CN102744047A

CN102744047A - 聚合物整体柱及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN102744047A
Application number: CN2012102293597A
Authority: CN
Inventors: 齐莉; 李雅萍; 沈莹; 张海枝
Original assignee: Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明公开了一种聚合物整体柱及其制备方法与应用。该整体柱的制备原料由单体、交联剂、致孔剂、引发剂以及后修饰功能单体组成，按照原料配方，聚合液在不锈钢柱管里进行聚合，用甲醇冲洗整体柱后，在引发剂存在下进行功能单体在柱体表面的接枝反应，得到兼具有阴离子交换和反相的色谱柱。该发明制备过程简单、易于操作，通过对液相色谱流动相的调节实现两种模式分别分离酸性、碱性、中性物质，扩大了整体柱的适用范围，为其发展提供了新颖的思路。

Description

聚合物整体柱及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于液相色谱技术领域，更具体涉及一种聚合物整体柱及其制备方法与应用。

背景技术

聚合物整体柱是一类出现于二十世纪九十年代的具有原位制备、良好渗透性、对流传质优点的整体材料，广泛地应用于物质分离、酶反应器以及催化介质。作为高效液相色谱分离介质的聚合物整体柱，它的性能主要受骨架结构和表面化学性质两方面因素制约。其骨架结构可以通过改变聚合方法、调节聚合温度、改变致孔剂组成以及交联剂含量从而获得优良的柱体形貌；而它的表面化学性质通常可以通过共聚功能性单体、后接枝聚合物链以及后修饰官能团三种途径来调节。由于共聚功能性单体改变了聚合液的组成，其组成的优化往往耗时费力，更重要的是作用位点隐藏在骨架里面难以与分析物作用导致分离结果不佳。然而，后接枝聚合物链和后修饰官能团是独立于骨架调控的化学修饰的理想方法，但是同样因为作用位点少，后修饰官能团应用受到了制约。后接枝聚合物链是一种提高官能团密度、增加作用位点并且适用于乙烯基单体的理想的修饰方法。目前，很多课题组已经成功将具有某种性质的聚合物链接枝到整体柱上，应用其在特定单一模式下进行色谱分离。例如聚甲基丙烯酸修饰的整体柱体积排阻模式分离纳米颗粒（Arita,T.;Yoshimura,T.;Adschiri,T.Nanoscale2010,2,1467-1473），聚甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝并与二乙胺反应的整体柱用作离子交换色谱（Dinh,N.P.;Cam,Q.M.;Nguyen,A.;Shchukarev，A.;Irgum,K.J.Sep.Sci.2009,32,2556-2564），聚异丙基丙烯酰胺修饰的温敏型整体柱用于反相色谱分离模式（Roohi,F.;Antonietti,M.;Titirici,M.M.J.Chromatogr.A2008,1203,160-167）。此外，本实验室也将聚甲基丙烯酸丁酯和聚甲基丙烯酸分别引入整体柱中用作反相和离子交换色谱（Zhang,R.Y.;Qi,L.;Xin,P.Y.;Yang,G.L.;Chen,Y.Polymer2010,51,1703-01708，Wei,X.Y.;Qi,L.;Yang,G.L.;Wang,F.Y.Talanta2009,79,739-745）。尽管用于单一模式分离的聚合物修饰的整体柱已广泛被研究，但是由于混合模式色谱分离的整体介质具有更强大的分离能力，它的发展仍然是十分迫切。

离子液体由于其特殊的性质（热稳定性、低蒸汽压、结构可调等）而广泛的应用于有机合成、电化学、萃取，它独特的性质取决于它特殊的化学结构，它通常由大的不对称的有机阳离子（带有烷基集团的咪唑或吡啶）和卤素阴离子组成的具有一定疏水性质的离子型化合物，基于此，离子液体得到了分离科学的重视而逐渐用于高效液相色谱（HPLC）、电泳、气相色谱。在HPLC中，它被用作流动相添加剂和固定相。作为硅胶填充柱的固定相，它起到了离子交换和反相多模式的作用，因此，它是修饰整体柱具有多模式的理想材料，并且至今未有关于离子液体修饰整体柱用于HPLC分离的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚合物整体柱及其制备方法与应用。

本发明提供的制备聚合物整体柱的方法，包括如下步骤：在惰性气氛中，将单体、交联剂、致孔剂和引发剂混匀灌入管中进行聚合反应，反应完毕后将所得柱体冲致孔剂，水解，再洗涤至柱体呈中性后，再通入接枝引发剂和功能单体进行接枝反应，反应完毕得到所述聚合物整体柱。

上述方法中，所述单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯；

所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯；

所述致孔剂由环己醇和十二醇组成；所述环己醇和十二醇的重量比为89.1：10.9；

所述引发剂为偶氮二异丁腈；

所述接枝引发剂为过硫酸钾；

所述功能单体为1-丁基-3-乙烯基咪唑氯盐；

所述水解步骤中，所用水解剂为酸。

所述单体、交联剂、致孔剂和引发剂的质量比为18.0：17.6：63.4：1.0。

所述酸为硫酸；所述酸的浓度为0.25M。

所述接枝引发剂和功能单体的质量比为22mg：7g。

所述聚合反应步骤中，温度为60℃；时间为24小时；

所述水解反应步骤中，温度为60℃；时间为4小时；

所述接枝反应步骤中，温度为80℃；时间为8-20小时，优选13小时。

所述将所得柱体冲致孔剂步骤中，洗涤所用溶剂为甲醇；

所述惰性气氛为氮气气氛。

按照上述方法制备得到的聚合物整体柱及该聚合物整体柱在高效液相色谱分离中的应用，也属于本发明的保护范围。其中，所述高效液相色谱分离的模式为阴离子交换模式或反相模式，分离物质为酸性、碱性或中性物质。

本发明以聚合物整体柱为分离介质，具有优良渗透性、快速对流传质、柱背压低等优点，后修饰采用原位接枝聚合的方法，其操作简便，修饰后柱体表面官能团密度高、作用位点多。

本发明提供的聚合物整体柱用于高效液相色谱分离时，可以通过调节流动相的组成进行分离模式的更换。在盐梯度洗脱条件下，该柱体在阴离子交换模式下分离酸性物质；在含有机溶剂作为流动相时，以反相模式实现对中性物质和碱性物质的进行高效分离。

本发明可以在不同色谱分离模式下对不同性质的物质进行高效分离，大大提高了整体柱分离对象的范围，为新型整体柱开发提供了新颖的思路。

附图说明

图1为三种维生素B类物质在阴离子交换模式下的色谱图。

其中：1．VB 1，2．VB3，3．VB9。

图2是两种类固醇药物在反相模式下的色谱图。

其中：1．氢化可的松，2．醋酸甲羟孕酮。

图3是三种苯胺类物质在反相模式下的色谱图。

其中：1．邻苯二胺，2．对氯苯胺，3．对硝基苯胺。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1

将甲基丙烯酸缩水甘油酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、环己醇、十二醇、偶氮二异丁腈按重量比分别为18.0%、17.6%、56.5%、6.9%、1.0%混合，通氮气除氧气，超声10分钟，用注射器灌入不锈钢柱管里，两端封闭，水浴60℃聚合24小时。聚合好的柱体用100 mL甲醇冲致孔剂，即得空白的色谱整体柱。将柱体在流动相运行下平衡一小时后进行正常实验。

实施例2

将甲基丙烯酸缩水甘油酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、环己醇、十二醇、偶氮二异丁腈按重量比分别为18.0%、17.6%、56.5%、6.9%、1.0%混合，通氮气除氧气，超声10分钟，用注射器灌入不锈钢柱管里，两端封闭，水浴60℃聚合24小时。聚合好的柱体用100 mL甲醇冲致孔剂，然后用0.25 M稀硫酸在60℃水解整体柱表面的环氧基团4小时，水冲至中性后，用含22mg过硫酸钾的7g 1-丁基-3-乙烯基咪唑氯盐的水溶液40 mL、13小时流过柱体，温度控制在80℃。接枝后的柱体用水冲洗，即得具有混合分离模式的色谱整体柱。最后将该柱在流动相运行下平衡一小时进行正常实验。

实施例3、分离实验：

1

以实施例2的整体柱为固定相，在阴离子交换模式下对VB1、VB3、VB9进行分离。以20.0mM pH7.0磷酸缓冲液为流动相A，含1.0M氯化钠的上述磷酸缓冲液为流动相B，梯度洗脱：0分钟,3%B;4.49分钟，3%B;4.50分钟,50%B;流速,1.0mL/min;UV检测波长,254nm。

所得色谱图如图1曲线a所示，由图可知，三种维生素B类物质基本得到了分离，出峰顺序依次为：VB1、VB3、VB9。

2

以实施例1的整体柱为固定相，在阴离子交换模式下对VB1、VB3、VB9进行分离。以20.0mM pH7.0磷酸缓冲液为流动相A，含1.0M氯化钠的上述磷酸缓冲液为流动相B，梯度洗脱：0分钟,3%B;4.49分钟,3%B;4.50分钟,50%B;流速,1.0mL/min;UV检测波长,254nm。

所得色谱图如图1曲线b所示，由图可知，三种维生素B类物质同时流出，表明该空白柱体本身没有分离能力。

3

以实施例2的整体柱为固定相，在反相模式下对氢化可的松、醋酸甲羟孕酮进行分离。以5%（v/v）乙腈的水溶液为流动相，1.0mL/min;UV检测波长,254nm。

所得色谱图如图2曲线a所示，由图可知，两种类固醇药物基本实现了分离，且出峰顺序依次为：氢化可的松、醋酸甲羟孕酮。

4

以实施例1的整体柱为固定相，在反相模式下对氢化可的松、醋酸甲羟孕酮进行分离。以5%（v/v）乙腈的水溶液为流动相，1.0mL/min;UV检测波长,254nm。

所得色谱图如图2曲线b所示，由图可知，两种类固醇药物同时流出，表明该空白柱体本身没有分离能力。

5

以实施例2的整体柱为固定相，在反相模式下对o-苯二胺、p-氯苯胺、p-硝基苯胺进行分离。以50.0mM pH4.6磷酸缓冲液为流动相A，以甲醇为流动相B，梯度洗脱：0分钟,10%B;13.00分钟,10%B;13.01分钟,0%B;25.00分钟,0%B;25.01分钟,20%B；流速,1.0mL/min;UV检测波长,254nm。

所得色谱图如图3曲线a所示，由图可知，三种苯胺类物质基本实现了分离，且出峰次序为：o-苯二胺、p-氯苯胺、p-硝基苯胺。

6

以实施例1的整体柱为固定相，在反相模式下对o-苯二胺、p-氯苯胺、p-硝基苯胺进行分离。以50.0mM pH4.6磷酸缓冲液为流动相A，以甲醇为流动相B，梯度洗脱：0分钟,10%B;13.00分钟,10%B;13.01分钟,0%B;25.00分钟,0%B;25.01分钟,20%B；流速,1.0mL/min;UV检测波长,254nm。

所得色谱图如图3曲线b所示，由图可知，三种苯胺类物质同时流出，表明该空白柱体本身没有分离能力。

Claims

1.一种制备聚合物整体柱的方法，包括如下步骤：在惰性气氛中，将单体、交联剂、致孔剂和引发剂混匀灌入管中进行聚合反应，反应完毕后将所得柱体冲致孔剂，水解，再洗涤至柱体呈中性后，再通入接枝引发剂和功能单体进行接枝反应，反应完毕得到所述聚合物整体柱。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯；

所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯；

所述引发剂为偶氮二异丁腈；

所述接枝引发剂为过硫酸钾；

所述功能单体为1-丁基-3-乙烯基咪唑氯盐；

所述水解步骤中，所用水解剂为酸。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述单体、交联剂、致孔剂和引发剂的质量比为18.0：17.6：63.4：1.0。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述酸为硫酸；所述酸的浓度为0.25 M。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述接枝引发剂和功能单体的质量比为22 mg：7 g。

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于：所述聚合反应步骤中，温度为60℃；时间为24小时；

所述水解反应步骤中，温度为60℃；时间为4小时；

7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于：所述将所得柱体冲致孔剂步骤中，所用溶剂为甲醇；

所述惰性气氛为氮气气氛。

8.权利要求1-7任一所述方法制备得到的聚合物整体住。

9.权利要求8所述聚合物整体柱在高效液相色谱分离中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述高效液相色谱分离的模式为阴离子交换模式或反相模式。