CN102072946A - 一种亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱及其制备方法 - Google Patents

一种亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱及其制备方法。所述开管柱聚合层由甲基丙烯酸离子型单体，2-甲基-3-丁烯氰极性单体和引发剂与交联剂组成，各组分重量百分比为离子型单体3.5％～7.0％，极性单体8.0％～27.0％，交联剂3.5％～7.0％，引发剂0.3％～1.0％，惰性溶剂60.0％～90.0％。所述开管柱中键合的氰基结构能够提供亲水色谱作用，羧基基团能够解离并产生正向电渗流，且与碱性胺基的正电荷能够产生离子交换作用，两者共同作用，有效解决了极性碱性物质在毛细管柱上硅羟基不可逆吸附、分离难的问题。本发明所提供的极性毛细管开管柱功能涂层采用化学键合修饰，具有亲水色谱-离子作用-的混合模式，对正电荷型碱性药物具有良好的分离效果，重现性好，适用于极性药物的毛细管电色谱微分离分析。

Description

一种亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱及其制备方法 
技术领域：
本发明涉及一种亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱及其制备方法，属于毛细管电色谱技术领域。 
背景技术：
毛细管电色谱(capillary electrochromatography)是近年发展起来的一种高效、快速的新型色谱微分离技术。毛细管开管柱作为毛细管色谱柱主要类型之一，具备制备简单、无须柱塞、分离柱效高、快速等特点，受到色谱工作者的重视。 
毛细管电色谱开管柱分为物理吸附和化学键合修饰两类。其中物理吸附型开管柱制备方法简单，但不稳定，需要不断进行涂层更新以防止涂层脱落。化学键合型开管柱稳定性较好，主要分成Si-O-C和Si-O-Si两种键型涂层，其中Si-O-C化学键容易结合，但容易水解，在实际中应用不多。而采用以硅烷化试剂为代表的偶联剂，Si-O-Si键型涂层采用烷氧基与毛细管内壁的硅醇基缩合反应，通过烯基、环氧基、氨基等与目标涂层材料反应，Si-O-Si型涂层稳定，作为管壁稳定的修饰模式倍受科研工作者的“青睐”。 
目前，Si-O-Si型开管柱主要应用于反相毛细管电色谱模式，对于极性物质获碱性物质，常规的反相固定相不能有效的保留，分离效果不佳。邹汉法等(Electrophoresis 2007，28(1-2)：148-163)对毛细管电色谱极性固定相的研究进展做了较为全面的综述，有关亲水作用-离子作用的毛细管开管柱的报道相对较少。发展适用极性物质分离的高性能新型开管型整体柱，仍是CEC领域里的一个重要研究课题。 
发明内容：
为了解决了极性碱性物质在毛细管柱上硅羟基不可逆吸附、分离难的问题，本发明提供了一种亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱及制备方法，通过采用毛细管内表面硅烷化、离子型单体和极性单体在柱聚合反应。所述开管柱中键合的氰基结构π-π键能够提供亲水色谱作用，羧基基团能够解离并产生正向电渗流，且与碱性的胺基正电荷能够产生吸附作用，通过缓冲液洗脱，具有亲水-离子交换作用，对正电荷型碱性药物具有良好的分离效果，重现性好，可满足碱性、极性物质的连续快速分离要求。 
本发明的亲水-离子交换混合作用毛细管色谱开管柱由离子型单体和极性单体在柱聚合 形成，各组分重量百分比为：离子型单体3.5％～7.0％，极性单体8.0％～27.0％，交联剂3.5％～7.0％，引发剂0.3％～1.0％，惰性溶剂60.0％～90.0％。所述离子型单体为甲基丙烯酸，极性单体为2-甲基-3-丁烯氰。所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二丙烯酸酯。所述引发剂为偶氮二异丁腈、硫代硫酸钠或过氧化苯甲酰中的一种。所述的惰性溶剂为甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、异丙醇或环己醇中的一种。其原料配方中各组分的重量百分比为：离子型单体3.5～7.0％；极性单体8.0～27.0％，交联剂3.5～7.0％；引发剂0.3～1.0％；溶剂60.0～90.0％。 
本发明所述一种亲水-离子交换混合作用毛细管色谱开管柱的制备方法为： 
(1)毛细管硅烷化： 
分别采用HCl和NaOH处理毛细管后，加入甲苯与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷体积比为1∶1～7∶3的混合物，加入0.05％～0.5％(w/v)阻聚剂2，2-二苯基-1-苦肼基，在110℃下反应12h～24h；然后用甲醇冲洗15min～30min；在50～70℃用氮气吹干。 
(2)柱内合成： 
按照上述原料配方，将混合单体和引发剂与交联剂在室温下超声振荡15min混合均匀，通氮除氧气10min。将混合物注入甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷处理过的毛细管中，封闭毛细管两端，60℃反应5～40h。反应完成后，采用甲醇冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，60℃条件下通氮吹干，即制得所述的亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱。 
本发明的优点： 
1、本发明所述一种亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱，在同一根色谱柱中，键合的氰基结构能够提供亲水色谱作用，羧基基团能够解离产生正向电渗流，并能与正电荷物质能够产生离子交换作用，可满足碱性、极性物质的连续快速分离要求。 
2、本发明所述毛细管色谱开管柱，采用烷氧基与毛细管内壁的硅醇基缩合反应，通过烯基、环氧基、氨基等与目标涂层材料反应，其化学键合层属于Si-O-Si型，稳定、pH适用范围广，同时避免了在分离碱性物质产生不可逆的托尾现象。 
3、本发明所述的开管柱采用原位聚合，不需要在柱子两端烧塞子，也避免了填充柱子高压填充的技术困难。本发明根据分离对象不同，可选用不同基团的离子化合物单体来制备开管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，具有广阔的开发应用前景。 
附图说明：
图1亲水-离子交换混合作用毛细管开管柱分离延胡索 
a.盐酸小檗碱；b.延胡索乙素；c.原阿片碱 
图2亲水-离子交换混合作用毛细管开管柱分离喹诺酮 
a.司帕沙星；b.加替沙星；c.伊诺沙星；d.氧氟沙星；e.培氟沙星；f.氟罗沙星；g.帕珠沙星。 
具体实施方式：
实施例1：在柱聚合制备亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱 
1、预处理：用1～6mol/L的HCl溶液冲洗毛细管空柱约15～30min，然后用去离子水冲洗10～15min，后用0.1～1mol/L的NaOH30min冲洗接着用0.1～1mol/L的HCl溶液冲洗，然后用去离子水冲洗10～15min，甲醇冲洗15～30min，氮气吹干待用。 
2、硅烷化处理：在步骤1处理过的毛细管中加入甲苯与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷体积比为1∶1～7∶3的混合物后加入0.05％～0.5％(w/v)阻聚剂2，2-二苯基-1-苦肼基，在110℃下反应12h～24h；然后用甲醇冲洗15min～30min；在50～70℃用氮气吹干。 
3、柱内合成：按照上述配方混合，将所得的混合物超声振荡10～15min后，吹氮气除去混合物中溶解的氧气，然后将混合物注入已处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭并浸于60℃水浴中，反应5～48h，待反应完成后，用甲醇冲洗柱子30min，除去毛细管内的残留试剂，在气相中60℃氮气吹干1h，得到亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱。 
实施例2：亲水-离子交换混合作用毛细管开管柱分离生物碱 
应用本发明的亲水-离子交换混合作用毛细管开管柱(内径50mm，总长60.0cm，有效长度40.0cm)，以乙腈∶磷酸盐(pH 4.5 10mM)＝4∶6为缓冲液为流动相，分离电压+16kV，在CEC阳极电渗流模式下，对盐酸小檗碱、延胡索乙素和原阿片碱三种生物碱进行毛细管电色谱分离-紫外检测，生物碱在上述条件下实现了完全分离，如图1所示，洗脱峰依次为：a.盐酸小檗碱；b.延胡索乙素；c.原阿片碱，减少了生物碱吸附引起的拖尾现象。 
实施例3：亲水-离子交换混合作用毛细管开管柱分离喹诺酮类物质 
应用本发明的亲水-离子交换混合作用毛细管开管柱(内径50mm，总长60.0cm，有效长度40.0cm)，以乙腈∶磷酸盐(pH 7.0 10mM)＝5∶5为缓冲液为流动相，分离电压+10kV，在CEC阳极电渗流模式下，对7个喹诺酮类抗生素进行分离，如图2所示。洗脱峰依次为：司帕沙星、加替沙星、伊诺沙星、氧氟沙星、培氟沙星、氟罗沙星、帕珠沙星，喹诺酮类物质在上述条件下实现了基线分离。 

Claims (3)

1.一种亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱，其特征在于：所述毛细管电色谱开管柱由离子型单体和极性单体在柱原位聚合形成，各组分重量百分比为：离子型单体3.5％～7.0％，极性单体8.0％～27.0％，交联剂3.5％～7.0％，引发剂0.3％～1.0％，惰性溶剂60.0％～90.0％。所述离子型单体为甲基丙烯酸，极性单体为2-甲基-3-丁烯氰。所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二丙烯酸酯。所述引发剂为偶氮二异丁腈、硫代硫酸钠或过氧化苯甲酰中的一种。所述的惰性溶剂为甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、异丙醇或环己醇中的一种。
2.权利要求1所述一种亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱，其特征在于：在同一根色谱柱中，键合的氰基结构能够提供亲水色谱作用，羧基基团能够解离产生正向电渗流，并能与正电荷物质能够产生离子交换作用。
3.权利要求1，2所述的一种亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)毛细管硅烷化：在分别采用HCl和NaOH处理过的毛细管中，加入甲苯与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷体积比为1∶1～7∶3的混合物，加入0.05％～0.5％(w/v)阻聚剂2，2-二苯基-1-苦肼基，在110℃下反应12h～24h；然后用甲醇冲洗15min～30min；在50～70℃用氮气吹干。
(2)在柱聚合：按照权利要求1所述原料配方，将混合单体和引发剂与交联剂在室温下超声振荡15min混合均匀，通氮除氧气10min。将混合物注入甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷处理过的毛细管中，封闭毛细管两端，60℃反应5～40h。反应完成后，采用甲醇冲洗毛细管柱，除去柱内的残留试剂，60℃条件下通氮吹干，即制得所述的亲水-离子交换混合作用毛细管电色谱开管柱。
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