻微的氧化,修饰电极在左右产生了一很小的阴极 复旦大学博士学位论文峰,它不受的存在与否及其浓度变化的影响。在裸金电极上也得到了类似的现象。因此,该阴极峰属于修饰电极而不是的电化学还原。从这点来说,的电化学氧化在一定程度上是不可逆的。这与文献,」的报道是一致的。此外,由于一的存在,使背景电流大为降低。因为修饰电极自身能发生氧化还原反应,所以当连续循坏扫描多圈时,一会变得不稳定,易发生脱落。一般来说,由于第一圈数据的峰电流最高,且峰形和重复性都是最好的,所以,进行分析测定时一般取第一圈的实验数据。,自,八乃勺口气工、口”︸查切祠二。﹄图一,在玖,,刀上的循环伏安行为。其余条件同图。显然,极大地提高了检测灵敏度。为了解释这个现象,我们做了一组对照实验。我们选取了一琉基丙酸,一记为和一琉酸、。,记为这两种硫醇作为修饰剂对电极进行修饰,考察了在和上的电化学响应。队与这两种硫醇与相比,其结构类似,但更亲水,所带负电荷也更多。结果显示,在同样条件下,的响应情况为图。根据文献,的。是,所以在指定的缓冲溶液中,它是带部分正电荷且部分疏水的【一。此外,根据文献,一、一、一的。分别为·、,并且测得的接触角分别为、、。因此,与这些之间的静电作用是依次减弱而疏水作用则依次增强。从在这些不同 复旦大学博士学位论文上的响应情况来看,可以推断出主要是与一之间的疏水相互作用导致了灵敏度的提高。为了进一步证实所得到的结论,我们又做了一组对照实验。我们选取了半肤氨酸、一谷肤甘肤、苏糖醇、一琉基乙醇、半肤胺等硫醇对金电极进行修饰。结果显示,在同样条件下,部分疏水的在这些亲水性的上不产生任何电化学响应,意味着没有富集发生。与之相反,当修饰上疏水性的十烷基硫醇和十二烷基硫醇时,产生了电化学响应,但要比在更疏水的一上所得到的响应要弱。结合这两组对照实验,可以证实我们所得到的结论。扫速的影响代二切祠、﹄。一一图扫速的影响。扫速,,,,,,从下往上。其余条件同图。随着扫速的增长,阳极峰电流增加,峰电位正移图。结果显示峰电流与扫速在一,到一,范围内呈线性关系,其线性方程如下。。。,一`,一,说明电极反应受吸附控制。此外,峰电位与扫速的对数也呈线性关系,线性方程为一,一。根据关系式。一,。'盯一,可求得为,说明在氧化过程中有一个电子失去,这可能与生成了一个自由基有关。根据文献,的氧化发生在环上的原子上,当一个电子失去后,以多 复旦大学博士学位论文种共振形式的阳离子自由基形式存在。这个单自由基不稳定,迅速地发生二聚反应或者再与一个未发生氧化的分子发生反应。在二聚过程中,有两个质子和两个电子失去。在上详细的电化学反应机理正在研究之中。此外,可以算出在电极上的覆盖度。'为一',是一个单分子层吸附。同时,根据关系式。一中一一【一,可以求得电子转移系数。为。同时,以对作图,可以求得当趋近于时的电位即。为,代入关系式中即可求得表观电子转移速率常数,为。根据文献【,许多芳香族碳氢化合物氧化还原成相应的阳离子或阴离子自由基的,在一范围内,因此我们得到的、是合理的。分析条件的优化修饰时间的影响当修饰时间从增加到,阳极峰电流没有明显变化,这与一具有很长的烷基链有关。一般来说,硫醇所具有的烷基链越长,形成单层膜就越快越容易【。所以,在本实验中,选择作为修饰时间。和缓冲溶液的影响”︶八一︸呀月一卜一白祠、﹃月口。祠﹄。`一图对峰电流和峰电位的影响。支持电解质磷酸盐缓冲溶液。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文一丈,自,自呀月︸”碱祠吩二。﹄﹄︸图对峰形的影响。,,。其余条件同图。上面所提出的电化学氧化机理中因涉及电子和质子的转移,所以整个过程就必然受到的影响」。在一的范围内,随着增加,峰电位负移,且它们之司有如下关系一一,一,说明参与了氧化过程。同时,峰电流也随之逐渐增长,直至在一左右达到最大,随后则逐渐降低图。当溶液低于或高于的时候,峰形均变差图。一般来说,当溶液非常低的时候,疏水性的一排斥质子化的,所以响应很差随着的逐渐增加,由于去质子化,的疏水性增强,在上的富集变得相对容易,所以信号增强如果进一步增加且超过时,的溶解度开始下降,并且其电化学氧化机理也开始发生一定程度的变化【一,这导致了峰电流下降且峰形变差。因此,被选定为最优值。当溶液设定在后,对几种缓冲体系如一、一、一、一进行了试验。结果显示,在一缓冲体系中的电化学响应较好。此外,当缓冲溶液浓度从变到时,响应没有发生明显的变化。由于室温下,接近一的,此时一的缓冲容量是最大的,所以选择一作为支持电解质。 复旦大学博士学位论文富集时间和富集电位的影响州二切祠二。﹄代二心扫、`﹄`,自口压趁一、一叮才一一一富集时间和富集电位对峰电流的影响。其余条件同图。随着富集时间的增长,峰电流也增加图一。对义一,溶液来说,后达到最大,说明富集达到饱和状态。考虑到信号的稳定性及低浓度溶液检测的需要,通常,选择作为富集时间。当富集电位从一变到,峰电流缓慢增长,直至在一达到最大,然后缓慢降低图一。与开路富集 复旦大学博士学位论文相比,富集电位对测定几乎没有影响,这同样说明和一之间的静电作用不是主要的。因此,实验选择开路富集。工作曲线和干扰实验在已选定的条件下,对不同浓度的溶液进行了伏安测定。峰电流与浓度从一到一,呈线性关系图,线性方程为。,。,一,检测限为一闪一。当然,如果采用微分脉冲或方波伏安法进行测定,检测限还会更低。对于修饰电极的选择性,我们也进行了研究。结果表明,表面活性剂十二烷基硫酸钠、吐温一、曲拉通一以一不干扰测定,而十六烷基三甲基澳化胺和澳化十六烷基毗陡则使峰电流降低。此外,倍的氨替比林、诺氟沙星、别缥醇、硫胺素、葡萄糖、苯丙氨酸、卡托普利、轻嗦,倍的普奈诺尔、异烟胁、核黄素、叶酸、苯福林对测定也没有影响。由于重金属离子如、、、、,在碱性溶液中会沉淀,因而不影响测定。而多巴胺和抗坏血酸则产生严重干扰。这说明修饰电极具有很好的选择性。阅乏祠口﹄。拼图峰电流与浓度关系图浓度,,,,,,件。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文的再生性和重复性研究由于强烈的疏水相互作用,很难在空白底夜中通过连续循环扫描数圈的办法将残存于电极表面的或氧化产物从膜里清除出来,因此该修饰电极很难再生。所以,在每一次进行分析测定前,需要将前次用过的电极重新简单抛光并在溶液中浸泡修饰。然而,正是由于修饰了一,从的重复性却非常好。对同一支按照上述方法处理的金电极而言,对一溶液进行次平行测定后所得的为。对多支同一型号的金电极而言,如果外界条件不发生明显变化,也可以得到类似的结果。分析应用将这种方法应用于药片中含量的测定。分析结果见表,回收率为一,平均回收率为。根据表,可以计算出的含量为片药品注明的含量为片。为了验证这种方法的准确性,我们将其与中国药典推荐的方法在中,在产生的最大吸收作为定量分析的依据〔进行比较表。经过检验和检验〔,计算出来的值和值均不超过理论值在的置信度下,其临界值分别为和,可以确定两种方法的精密度不存在显著性差异,本方法是可信的。表加入回收实验结果泊件件林, 复旦大学博士学位论文表方法学对照实验结果林】一,从一一,,,,,件四本章结论基于和修饰膜之间强烈的疏水相互作用,能在刀修饰电极上有效富集。进行伏安扫描时,在一缓冲溶液中,于左右产生了一个灵敏的阳极峰,该峰适合做定量分析。在最优条件下,峰电流与浓度在一定范围内呈线性关系。该方法成功用于药片中含量的测定并被证明是可信赖的。修饰电极具有良好的选择性和重复性。参考文献〕,一」`、,,一」,,,,【,,一一,, 复旦大学博士学位论文【,,一一,,」从,,一一」,,,,,一【」,,一」,」,,一」,,,,,,,一」。,,一一【〕,,一【」,,一【」,,一【」,,一」,,,一,,一川,一,,一【」,,,,,一【」,,一」,,一一〕,,一,,, 复旦大学博士学位论文一〕,,一【」,。一,,一【」,人介月即【」,【」,,一」,著,邵元华,朱果逸,董献堆,张柏林译。古必学方居厦理积应傲。北京化学工业出版社,。【」,,工,,【」,,一武汉大学主编。分沂必微」`北京高等教育出版社,。中国药典委员会。沪国药典。北京化学工业出版社,。【」【」一,一,一 复旦大学博士学位论文第三节氯氮平在十六琉酸自组装膜修饰金电极上的伏安行为研究和灵敏检测一引言氯氮平,图是一种二苯氧氮平类镇静剂,在临床上广泛应用于治疗急、慢性精神分裂症。公`摊图氯氮平的分子结构图基于它的重要性,研究者通过许多手段来研究它,包括毛细管电泳【、高效液相色谱、分光光度法口、质谱等等。由于它具有电化学活性,所以也有一些用电化学手段研究它的报道。【」、」和【」等人分别用辣根过氧化物酶修饰碳糊电极、海泡石修饰碳糊电极和活化玻碳电极测定了氯氮平,检测限分别为一,、欠一,和',结果并不十分理想。等人用浸蜡石墨电极检测氯氮平,得到了令人满意的检测限火一,但是每次测定前巧的预富集显得比较耗时【。因此,有必要建立一种分析和测定氯氮平的新方法。自组装膜,在电分析化学领域里是一种应用十分广泛、颇有前途的新方法。这种技术使修饰电极表面变得十分灵活和方便,同时也极大的提高和扩展了电极的诸多性能,包括选择性、灵敏度和重复性【」。据报道,自组装膜修饰电极己经成功用于研究和测定某些生物大分子、有机化合物、无机离子,如细胞色素口、多巴胺、。但是,到 复旦大学博士学位论文目前为止,还没有有关利用自组装膜修饰电极对氯氮平进行研究和测定的报道。在本部分工作中,我们研究了氯氮平在十六琉酸自组装膜修饰金电极上的伏安行为,同时建立了一种简单和灵敏的定量分析方法。二实验部分这一部分及刀修饰电极的表征可参见本章第一节内容。一,二︼、山曰结果与讨论在刀上的循环伏安行为口阅祠二。﹄崎石月一图一在和从上的循环伏安图。扫速一一'支持电解质肠一一开路富集。如图所示,在裸金电极上产生了两对峰形很差的氧化还原峰,它们分别位于一和一之司。然而,在上,只出现了一对峰形很好的氧化还原峰。其中比较灵敏的阳极峰在左右,而比较小的阴极峰则在十左右,它们之间的峰电位差约为,这说明电化学反应是部分可逆的。此外,与裸金电极相比,阳极峰电流是原来的倍,适合作定量分析的标准。显然,在一定程度上提高了检测的灵敏度。根据文献【,的。是,所以在指定的溶液中,由于去质子化,它是 复旦大学博士学位论文不带电荷的另一方面,由于以中性分子形式存在的是不溶于水的【,因而它又是疏水的。而一的。是」,在相同的缓冲溶液中,它基本上也是不带电荷的。同时,一也是疏水性的,因此可以认为主要是与一之间强烈的疏水相互作用而不是弱的静电作用导致了灵敏度的增强。在扫描中,由于第一圈的数据比较稳定,峰电流较大且峰形较好,因此在分析测定中一般取第一圈的数据。扫速的影响和计时库仑研究八峥月`︸︸代二口、口公二﹄,创一一一图扫速的影响。扫速,,,,从下往上。其余条件同图。随着扫速的增加,阳极峰和阴极峰都在增长图。结果表明在一'到一'范围内,阳极峰电流与扫速的平方根呈线性关系,其线性方程为一'`。,一,,一,这说明电极反应受扩散控制。此外,阳极峰电位正向移动了约,而阴极峰电位则无明显变化,峰电位差也由增大到,说明电极反应变得不可逆。同时,阳极峰电位与扫速的对数呈线性关系,线性方程为一,一。根据关系式。一中'`,一,可以计算出一的值是。一般来说,。一般处于一之间,所以,在这里取,而。则为。这说明在电化学氧化过程中失去了 复旦大学博士学位论文一个电子。根据文献【,,在氧化过程中,应生成了一个相对稳定的阳离子自由基。奋月口、助月或﹄图刀。在空白溶液和义一,溶液中的计时库仑曲线。电位阶跃从到。其余条件同图。图则给出了电化学氧化的计时库仑曲线。在扣除掉背景电量后,我们以对,`作图,得到了一条直线,其线性方程为一,`,欠`,,一。根据积分的公式队'`'理玩”,队。,可以算出的扩散系数为`,。分析条件的优化修饰时间和修饰剂的影响当修饰时间从增加到,阳极峰电流没有明显变化,这与一具有很长的烷基链有关。一般来说,硫醇所具有的烷基链越长,形成单层膜就越快越容易【」。所以,在本实验中,选择作为修饰时间。除了外,我们用其它的硫醇如一半肤氨酸、一谷胧甘肤、苏糖醇、一琉基乙醇、硫荃、一琉基苯并噬畔、硫代水杨酸、硫辛酸对金电极进行修饰修饰,考察在这些上的电化学响应。结果显示,由于具有电化学活性,它在这些上都能产生响应。然而,与裸金电极相比,灵敏 复旦大学博士学位论文度没有得到任何提高,这说明与一之间的疏水相互作用要强于这些。由于疏水相互作用,使得在表面富集的量增多,因而导致信号增强。这种相互作用与自组装膜的亲疏水性、、所带电荷、覆盖度、结构有关,相互作用的具体机理正在研究之中。和缓冲溶液的影响奋白一钊祠、﹃口。口阅祠、二。﹄曰且,自八︶图对峰电流和峰电位的影响。支持电解质磷酸盐缓冲溶液。其余条件同图。在一的范围内,随着增加,峰电位负移,且它们之间有如下线性关系一一,一,说明参与了氧化过程。同时,峰电流也随之逐渐增长,直至在一左右达到最大,随后则逐渐降低图。一般来说,当溶液低于时,疏水性的一排斥质子化的,所以响应很差随着的逐渐增加,由于去质子化,的疏水性增强,它与一之间的疏水相互作用增强,进而导致响应增强如果进一步增加且超过时,峰形变差图,说明其电化学氧化机理开始发生一定程度的变化,。此时,阴极峰变得非常明显,但由于该峰峰形不好且比较复杂,因此,没有用来作为定量分析的依据。因此,被选定为最优值。 复旦大学博士学位论文二︸自,八峪乙,呀泊”月︸代二︺、﹄。一图对峰形的影响。,,。其余条件同图。当溶液设定在后,对几种缓冲体系如一、一、一、一进行了试验。结果显示,在一缓冲体系中的电化学响应较好。此外,当缓冲溶液浓度从变到住时,响应没有发生明显的变化。由于室温下,接近一的【」,此时一的缓冲容量是最大的,所以选择一作为支持电解质。富集时间和富集电位的影响对一溶液来说,随着富集时间的增加,阳极峰电流没有发生明显的变化。这同样说明电极过程主要受扩散控制,富集对高浓度测定没有影响。但是当浓度非常低时,电极过程可能会显示出一些吸附性质,此时适当的富集有助于提高灵敏度。考虑到低浓度测定的需要,实验中一般富集。此外,与开路富集相比较,富集电位的影响可以忽略,因为在指定的溶液中,是电中性的。所以,我们选择开路富集。工作曲线和干扰实验在分析测定方面,是一种简单和灵敏的方法。当所有的实验条件被优化好后,我们采用对不同浓度的溶液进行测定。结果表明,峰电流与浓度从一到一,呈线性关系图,线性方程为 复旦大学博士学位论文扭,扭,一,检测限为一闪一。对一,溶液进行次平行测定,所得峰电流的为。代二口祠、公协图峰电流与浓度关系图。浓度,,,,,,林。其余条件同图。对于修饰电极的选择性,我们同样进行了研究。结果表明,表面活性剂十二烷基硫酸钠、吐温一孙、曲拉通一肠一不干扰测定,而十六烷基三甲基滨化胺和溟化十六烷基毗咙则使峰电流降低。此外,倍的氨替比林、诺氟沙星、别嗓醇、硫胺素、氢氯噬嗦、卡托普利、轻噢,倍的普奈诺尔、异烟脐、核黄素、叶酸、苯肾上腺素对测定也没有影响。由于重金属离子如,、、,、、,在碱性溶液中会沉淀,因而不影响测定。而尿酸和肾上腺素则产生严重干扰。这说明修饰电极具有很好的选择性。,分析应用将这种方法应用于药片中含量的测定。分析结果见表,回收率为一,平均回收率为。根据表,可以计算出的含量为片药品注明的含量为片。为了验证这种方法的准确性,我们将其与中国药典推荐的方法在的乙醇溶液中,在产 复旦大学博士学位论文生的最大吸收作为定量分析的依据【」进行比较表。经过检验和检验【,计算出来的值和值均不超过理论值在的置信度下,其临界值分别为和,可以确定两种方法的精密度不存在显著性差异,本方法是可信的。表加入回收实验结果骂兰粤件勺`,斗﹄型翻方法学对照实验结果卜四本章结论由于和之间存在疏水相互作用,刀能够提高检测的灵敏度。进行伏安扫描时,在肠一缓冲溶液中,于和左右分别产生了一个灵敏的阳极峰和一个小的阴极峰。在最优条件下,阳极峰电流与浓度在一定范围内呈线性关系。刀修饰电极具有良好的选择性。该方法成功用于药片中含量的测定并被证明是可信赖的。参考文献〔,,城【岁,,一一」,,一,,一 复旦大学博士学位论文「〕,,,,一,一,,一〕,,一〕只,,,一一〕,一,一【人产人之,,一【」,,,,即【」,,一〕,,〕,,一,,,一,,川一」勿,,一,一」,,一【」,`〕,,一,,〕,,一」,,一」。脚,,一【角,, 复旦大学博士学位论文,【、,一中国药典委员会。中国药典。北京化学工业出版社,,。【」,①一【彻,,一【」,,一【」,月即【」,【,,,,,,,一武汉大学主编。分沂仑撤。北京高等教育出版社,。」」一,一,一 复旦大学博士学位论文第四章苯福林和氯普唆吨在聚一氨基苯磺酸修饰玻碳电极上的伏安行为研究及灵敏检测一引言作为两种有效和重要的抗精神病药物,苯福林,图和氯普唾吨印,图在临床上广泛用于治疗焦虑症和精神分裂症,。一。飞卜一丫讯沁玮一一风于毛门图苯福林的分子结构图。图氯普唆吨的分子结构图。许多分析方法被应用于研究它们的性质,包括分光光度法【,、分光荧光法【,、高效液相色谱口,、毛细管电泳,等等。但是,由于在一般条件下,它们的电化学活性很低,所以有关用电化学方法来研究的报道很少。在为数不多的几个例子中,离子选择电极,、玻碳电极、化学修饰碳糊电极、碳纳米管修饰电极」、自组装膜修饰电极〕被用来研究和测定它们。然而,一些不利的因素如不理想的检测限、耗时的预富集过程、复杂的电极制备和困难的再生性导致这些电极的实际应用在一定程度上受到限制。因此,有必要发展一种新的分析方法来研究它们。在过去的数十年中,导电聚合膜修饰电极引起了研究人员的极大兴趣。这类电极具有很多优良的性能,比如高度的稳定性和选择性、良好的重现性和导电性、更多的活性点位和良好的均一性。它们在很多领域如分子和离子识别【、电催化、电子转移有着广泛的应用。但是,到目前为止,还没有见到有关用导电聚合膜修饰电极检测这两种药物的报道。在这部分工作中,我们考察了苯福林和氯普曝吨在聚一氨基苯磺酸,一记修饰玻碳电极上的伏安行为,并建立了一种更灵敏和简单的检测方法。二实验部分实验试剂 复旦大学博士学位论文盐酸苯福林·,记为和氯普曝吨,,记为购自公司美国,用二次蒸馏水或乙醇溶解并稀释至,在“下避光保存。缓冲溶液是一一或一一水溶液。一一氨基苯磺酸一一,,记为一储备液用一缓冲溶液配制而成,同样在冰箱中放置。药物注射液或片剂来自上海信谊九福药业有限公司上海,中国。测定药物片剂前,先将片剂碾磨成粉末状,然后将其溶于乙醇中,过滤后稀释至一定的体积,采用标准加入法进行测定。而注射液则是直接稀释,没有进一步纯化。所用的其它试剂为分析纯或化学纯级别,它们的储备液由二次蒸馏水或乙醇配制。实验仪器电化学实验在电化学分析仪上海辰华公司,上海,中国上完成。实验采用三电极系统玻碳电极中或聚一氨基苯磺酸修饰玻碳电极记为一为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝为对电极。交流阻抗实验在带有锁相放大器的双恒电位仪队公司,美国上完成,所用频率为到,在开路电位下于工作电极上施加一个增长幅度的交流电压。紫外一可见分光光度实验在紫外分光光度计公司,美国上完成。溶液的值用一一计卜。仪器有限公司,上海,中国测定。所有实验均在“下进行。一修饰电极的制备裸玻碳电极首先依次用件和件一粉末糊抛光呈镜面,然后依次用水、丙酮、稀硝酸、水超声清洗,洗净后置于空气中晾干。根据文献【」,可以算出电极的有效面积为,。一修饰电极参照文献巧制备。简单的说,就是将干净的裸电极置于含有一,一的一缓冲溶液中,在一一间,以的扫描速度连续循环扫描圈,然后取出洗净,即得到修饰电极。为了得到稳定的响应,在实验前,将修饰电极置于空白的一或一一缓冲溶液中于一间连续扫描圈。最后,将电极用水洗净后放在空气中备用。实验方法将三电极系统浸入含有适当数量的或以及 复旦大学博士学位论文一叭或一缓冲溶液的电解池中。在开路搅拌条件下富集后静止,紧接着在一间,以的扫描速度进行循环伏安扫描。在每次测定前,电极需要在空白底液中进行简单的再生。采用微分脉冲法在相同的电位区间对药物进行测定。至于计时库仑实验,电位阶跃分别从到和到巧。一般情况下,以第一圈的伏安数据作为分析的标准。三结果与讨论电聚合的循环伏安图及修饰电极的电化学表征帕代工倒口、目。﹄·图一在电极上的电聚合循环伏安图。扫速”支持电解质一缓冲溶液。如图所示,在第一圈扫描中,可以观察到在和一左右分别出现了一阳极峰和一阴极峰。从第二圈开始,在出现了另一个阳极峰。随着扫描的进行,这些峰变得越来越大,说明了聚合膜在不停地增长。同时,也可以发现聚合膜在前面圈的增长速度明显要快于后面的数圈。从第圈开始,聚合膜几乎停止增长,说明聚合已达到饱和。在电聚合过程完毕后,可以发现在玻碳电极表面生成了一层均一的、粘附性的蓝色膜。根据文献,是分子间的氨基而不是磺酸基发生了聚合反应。我们通过电化学方法对修饰电极进行了表征。如图所示,在裸玻碳电极上产生了一对相当可逆的氧化还原峰。峰电位差■■一一为 复旦大学博士学位论文,式电位一为。在修饰电极上,同样也可以观察到一对可逆的氧化还原峰。一方面,与前者相比,峰电流下降了巧,这主要和聚合膜与探针分子之间的静电作用有关。一的。为,在中性条件下,由于电离,磺酸基团带负电荷,排斥更多的带相同电荷的探针分子到达电极表面,因而导致电流降低。另一方面,■和分别降低到和。探针的伏安响应要受电极表面电荷和导电性能两种因素的影响。而电极优良的导电性能占主要地位,它加速了电子转移,因此导致■和减小,说明电极过程变得相对容易和更加可逆,此外,背景电流的增大同样也可以说明这点。图则给出了两种电极的谱,显然修饰电极的阻抗要远远小于裸玻碳电极,这同样证实了修饰电极有着更好的导电性能。八,月呀,创铸孟内︸了月︸”︸侧口、二﹄。﹄︸一图在和一上的循环伏安图。支持电解质。 复旦大学博士学位论文一…,月””……以一闪、三一闪口、日岁一一'而而孔漏图和一的谱。使用的频率到溶液。和在一修饰电极上的循环伏安行为八人︸了”呀,自月”碱、︺二﹄。图一在和一上的循环伏安图。扫速支持电解质一一开路富集。 复旦大学博士学位论文在空白缓冲溶液中,在裸玻碳电极和修饰电极上均没有观察到明显的氧化还原峰。如图所示,在裸玻碳电极上于十左右出现了一很小的阳极峰。然而在修饰电极上,它则在左右产生了一灵敏的阳极峰,峰电流是裸玻碳电极上的倍。这要归因于修饰电极良好的导电性。同时,聚合膜和之间的静电作用同样对电流的增长有贡献将在后面的部分中详细讨论。对而言,它在裸玻碳电极上于左右出现了一很小的阳极峰,然而该峰在修饰电极上却负移到,且峰电流增长了大约倍图。这同样说明修饰电极具有更好的导电性。显然,修饰电极能够促进和的电化学氧化。此外,在两种电极上均没有观察到这两种药物的阴极峰,说明和的电化学氧化是不可逆的。︶︵“一切祠、。﹄甘白,呀月一书图一,在和一一上的循环伏安图。扫速一'支持电解质一开路富集。扫速的影响和计时库仑研究对图和图来说,当扫速从一'增加到一,时,阳极峰都在增长。峰电流与扫速的平方根呈线性关系,其线性方程分别为一'`。、,一',一和一'一,说明电极过程受扩散控制。 复旦大学博士学位论文,白成勺呀门,浦﹄”︸侧祠口二。﹄︸图扫速的影响。扫速,,,,,,从下往上。浓度一。其余条件同图。门勺”︶︶切侧祠二。﹄图扫速的影响。扫速,,,,,,从下往上。浓度义一,。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文此外,峰电位与扫速的对数也呈线性关系,线性方程分别为。,一和一一。根据关系式。一小”,升一盯一,可以求得一分别为和。对来说,氧化发生在酚轻基上,转化为醒的形式,有一个电子失去【。所以,电子转移系数二。对来说,根据文献,氧化发生在嘎吨环上,原子氧化成键,有两个电子失去,所以,。图和图则分别给出了和电化学氧化的计时库仑曲线。在扣除掉背景电量后,我们以对,作图,得到了两条直线,其线性方程为一'`,。,,一和一”一。根据积分的。公式一队'`,'`,兀'队。,可以算出和的扩散系数分别为火一,,”和一,一'。几夏口,倒翻,勺工”甲月、助戈二。﹄图一一在空白溶液和一溶液中的计时库仑曲线。电位阶跃从十到。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文麦工︸呀,自,月八”切二、︺岌助戈。﹄图一心在空白溶液和一,溶液中的计时库仑曲线。电位阶跃从十到巧。其余条件同图。分析条件的优化聚合条件的影响聚合电位窗口,尤其是正电位,对聚合膜的制备非常重要。结果表明当正电位低于或者负电位高于一时,聚合反应将难以发生。当正电位达到时,聚合反应就可以进行。当电位区间在一一时,所得到的导电聚合膜比较好,因此在电聚合制备修饰电极实验中选择这个电位区间。除了一缓冲溶液外,、一缓冲溶液、一缓冲溶液也曾经被用来作为电聚合介质进行考察。结果表明和在这些介质中聚合所得到的修饰电极上的响应没有明显变化,这说明值一和介质对电聚合反应的影响不大。这与文献〔」是吻合的。一般来说,基于其反应介质的温和性,一一缓冲溶液被选作电聚合介质。此外,如果在电聚合实验前,将介质中溶解的氧气除去,和的响应也没有很明显的变化。这说明氧气并没有参与电聚合反应,这和一的电聚合机理是一致的。因此,在制备修饰电极的时候,不需要将氧气除去。另外,结果表明和的响应在聚合圈数为一圈内保持稳定,当聚合圈数进一步增加时,电流反而下降,说明此时的聚合膜己开始变得不导电了。 复旦大学博士学位论文为了得到稳定的导电聚合膜,一般选择聚合圈。和缓冲溶液的影响对来说,在一的范围内,随着增加,峰电位负移,且它们之司'有如下线性关系一一,,说明参与了氧化过程。的斜率说明参与反应的质子数与电子数相同。由前面的论述可知,有一个质子参与了反应。与此同时,峰电流逐渐增加,直至在达到最大,然后下降图。根据文献,的。为和,所以在酸性和中性条件下,它是带正电荷的。一般来说,当溶液的低于时,修饰电极是电中性的,因此它与之间的静电作用较弱,因而其响应不是很好当增加时,由于修饰电极所带的负电荷增加,因而其静电相互作用增强,导致峰电流增长在时,这种作用达到最强,因而峰电流也是最大当进一步增加时,虽然修饰膜所带的负电荷增加,但阳离子数目下降得更多,因而静电作用的削弱又导致了电流下降。所以在本实验中,作为最优的值。当溶液设定在后,我们试验了几种支持电解质如一、一、一、一。结果表明在一中,的响应最好。此外,当缓冲溶液浓度从变到时,响应几乎保持不变但是当浓度进一步增加时,电流反而下降,这说明太高的离子强度可能会削弱聚合膜和之间的静电作用【。另外,也接近一缓冲溶液的,所以此时该缓冲溶液的缓冲容量是最大的。所以,在本实验中,选择一作为缓冲溶液。对来说,在一的范围内,随着增加,峰电位负移,且它们之间有如下线性关系一一一,说明参与了氧化过程。在得到最大的电流响应图。根据文献【,的。大约为,它在中性和碱性溶液中的溶解度很低。如果溶液的极低,由于强烈的质子化,氧化反应变得困难,因而响应不好当溶液超过后,由于去质子化,的溶解度迅速下降,变得非常疏水,因而其信号变得很差。所以,被选作最优的值。当溶液设定在后,我们同样试验了几种支持电解质如一、一、一、一。结果表明在一中的响应最好,并且缓冲溶液浓度在到之石的变化对响应无明显影响。同时,也接近一缓冲溶液的【」。因此,在本实验中,选择一作为支持电解质。 复旦大学博士学位论文淤一祠、月口。查工幼、二。﹄门︵匀”﹃图对峰电流和峰电位的影响。支持电解质磷酸盐缓冲溶液。其余条件同图。呀,召,创,白飞月︶,呀式,自八月””崎创月,卜一祠白祠﹃戈日。口代祠二。﹄图对峰电流和峰电位的影响。支持电解质磷酸盐缓冲溶液。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文富集时间和富集电位的影响对一和溶液来说,随着富集时间的增加,阳极峰电流没有发生明显的变化。这同样说明电极过程主要受扩散控制,富集对高浓度测定没有影响。但是当它们的浓度非常低时,电极过程可能会显示出一些吸附性质,此时适当的富集有助于提高灵敏度。考虑到低浓度测定的需要,实验中一般富集。此外,当富集电位从一变到时,分别在一和一得到最大响应。但是,与开路富集相比较,富集电位的影响可以忽略。所以,我们选择开路富集。工作曲线当所有的实验条件被优化好后,我们采用对不同浓度的和溶液进行测定。结果表明,峰电流与浓度分别在一,到一,和一到一,范围内呈线性关系,线性方程分别为一。,扭,一图和一图,所得到的检测限分别为一和一入一。切祠、公﹄月林图峰电流与浓度关系图。浓度,,,,,,,协。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文倒切、。﹄,曰”协图峰电流与浓度关系图。浓度,,,,,,,,林。其余条件同图。一修饰电极的再生性、重复性、稳定性和选择性研究通过在空白底液中连续循环扫描几圈,可以很容易地使用过的一修饰电极得到再生。对一,和溶液进行次平行测定,所得到的峰电流的分别为和,这说明电极具有良好的重复性。当电极连续使用天后,电极的响应仍能保持初始值的和,这说明电极具有高度的稳定性。对于修饰电极的选择性,我们同样进行了研究。结果表明,表面活性剂十二烷基硫酸钠不干扰测定,而吐温一、曲拉通一一、十六烷基三甲基滨化胺和嗅化十六烷基毗咤则使峰电流降低。倍的,、、,、,、,、,、异烟脐、核黄素、叶酸、肾'上腺素、抗坏血酸,倍的氨替比林、诺氟沙星、别漂醇、硫胺素、卡托普利、普奈诺尔、葡萄糖、苯丙氨酸不干扰测定。这说明修饰电极具有很好的选择性。分析应用将这种方法应用于药样中和含量的测定。分析结果见表,回收率分别为一和一,平均回收率为和。根据表,可以计算出和的含量分别为和片药品注明的 复旦大学博士学位论文含量为和片。为了验证这种方法的准确性,我们将其与中国药典推荐的方法在水中和溶液中产生的最大吸收作为定量分析的依据【」进行比较表。经过检验和检验【,计算出来的值和和值和均不超过理论值在,的置信度下,其临界值分别为和,可以确定两种方法的精密度不存在显著性差异,本方法是可信的。表加入回收实验结果卜卜林林拼件表方法学对照实验结果协,拼, 复旦大学博士学位论文四本章结论在本部分工作中,我们制备了一修饰电极并用电化学方法对其进行了表征。当进行伏安扫描时,和能分别在修饰电极上于和产生一灵敏的和不可逆的阳极峰。在最优条件下,阳极峰电流与和的浓度在一定范围内呈线性关系。该修饰电极具有一些良好的电极性能,如易再生性、高度的稳定性、良好的重复性和选择性。所提出的分析方法能够成功用于药样中和含量的测定并被证明是可信赖的。参考文献〔」,,,,【,,一一【」,只甲印,,一,〔」,,一【」」,,一一〕,【」,,一【」,,,」,,一」,一一【〕,,一【,,,一一,」一一一 复旦大学博士学位论文」,,一一【,,,,,,一〔,,,,一一,」【」',,一〕,一,,,一【〕,,一一」,,一【」,,一【,,,,〕,,一一【」又,议一」,,一」,,一一「,,一,【〕,,,,,王」,,一」,,,,·一一一〕,,一」,一一」,,一 复旦大学博士学位论文【」夏玉宇。必学英验室子姗。北京化学工业出版社,。」」,,一」,,一【〕,,,一【」,月即【」,」,【」,,一一【,,一【」,,一武汉大学主编。分沂叱筒。北京高等教育出版社,。中国药典委员会。功国药龚」。北京化学工业出版社,,。」一,一,一 复旦大学博士学位论文第五章氟呱淀醇和轻嗦在多壁碳纳米管修饰玻碳电极上的伏安行为研究及灵敏检测一引言氟呱陡醇,图和经嗦,图是两种重要的抗精神病药,作为镇静剂广泛应用于临床〔,】。异一一一一图氟呱陡醇的分子结构图。﹃乙—一一一一一一了厂飞图轻嗦的分子结构图。基于它们的重要性,研究者通过许多分析方法来定性或定量研究它们的性质。这些方法包括分光光度法,高效液相色谱阱,,毛细管电泳,质谱【等等。但是,在一般条件下由于它们的电化学活性较低,因而用电化学方法研究它们的报道较少。在为数不多的例子中,离子选择电极,,汞电极,川,玻碳电极,」被用来检测它们。然而,许多不利因素如不理想的检测限、电极 复旦大学博士学位论文毒性、耗时的预富集过程使得这些电极的实际应用受到限制。因此,有必要发展出新的分析方法来研究它们。碳纳米管自年被发现以来,由于其具有高度的化学稳定性和优良的导电性和催化性能,作为电极修饰材料被广泛应用于电分析化学领域【。据报道,最近几年来,碳纳米管修饰电极已成功用于研究和测定许多有机小分子【、生物大分子、无机离子【等等。然而,到目前为止,还没有基于碳纳米管修饰电极的有关氟呱陡醇和轻嗦的电化学传感器的报道。在这部分工作中,我们考察了氟呱睫醇和轻嗦在多壁碳纳米管修饰玻碳电极一一上的伏安行为,建立了一种新的更灵敏和更简单的定量分析方法。同时,我们对该修饰电极进行了电化学表征。二实验部分实验试剂氟呱咙醇,一记为和盐酸轻嚓,·,记为购自公司美国,用乙醇或二次蒸馏水溶解并稀释至或,在“下避光保存。缓冲溶液是一水溶液。药物试样来自上海信谊九福药业有限公司上海,中国。测定药物片剂前,先将片剂碾磨成粉末状,然后将其溶于乙醇或水中,过滤后稀释至一定的体积,采用标准加入法进行测定。多壁碳纳米管购自深圳纳米港股份有限公司,记为,直径一,长度一林,深划,中国。使用前根据文献进行纯化,即在浓混酸中加热回流小时左右,然后用二次蒸馏水洗涤至中性后过滤,在室温下,将所得黑色粉末固体置于干燥器中保存。然后,通过超声的办法将上述处理过的干燥的粉末分散于,一二甲基甲酞胺中,形成的黑色分散液。所用的其它试剂为分析纯或化学纯级别,它们的储备液由二次蒸馏水或乙醇配制。实验仪器电化学实验在电化学分析仪上海辰华公司,上海,中国上完成。实验采用三电极系统玻碳电极中或碳纳米管修饰玻碳电极一记为为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝为对电极。交流阻抗实验在带有锁相放大器的双恒电位仪队公司,美国上完成,所用频率为到,在开路电位下于工作电极上施加一个增长幅度的交流电压。紫外一可见分光光度实验在紫外分光光度计公司,美国上完成。溶液的值用一一 复旦大学博士学位论文计一仪器有限公司,上海,中国测定。所有实验均在十“下进行。修饰电极的制备裸玻碳电极首先依次用拼和林。一粉末糊抛光呈镜面,然后依次用水、丙酮、稀硝酸、水超声清洗,洗净后置于空气中晾干。根据文献〔,可以算出电极的有效面积为。。在洁净的玻碳电极表面,滴加拼上分散液,置于空气中,挥发干溶剂后即得到修饰电极。实验方法将三电极系统浸入含有适当数量的或以及·缓冲溶液的电解池中。在开路搅拌条件下富集后静止,紧接着在十一间,以的扫描速度进行循环伏安扫描。在每次测定前,电极需要在空白底液中进行简单的再生。随着扫描圈数的增加,两者的峰电流都会急剧降低。因此,在一般情况下,以第一圈的伏安数据作为分析的标准。三结果与讨论修饰电极的电化学表征,目呀,曰八`月用了””“”︶碱祠。二﹄。一图凡在和上的循环伏安图。支持电解质。 复旦大学博士学位论文一一阅以﹃二,︸︸一`一盯甲月一,石一口因、日﹃勺”一“︶几图和的谱。使用的频率到溶液瑜。修饰电极通过电化学方法进行表征。如图所示,在裸玻碳电极上产生了一对相当可逆的氧化还原峰。峰电位差■■一为,式电位二为。在修饰电极上,同样也可以观察到一对可逆的氧化还原峰。一方面,峰电流是玻碳电极上的倍,这要归因于碳纳米管具有很大的比表面积,背景电流的增大同样也可以说明这点。在相同条件下,当扫描速度从增加到,在裸玻碳电极和修饰电极上,峰电流均增加。结果显示电极过程受扩散控制,线性方程分别为一十'。,,和一'`一。对一可逆体系来说,它应遵循一方程一,,'`'理。因此,从两条直线的斜率之比可以估算出修饰电极的面积大约是玻碳电极的倍。另一方面,■和分别降低到和,说明电极过程变得更加容易和可逆,这要归因于电极良好的导电性能。图则给出了两种电极的谱,显然修饰电极的阻抗要远远小于玻碳电极,这同样证实了修饰电极有着更好的导电性能。和在修饰电极上的循环伏安行为在空白溶液中,在两种电极上均没有产生任何氧化还原信号。但是,如图所示,在玻碳电极上于左右产生一很小的阳极峰,而在修饰电极上,在几乎相同的电位下则产生一灵敏的阳极峰,峰电流大约是电极上的倍。 复旦大学博士学位论文`且月︸呀,自门石自泊错月,”︺︸︶代口祠二。﹄一一图一在和上的循环伏安图。扫速一'支持电解质一开路富集。,自八绮,自`泊”碱祠口二。﹄一一图一在和上的循环伏安图。扫速一'支持电解质一开路富集。 复旦大学博士学位论文又如图所示,在玻碳电极上于左右产生一很弱的阳极峰,但在修饰电极上,该峰却变得非常灵敏,峰电流大约也是玻碳电极上的倍同时,在左右又产生了一个新的小阳极峰。这些都说明认修饰电极能够促进和的电化学氧化。此外,在两种电极上均没有观察到这两种药物的阴极峰,说明和的电化学氧化是不可逆的。扫速的影响对图和图来说,当扫速从`'增加到一'时,阳极峰都出现增长。峰电流与扫速呈线性关系,其线性方程分别为,,一',一和一一,说明电极过程受吸附控制。此外,峰电位与扫速的对数也呈线性关系,线性方程分别为,二和。根据关系式一,一,可算出电子转移数分别为和,说明在和的第一步电化学氧化过程中分别有和个电子失去。可能是反应中生成了一个阳离子自由基【,而则是其伯醇轻基氧化成了相应的醛。又根据关系式。一。盯一一一〕,可以算出各自的电子转移系数分别为。,和。呀,自月,”一︸口代祠、或﹄。图扫速的影响。扫速,,,,,,从下往上。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文””“勺呀,自月,阅留祠、二。﹄一一图扫速的影响。扫速,,,,,从下往上。其余条件同图。分析条件的优化和缓冲溶液的影响沂一白祠、﹃戈目。口代祠或﹄。,,︸'决厂下呀泊八一”八一门丁,、丫勺口下成下,图对峰电流和峰电位的影响。支持电解质磷酸盐缓冲溶液。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文」。,︸,︸淤一、时。侧切侧乏。﹄图对峰电流和峰电位的影响。支持电解质磷酸盐缓冲溶液。其余条件同图。如图和图所示,在一的范围内,随着增加,和的峰电位都发生负移,且它们之间有如下线性关系一一,一和一一一,说明参与了氧化过程,且和币的直线斜率说明参与反应的质子数和电子数相同,即分别有和个质子参与反应,这与文献报道是一致的【,。同时,随着溶液的增长,两者的峰电流都在增加,都在达到最大,然后下降。因为和的。分别为和【,」,所以,当溶液的较低的时候,由于强烈的质子化,电极反应十分困难当溶液逐渐增加后,由于去质子化,电化学氧化相对变得容易但是,由于电中性的和是疏水性的,一旦超过了,并继续增加时,它们的溶解度会逐渐下降,出现沉淀,进而影响到富集效果,所以,峰电流下降。当溶液设定在后,我们试验了几种支持电解质如一·一、一、一。结果显示,在一助缓冲溶液里两者的响应较好。此外,当缓冲溶液浓度从变到时,响应未发生明显的变化。由于接近一缓冲溶液的。。,此时,该缓冲溶液的缓冲容量是最大的。所以,在本实验中,选择一一作为缓冲溶液。 复旦大学博士学位论文富集时间和富集电位的影响对一图和图溶液来说,随着富集时间的增加,峰电流也增加,后达到平衡,说明富集达到饱和状态。当富集时间过长时,有可能导致从电极表面脱落,因此,一般选择富集。此外,当富集电位从一。变到十时,最大峰电流分别出现在一,图和一,图。但是,与开路富集相比,富集电位对测定几乎没有影响,因为此时和主要以电中性分子形式存在。所以,我们选择开路富集。祠宙、口﹄。,图富集时间对峰电流的影响。其余条件同图。尹尸——查口祠、。﹄飞︸图富集时间对峰电流的影响。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文查祠、。﹄八,了甘成一一一图富集电位对峰电流的影响。其余条件同图。段倒、︺目。﹄八︸呀月一一图富集电位对峰电流的影响。其余条件同图。分散液用量的影响对一图和图溶液来说,当所滴涂的分散液的量在一尽范围内,峰电流保持稳定。除此之外,峰电流均降低。这与修饰膜的厚度有关。当修饰膜太薄时,吸附的和的量较少,因而峰电 复旦大学博士学位论文流较低当修饰膜太厚时,膜的导电性会下降,峰电流亦下降,并且易造成认囚脱落。因此,在本实验中,所滴涂的认'分散液的量选择件。厂一一、、、、代妇二。﹄啥月”协图分散液用量对峰电流的影响。其余条件同图。只““厂一一、、一·州二祠︺、口二﹄峥月八”」件图分散液用量对峰电流的影响。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文工作曲线峪阅妇二。﹄自,”八”︸」林图峰电流与浓度关系图。浓度八曰一﹁,,广」,,,,,林。其余条件同图。呀,白,月””︶阅祠、二。﹄林图峰电流与浓度关系图。浓度,,,,,,,林。其余条件同图。 复旦大学博士学位论文当所有的实验条件被优化好后,我们对不同浓度的和溶液进行测定。结果表明,峰电流与浓度在一到一范围内呈线性关系,线性方程分别为扭,扭,一图和一一图,所得到的检测限分别为一和一闪。修饰电极的再生性、重复性、稳定性和选择性研究通过在空白底液中连续循环扫描几圈,可以很容易地使用过的修饰电极得到再生。对只一“和溶液进行次平行测定,所得到的峰电流的分别为和,这说明电极具有良好的重复性。当电极连续使用天后,电极的响应仍能保持初始值的和,这说明电极具有高度的稳定性。对于修饰电极的选择性,我们同样进行了研究。结果表明,表面活性剂十二烷基硫酸钠、吐温一、曲拉通一一、六烷基三甲基澳化胺和澳化十六烷基毗睫使峰电流降低。倍的、、普奈诺尔、葡萄糖、苯丙氨酸、甘氨酸、别嘿醇、卡托普利,倍的、十、、氨替比林、核黄素、硫胺素、叶酸、诺氟沙星不干扰测定。但肾上腺素和抗坏血酸则干扰严重。这说明修饰电极具有一定的抗干扰能力。分析应用将这种方法应用于药样中和含量的测定。分析结果见表,回收率分别为一和一,平均回收率为和。根据表,可以计算出和的含量分别为片和片药品注明的含量为片和留片。为了验证这种方法的准确性,我们将其与中国药典推荐的方法在一溶液和溶液中产生的最大吸收作为定量分析的依据进行比较表。经过检验和检验」,计算出来的值和和值和均不超过理论值在的置信度下,其临界值分别为仍和,可以确定两种方法的精密度不存在显著性差异,本方法是可信的。 复旦大学博士学位论文表加入回收实验结果件林卜件林拼,表方法学对照实验结果林拼,四本章结论在本部分工作中,我们制备了修饰电极并用电化学方法对其进行了表征。当进行伏安扫描时,和能分别在修饰电极上于和十产生一灵敏的和不可逆的阳极峰,其中在左右还产生了一个新的小的阳极峰。在最优条件下,前面两个阳极峰的电流与和的浓度在一定范围内呈线性关系。该修饰电极具有一些良好的电极性能,如易再生性、高度的稳定性、良好的重复性和选择性。所提出的分析方法能够成功用于药片中和含量的测定并被证明是可信赖的。 复旦大学博士学位论文参考文献【」,,印【,,一〕,,「,,中国药典委员会。功国药典。北京化学工业出版社,,。【〕,,,甲【〕卿,,一一一,,,,,一」,,一【」,,,,,,〕。,,一【工,,,,,,,一」一,,【,,一〔〕,,,,刀【」,,,一一【」,,」,,一【〕一,一, 复旦大学博士学位论文印【」,,一」,一一【」,,一【一一一,,一一」,,形〕,,一一〔」,【〕、,一」,」,」,左,,一」脚,,一郑虎主编。药匆叱教。北京人民卫生出版社,。武汉大学主编。分沂必筒」。北京高等教育出版社,。」入羲,用【一,一,一一 复旦大学博士学位论文第六章论文工作小结及下一步研究思考在本论文中,我们通过自组装膜修饰金电极、导电聚合物膜修饰玻碳电极、碳纳米管修饰玻碳电极首次对七种不同类型且具有代表性的抗精神病药物进行了系统深入的研究。考察了它们在这些修饰电极上的电化学行为和电极反应机理,求得了相关的电化学参数,建立了灵敏、准确、简单的定量分析方法,并将电极用于实际样品检测,取得了令人满意的结果。论文主要的创新点在于抗精神病药物大多数是疏水性的,即在常态下很难溶于水同时它们的分子结构庞大,基本上都是多环或杂环化合物,氧化还原的过电位很高,在一般的裸固体电极上的响应信号很低。基于此,本论文构建了疏水性的修饰电极,利用药物与其烷基链之间的强疏水相互作用,进行选择性富集,从而达到了极大地提高检测灵敏度的目的。另外,我们发现,利用或修饰电极良好的导电性和优异的电催化能力,可以降低这些药物的氧化还原过电位,增强响应信号,提高检测灵敏度。本文所建立的方法有望应用于制药企业、医院、药检所、海关、出入境检验检疫局、公安局等部门进行相关药物的质量分析。同时,该方法具有进行现场毒品分析、兴奋剂检测的可能性和可行性。此外,我们对这些修饰电极进行了多角度的表征,获得了很多有关电极界面物理和化学性质方面的信息。同时,我们也发现了一些问题和不足。归纳起来,有如下几个电极自身的性能。对于修饰电极而言,虽然其信号灵敏,重复性、选择性高,修饰方法简单,但是再生性却不好,电极处理相对麻烦。对和修饰电极而言,它们都具有良好的再生性。但共同的问题是背景电流很大,影响检测灵敏度。此外,前者在制备过程中,由于聚合电位范围过宽,容易损伤基体电极,而后者的制备过程则较为耗时。因此,有必要制备出新的具有更多优异功能的修饰电极。虽然我们对这些药物的电化学反应机理进行了考察,得到了相关的电化学参数,但具体的电极反应过程还有待深入研究。另外,抗精神病药物是一类数量、类型众多,应用极为广泛的药物,我们目前只研究了其中的七大类,如果能对其进行全面的研究,将是十分有价值的工作。所使用的这些修饰电极目前已成功用于制剂中药物含量的测定,但还没有用于复杂的生物样品,暂时还未涉及到目前人类很关心的毒品分析、兴奋剂检测。这一部分工作有待深入下去。由于人体中枢神经系统具有高度的复杂性,目前,人类还远远没有弄清楚这些药物的药理作用、毒理作用和代谢途径。有必要进一步 复旦大学博士学位论文搞清楚这些药物与蛋白之间的相互作用和结合靶点,这一部分的工作更难,也更有探索性。综上所述,后续的研究工作将围绕如下几个方面展开对而言,选用新的修饰材料如纳米粒子,构建复合电极如碳纳米管一纳米粒子修饰电极,以期来改善电极性能。这一部分工作己经开始,并取得部分成果。对而言,将电化学技术与、、、、等技术结合起来,对这些药物的电极反应机理做进一步深入的研究。对而一言,在结合材料加工技术、物理表征技术、微电子信息技术的基础上,建立具有高度准确性、简便性、实用性、可进行高通量分析的技术平台,并推广之。对而言,与从事生物学和医学的科研机构紧密合作,在电极上研究该类药物与蛋白的相互作用,以期进一步了解该类药物的药理作用、毒理作用和代谢途径,这一部分工作已经开始。 复旦大学博士学位论文攻博期间的科研成果攻博期间以第一作者身份共完成学术论文篇,己发表、录用篇,篇在投。一垂过丝丝络,,,,,,一,·里丝卫旦旦旦,,,,,,一一一互旦七旦旦迎,,,,,,,一一一一塑卫旦红络,,,,,,一里里迈旦旦旦,,, 复旦大学博士学位论文致谢弹指一挥间,“博学而笃志,切问而近思”的校训陪伴我在复旦校园里度过了三年多的岁月。此时此刻,思绪此起彼伏,感慨万千。在论文即将完成之际,我想对所有关心和帮助过我的人说声“谢谢”首先向我的导师孔继烈教授表示最衷心的感谢。导师渊博的学识、循循善诱的育人风格、严谨的工作态度、敏锐的学术洞察力、独到的研究思路、不畏艰险,力求创新的科研精神让学生受益匪浅,是我在复旦大学电分析化学实验室所得到的最宝贵的财富。同时,孔老师胸襟开阔、生活积极乐观、待人诚恳、平易近人,在我遭遇到学业和家庭的重大挫折和打击的时候,是他的坚定支持和无私帮助使我度过了难关,走出了低谷,最终得以完成学业。在此,我代表家人向孔老师表达深深的谢意同时,向刘宝红教授、张松副教授、陈惠副教授致以诚挚的感谢,感谢他们在科研上提出了一些宝贵的意见,使我少走了很多弯路。也谢谢实验室的助管李纳小姐,她在我实验过程中给予了许多帮助此外,向曲松、靳桂英、穆莉、李玮、王美艳、李会香、蔡少瑜、俞成、许小丽、丁小云、游春苹、纪季、王慧香、郭楷、张鹏、杨慧等同学表达深深的谢意,是你们陪伴我度过了这段愉快的时光。另外,对己进站、出站或毕业的姜春明博士后、彭友元博士后、尹秀丽博士、王云侠博士、陆一东博士、史绵红博士、刘颖博士、翁雪香博士、邹晓华硕士、张雷硕士、毕红燕硕士、周晓琴硕士、丁井井硕士、徐静静硕士、王亮硕士也表示谢意。尤其要感谢室友曲松、张任远、田继文、裴素朋、黄建等同学,谢谢他们这几年来对我生活上的诸多帮助真诚地感谢上海信谊九福药业有限公司药检科的蔡春生科长及其同事,他们为我的实验提供了巨大的帮助。感谢我的母校武汉大学,谢谢那些曾经教授给我知识或者帮助过我的老师和朋友。在时刻铭卜记复旦校训的同时,也从不忘记武大的校训“自强、宏毅、求是、拓新”从秀美的东湖之滨到繁华的浦江之畔,从古朴的洛咖山麓到别致的燕曦二园,是我人生最华美最绚丽的一段乐章谢谢我的一些朋友、同学和以前的师妹,他们经常关心我的学习和生活。感谢我家周围的一大批好邻居如杨国秀女士、汪婆婆、毛婆婆、王老师等等,他们 复旦大学博士学位论文对我家所给予的照顾和帮助也是我能安心完成学业的重要保证感谢我在武汉的亲人,尤其是我的舅舅王跃华先生、姨妈王巧蓉女士、小姨王莲蓉女士、姑妈黄爱荣女士、黄合义女士、伯父黄文一先生、叔叔黄文潜先生,还有他们的家人,在我家遭遇重大家庭变故的情况下,他们给予我和我母亲无私的帮助和支持。最后,发自内心地感谢我的父母双亲,他们含辛茹苦,无怨无悔地抚养我成人,把一个目不识丁的顽童培养成知书达理的博士,毕生付出了多少心血和精力尤其是我亲爱的父亲,在我即将完成学业、就要踏入新的人生旅程的时候,因患晚期肺癌而不幸于今年八月十五日去世。他在生命即将终结之时,仍然牵挂自己儿子的前程。宁可自己忍受病痛的折磨,也不愿耽误我的学业。父爱的伟大可见一斑然而,在他生命弥留之际,我却远在千里之外,未能尽到做儿子的责任,这是我终生的悔恨和遗憾每当想起父亲安祥的遗容,忏悔的眼泪就忍不住夺眶而出作为儿子,我将一生愧对父亲“树欲静而风不止,子欲养而亲不待”我再也没有任何机会报答他的养育之恩父亲一生都希望我能出类拔萃,在即将毕业之时,不孝之子谨以此论文告慰他的在天之灵祝愿他在美丽的天堂安息希望父亲能够理解儿子的无奈,原谅儿子的过失育子之恩,无以为报真诚地祝愿我慈祥的母亲健康长寿,晚年生活幸福“旦复旦兮,日月光华”,祝愿我自己在今后的人生中能创造出更大的辉煌同时,也祝愿复旦大学化学系电分析化学实验室以后的发展蒸蒸日上黄菲年月日于复旦大学 论文独创性声明本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。作者签名黄菲。期,。,了论文使用授权声明本人完全了解复旦大学有关保留使用学位论文的规定,即学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名土上导师签名淤些竺日期全业互份