一种两性离子电色谱柱及其制备方法.pdf

本发明提供一种两性离子电色谱柱及其制备方法，原料由两性离子单体、交联剂、离子化合物单体、引发剂和致孔剂组成；将两性离子单体、交联剂和离子化合物单体在引发剂和致孔剂存在下于硅烷化的毛细管中进行聚合反应，制得两性离子电色谱柱。本发明的两性离子电色谱柱能实现在一根电色谱柱上固定相表面同时带有正负两种电荷，可产生较强的电渗流，能解决非极性固定相难于分离极性物质的问题，通透性能好，适用较宽pH范围和高浓度缓冲盐体系，制备时不需在柱子两端烧塞子，避免填柱困难。该电色谱整体柱可根据分离对象不同，选用不同基团的离子化合物单体来制备，能满足中性、酸性和碱性化合物的连续快速分离要求，其可适用的分离对象范围更广。

1.  一种两性离子电色谱柱，其特征在于：所述电色谱柱的原料配方各组分的重量百分比为：两性离子单体5.00～38.00％；交联剂5.00～31.00％；离子化合物单体0.03～1.00％；引发剂0.3～2.0％；致孔剂55.0～85.0％。

2.  根据权利要求1所述的两性离子电色谱柱，其特征在于：所述的两性离子单体为二甲基丙烯酸酯乙基季铵丙磺酸内盐或丙烯酰胺丙基季铵丙磺酸内盐中的一种。

3.  根据权利要求1所述的两性离子电色谱柱，其特征在于：所述的交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇双丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯中的一种。

4.  根据权利要求1所述的两性离子电色谱柱，其特征在于：所述离子化合物单体为甲基丙烯酸丙基磺酸酯、甲基丙烯酸乙基磺酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸、乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N，N，N-三甲基-2-[(2-甲基-1-氧代-2-丙基)氧]-乙氨甲基硫酸酯、氯化-N，N，N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯酰氧)基]-乙铵、N，N-二甲基胺乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或N，N-二甲基烯丙基胺中的一种。

5.  根据权利要求1所述的两性离子电色谱柱，其特征在于：所述致孔剂为甲醇、水、乙二醇、苯、甲苯、庚烷、异辛烷、丙醇、1，4-丁二醇、环己醇、十二醇、N，N-二甲基甲酰胺、甲酰胺、聚乙二醇的同系物或异构体中的一种或多种。

6.  根据权利要求1所述的两性离子电色谱柱，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈、正丁基锂、过硫酸铵或过氧化苯甲酰中的一种。

7.  一种如权利要求1、2、3、4、5或6所述的两性离子电色谱柱的制备方法，其特征在于：将原料按照上述配方混合，将所得的混合物室温下超声振荡15min后，吹氮气10min除去混合物中溶解的氧气，然后将混合物注入硅烷化处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭，浸于60℃水浴中或置于25℃紫外灯下，反应5～40h，待反应完成后，用甲醇流动相冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，得到两性离子电色谱柱。

8.  根据权利要求7所述的两性离子电色谱柱的制备方法，其特征在于：所述制备方法的具体步骤为：
1)柱子的预处理：用0.1～1.0mol/L的HCl溶液冲洗毛细管空柱15～40min，然后用去离子水冲洗10～30min，后用0.1～1.0mol/L的NaOH冲洗3～5h，然后再用去离子水冲洗10～30min，接着用甲醇冲洗10～30min，氮气吹干待用；
2)硅烷化：在步骤1)处理过的毛细管加入甲醇与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷体积比为1∶1～2∶1混合物，在60℃下反应15～30h；然后用甲醇冲洗10～30min；在70℃用氮气吹干；
3)柱内合成：将原料按照上述配方混合，将所得的混合物室温下超声振荡15min后，吹氮气10min除去混合物中溶解的氧气，然后将混合物注入硅烷化处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭，浸于60℃水浴中或置于25℃紫外灯下，反应5～40h，待反应完成后，用甲醇流动相冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，得到两性离子电色谱柱。

一种两性离子电色谱柱及其制备方法
技术领域
本发明涉及电色谱技术，更具体涉及一种两性离子电色谱柱的原料配方及其制备方法。
背景技术
毛细管电色谱(CEC)是高效液相色谱(HPLC)和毛细管电泳(CE)相结合的微分离技术，其流动相由管内电渗流驱动，它同时具了高效液相色谱的高选择性和毛细管电泳的高效性。目前电色谱柱主要分为三种类型：毛细管填充柱、毛细管开管柱及毛细管整体柱。填充柱近来发展较快，但须制备柱塞，塞子通常会引起气泡的产生，可能导致实验运行过程的中断；而且其装填困难，需要很高的装柱技巧。开管柱虽无封口问题，能够获得较高的柱效，但其相比小、样品容量低、检测困难，亦受到一定的限制。整体柱是一种用有机或无机聚合方法在毛细管柱内进行原位聚合的连续床固定相。由于其具有优异的通透性、高空间利用率、制备简单、传质速度快、低柱压和无需烧结柱塞等优点，因而成为CEC领域的一个研究热点。
目前整体色谱柱主要分为有机聚合物整体柱和无机整体柱两大类。有机聚合物整体色谱柱所用的聚合物十分集中，主要是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯和聚苯乙烯。与填充电色谱柱相比，毛细管电色谱整体柱由于具有独特的优势已引起色谱工作者的广泛关注。目前文献报导的电色谱整体柱都是固定相表面带有单一电荷的色谱柱，如固定相表面带正电荷的色谱柱(Fu，H.，Xie，C.，Xiao，H.，Dong，J.，Hu，J.，Zou，H.，J.Chromatogr.A 2004，1044，237-244；Ye，F.，Xie，Z.，Wong，K.，Electrophoresis 2006，27，3373-3380)，或者带负电荷的色谱柱(Wu，R.，Zou，H.，Fu，H.，Jin，W.，Ye，M.，Electrophoresis 2002，23，1239-1245)。相对于固定相表面带有单一电荷的色谱柱，同时拥有正负电荷的两性离子电色谱柱将会带来更强大的分离能力和更宽广的分离对象范围。
发明内容
本发明的目的针对上述问题，提供一种两性离子电色谱柱的原料配方及其制备方法，该方法制备的电色谱柱能够实现在同一根电色谱柱上，其固定相表面同时带有正负两种电荷，且具有较大的电渗流，可应用于毛细管电色谱。该电色谱柱因其固定相表面的两性离子是强极性而且带电的，能够解决非极性固定相难于分离极性物质的问题，根据分离对象选用不同的离子交换模式，满足中性、酸性和碱性化合物的连续快速分离要求，柱子通透性能好，适用较宽的pH范围和高浓度的缓冲盐体系，在制备时不再需要在柱子两端烧塞子，避免填充柱子的困难。
本发明的两性离子电色谱柱∶原料配方各组分的重量百分比为：两性离子单体5.00～38.00％；交联剂5.00～31.00％；离子化合物单体0.03～1.00％；引发剂0.3～2.0％；致孔剂55.0～85.0％。
本发明的两性离子电色谱柱的制备方法为：将原料按照上述配方混合，将所得的混合物室温下超声振荡15min后，吹氮气10min除去混合物中溶解的氧气，然后将混合物注入硅烷化处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭，浸于60℃水浴中或置于25℃紫外灯下，反应5～40h，待反应完成后，用甲醇流动相冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，得到两性离子电色谱柱。
本发明的显著优点为：
a)本发明的两性离子电色谱柱采用两性离子单体、交联剂和离子化合物单体聚合而成，实现在同一根电色谱柱上，其固定相表面同时带有正负两种电荷，能够产生较强的电渗流，可应用于毛细管电色谱。而且具有多种离子形式，能够提供不同模式的离子交换功能。可满足中性、酸性和碱性物质的连续快速分离要求。
b)本发明的两性离子电色谱柱因其固定相表面的两性离子是强极性而且带电的，能够解决非极性固定相难于分离极性物质的问题，柱子通透性能好，适用较宽的pH范围和高浓度的缓冲盐体系。
c)本发明原位合成的电色谱柱不再需要在柱子两端烧塞子，也避免了填充柱子的困难。而且本柱子可根据分离对象不同，选用不同基团的离子化合物单体来制备两性离子电色谱柱以产生正反不同方向电渗流。相比于商品硅胶ODS柱及其他类型整体柱，其可适用的分离对象范围更广。
附图说明
图1是两性离子电色谱柱分离苯酚的电色谱图。其中：1苯酚，2邻苯二酚，3间苯二酚，4对苯二酚，5间苯三酚，6硫脲，7连苯三酚。
图2是两性离子电色谱柱分离核苷和碱基的电色谱图。其中：0甲苯，1.5-氟尿嘧啶，2.尿嘧啶，3.腺嘌呤，4.腺嘌呤核苷，5.尿嘧啶核苷，6.胞嘧啶，7.次黄嘌呤核苷，8.胞嘧啶核苷，9.鸟嘌呤核苷。
图3是两性离子电色谱柱分离酸性化合物的电色谱图。其中：1肉桂酸，2水杨酸，3对羟基苯甲酸，4原儿茶酸，5没食子酸。
图4是两性离子电色谱柱分离核苷酸的电色谱图。其中：t0溶剂，1胞苷二磷酸，2腺嘌呤核苷酸，3尿嘧啶核苷酸，4次黄嘌呤核苷酸，5胞嘧啶核苷酸，6鸟嘌呤核苷酸，7腺苷二磷酸，8尿苷二磷酸。
具体实施方式
原料配方各组分的重量百分比为：两性离子单体5.00～38.00％；交联剂5.00～31.00％；离子化合物单体0.03～1.00％；引发剂0.3～2.0％；致孔剂55.0～85.0％。
其中，两性离子单体为二甲基丙烯酸酯乙基季铵丙磺酸内盐或丙烯酰胺丙基季铵丙磺酸内盐中的一种。交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇双丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯中的一种。离子化合物单体为甲基丙烯酸丙基磺酸酯、甲基丙烯酸乙基磺酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸、乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N，N，N-三甲基-2-[(2-甲基-1-氧代-2-丙基)氧]-乙氨甲基硫酸酯、氯化-N，N，N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯酰氧)基]-乙铵、N，N-二甲基胺乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或N，N-二甲基烯丙基胺中的一种。致孔剂为甲醇、水、乙二醇、苯、甲苯、庚烷、异辛烷、丙醇、1，4-丁二醇、环己醇、十二醇、N，N-二甲基甲酰胺、甲酰胺、聚乙二醇的同系物或异构体中的一种或多种。引发剂为偶氮二异丁腈、正丁基锂、过硫酸铵或过氧化苯甲酰中的一种。
制备过程：
1)柱子的预处理；用0.1～1.0mol/L的HCl溶液冲洗毛细管空柱约15～40min，然后用去离子水冲洗10～30min，后用0.1～1.0mol/L的NaOH冲洗3～5h，然后再用去离子水冲洗10～30min，接着用甲醇冲洗10～30min，氮气吹干待用；
2)硅烷化：在步骤1)处理过的毛细管加入甲醇与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷体积比为1∶1～2∶1混合物，在60℃下反应15～30h。然后用甲醇冲洗10～30min。在70℃用氮气吹干；
3)柱内合成：将原料按照上述配方混合，将所得的混合物室温下超声振荡15min后，吹氮气10min除去混合物中溶解的氧气，然后将混合物注入硅烷化处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭，浸于60℃水浴中或置于25℃紫外灯下，反应5～40h，待反应完成后，用甲醇流动相冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，得到两性离子电色谱柱。
实施例1
1.柱子的预处理
首先用0.1mol/L的HCl溶液冲洗毛细管空柱约30min，然后用去离子水冲洗20min，后用0.1mol/L的NaOH冲洗4h，然后再用去离子水冲洗20min，接着用甲醇冲洗20min，氮气吹干待用。
2.硅烷化
在步骤1处理过的毛细管加入甲醇与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷体积比为1∶1的混合物，在60℃下反应24h。然后用甲醇冲洗30min。在70℃氮气吹干。
3.柱内合成
将丙烯酰胺丙基季铵丙磺酸内盐、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙基磺酸酯、甲苯和十二醇按重量比分别为12.90％、16.70％、0.40％、34.80％、35.20％，所加引发剂偶氮二异丁腈的用量为聚会物单体用量的0.9％，将所得的混合物室温下超声振荡15min后，吹氮气10min除去混合物中溶解的氧气，然后将混合物注入硅烷化处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭，浸于60℃水浴中，反应15h，待反应完成后，用甲醇流动相冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，得到两性离子电色谱柱。
实施例2
将二甲基丙烯酸酯乙基季铵丙磺酸内盐、季戊四醇三丙烯酸酯、乙烯基磺酸钠、环己醇和乙二醇按重量比分别为9.95％、9.9％、0.25％、39.95％、39.95％，所加引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)的用量为聚合物单体用量的1.0％，将所得的混合物室温下超声振荡15min后，吹氮气10min除去混合物中溶解的氧气，然后将混合物注入硅烷化处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭，浸于60℃水浴中，反应20h，待反应完成后，用甲醇流动相冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，得到两性离子电色谱柱。在CEC模式下，以pH 3.0，离子浓度5mmol/L、乙腈∶甲酸胺(97/3，v/v)的缓冲液为流动相，外加电压20kV、辅助压力0.3MPa、泵流速为0.05mL/min的条件下，苯酚极性化合物在该两性离子电色谱柱上18min内达到基线分离。其谱图如图1所示。在CEC模式下，以pH 5.0，离子浓度5mmol/L、乙腈∶甲酸胺(88/12，v/v)的缓冲液为流动相，外加电压20kV、辅助压力0.3MPa、泵流速为0.05mL/min的条件下，碱性的核苷和碱基极性化合物在该两性离子电色谱柱上得到有效分离，且峰形对称，无拖尾现象。其谱图如图2所示。
实施例3
将二甲基丙烯酸酯乙基季铵丙磺酸内盐、季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、环己醇和十二醇按重量比分别为9.95％、9.87％、0.28％、40.00％、40.00％，所加引发剂偶氮二异丁腈的用量为聚会物单体用量的1.0％，将所得的混合物室温下超声振荡15min后，吹氮气10min除去混合物中溶解的氧气，然后将混合物注入硅烷化处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭，浸于60℃水浴中，反应20h，待反应完成后，用甲醇流动相冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，得到两性离子电色谱柱。在CEC模式下，以pH 3.0，离子浓度20mmol/L、乙腈∶甲酸胺(80/20，v/v)的缓冲液为流动相，外加电压20kV、辅助压力0.9MPa、泵流速为0.05mL/min的条件下，酸性的苯酸类极性化合物在该两性离子电色谱柱上15min内达到基线分离。其谱图如图3所示。在CEC模式下，以pH 3.0，离子浓度10mmol/L、乙腈∶甲酸胺(85/15，v/v)的缓冲液为流动相，外加电压20kV、辅助压力0.9MPa、泵流速为0.05mL/min的条件下，核苷酸极性化合物在该两性离子电色谱柱上17min内达到基线分离。其谱图如图4所示。
实施例4
将二甲基丙烯酸酯乙基季铵丙磺酸内盐、二甲基丙烯酸乙二酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲醇按重量比分别为14.70％、16.74％、0.36％、68.20％，所加引发剂偶氮二异丁腈的用量为聚会物单体用量的1％，将所得的混合物室温下超声振荡15min后，吹氮气10min除去混合物中溶解的氧气，然后将混合物注入硅烷化处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭，浸于60℃水浴中，反应15h，待反应完成后，用甲醇流动相冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，得到两性离子电色谱柱。
实施例5
将二甲基丙烯酸酯乙基季铵丙磺酸内盐、聚乙二醇双丙烯酸酯、氯化-N，N，N-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯酰氧)基]-乙铵、甲醇按重量比分别为17.80％、16.68％、0.42％、65.10％，所加引发剂偶氮二异丁腈的用量为聚会物单体用量的1％，将所得的混合物室温下超声振荡15min后，吹氮气10min除去混合物中溶解的氧气，然后将混合物注入硅烷化处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭，浸于60℃水浴中，反应15h，待反应完成后，用甲醇流动相冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，得到两性离子电色谱柱。