用于有机电化学动态过程分析的芯片薄层光谱池-毛细管电泳联用技术研究

实现反应物的快速转化及复杂电极产物的在线分离检测是有机及生物电化学研究的迫切需要。本项目在前期实现毛细管电泳与柱前薄层电解池联用的基础上，利用毛细管连接通道和薄层池与芯片微加工、微制作技术的兼容性，开展毛细管电泳柱前微流控芯片薄层光谱电解池的设计和微制作，构建芯片薄层池-毛细管电泳仪联用的多功能测试平台，获取原位薄层光谱电化学和在线毛细管电泳两方面信息。以类黄酮天然产物的复杂电化学反应为模型研究体系，选用紫外光谱法、安培法及电化学发光法为毛细管柱后检测手段，辅以MS、NMR鉴定产物分子结构，从原位吸光度和在线电泳谱峰面积两方面获取包括中间体在内的各组分浓度依时变化，推断反应机理并计算反应动力学参数。本项目的实施将为芯片实验室混合反应单元增添"电化学反应"这一新成员，拓展芯片实验室及毛细管电泳技术的应用范畴，对推动复杂有机电化学反应机理和动力学研究及相关应用领域的发展具有重要意义。

本项目针对有机电化学研究对复杂电极产物在线快速分离检测技术的迫切需要，开展毛细管电泳柱前微流控芯片薄层光谱电解池的设计和微制作，选用紫外可见光谱法为毛细管柱后检测手段，建立芯片薄层池-毛细管电泳仪联用的测试技术。项目按原定研究计划，在如下方面取得重要进展：. (1) 自主设计和制作了一种带毛细管的薄层长光程光谱电化学池和一种芯片式薄层电解池毛细管电泳联用装置，具有结构合理，操作易控，运行稳定，电极拆装和更换方便，工作电极材料可选，并可长期反复使用等特点。芯片式联用装置将薄层电解室、辅助电极室、参比电极室、微流控进样通道、缓冲液池和电极引线集成在一块35 mm x 25 mm x 6 mm 的芯片上，实现与毛细管电泳仪的联用及反应产物的在线分离检测。. (2) 基于芯片式电解电泳联用装置，发展了一种通过毛细管电泳峰面积数据求算电极反应热力学参数的新方法。. (3) 在厚度仅为0.2 mm薄层电解池中，反应物在2至5min内即可耗竭，可以跟踪电极反应产物在数秒至数分钟时间内的变化，数据可用于反应动力学研究。反应时间远少于常规电解-液相色谱分离方法所需的几个小时以上，避免了长时间电解所带来的诸多问题。. (4) 通过电泳条件的优化，该芯片式电解电泳联用装置可分离检测出十余种反应产物。. (5) 芯片式薄层电解池毛细管电泳装置用于非水无支持电解质电解产物分离。. 本项目为芯片实验室混合反应单元增添“电化学反应”这一新成员，拓展芯片实验室及毛细管电泳技术的应用范畴，对推动复杂有机电化学反应机理和动力学研究及相关应用领域的发展具有重要意义。