CN103055542B - 一种溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱及其制备方法和应用，属于色谱技术领域。其制备方法包括：（1）毛细管预处理；（2）毛细管表面硅烷化；（3）溶胶-凝胶的制备；（4）毛细管内壁修饰。所述毛细管开管柱固定相是壳聚糖接枝环糊精溶胶-凝胶。本发明所提供的溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱，结合了环糊精的识别性能和壳聚糖吸附功能，所得到的涂层键合牢固、性质稳定，重现性好，可以在较宽的pH范围内使用，其电渗流方向和大小可以通过调节流动相的pH来控制，对黄蝶呤异构体和苯氧羧酸类除草剂具有良好的分离效果。
Description
技术领域
本发明属于毛细管电色谱技术领域，具体涉及一种溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱及其制备方法和应用。
背景技术
毛细管电色谱（CEC）是近年发展起来的一种高效、快速的新型色谱微分离技术。作为电色谱分离技术的重要组成部分，CEC柱可分为开管柱、填充柱和整体柱。其中开管柱无需制备塞子，具有制备简单、易于控制、柱效高等特点。开管柱的制备方法主要有3种：涂布聚合物固定相、表面粗糙化后键合固定相、溶胶-凝胶（Sol-gel）技术。Sol-gel技术是将毛细管的表面粗糙化和固定相键合两种方法合二为一，从而简化了制柱过程，具有较高的柱效及相比，因此越来越受到重视。目前已有C8，C18和F13作为功能材料用sol-gel法制备色谱柱的报道。在毛细管内表面修饰不同功能和形态的固定相涂层，研制相比大、柱容量高和选择性好的色谱柱是开管柱制备技术的关键，受到了研究者的高度关注。
β-环糊精（CD）具有“内疏水，外亲水”的特殊分子结构和多个手性分子，可作为“宿主”包络不同“客体”化合物，形成结构特殊的包络物，对位置异构体和对映异构体的分离具有较好的效果。王圆朝（Electrophoresis, 2001, 22: 2167-2172）等首次将2,6-二丁基-β-环糊精（DB-β-CD）用于Sol-gel法制备毛细管开管柱。壳聚糖（CS）由甲壳素脱乙酰基所得，具有较强的吸附分离能力。因其分子结构中含有氨基和羟基两种活泼基团，故壳聚糖可以通过交联、接枝、酰化、醚化等化学方法实现改性制备出具有不同理化特性和用途的壳聚糖衍生物。Chen（Analytica Chimica Acta, 2012, 718:130-137）制备了溶胶-凝胶CS开管柱并应用于手性物质的分离。目前，尚无壳聚糖接枝环糊精用于开管柱的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱及其制备方法和应用，本发明所提供的溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱，结合了环糊精的识别性能和壳聚糖吸附功能，所得到的涂层键合牢固、性质稳定，重现性好，可以在较宽的pH范围内使用，其电渗流方向和大小可以通过调节流动相的pH来控制，对黄蝶呤异构体和苯氧羧酸类除草剂具有良好的分离效果。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱的制备方法包括以下步骤：
（1）毛细管预处理；
（2）毛细管表面硅烷化：在分别采用HCl和NaOH处理过的一定长度的毛细管中，加入10-30vol%四甲氧基硅烷的甲苯（无水）溶液，注入毛细管，密封，90℃加热反应1.5h。用甲醇洗涤30min，通氮气70℃3h，吹干。
（3）溶胶-凝胶的制备：取1-5mg壳聚糖接枝环糊精溶于1mL 2 vol%的醋酸溶液，加入100-400微升γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，0-10℃超声1h；
（4）毛细管内壁修饰：将步骤（2）制备的溶胶-凝胶注入毛细管柱内，程序升温，30-100℃保持30min，100-150℃保持4h，升温速率为2℃/min。取出后用甲醇、丙酮分别洗涤30min，通氮气60℃3h，吹干。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明利用溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱，由于壳聚糖优异的吸附分离性能具有较好的色谱性能，并且由于环糊精具有环形结构，可以提高分离效果，用于分离异构体等。
（2）本发明利用溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱，聚糖接枝环糊精的氨基能够提供亲水色谱作用，氨基解离产生反向电渗流，可满足酸性、极性物质的快速分离，并可以通过pH调节电渗流方向。
（3）本发明利用溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱，具有键合牢固、性质稳定，重现性好的优点。
附图说明
图1是溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱在不同壳聚糖接枝环糊精浓度下的电渗流特征。
图2是溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱在不同壳聚糖接枝环糊精浓度下对黄碟呤异构体分离的色谱图。
图3是溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱在不同pH下的电渗流。
图4是溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱分离黄蝶呤异构体：
1：异黄蝶呤；2：黄蝶呤。
图5是溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱分离苯氧羧酸类除草剂：
1：2-苯氧基丙酸；2：2-(2-氯苯氧基)丙酸；3：2-(3-氯苯氧基)丙酸；4：2-(2,4-二氯苯氧）丙酸。
具体实施方式
实施例1：溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱制备：
（1）毛细管硅烷化：
在分别采HCl和NaOH处理过的一定长度的毛细管中，加入10%-30% 四甲氧基硅烷的甲苯（无水）用溶液，注入毛细管，密封，90℃加热反应1.5h。用甲醇洗涤30min，通氮气70℃3h，吹干。
（2）溶胶-凝胶的制备：
取1-5mg壳聚糖接枝环糊精（合成参照文献：北京理工大学学报, 2005, 25(4): 372-376）溶于1mL 2%（v%）醋酸溶液，加入100-400微升γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，0-10℃超声1h。
（3）柱内修饰：
将（2）所制备的溶胶-凝胶注入硅烷化后的毛细管柱中，密封，程序升温：30-100℃保持30min，100-150℃保持4h，升温速率为2℃/min。取出后用甲醇、丙酮分别洗涤30min，通氮气60℃3h，吹干。
实施例2：壳聚糖接枝环糊精的浓度对毛细管电色谱开管柱电渗流的影响。
通过电渗流对壳聚糖接枝环糊精的质量对电渗流的影响进行了表征。图1为不同壳聚糖接枝环糊精浓度溶液制备的开管柱电渗流的特点。磷酸盐缓冲液（pH 2.6，5mmol/L）为流动相，分离电压±15kV，检测波长214nm，以硫脲为电渗流标记物。
实施例3：壳聚糖接枝环糊精的浓度对毛细管电色谱开管柱分离黄碟呤异构体情况的影响。
图2为不同壳聚糖接枝环糊精浓度制备的开管柱对黄碟呤异构体分离的情况。开管柱内径50μm，总长60.0cm，有效长度35.0cm；磷酸盐缓冲液（pH 2.6，5mmol/L）为流动相，分离电压-15kV，检测波长303nm。洗脱顺序依次为：异黄蝶呤、黄蝶呤。
实施例4：溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱电渗流的表征。
应用本发明的溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱（内径50μm，总长60.0cm，有效长度35.0cm），磷酸盐缓冲液（pH 2.6，5 mmol/L）为流动相，分离电压±15kV，检测波长214nm，以硫脲为电渗流标记物，如图3所示。
实施例5：溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱分离黄蝶呤异构体。
应用本发明的溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱（内径50μm，总长60.0cm，有效长度35.0cm），磷酸盐缓冲液（pH 2.6，5mmol/L）为流动相，分离电压-15kV，检测波长303nm，在CEC阴极电渗流模式下，对黄蝶呤异构体进行分离，如图4所示。洗脱顺序依次为：异黄蝶呤、黄蝶呤。在上述条件下可以实现基线分离。
实施例6：溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱分离苯氧羧酸类除草剂。
应用本发明的溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱（内径50μm，总长60.0cm，有效长度35.0cm），乙腈：磷酸盐缓冲液（pH 5.1，10 mmol/L）=40:60为流动相，分离电压-15kV，检测波长214nm，在CEC阴极电渗流模式下，对苯氧羧酸类除草剂进行分离，如图5所示。洗脱顺序依次为：2-苯氧基丙酸，2-(2-氯苯氧基)丙酸，2-(3-氯苯氧基)丙酸，2-(2,4-二氯苯氧）丙酸。在上述条件下可以实现基线分离。
实施例7：溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱与溶胶-凝胶法制备壳聚糖开管柱、化学键合壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱分离性能的比较。
应用本发明的溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱（柱A）与溶胶-凝胶法制备壳聚糖开管柱（柱B）、化学键合壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱（柱C）（三种柱子均为：内径50μm，总长60.0cm，有效长度35.0cm），在相同条件下分别分离黄蝶呤异构体和苯氧羧酸类除草剂，并进行了比较。其中分离黄蝶呤异构体的色谱条件为：磷酸盐缓冲液（pH 2.6，5mmol/L）为流动相，分离电压-15kV，检测波长303nm；分离苯氧羧酸类除草剂的色谱条件为：乙腈：磷酸盐缓冲液（pH 5.1，10 mmol/L）=40:60为流动相，分离电压-15kV，检测波长214nm。结果表明，柱A分离黄蝶呤异构体和苯氧羧酸类除草剂的柱效范围分别为55,000-68,000plates/m和135,000-163,000plates/m；柱B柱效范围分别为和43,000-52,000plates/m和122,000-137,000plates/m；柱C的范围分别为19,000-29,000plates/m和103,000-136,000plates/m。可见柱A，即本发明的溶胶-凝胶法制备壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱柱效最高，效果最好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (3)
1.一种溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精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）毛细管预处理；
（2）毛细管表面硅烷化；取适当长度预处理好的毛细管，注入10-30vol%TMOS的无水甲苯溶液，90℃下反应1.5h；
（3）溶胶-凝胶的制备；取1-5mg壳聚糖接枝环糊精溶于1mL 2 vol%的醋酸溶液，加入100-400微升γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，0-10℃超声1h；
（4）毛细管内壁修饰：将步骤（3）制备的溶胶-凝胶注入毛细管柱内，程序升温，30-100℃保持30min，100-150℃保持4h，升温速率为2℃/min。
2.一种如权利要求1所述的方法制得的溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱，其特征在于：通过调节pH来改变其电渗流方向和大小。
3.一种如权利要求2所述的溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱的应用，其特征在于：所述的溶胶-凝胶壳聚糖接枝环糊精毛细管电色谱开管柱用于分离黄蝶呤异构体和苯氧羧酸类除草剂。
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