共价有机框架(COFs)是一类由轻质元素通过共价键连接而成的高度有序的有机晶体聚合物[1]。这些材料具有独特的性质,包括大的比表面积、明确的孔结构、优异的化学稳定性和易于调节的功能基团。因此,COFs作为样品预处理的理想吸附剂受到了越来越多的关注[2],[3],[4]。特别是,COFs及其复合材料已被成功应用于各种萃取技术中,如固相萃取(SPE)、分散固相萃取(DSPE)、磁固相萃取(MSPE)和固相微萃取(SPME)。这些COF材料在从复杂基质中分离和富集微量分析物方面表现出高效率和重现性[5],[6],[7]。尽管它们被广泛使用,但原始COFs的应用机制主要依赖于非特异性相互作用,如氢键、疏水效应和π-π堆叠[8],[9],这往往导致对目标分析物的选择性有限。对COFs进行功能化已成为提高其识别和富集能力的关键策略,从而扩展了其应用范围[10],[11]。目前,功能化COFs主要是通过预功能化单体或合成后的修饰来制备的。将特定的功能基团引入COF主链可以定制其功能,从而显著提高吸附选择性。因此,将适当的识别位点引入COFs对于实现高吸附选择性至关重要。然而,开发简单温和的功能化COF合成方法以实现低丰度目标分子的选择性富集仍然是一个重大挑战。
硼酸亲和材料广泛用于选择性识别和分离含有顺式二醇的化合物。在碱性条件下,硼酸基团通过共价键与含有顺式二醇的化合物形成五元或六元环酯,而在酸性条件下这些酯会解离[12],[13],[14]。这种可逆的、pH切换的相互作用为选择性富集顺式二醇化合物提供了有力手段。迄今为止,为了提高结合亲和力和降低pa值,已经开发了四种类型的硼酸单体[15],包括引入电子吸引基团的硼酸、Wulff型硼酸、改进的Wulff型硼酸和联苯硼酸亲和配体。因此,硼酸功能化的COFs(COFs-BA)作为样品预处理的先进材料受到了广泛关注。迄今为止,已经开发了几种将硼酸基团引入COFs的合成策略,包括硫醇-烯点击反应、Suzuki-Miyaura交叉偶联和氮杂-Diels-Alder环加成反应。这些COFs-BA材料作为具有分子识别能力的独特吸附剂,已成功应用于多种顺式二醇化合物的检测和分离,如糖肽[16],[17],[18]、糖蛋白[19]、黄酮类[20],[21],[22],[23],[24]、单胺神经递质[26]、核苷[27],[28]、玉米赤霉酮[29]和大环内酯[30],[31]。这些研究证实了COFs-BA在选择性吸附和分离顺式二醇化合物方面的优异性能和巨大潜力。然而,据我们所知,尚未有关于COFs-BA用于此类化合物在线分离和富集的应用报道。
与耗时、劳动密集且容易出错的离线方法相比,在线萃取技术通过阀门切换自动化了整个过程,将样品预浓缩、分离和检测整合到一个步骤中。这种方法具有操作简便、溶剂消耗少、处理时间短、污染风险低和人为误差小的优点[32],[33]。由于这些优点,在线萃取结合高效液相色谱技术被广泛应用于食品[34]、生物[35]和环境[36]样品的分析中。核苷作为DNA和RNA的前体,在许多生物过程和临床诊断中起着重要作用[27]。然而,核苷类似物含有顺式二醇基团,在实际样品中通常含量较低,并且受到严重的基质干扰,使得准确鉴定和分析变得困难[28]。因此,选择性捕获顺式二醇结构通常是核苷分析的关键步骤。在线SPE技术的核心在于富集介质,它决定了分析方法的选择性、灵敏度和精确度。将COFs-BA材料与在线SPE结合使用可以显著提高对核苷化合物的选择性和吸附效率。
在这项研究中,我们通过一种简单温和的方法设计并合成了一种新型的硼酸功能化球形COF。所制备的COF被用作选择性富集和检测微量核苷的吸附剂。首先,使用1,3,5-三(4-氨基苯)苯(Tpb)和2,5-二乙烯基-1,4-苯二甲醛(Dva)作为构建配体来制备含有乙烯基的COF(TpbDva)。随后,通过硫醇-烯点击反应将4-巯基苯硼酸(4-MPBA)共价接枝到TpbDva上,得到了硼酸功能化的COF(记为TpbDva-PBA)。通过结合COFs的结构优势和硼酸亲和性,TpbDva-PBA表现出良好的物理化学性质和强的亲和能力,从而显著提高了富集效率。TpbDva-PBA材料被用作在线SPE与高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)联用的吸附剂,用于分析三种核苷化合物。系统优化了影响萃取效率的各种实验参数,并研究了这三种核苷的吸附选择性。最终,建立了一种基于TpbDva-PBA/SPE-HPLC的在线方法,并成功应用于生物样品中三种核苷的富集和分析。据我们所知,这是首次报道COFs-BA用于核苷化合物的在线萃取和分析的应用。