CN104619416B - 缩水甘油官能化的阴离子交换固定相 - Google Patents

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Abstract

用缩水甘油处理含有羟基的阴离子交换材料实质上改变了该阴离子交换材料的选择性，该羟基包含处于氢氧化物形式的在相对于季中心的β位置上的部分。此外，按交替顺序首先进行含氢氧化物的溶液的处理以使该阴离子交换材料处于氢氧化物形式，随后用缩水甘油进行处理的顺序处理以可预测的方式逐渐改变了选择性，从而允许容易地操纵选择性。用这种化学过程可实现的选择性所特有的是颠倒硫酸根和碳酸根的洗脱顺序的能力。对于所有其他已知系统，碳酸根在硫酸根之前洗脱并且有时损害对硫酸根进行定量的能力。通过缩水甘油处理，碳酸根可以在硫酸根之后被去除，这消除了对于含有显著多于硫酸根的碳酸根的样品的干扰问题。这种修改对于用氢氧化物洗脱剂系统工作的柱以及用碳酸根洗脱剂系统工作的柱是有用的。

Description

缩水甘油官能化的阴离子交换固定相
发明背景
离子色谱法是一种用于分析离子的已知技术，该技术典型地包括使用包含电解质的洗脱剂的色谱分离阶段，以及洗脱剂抑制阶段，接着是典型地通过电导检测器进行检测。在色谱分离阶段中，使用电解质作为洗脱剂将注入样品的离子通过分离柱洗脱出来。在抑制阶段中，该电解质的电导率被抑制，但不抑制所分离的离子的电导率，这样使得后者可以由电导池测定。这种技术详细描述于美国专利号3,897,213、3,920,397、3,925,019和3,926,559中。
在离子色谱法的许多应用中，离子色谱法的重要应用是在分析水、例如地表水和井水中。在世界范围内，市政工程设施使用离子色谱法来证明水的质量对于人类消耗来说是适当的。水的离子含量取决于来源、储存以及处理条件而显著不同。在含有高水平的基质离子如氯离子、硫酸根以及碳酸氢根的样品中，检测痕量的离子如溴酸根或亚氯酸根或高氯酸根是具有挑战性的。
用于水的离子分析的方法包括直接注射和分析、或在直接注射分析之前预处理这些样品。直接注射是优选的，但由于目前可供使用的固定相的有限容量，对于具有高基质含量的一些样品来说，这种方法的应用受到限制。一种替代方法是在分析之前进行样品中的这些离子的预浓缩，结合中心切除或去除这些基质离子的一些手段。中心切除方法是二维方法，其中基质离子在第一维度中分离或去除，从而实现所感兴趣的离子的分析。还使用用一个或多个预处理滤筒进行的样品预处理来去除基质离子。例如，基于钡形式阳离子交换树脂的滤筒用于将硫酸根从样品基质中去除。以上所讨论的方法是使用多个阀配置、复杂管道的多步骤方法或是劳动密集型的。因此希望简化含有基质离子的样品的分析方案。具有独特的增强的容量构造的离子交换相将有助于分析。
为了应对现有固定相的一些局限性，最近引入了一种新的相和制备这种相的方法(美国专利号7,291,395)。该方法和相依赖于基于胺环氧化物的化学品以在该离子交换相的基底之上生长亲水性超支化结构。这种类型的结构不具有现有技术相的互穿聚合物的限制并且显示出了优异的效率。然而，可以提高这些相的容量以促进具有高基质离子浓度的样品的直接注射。
离子交换相应该提供感兴趣的种类的高分辨率(特别地超过基质离子)，以及在不过度负载固定相的情况下处理高基质离子浓度的能力。这些相还应该允许除基质离子外的痕量级离子的定量并且具有独特的选择性以促进感兴趣的种类的分离。此外，所希望的离子交换材料将对结合基质离子具有抵抗性，防止这些离子与固定相相互作用并且降低这种相的可用容量。本发明提供此种高容量的固定相以及制备和使用它们的方法。
发明简述
本发明提供一种用于色谱法(例如，离子色谱法)用的固定相的新设计。本发明的示例性固定相是阴离子交换材料，这些材料展现了在离子色谱法中在碳酸根之前洗脱硫酸根的出人意料的特性。对于所有其他已知系统，碳酸根在硫酸根之前洗脱，这可能损害定量硫酸根的能力。
本发明的示例性阴离子交换固定相包括衍生自缩水甘油与在该固定相上的一个或多个氢氧化物部分之间的反应的一个或多个部分。这种新的固定相的独特构造包括衍生自缩水甘油与羟基部分之间的反应的醚部分和二醇部分。在示例性实施例中，该羟基部分在季胺部分的β或γ位上。在不同的实施例中，该季胺是在该阴离子交换材料的固体载体上，并且，方便地，本发明的固定相可以快速地并且可再现组装在可商购或其他已知的阴离子交换材料上。
缩水甘油是具有附加的自由羟基的含有环氧官能团的甘油的环氧化形式。本发明的各种实施例的固定相用衍生自缩水甘油的反应的一个或多个部分官能化，发现这实质上改变了该固定相所基于的阴离子交换材料的选择性。
在一个示例性实施例中，本发明提供一种包含固体载体的阴离子交换色谱介质，该固体载体具有共价地附接到其上的阴离子交换部分，该阴离子交换部分包含具有下式的缩水甘油衍生的醚：
其中R1选自被取代或未被取代的烷基、和被取代或未被取代的杂烷基。这些符号R2和R3代表独立地选自H、被取代的或未被取代的烷基以及被取代的或未被取代的杂烷基的基团。基团R10、R11和R12是独立地选自以下各项的成员：H、被取代或未被取代的烷基、被取代或未被取代的杂烷基、被取代或未被取代的芳基、被取代或未被取代的杂芳基、以及被取代或未被取代的杂环芳基。X-是有机的或无机的阴离子。在一个示例性实施例中，R10、R11和R12中的一者、两者或所有包含与该固体载体的共价键。
根据本发明还提供了用于通过在缩水甘油与在固体载体上的一个或多个羟基部分之间的反应制备本发明的固定相的方法。在一些实施例中，该固定相是通过在缩水甘油与正在生长的固定相上的羟基部分之间的重复反应制备的，导致连续生成被锚定到该固体载体上的缩水甘油衍生的醚或二醇部分。
本发明还提供含有本发明的阴离子交换介质的色谱装置(例如柱)，以及使用该介质和此类装置进行色谱分离的方法。在不同的实施例中，该分离是离子色谱法。
在一个示例性实施例中，本发明提供了一种色谱系统，该色谱系统包括一种含有本发明的固定相的分离装置。该系统任选地进一步包括在进行色谱分离中使用的部件，例如，离子色谱分离。
在以下详细说明中提供本发明的其他目的、优点和方面。
附图简述
图1示出了具有叔胺的缩水甘油的示例性反应。
图2示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS20的色谱特性的影响。
图3示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS20的色谱特性的影响。在图3中评估的同一AS20柱还用碳酸根、硫酸根和亚硫酸根进行测试。缩水甘油处理产生了在下部色谱图中示出的对于这些种类的出乎意外的且迄今为止从未报道的选择性。不同于所有其他已知的阴离子交换材料，这种柱展现了碳酸根和硫酸根的共洗脱以及硫酸根与亚硫酸根的优异分辨率，硫酸根和亚硫酸根这两种阴离子种类以用常规的阴离子交换材料通常观察到的相反顺序洗脱。
图4示出了季铵位点的β羟基部分的缩水甘油官能化的代表性实例。
图5示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS19的色谱特性的影响。将该载体固体的柱用在水中的20％缩水甘油在60℃下通过三个反应(反应1-3)依次处理。
图6示出了对示例性固体载体AS19的色谱特性的影响。将该载体固体的柱用在水中的10％缩水甘油在60℃下通过六个反应周期(反应1-6)依次处理。
图7示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS19的色谱特性和背压的影响，该固体载体用在水中的10％缩水甘油在60℃下通过六个反应周期依次处理。
图8示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS19的色谱特性的影响，该固体载体用在水中的10％缩水甘油在70℃下通过三个反应周期(反应1-3)处理。
图9示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS19的色谱特性的影响，该固体载体是用在水中的10％缩水甘油在70℃下在三个依次反应周期(反应1-3)处理之后的、处于其碱性形式的。
图10示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS11的色谱特性的影响，该固体载体用在水中的20％缩水甘油在60℃下通过三个依次反应周期(反应1-3)处理。
图11示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS16的色谱特性的影响，该固体载体用在水中的10％缩水甘油在70℃下通过四个依次反应周期(反应1-4)处理。
图12示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS12A的色谱特性的影响，该固体载体用在水中的10％缩水甘油在70℃下处理。这种固体载体具有乙烯苄基氯-二乙烯基苯共聚物的表面，该共聚物已经用三乙胺季铵化并且不与缩水甘油共价地反应。
图13示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS15的色谱特性的影响，该固体载体用在水中的10％缩水甘油在70℃下通过三个反应周期(反应1-3)处理。
图14示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS15的色谱特性的影响，该固体载体用在水中的10％缩水甘油在70℃下通过三个依次反应周期(反应1-3)处理。
图15示出了缩水甘油处理对示例性固体载体AS17C的色谱特性的影响，该固体载体用在水中的10％缩水甘油在70℃下通过三个依次反应周期(反应1-3)处理。
图16示出了重复的聚合步骤对基于N-甲葡糖胺缩合合成的示例性固体载体的色谱特性的影响。
图17示出了缩水甘油处理对在三个反应周期(反应1-3)之后的图16的示例性固体载体的色谱特性的影响。
图18.在缩水甘油处理之后的原型N-甲葡糖胺柱。这个图检验了在三个反应周期(反应1-3)之后具有图17中描述的相同的空间位阻相的缩水甘油反应的影响。
图19示出了缩水甘油处理对根据图17和图18的示例性固体载体的色谱特性的影响。这个图示出了具有图17和图18中示出的柱的最优化洗脱剂系统。
图20是真实饮用水样品用图17-19中描述的柱进行的色谱图。
图21示出了本发明的示例性二缩水甘油基-衍生的N-甲葡糖胺固定相。
发明详细说明
I.前言
本发明提供了具有多种独特色谱特性的固定相，这些固定相作为用于多种色谱应用，如离子色谱法和固相萃取(SPE)的固定相是有用的。在某些实施例中，本发明的固定相具有在同一色谱物质内的特征性阴离子交换能力、阳离子交换能力或两者。
II.定义
在取代基通过其从左向右书写的常规化学式来说明时，它们同样涵盖将因从右向左书写该结构而产生的化学上相同的取代基，例如，-CH2O-旨在也叙述为-OCH2-。
除非另外说明，否则术语“烷基”单独或作为另一个取代基的一部分意指具有指示的碳原子数(即，C1-C10意指一个至十个碳)的一条直链或支链或环烃基或其组合，它可以是完全饱和、单不饱和或多不饱和的并且可以包括二价或多价基团。饱和烃基的实例包括(但不限于)如下基团：诸如甲基、乙基、正丙基(例如，-CH2-CH2-CH3、-CH2-CH2-CH2-)、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、仲丁基、环己基、(环己基)甲基、环丙基甲基，例如正戊基、正己基、正庚基、正辛基等的同系物和异构体。不饱和烷基是具有一个或多个双键或三键的基团。不饱和烷基的实例包括(但不限于)乙烯基、2-丙烯基、巴豆基、2-异戊烯基、2-(丁二烯基)、2,4-戊二烯基、3-(1,4-戊二烯基)、乙炔基、1-丙炔基和3-丙炔基、3-丁炔基以及高级同系物和异构体。除非另外陈述，否则术语“烷基”还意在包括下文更详细定义的那些烷基衍生物，诸如“杂烷基”。限于烃基的烷基被称为“同烷基(homoalkyl)”。术语“烷基”还可以在烷基是一个二价基团的那些情况下意指“亚烷基”或“烷二基”以及次烷基。
术语“亚烷基”或“烷二基”单独或作为另一个取代基的一部分意指衍生自烷基的二价基团，如由(但不限于)-CH2CH2CH2-(亚丙基或丙烷-1,3-二基)所举例说明，并且进一步包括以下描述为“杂亚烷基”的那些基团。典型地，一个烷基(或亚烷基)将具有从1个到约30个碳原子、优选地是从1个到约25个碳原子、更优选地是从1个到约20个碳原子、甚至更优选地是从1个到约15个碳原子并且最优选地是从1个到约10个碳原子。一个“低级烷基”、“低级亚烷基”或“低级烷二基”是一般具有约10个或更少碳原子、约8个或更少碳原子、约6个或更少碳原子或约4个或更少碳原子的一个较短链烷基、亚烷基或烷二基。
术语“烷氧基”、“烷氨基”以及“烷硫基”(或硫烷氧基)以其常规意义使用，并且是指对应地经由一个氧原子、一个氨基或一个硫原子连接到分子的其余部分的那些烷基。
除非另外陈述，否则术语“杂烷基”单独或与另一个术语组合意指由所述数目的碳原子和至少一个选自由O、N、Si、S以及B组成的组的杂原子组成的一个稳定直链或支链或环烃基或其组合，并且其中氮和硫原子可以任选地被氧化并且氮杂原子可以可任选地被季铵化。该一个或多个杂原子O、N、B、S以及Si可以被放置在杂烷基的任何内部位置处，或在该烷基与分子的其余部分相连接的位置处。实例包括但不限于：-CH2-CH2-O-CH3、-CH2-CH2-NH-CH3、-CH2-CH2-N(CH3)-CH3、-CH2-S-CH2-CH3、-CH2-CH2、-S(O)-CH3、-CH2-CH2-S(O)2-CH3、-CH＝CH-O-CH3、-Si(CH3)3、-CH2-CH＝N-OCH3、和–CH＝CH-N(CH3)-CH3。最高达两个杂原子可以是连续的，如例如-CH2-NH-OCH3和–CH2-O-Si(CH3)3。类似地，术语“杂亚烷基”单独或作为另一个取代基的一部分意指衍生自杂烷基的二价基团，如由(但不限于)-CH2-CH2-S-CH2-CH2-和-CH2-S-CH2-CH2-NH-CH2-所举例说明。对于杂亚烷基，杂原子还可以占据链末端的任何一端或两端(例如，亚烷基氧基、亚烷基二氧基、亚烷基氨基、亚烷基二氨基等)。更进一步，对于亚烷基和杂亚烷基连接基团，连接基团的取向并非由书写该连接基团的化学式的方向所暗示的。举例来讲，化学式-CO2R’-代表-C(O)OR’和-OC(O)R’两者。
除非另外陈述，否则术语“环烷基”和“杂环烷基”单独或与其他术语组合对应地表示“烷基”和“杂烷基”的环型式。另外，对于杂环烷基，一个杂原子可以占据杂环与分子的其余部分相连接的位置。环烷基的实例包括(但不限于)环戊基、环己基、1-环己烯基、3-环己烯基、环庚基等。杂环烷基的实例包括(但不限于)1-(1,2,5,6-四氢吡啶基)、1-哌啶基、2-哌啶基、3-哌啶基、4-吗啉基、3-吗啉基、四氢呋喃-2-基、四氢呋喃-3-基、四氢噻吩-2-基、四氢噻吩-3-基、1-哌嗪基、2-哌嗪基等。除非另外陈述，否则术语“卤基”或“卤素”单独或作为另一个取代基的一部分意指氟、氯、溴或碘原子。另外，诸如“卤烷基”的术语意在包括单卤烷基和多卤烷基。例如，术语“卤基(C1-C4)烷基”意在包括(但不限于)三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、4-氯丁基、3-溴丙基等。
除非另外陈述，否则术语“芳基”意指可以是一个单环或稠合在一起或共价连接的多个环(优选地是从1到3个环)的一个多不饱和芳香族取代基。术语“杂芳基”是指包含选自N、O、S、Si以及B的从一个到四个杂原子的芳基(或环)，其中氮和硫原子任选地被氧化，并且一个或多个氮原子可任选地被季铵化。一个杂芳基可以通过一个杂原子连接到分子的其余部分。芳基和杂芳基的非限制性实例包括苯基、1-萘基、2-萘基、4-联苯、1-吡咯基、2-吡咯基、3-吡咯基、3-吡唑基、2-咪唑基、4-咪唑基、吡嗪基、2-噁唑基、4-噁唑基、2-苯基-4-噁唑基、5-噁唑基、3-异噁唑基、4-异噁唑基、5-异噁唑基、2-噻唑基、4-噻唑基、5-噻唑基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、2-嘧啶基、4-嘧啶基、5-苯并噻唑基、嘌呤基、2-苯并咪唑基、5-吲哚基、1-异喹啉基、5-异喹啉基、2-喹喔啉基、5-喹喔啉基、3-喹啉基、以及6-喹啉基。上述芳基和杂芳基环系统中的每一个的取代基是选自以下所描述的可接受取代基的组。
为了简便起见，术语“芳基”当与其他术语(例如，芳氧基、芳基硫氧基、芳烷基)组合使用时包括如上文所定义的芳基和杂芳基环。因此，术语“芳烷基”意在包括其中芳基与烷基连接的那些基团(例如，苯甲基、苯乙基、吡啶基甲基等)，包括其中碳原子(例如，一个亚甲基)已经被例如氧原子置换的那些烷基(例如苯氧基甲基、2-吡啶氧基甲基、3-(1-萘氧基)丙基等)。
以上术语(例如，“烷基”、“杂烷基”、“芳基”以及“杂芳基”)中的每一个都意在包括所指示基团的被取代和未被取代形式二者。以下提供了每种类型的基团的优选取代基。
烷基和杂烷基(包括通常被称为亚烷基、烯基、杂亚烷基、杂烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、环烯基以及杂环烯基的那些基团)的取代基一般被称为“烷基取代基”，并且它们可以是选自(但不限于)以下的多种基团中的一种或多种：被取代或未被取代的芳基、被取代或未被取代的杂芳基、被取代或未被取代的杂环烷基、-OR’、＝O、＝NR’、＝N-OR’、-NR’R”、-SR’、-卤素、-SiR’R”R”’、-OC(O)R’、-C(O)R’、-CO2R’、-CONR’R”、-OC(O)NR’R”、-NR”C(O)R’、-NR’-C(O)NR”R”’、-NR”C(O)2R’、-NR-C(NR’R”R’”)＝NR””、-NR-C(NR’R”)＝NR’”、-S(O)R’、-S(O)2R’、-OS(O)2R’、-S(O)2NR’R”、-NRSO2R’、-CN以及-NO2，数目范围是从零个到(2m’+1)个，其中m’是所述基团中碳原子的总数。R’、R”、R”’以及R””各自优选地独立地是指氢、被取代或未被取代的杂烷基、被取代或未被取代的芳基(例如，被1-3个卤素取代的芳基)、被取代或未被取代的烷基、烷氧基或硫烷氧基、或芳烷基。例如，当一种本发明的化合物包括超过一个R基团时，每一个R基团独立地被选择，当存在R’、R”、R’”以及R””基团中的超过一个时，这些基团中的每一个也同样独立地被选择。当R’和R”被连接到同一个氮原子时，它们可以与该氮原子组合形成5元、6元或7元环。例如，-NR’R”意在包括(但不限于)1-吡咯烷基和4-吗啉基。根据以上对取代基的论述，本领域的技术人员将理解，术语“烷基”意在包括含有与不同于氢基团的基团结合的碳原子的基团，诸如卤烷基(例如，-CF3和-CH2CF3)和酰基(例如，-C(O)CH3、-C(O)CF3、-C(O)CH2OCH3等)。
与关于烷基所描述的取代基类似，芳基和杂芳基的取代基一般被称为“芳基取代基”。这些取代基选自例如：被取代的或未被取代的烷基、被取代的或未被取代的芳基、被取代的或未被取代的杂芳基、被取代的或未被取代的杂环烷基、-OR’、＝O、＝NR’、＝N-OR’、-NR’R”、-SR’、-h卤素、-SiR’R”R”’、-OC(O)R’、-C(O)R’、-CO2R’、-CONR’R”、-OC(O)NR’R”、-NR”C(O)R’、-NR’-C(O)NR”R”’、-NR”C(O)2R’、-NR-C(NR’R”R’”)＝NR””、-NR-C(NR’R”)＝NR’”、-S(O)R’、-S(O)2R’、-S(O)2NR’R”、-NRSO2R’、-CN和-NO2、-R’、-N3、-CH(Ph)2、氟代(C1-C4)烷氧基、以及氟代(C1-C4)烷基，数目范围是从零到芳香族环系统上的开放价态的总数；并且其中R’、R”、R”’和R””优选独立地选自氢、被取代的或未被取代的烷基、被取代的或未被取代的杂烷基、被取代的或未被取代的芳基和被取代的或未被取代的杂芳基。例如，当一种本发明的化合物包括超过一个R基团时，每一个R基团独立地被选择，当存在R’、R”、R”’以及R””基团中的超过一个时，这些基团中的每一个也同样独立地被选择。
芳基或杂芳基环的相邻原子上的取代基中的两个可以任选地被化学式-T-C(O)-(CRR’)q-U-的取代基置换，其中T和U独立地是-NR-、-O-、-CRR‘-或一个单键，并且q是从0到3的整数。可替代地，芳基或杂芳基环的相邻原子上的取代基中的两个可以任选地被化学式-A-(CH2)r-B-的一个取代基置换，其中A和B独立地是-CRR'-、-O-、-NR-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-S(O)2NR’-或一个单键，并且r是从1到4的整数。如此形成的新环的这些单键中的一个可以任选地被一个双键置换。可替代地，芳基或杂芳基环的相邻原子上的取代基中的两个可以任选地被化学式-(CRR’)s-X-(CR”R’”)d-的取代基置换，其中s和d独立地是从0到3的整数，并且X是-O-、-NR’-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-或-S(O)2NR’-。取代基R、R’、R”以及R’”优选地独立地选自氢或被取代或未被取代的(C1-C6)烷基。
如在此所使用，术语“稠合环系统”意指至少两个环，其中每个环具有至少2个与另一个环共同的原子。“稠合环系统”可以包括芳环以及非芳环。“稠合环系统”的实例是萘、吲哚、喹啉、色烯等。
如在此所使用，术语“杂原子”包括氧(O)、氮(N)、硫(S)、硅(Si)以及硼(B)。
符号“R”是代表选自以下的取代基的一个通用缩写：被取代或未被取代的烷基、被取代或未被取代的杂烷基、被取代或未被取代的芳基、被取代或未被取代的杂芳基、以及被取代或未被取代的杂环烷基。
术语“基底”与“载体”或“固体载体”可互换地使用。
当本发明的化合物包含相对碱性或酸性的官能团时，这类化合物的盐包括在本发明的范围中。盐可以通过使中性形式的这类化合物与足够量的所希望的酸或碱纯净地抑或于适合的惰性溶剂中接触来获得。本发明的相对酸性的化合物的盐的实例包括钠、钾、钙、铵、有机氨基或镁盐或类似盐。当本发明的化合物包含相对碱性的官能团时，酸加成盐可以通过使中性形式的这类化合物与足够量的所希望的酸纯净地或于适合的惰性溶剂中接触来获得。酸加成盐的实例包括衍生自如下无机酸的那些，如盐酸、氢溴酸、硝酸、碳酸、一氢碳酸、磷酸、一氢磷酸、二氢磷酸、硫酸、一氢硫酸、氢碘酸或亚磷酸等；以及衍生自如下有机酸的盐，如乙酸、丙酸、异丁酸、顺丁烯二酸、丙二酸、苯甲酸、琥珀酸、辛二酸、反丁烯二酸、乳酸、杏仁酸、邻苯二甲酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、酒石酸、甲磺酸等。还包括氨基酸的盐，诸如精氨酸盐等；和如下有机酸的盐，如葡糖醛酸或半乳糖醛酸等(参见，例如，伯奇(Berge)等人，药物科学杂志(Journal of Pharmaceutical Science)1977,66:1-19)。某些具体的本发明化合物包含允许这些化合物转化为碱抑或酸加成盐的碱性和酸性官能团二者。
这些化合物的中性形式优选地通过使该盐与碱或酸接触并且以常规方式分离母体化合物来再生。该化合物的母体形式在某些物理性质方面(诸如极性溶剂中的溶解度)不同于各种盐形式，但这些盐对于本发明的目的在另外的方面等效于该化合物的母体形式。
术语“平均颗粒直径”、“粒度”、“平均粒度”、“中值粒度”或其任何语法变化都是指一种本发明的基底(固体载体)的粒度规格。粒度典型地由制造商提供。粒度可以是指任何类型的颗粒，包括球形和不规则形状的颗粒。
如在此使用的，“缩水甘油”是指包括一个环氧部分和一个羟基部分的分子的通称。在特定情况下，缩水甘油是指2-(羟甲基)环氧乙烷。
如在此使用的，并且“阴离子交换色谱介质”是本发明的一种类型的“固定相”。
III.固定相
本发明的固定相包括衍生自缩水甘油与基底上的羟基部分的反应的第一层，该第一层与该固定相的基底接触并且至少部分覆盖该固定相的基底。该羟基在该固定相的固体载体上或者它在衍生自缩水甘油与氢氧化物之间的反应的一个或多个层上。在该固体载体上的胺部分用于锚定来自该缩水甘油-羟基反应的第一层反应产物。该固体载体用作附接的基础，并且在不同的实施例中，用作生长和附接衍生自缩水甘油与在表面上的羟基的后续反应的支化结构的基础，该表面产生自先前在缩水甘油与羟基部分之间的反应。多种组分(以及这些组分的反应的迭代)在形成该第一聚合物层和该超支化结构中是有用的，从而提供可以被工程化以具有所希望的特性如离子容量、离子选择性等的固定相。
在一个示例性实施例中，本发明提供一种包含固体载体的阴离子交换色谱介质，该固体载体具有附接到其上的阴离子交换部分，该阴离子交换部分包括具有下式的缩水甘油衍生的醚：
其中R1选自被取代或未被取代的烷基、和被取代或未被取代的杂烷基。这些符号R2和R3代表独立地选自H、被取代的或未被取代的烷基以及被取代的或未被取代的杂烷基的基团。基团R10、R11和R12是独立地选自以下各项的成员：H、被取代或未被取代的烷基、被取代或未被取代的杂烷基、被取代或未被取代的芳基、被取代或未被取代的杂芳基、以及被取代或未被取代的杂环芳基。X-是有机的或无机的阴离子。在一个示例性实施例中，根据式I的固定相是通过胺官能化的固体载体与缩水甘油反应(“反应1”)形成的。
根据式I的部分通过任何方便的手段被附接到该固体载体上。在一个示例性实施例中，根据式I的部分通过离子键或共价键被附接到该固体载体上。在一个示例性实施例中，R10、R11和R12中的一者、两者或所有包含与该固体载体的共价键。在式I通过离子键被附接到该固体载体上时，X-可以代表该固体载体。
在一个示例性实施例中，该固定相是通过胺官能化的固体载体与缩水甘油反应形成的。该胺是伯、仲或叔胺。缩水甘油将与该胺(例如叔胺)反应以产生在相对于氮的β或γ位置上具有羟基的季铵。来自缩水甘油的羟基改进离子交换位点的亲水性并且增加氢氧化物的洗脱能力。参见，图1。
在不同的实施例中，本发明的固定相通过按交替顺序用缩水甘油相继处理该固体载体和生长的固定相(例如，OH-然后缩水甘油)来制备。在该固定相上的缩水甘油衍生部分的连续层的积累逐渐改变该固定相的离子选择性。在一个示例性实施例中，离子选择性上的改变以可预测的方式发生，允许容易地操控该固定相的离子选择性。用这种化学过程可实现的选择性所特有的是颠倒硫酸根和碳酸根的洗脱顺序的能力。对于所有其他已知系统，碳酸根在硫酸根之前洗脱并且可能损害定量硫酸根的能力。用基于缩水甘油的固定相，碳酸根可以在硫酸根之后洗脱，这消除了对于含有显著多于硫酸根的碳酸根的样品的干扰问题。这种修改对于用氢氧化物洗脱剂系统工作的柱以及用碳酸根洗脱剂系统工作的柱是有用的。
因此，在一个示例性实施例中，本发明提供根据式I的阴离子交换材料，其中R2和R3独立地选自H和
其中R4和R5独立地选自H、被取代的或未被取代的烷基以及被取代的或未被取代的杂烷基。这种固定相可以通过使根据式I的固定相经受与缩水甘油的反应(反应2)来产生。
在一个进一步的示例性实施例中，该阴离子交换材料是式II的阴离子交换材料，其中R4和R5独立地选自H和：
R6和R7独立地选自H、被取代的或未被取代的烷基以及被取代的或未被取代的杂烷基。这种固定相可以通过使根据式II的固定相经受与缩水甘油的反应周期(反应3)来产生。
在不同的实施例中，本发明提供一种阴离子交换材料，其中根据式III的R6和R7独立地选自H和：
这种固定相可以通过使根据式III的固定相经受与缩水甘油的反应(反应4)来产生。
如将由本领域普通技术人员认识到的，将衍生自缩水甘油与氢氧化物部分的反应的连续生成的部分添加到更早生成的羟基上的迭代方法不受上文阐述的实例的限制。因此，本发明的阴离子交换介质可以包括通过缩水甘油与来自在缩水甘油与氢氧化物之间的先前生成反应的氢氧化物的反应形成的缩水甘油衍生的部分的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10…n次生成。在不同的实施例中，n大于约15、大于约20或者大于约25。
在不同的实施例中，本发明的阴离子交换固定相具有以上阐述的化学式，其中R10、R11和R12中的至少一个包括衍生自N-甲葡糖胺的部分。在一个示例性实施例中，该固定相包括式V的部分：
其中R20、R21、R22、R23和R24独立地选自H和缩水甘油衍生的醚，其条件是R20、R21、R22、R23和R24中的至少一个是所述缩水甘油衍生的醚。
在一个示例性实施例中，根据式V的该部分具有下式：
其中该胺部分的氮是任选地季铵化的。
在不同的实施例中，式V和VI的部分包括通过双环氧化物和仲胺或叔胺的反应形成的连接物。在一个示例性实施例中，该仲胺或叔胺是式V和/或VI的部分的胺部分。
在此处阐述的实施例中，该部分：
其中“R”基团对应于R4、R5、R6、R7、R20、R21、R22、R23和R24并且可以各自是H，任选地对应于式VII：
其中R20和R21独立地选自H、被取代的或未被取代的烷基以及被取代的或未被取代的杂烷基，并且z是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更大。当z大于1时，独立地选择每个CR20R21。
在一个示例性实施例中，(CR20R21)z是甲基并且根据式VI的该部分具有下式：
固体载体
本发明的阴离子交换固定相的基底或固体载体可以是包括多孔和无孔固体的适用作色谱法中的固定相/填充材料的任何材料(例如，颗粒)。
示例性基底包括交联和非交联的聚合物。其他基底包括基于硅(例如，氧化硅)、基于钛(例如，氧化钛)、基于锗(例如，氧化锗)、基于锆(例如，氧化锆)、和基于铝(例如氧化铝)的，碳化的材料，和金属。
该固体载体可以由任何合成树脂材料形成。示例性合成聚合物离子交换树脂包括聚(苯酚-甲醛)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚腈、胺-环氧氯丙烷共聚物、苯乙烯在聚乙烯或聚丙烯上的接枝聚合物、聚(2-氯甲基-1,3-丁二烯)、聚(乙烯基芳香族)树脂(如衍生自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘或乙烯基吡啶的那些树脂)、丙烯酸和甲基丙烯酸的相应酯、以及类似的不饱和单体、单亚乙烯基单体(包括含单亚乙烯基环的氮杂环化合物)、以及以上树脂的任何共聚物。另外的实例包括基于丙烯酸缩水甘油酯和基于甲基丙烯酸缩水甘油酯的材料(例如，甲基丙烯酸2-缩水甘油氧基乙酯、乙烯基苯甲基缩水甘油醚、2-(4-乙烯基苯甲氧基)乙基缩水甘油醚)，以及衍生自乙烯基苯甲基氯化物、乙烯基苯甲醇、2-(4-乙烯基苯甲氧基)乙醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、以及聚乙烯甲酰胺的那些。
以上材料中的任何一种可以任选地与结合有离子或可电离(以及任选地反相)官能团的单体进行共聚。以上材料中的任何一种可以任选地用结合有离子或可电离以及任选地反相官能团的一种适合配体来官能化。
在一个实施例中，该载体包括交联的聚合物或共聚物。一种示例性共聚物是苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(例如，PS-DVB)。在一个实例中，该苯乙烯-二乙烯基苯共聚物包含按重量计约0％到约100％之间的二乙烯基苯单体。在另一个实例中，该苯乙烯-二乙烯基苯共聚物包含按重量计约25％到约80％之间的二乙烯基苯单体。该共聚物可以例如根据Ikada等人，聚合物科学杂志(Journal of Polymer Science)，第12卷，1829-1839(1974)的方法或如Meitzner等人的美国专利号4,382,124中所述的来制备。
在一个实例中，该固体载体包括一种二氧化硅、氧化铝、氧化锆或二氧化钛-聚合树脂混杂材料。示例性的二氧化硅-有机混杂物描述于美国专利号6,528,167和美国专利申请公开2006/0070937(申请序列号11/240,695)中，它们的披露内容出于所有目的通过引用结合在此。
在一个实例中，在本发明中使用的固体载体是通过熟知的悬浮聚合技术来形成的。在这个实例中，这些颗粒典型地衍生自一种单体混合物，该混合物在将与这些颗粒相接触的溶剂中不可溶。示例性基底通过在一种适合乳化剂的存在下加热并且搅拌诸种单体在一种适合溶剂中的悬浮液来形成。可替代地，该聚合可以通过一种悬浮、本体或溶液方法来进行，继而通过机械手段(例如，球磨机、棒磨机等)将树脂研磨成所希望的大小。
该固体载体可以具有任何形式，包括微粒(例如，球形、基本上球形；例如，树脂珠粒)、碎片、大块、块料、单块等。当该基底呈微粒形式时，这些颗粒(例如，不规则形状或珠粒形状，例如，基本上球形)具有中值粒度(即，直径)。在一个实例中，基底(例如球形硅胶)的中值粒度是在约0.1μm(例如，二氧化硅微球体)与约10,000μm(微米)之间。在一个实例中，该基底的中值粒度在约1与约5000微米之间、在约1与约1000微米之间、在约1与约500微米之间、在约1与约400微米之间、在约1与约300微米之间、在约1与约200微米之间或在约1与约100微米之间。在又另一个实例中，该基底的中值粒度在约1与约80微米之间、在约1与约70微米之间、在约1与约60微米之间、在约1与约50微米之间、在约1与约40微米之间、在约1与约30微米之间、在约1与约20微米之间或在约1与约10微米之间。在其他实例中，该基底的中值粒度在约10与约100微米之间、在约10与约80微米之间、在约40与约200微米之间、在约40与约100微米之间、在约40与约80微米之间、在约60与约200微米之间、在约60与约100微米之间、在约70与约200微米之间、在约80与约200微米之间、在约100与约200微米之间、在约200与约600微米之间、在约200与约500微米之间或在约200与约400微米之间。
一般来说，适用于任何填充床色谱应用(例如，LC、HPLC或超高压色谱)中的基底颗粒均适合用于本发明的固定相中。
在不同实例中，该载体呈微粒形式，并且多个载体颗粒被安置在一个填充床中。举例来说，一个塑料或金属柱用这些载体颗粒填充。
在其他实施例中，这些固体载体颗粒是基本上“单分散的”或基本上“均匀分散的”，这表明了这些颗粒中的大部分(例如，这些颗粒的80％、90％或95％)的粒度不会在中值粒度(M)以下或以上实质上(例如，不超过50％)变化。在一个示例性单分散的基底颗粒群中，这些颗粒的90％具有在约0.5倍M与约1.5倍M之间的平均粒度。
在另一个实例中，该基底是一种无机或有机单块。在一个实例中，该固体载体包括一种二氧化硅单块。在另一个实例中，该固体载体包括一种氧化铝单块。在又另一个实例中，该固体载体包括一种氧化锆单块。在另一个实例中，该固体载体包括一种二氧化钛单块。基于有机组合物的示例性单块材料和制备这类材料的方法描述于美国专利号5,130,343、5,929,214、5,728,457、5,260,094、6,887,384、5,334,310、7,303,671、5,453,185以及7,074,331中。
在本发明中使用的一种示例性固体载体是通过双环氧化物和一个或多个双官能部分的重复缩聚反应组装的。例如，使用的一种固体载体是通过以下步骤形成的：(a)在基底的存在下，使包含选自氨、伯胺和仲胺组成的组的氨基的至少一种第一胺化合物与具有至少两个与所述氨基有反应性的官能部分的至少一种第一多官能化合物反应，以形成第一缩聚物反应产物(“CPRP”)，其中过量的至少所述第一胺化合物或第一多官能化合物不可逆地附接到所述基底上，该第一CPRP包括这些第一胺官能部分，并且(b)使包含选自氨、伯胺和仲胺组成的组的氨基的至少一种第二胺化合物、或至少一种第二多官能化合物与在该第一缩聚物反应产物中的过量的第一胺化合物或第一多官能化合物反应以形成第二CPRP。根据这种规格的固体载体和制备此种固体载体的方法描述于美国专利号7,291,395中。
在另一个示例性实施例中，本发明提供结合有在此所阐明的固定相的聚集的色谱材料。因此，本发明的固定相与具有相反电荷的第二离子交换介质在促进这两种离子交换材料的静电聚集的条件下相接触，从而形成一种静电聚集的离子交换介质。在不同的实施例中，本发明的固定相是带负电的，并且该第二离子交换介质是带正电的。在另一个示例性实施例中，本发明的离子交换固定相是带正电的，并且该第二离子交换固定相是带负电的。这种聚集的介质在例如斯莫尔(Small)等人的美国专利号4,101,460中进行了描述，其中所描述的精细分散的不溶性材料是通过静电吸引结合至具有离子交换位点的基底颗粒。
本发明还提供了结合本发明的阴离子交换固定相的装置和系统。因此，在一个示例性实施例中，该阴离子交换色谱介质在适合用作色谱装置的流通床中。在一个示例性实施例中，本发明提供了一种色谱柱，该色谱柱填充有本发明的阴离子交换色谱介质。
在本发明的一个实施例中，柱硬件包括有待用作色谱柱、具有不同形状(包括圆柱形、圆锥形、矩形以及多边形)的硬管或这些管的一个组件。该管可以由本领域中已知的任何常规材料制成，包括金属、玻璃、二氧化硅、塑料或其他聚合物，更优选地是不锈钢或玻璃。这个管的内部尺寸的直径、厚度、宽度或深度可以是从数微米到数米。该固定相可以跨越该管的整个横截面积，其中样品的分离通过取决于分离模式轴向或径向通过该管、更具体来说轴向或直流色谱或径向流色谱来进行(李W-C(Lee,W-C)等人，“用于胰蛋白酶纯化的径向流亲和性色谱(Radial Flow Affinity Chromatography for TrypsinPurification)”，蛋白质纯化(Protein Purification)(书籍)，ACS研讨会系列(ACSSymposium Series)427，第8章，美国化学学会(American Chemical Society)，华盛顿哥伦比亚特区(Washington,D.C.)，1990.)。该柱的内表面可以是非反应性的，或可以被处理以增加与固定相表面的粘附。该管可以结合本领域中已知的任何可用的配件以将其与其他仪器、更具体来说色谱仪器连接。
IV.系统
在不同实施例中，本发明提供了一种色谱系统。在一个示例性实施例中，该系统是离子色谱系统。示例性系统包括一个或多个分离装置，该一个或多个分离装置包含本发明的固定相。一种示例性系统包括与如下装置联机并且流体连通的一个或多个分离装置：用于调节至该分离装置的洗脱剂供应的一个或多个装置，例如，洗脱剂产生器、泵；一个或多个检测装置，例如，电导检测器；将样品引入到该分离装置上的一个或多个构件，例如，样品注射阀；以及抑制基质离子的一个或多个构件(这些基质离子否则将干扰该分析)，例如抑制器。
通过展示，用于离子色谱分析的示例性系统典型地包括使用包含电解质的洗脱剂的色谱分离区，和洗脱剂抑制阶段，继而典型地通过电导测器进行的检测。在该色谱分离阶段中，注射的样品的离子从分离柱中洗脱。在该抑制阶段中，该洗脱剂电解质的电导率被抑制，但不抑制所分离的离子的电导率。
抑制离子的任何方便的装置在本发明的系统中是有用的。一种抑制电解质的示例性装置使用离子交换树脂床。在改进的抑制形式中，使用处于纤维或薄板形式的荷电膜代替该树脂床。在薄片形式中，该样品和洗脱剂在该薄片的一侧被传递，而流动的再生剂在该薄片的另一侧。该薄片包括将该再生剂与色谱分离的流出物分区的离子交换膜。该膜传递与该膜的可交换离子相同电荷的离子以将该洗脱剂的电解质转化为弱电离形式，接着检测这些离子。一种有效的抑制器形式描述于美国专利号4,999,098中。美国专利号5,352,360描述了一种抑制器，其中将来自检测器的流出物通过再生剂流动通道再循环。
任何检测装置可以用于本发明的系统中。在一个示例性实施例中，至少一个检测器是电导检测器。在一个示例性实施例中，该系统包括离子转化区域和多于一个的检测器。在Berglund,I.等人，分析化学(Anal.Chem.)，63:2175(1991)中，描述了一种多检测器系统。在此，常规的离子色谱法(IC)是使用第一电导检测器进行的。来自那个检测器的流出物顺序地穿过阳离子交换和阴离子交换转化区域。对于阴离子分析，来自该第一检测器的流出物当其从该抑制器退出时处于通常的IC形式HX(其中X是分析物离子)。披露了两种不同类型的转化器。在顺序填充的柱形式中，该流出物首先通过阳离子(钠)交换树脂并且然后阴离子(氢氧化物)交换树脂，从而产生首先至NaX盐并且随后至NaOH的顺序转化。对于此种顺序转化还披露了一种选择性渗透膜类型的转化器。在转化之后，氢氧化钠的离子电导率在第二检测器中进行测量并且与第一检测器的电导率进行比较。
在PCT公开WO 9418555中，描述了使用IC原理的设备和方法，其中不同的检测器提供有用的对比信号。具体地，在该设备的一种形式中，分离装置(典型地处于色谱树脂柱的形式)在包含电解质的洗脱剂的存在下分离分析物离子。在一个实施例中，将处于酸或碱形式的分析物离子在与具有相反电荷的成盐离子的单一转化中转化为它们的对应的盐。例如，对于由“X”表示的分析物离子，并且使用Na+离子，在该第二检测器装置中测量NaX。这在此被称为“单一转化模式”。其披露了一种盐转化器，该盐转化器将可能使该单一转化类型的峰比率偏斜的分散作用最小化。一种示例性单一转化转化器是在线微电渗析离子源，该离子源通过膜供应成盐离子。它包括成盐离子源通道、抑制器流出物流动通道和将这两个通道分区的选择性渗透离子交换膜。该膜包括具有与这些成盐离子相同电荷的可交换离子，并且对这些离子种类的跨膜通过具有抵抗性。将电势施加在该离子源通道与抑制器流出物流动通道之间。后一通道与来自该抑制器的流出物处于流体连通。其他示例性单一转化转化器包括使用离子交换膜屏障而无电解，但具有足以克服唐南(Donnan)屏障的外部酸或碱浓度。再其他的系统包括使用多孔膜屏障用施加电流或压差来驱动这些酸或碱成盐离子进入该抑制器流出物流动通道中。还披露了如下的单一转化：通过使该抑制器流出物流流动通过具有与分析物离子相反电荷的可交换离子的离子交换介质，例如离子交换树脂床的柱。
洗脱剂由一个源供应，该源可以包括含有预制成的洗脱剂的容器，或它可以由洗脱剂产生器(如美国专利号7,767,462中披露的那种)产生。
该系统任选地进一步包括去除在该系统的运行周期过程中产生的气体的装置。参见，例如，美国专利号8,043,507。
V.方法
制造方法
本发明提供具有许多超过进行离子色谱法的已知方法的优点的方法。例如，这些产生固定相的方法产生容易组装且稳定的固定相。这些固定相可以容易地在多种多样的基底上形成。此外，这些固定相的亲水性理想地适合于分离离子，提供溴酸根与氯离子的优异分辨率以及优异的溴离子和氯酸根两者与硝酸根的优异分辨率。而且，本发明的这些方法产生并且利用其中硫酸根在碳酸根之前洗脱的固定相。
在一个示例性实施例中，本发明提供了一种制备本发明的固定相(例如，阴离子交换色谱介质)的方法。该方法包括：(a)在适合于将所述羟基部分转化为根据式I的所述缩水甘油衍生的醚的条件下，使选自对于季胺的β位置和对于季胺的γ位置上的羟基部分与缩水甘油与第一量的缩水甘油反应。
在不同的实施例中，该方法进一步包括：(b)在适合于形成根据式II的第二缩水甘油衍生的醚的条件下，使根据式I的所述缩水甘油衍生的醚与第二量的缩水甘油反应。
在不同的实施例中，该方法进一步包括：(c)在适合于形成根据式III的第三缩水甘油衍生的醚的条件下，使根据式II的所述缩水甘油衍生的醚与第三量的缩水甘油反应。
在不同的实施例中，该方法进一步包括：(d)在适合于形成根据式IV的第四缩水甘油衍生的醚的条件下，使根据式III的所述缩水甘油衍生的醚与第四量的缩水甘油反应。
如以上所讨论的，本发明的固定相可以结合任何数目的在缩水甘油与在先前生成上的羟基部分之间的反应产物生成。在一个示例性实施例中，该方法进一步包括：(e)重复步骤(d)n次，从而制备根据式(IV)的阴离子交换介质，其中n是选自0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10的整数。
在一种示例性方法中，在步骤(a)之前，将该固体载体用碱处理，从而将所述固体载体转化为其碱形式。该碱可以是溶液的组分。在一个示例性实施例中，该溶液是水性溶液并且该碱是水性碱，例如OH-。
在图4中阐述了产生本发明的固定相的一种示例性反应方案。如这个图中所示，缩水甘油优先与β-羟基基团反应，由于这些基团的相对酸性特征。与β-羟基的反应减少了氢氧化物选择性，因为这种选择性取决于β-羟基的离子化。氢氧化物选择性的减少通过增加两个额外的羟基来部分地缓解。缩水甘油还与在季离子交换位点附近的羟基以更慢的反应动力学发生反应。尽管环氧化物更容易与处于自由碱形式的胺类反应，它们还容易与醇类反应，尤其如果它们是电离的。离子交换位点的季中心具有增加醇类的酸性的吸电子特征，特别是在相对于季中心的β位置上的这些醇类。图4示出了与具有一个β羟基的季离子交换位点的假定反应。当该季离子交换位点处于氢氧化物形式时，氢氧化物可以与在β位置上的醇(并且在较小程度上与更远离该季中心的醇类)反应，以便产生与环氧化合物有反应性的两性离子形式。
在用基底填充柱之后，可以将第一缩水甘油衍生的反应层和随后的层施加到该基底上，从而有助于合适的化学性质和反应周期数的快速筛选。此外，还可以将涂层在浆料条件下或在填装床中施加至该基底，以便对大规模生产提供适合的合成规模，从而减少制造成本。反应过程可以在反应过程中的任何阶段中断以用于测试，而不会干扰该过程。该过程然后可以基于中间测试数据重新开始。在不同的实施例中，该缩水甘油衍生的加合物涂层是UV透明的，从而使它适合用于该固定相内的分析物的直接检测，条件是该材料被施加到适合的UV透明基底上。这些改进在不牺牲分批合成的益处的情况下发生。
凝胶在树脂浆料模式或流通“填装柱”模式中的形成可能是不希望的，因为在前一种情况下，凝胶化将导致不适合用于在液相色谱法中使用的、悬浮在稳定的凝胶中的树脂颗粒，并且在后一种情况下将导致非常高的压力的发展，从而排除使用泵送作为递送该试剂的手段，从而致使该材料不适合用于在液相色谱法中使用。如果相反，这些试剂的比率被调整成使得凝胶不会形成(优选地使用接近于能够凝胶化的组合物的组合物，而不使用能够凝胶化的组合物)，该溶液可以通过该“填装柱”，而不经历凝胶化的高压力特征。此外，涂层厚度将在这种溶液通过该柱时继续增加。
此外，根据本发明，大量颗粒可以填装在床中并且涂覆在大的流通柱中并且可以大量去除作为用于填装的更小分析柱的供给。
虽然缩聚物的原位柱制备是快速评估不同配制品的方便方式，但是原位柱制备通常不如分批合成有效。然而，通过利用浆料接枝技术抑或优选地大型的填装床反应器，可以将最佳的涂层化学法容易地转移至更大规模的分批法。
色谱分析方法
本发明还提供使用本发明的固定相进行色谱分离的方法。本发明的这个方面的一个示例性实例在图2中阐明，该图示出了使用根据本发明的方法改性的AS-20的色谱图。AS20柱是基于美国专利号7,291,395中描述的胺-双环氧化物化学物质。它使用宽孔表面磺化的基底，该基底是首先用1:1摩尔比率的甲胺和丁二醇二缩水甘油醚涂覆以产生静电附接到该表面上的“底层”。随后将其用首先丁二醇二缩水甘油醚和然后甲胺的三个交替周期进行处理。因为该最终反应步骤涉及过量的伯胺，所以这个最外层未被季铵化并且主要地包含仲胺。用缩水甘油处理这种柱(在上部色谱图中示出的)将最外的胺基转化为季形式，从而使离子交换容量大致加倍。对于单价种类的选择性大体上未改变。在此所述的具有零件号前缀“AS”的所有柱是从赛默飞世尔科技戴安公司(Thermo Scientific Dionex)(美国加尼福利亚州森尼维耳市)可商购的。
在图3中展示了本发明的一个另外的示例性实施例。在图2中评估的同一AS20柱还用碳酸根、硫酸根和亚硫酸根进行测试。缩水甘油处理产生了在下部色谱图中示出的对于这些种类的出乎意外的且迄今为止从未报道的选择性。不同于所有其他已知的阴离子交换材料，这种柱展现了碳酸根和硫酸根的共洗脱以及硫酸根与亚硫酸根的优异分辨率，硫酸根和亚硫酸根这两种阴离子种类以用常规的阴离子交换材料通常观察到的相反顺序洗脱。
在图5中提供了使用本发明的固定相的色谱分离的实例，该图展示了AS19柱的连续缩水甘油处理的效果。该AS19柱使用与AS20柱类似的构造，除了代替用甲胺的最终反应步骤，用于AS19柱的最终反应步骤是用甲基二乙醇胺，其形成季胺。使用这种化学物质，在该结构中基本上不存在仲胺或叔胺。尽管如此，当将该柱用缩水甘油处理时，虽然处于氢氧化物形式，观察到了容量和选择性上的显著改变。最上部的色谱图展示了在处理之前的柱的初始色谱分析。之后将该柱用在水中的20％缩水甘油处理一小时。然后测试该柱以产生标记为“反应1”的色谱图。在该第一反应之后值得注意的是所有离子的保留时间上的实质性增加。这是由于β羟基数目的减少。据信β羟基主要负责氢氧化物洗脱剂与此种相的改进的洗脱能力。由于缩水甘油与β羟基反应，所以它减少了氢氧化物的洗脱能力，从而产生保留上的净增加。在测试之后，再次将该柱如上进行处理。在该第二反应之后，大多数单价种类的保留时间大体上未改变，推测是因为大多数β羟基在先前的处理中被消耗。由于第二反应，二价种类展示了有趣的偏移：保留上的实质性减少。这可能是由于以下事实：该第二缩水甘油处理导致与在该季中心附近的其他羟基的反应。额外的反应副产物的存在产生位阻，该位阻可能减少二价种类与2个相邻的季中心相互作用的能力。实质上，缩水甘油与在该季中心中和周围的醇类聚合，其中保持在该季中心处的氢氧化物充当催化剂。每个反应步骤增加该结构的复杂性，在每个离子交换位点处产生超支化结构。与缩水甘油的第三反应产生类似的效果：单价种类的保留时间基本上无变化，但二价种类的保留额外减少。此外，硫酸根比碳酸根和亚硫酸根(未示出)更快速地向前偏移，从而再次产生图3中示出的非常不寻常的选择性。这种反应顺序导致了压力的适度增加(在三个反应周期之后15％)和效率的适度降低(在三个反应周期之后2％)。用于色谱效率的方程式是：
其中tR是保留时间并且w是半高峰宽。物理特性上的这些变化均与在每个季中心处的一种或多种超支化结构的形成一致。
图6提供了在离子色谱法中使用固定相的另一个实例。图6示出了重复图5所述的试验，除了缩水甘油的浓度降低至10％。在这个较低浓度下，与缩水甘油的单一反应的效果较不显著，但趋势与20％的缩水甘油是完全相同的。在这些条件下，花费了两个反应周期来最大化单价种类的停留时间，而二价种类仅在一个反应周期之后达到最大停留。从第三周期开始，每个随后的反应周期产生单价种类的停留上的非常小的减少，而二价种类从该第二周期开始示出大得多的向较低停留的显著偏移。
在图7中，以表格形式示出缩水甘油反应周期对硝酸根的效率和压力两者的影响。对于其他离子观察到类似的趋势，硝酸根被选择为代表。从此清楚地看出反应周期对效率的影响大大不同于反应周期对压力的影响。效率在该第一反应周期之后实际上增加并且直到第五反应周期才降低到初始效率以下。在另一方面，压力随着每个反应周期增加，并且该增加的幅度也随着每个反应周期扩展。推测这是因为从初始超支化结构中的每个反应性中心形成的超支化聚甘油结构随着每个反应周期逐渐扩展，当其阻塞在珠粒之间的流通通道并且在较少程度上流动通过这些珠粒中的孔时，增加了相体积以及因此增加了工作压力。在初始反应周期中，聚合物尺寸上的这种增加不影响效率，因为当这些分析物扩散穿过这些聚合物结构到离子交换位点时，它们不受到妨碍。然而，当该超支化结构变得越来越扩展时，看起来在五或六个反应周期之后穿过这种超支化结构的分析物的传质变得至少部分地受妨碍。因此，控制超支化的程度以便避免过度超支化和相关的色谱性能降低是重要的。缩水甘油浓度、反应温度、反应周期的数目、反应时间和反应pH都可以用于控制超支化结构形成的程度。缩水甘油浓度、反应温度、反应周期的数目和反应时间上的增加具有增加超支化的作用，而反应pH的增加倾向于减少超支化程度。
图8中的色谱图是在用在水中的10％缩水甘油在70℃下处理的AS19柱上测量的。这个图示出了使用升高的温度作为使用更高的缩水甘油浓度的替代方案，以增加反应位点的改性效率。在这个试验中，在水中的10％缩水甘油溶液用作反应介质，但反应温度增加至70℃。在三个反应周期之后观察到的选择性改变大致等于在60℃使用20％缩水甘油的图5中所观察的。在这种情况下，关于硝酸根效率和柱压力上的变化观察到了类似的规律，其中效率首先增加并且然后逐渐降低，而压力逐渐增加。这些净变化的幅度在70℃下时稍微大于在60℃下使用20％缩水甘油所观察到的。在这种情况下，硝酸根效率降低9.4％，而压力增加32.7％，表明整体高分子量聚合物是通过在更高温度下使用更低浓度的缩水甘油产生的。
图9示出了使用在水中的10％缩水甘油在70℃下处理的AS19柱的色谱图，该色谱图示出了使用不间断合成方法制备可比较的材料的能力。这些结果与在三个反应周期之后图8中示出的那些是相当可比较的。清楚地，在其中多个反应周期具有商业利益的情况下不中断制造过程来评估该反应的进程即可实现等效结果。
先前的图示出了缩水甘油用于改变超支化结构的多功能性，但相同的化学方法对于改性其他类型的阴离子交换材料是有用的。图10示出了类似的涉及缩水甘油与固定相的一系列反应，该固定相衍生自用二乙烯基苯交联和用甲基二乙醇胺官能化的乙烯基苄基缩水甘油醚。在这种情况下，该阴离子交换相是经由乳液聚合制备的并且然后与甲基二乙醇胺反应以制备阴离子交换纳米颗粒。将高度交联的二乙烯基苯-乙基乙烯基苯共聚物珠粒表面磺化并且然后使其与阴离子交换纳米颗粒接触以制备该柱。这些纳米颗粒以与先前示出的用于超支化缩聚物的附接方法类似的方式被静电附接到这些共聚物珠粒的表面上。在用缩水甘油处理时，看到了大大不同的行为。虽然总体效果是在反应一中用缩水甘油的初始处理时保留上的实质性增加以及在随后的反应周期时二价种类的保留上的逐渐降低，但对单价选择性的影响实质上是不同的。在用缩水甘油的第一处理之前，该柱仅可以将溴离子与硝酸根部分分辨开。在缩水甘油处理之后，溴离子-硝酸根分辨率实质性提高。使用常规技术，溴离子-硝酸根分辨率可以通过增加交联来改进，但这具有对于更高度保留的单价种类降低色谱性能的不希望的副作用。缩水甘油改善了溴离子-硝酸根分辨率，而无这种不希望的副作用。
图11示出了利用缩水甘油改进另一种相的选择性，该另一种相是按与用于产生图10中的色谱图在一定程度上类似的方式构造的。在此，单体和胺与图10中的相同，尽管纳米颗粒的交联实质上减少以改进高度保留的单价种类如高氯酸根的色谱性能。然而，在这种情况下，这些纳米颗粒被附接到基底颗粒上，这些基底颗粒是高度多孔的，具有的平均孔径。在该基底的磺化之后，这些纳米颗粒不仅涂覆这些颗粒的外表面而且还有内表面，以产生在颗粒的整个表面上均匀的薄膜。因为减少的交联用于制备这些颗粒，溴离子和硝酸根完全共洗脱并且甚至氯离子和亚硝酸根仅被部分分辨开。在用10％缩水甘油在70℃下的单一反应周期之后，除了所有分析物的保留增加的总体趋势之外，还观察到在离子交换选择性上的相当深远的变化。在一个反应周期之后，氯离子和亚硝酸根分辨率显著改进。此外，溴离子和硝酸根几乎是基线分辨开的。随后的反应周期除较小的保留增加之外还产生溴离子-硝酸根分辨率的逐步改进。再次，缩水甘油提供改进早期洗脱的亲水离子的分辨率的手段，而不降低高度保留的可极化离子如高氯酸根的性能。
图12示出了来自在该季离子交换位点附近的羟基的益处，以便观察缩水甘油对选择性的提高。在这种情况下，选定的柱按与图11中所述的柱的类似方式进行构造，除了涂覆该表面的纳米颗粒由已经用三乙胺季胺化的乙烯基苄基氯-二乙烯基苯共聚物组成。因为围绕该季中心的结构不包含羟基，对于缩水甘油没有反应位点。如下部色谱图示出的，在用缩水甘油的一个反应之后色谱分析基本上无变化。这证实了需要在该季中心附近的羟基部分以便观察缩水甘油对离子交换保留和选择性的影响。
在该固体载体是通过基团接枝形成的固定相中，缩水甘油官能作用也是有用的。图13中的色谱图是使用具有的平均孔径和450m2/克表面积的高交联二乙烯基苯-乙基乙烯基苯共聚物产生的。该表面已经通过用季胺化的单体进行接枝来改性，该单体是从使用自由基聚合的乙烯苄基氯与甲基二乙醇胺的反应制备的。所产生的接枝基底包含共价附接到该表面上以及突出远离该表面(由于与相邻束的静电排斥)的许多短的阳离子聚合物束。再次，总体趋势是相同的：第一缩水甘油处理产生显著的保留增加，而随后的反应周期产生对于二价种类的显著的保留减少连同单价种类的最低保留减少。对于在这个图中示出的共同的单价离子，选择性看起来相对不受缩水甘油处理影响。显而易见地，可以通过首先使缩水甘油与单体反应并且然后将已经用缩水甘油衍生化的单体接枝到该树脂的表面上来产生此种材料。接枝并且然后与缩水甘油反应的优点是与缩水甘油的多个反应可以容易地进行，而不需要在每个缩水甘油处理步骤之间的复杂纯化步骤(如当该反应在溶液中进行时将需要的)。在此，多个反应步骤是这么简单：用氢氧化物冲洗该柱以确保该相处于正确的形式，并且使缩水甘油的溶液穿过该柱并且然后允许其反应。用缩水甘油的多次处理可以通过简单地重复这个过程(每当需要时)来完成。
图14是使用与用于产生图13中示出的色谱图相同的柱产生的色谱图，其中具有更多样的单价种类组。对于在饮用水分析中感兴趣的一些不常见的单价阴离子观察到实质性的选择性改变。例如，氯酸根在用缩水甘油处理之前的柱上在硝酸根之后很久洗脱，而在硝酸根与溴离子之间的间距小得多。在用缩水甘油的第一反应之后，在溴离子与硝酸根之间的间距已比在硝酸根与氯酸根之间的间距增大快得多。用缩水甘油的随后处理产生溴离子和硝酸根的保留上的少量减少，但氯酸根的保留上的大得多的显著减少。清楚地，缩水甘油可以用于最优化对于这三种离子的选择性。类似地，溴酸根相对于氯离子的保留也受到缩水甘油反应的强烈影响。在用缩水甘油处理之前，溴酸根在氯离子之后洗脱，但在三个反应周期之后，溴酸根在氯离子之前几乎被基线分辨出，从而当使用苯乙烯单体时，提供之前未知的选择性。
图15是示出缩水甘油对利用与图10所报道的类似构造的另一种阴离子交换柱的选择性的影响的色谱图。在这种情况下，该纳米颗粒固定相是基于用甲基二乙醇胺官能化的乙烯基苄基氯-二乙烯基苯共聚物。将高度交联的二乙烯基苯-乙基乙烯基苯共聚物无孔珠粒表面磺化并且然后使其与以上阴离子交换纳米颗粒接触以制备该柱。这些纳米颗粒被静电附接到这些共聚物珠粒的外部上。该色谱图展示了类似趋势：在第一缩水甘油处理之后所有离子的保留上的初始增加，在第一缩水甘油处理之后单价种类的保留时间上的最少偏移，但在第一缩水甘油处理之后二价和更高价种类(未示出)的保留时间上的实质性减少。在此缩水甘油处理提高了氯离子和亚硝酸根以及溴离子和硝酸根的分辨率。
图16中的色谱图是使用一种新相产生的，该新相被设计为通过最大位阻来最小化多价种类的保留。该固定相是按与图2-9中所示出的类似的方式使用美国专利号7,291,395中所述的条件构造的。在此，该初始底层是甲胺和丁二醇二缩水甘油醚的共聚物，而该超支化聚合物的剩余部分是通过使这个初始底层首先与丁二醇二缩水甘油醚且其次与N-甲葡糖胺按交替方式反应而构造的。上部色谱图示出了在两个此种反应周期之后的柱，而下部色谱图示出了在总计四个此种反应周期已经完成之后的相同柱。因为由于庞大葡糖胺侧链产生的位阻，硫酸根保留相对于单价种类被减少，这样使得当使用20mM氢氧化钾洗脱剂时，溴离子和硝酸根两者在硫酸根之后洗脱。缩水甘油超支化的作用是通过位阻减少多价种类的同时与多个阴离子交换位点相互作用的能力。因此，缩水甘油与这种已空间位阻的超支化聚合物的组合应该使该作用放大远远超出了迄今为止所看到的。
图17是示出缩水甘油对空间位阻的超支化结构的选择性的影响的色谱图。如预期的，缩水甘油对硫酸根保留具有深远影响。然而，该趋势稍微不同于之前实例中所看到的。正常地，对于单价和二价种类的选择性在该第一缩水甘油处理之后不显著改变，但在所有随后的处理之后偏移。在这种情况下，甚至在第一缩水甘油处理之后，硫酸根相对于亚硝酸根偏移位置。如已从所有之前实例中看到的，单价种类后来已显著偏移，但在此硫酸根保留后来仅轻微偏移。其结果是，该亚硝酸根-硫酸根分辨率在第一缩水甘油处理之后已显著下降。在三个缩水甘油反应周期之后，硫酸根在氯离子之前洗脱，即使该洗脱剂浓度是仅20mM。这清楚地表明了缩水甘油与空间位阻的超支化结构的组合作用进一步减少了多价种类的保留。虽然对于给定的单价-二价对的选择性确实可以通过改变该洗脱剂浓度来调节，但现有技术的阴离子交换相要求高得多的洗脱剂浓度来实现这种选择性。因为使用低洗脱剂浓度最小化洗脱剂的成本，减少废物处理成本并且减少与洗脱剂杂质相关的背景信号，所以有利的是能够使用较低的洗脱剂浓度实现此种选择性。
可以在图18的色谱图中看到位阻效应。这个图提供了关于与图17中所述的相同空间位阻相的缩水甘油反应的作用信息的色谱图。缩水甘油处理显著改变了该相的选择性。具体地，在缩水甘油处理之前，溴离子和氯酸根基本上共洗脱。在一次缩水甘油处理之后，该溴离子和氯酸根几乎是基线分辨开的。与缩水甘油的随后反应进一步改进了该溴离子-氯酸根分辨率。对于溴酸根-氯离子观察到类似的趋势，其中在缩水甘油处理之前分辨率是中等的，而通过缩水甘油处理显著改进。因为真实样品通常含有高浓度的氯离子和非常低浓度的溴酸根，重要的是具有这两种种类的良好分比率以便定量痕量级的溴酸根。由于这种改进的分辨率，缩水甘油处理显著改进对饮用水中的溴酸根进行定量的能力。
在3次缩水甘油处理之后的来自原型N-甲葡糖胺柱的色谱图在图19中示出。这个图示出了具有图17和图18中示出的柱的最优化洗脱剂系统。使用相对较低的28mM浓度的氢氧化物，这种相对于常见离子的选择性的优点是明显的。饮用水中最常见的离子是氯离子、硫酸根和碳酸根。使用这种洗脱剂系统，这三种离子作为离通常以痕量级存在的离子很远的一个组一起洗脱，从而显著改进分析效用。
实例
实例1
通过使20mM KOH在1mL/min下通过柱持续10分钟来将该柱转化为氢氧化物形式。然后在将该柱浸没在60℃水浴中的同时，用20％缩水甘油溶液每分钟0.5mL填充该柱10分钟。然后将该柱停滞另外的60分钟以允许缩水甘油与该柱反应。在这个合成周期结束时，将该柱用去离子水冲洗30分钟并且然后放置在用于评价的仪器中。如这些图中所指明地重复这个周期。参见，图2、3、5和10。
实例2
通过使20mM KOH在1mL/min下通过AS19柱持续10分钟来将该柱转化为氢氧化物形式。然后在将该柱浸没在60℃水浴中的同时，用10％缩水甘油溶液每分钟0.5mL填充该柱10分钟。然后将该柱停滞另外的60分钟以允许缩水甘油与该柱反应。在这个合成周期结束时，将该柱用去离子水冲洗30分钟并且然后放置在用于评价的仪器中。将这个周期重复两次以上。参见，图6。
实例3
通过使20mM KOH在1mL/min下通过AS19柱持续10分钟来将该柱转化为氢氧化物形式。然后在将该柱浸没在70℃水浴中的同时，用10％缩水甘油溶液每分钟0.5mL填充该柱10分钟。然后将该柱停滞另外的60分钟以允许缩水甘油与该柱反应。在这个合成周期结束时，将该柱用去离子水冲洗30分钟并且然后放置在用于评价的仪器中。如图8中所指明地重复这个周期。
实例4
通过使20mM KOH在1mL/min下通过柱持续10分钟来将该柱转化为氢氧化物形式。然后在将该柱浸没在70℃水浴中的同时，用10％缩水甘油溶液每分钟0.5mL填充该柱10分钟。然后将该柱停滞另外的60分钟以允许缩水甘油与该柱反应。在这个合成周期结束时，将该柱用去离子水冲洗30分钟并且然后放置在用于评价的仪器中。如图11、12、13、14和15中所指明地重复这个周期。
实例5
通过使20mM KOH在1mL/min下通过AS19柱持续10分钟来将该柱转化为氢氧化物形式。然后在将该柱浸没在70℃水浴中的同时，将该柱用去离子水冲洗5分钟并且然后用10％缩水甘油溶液每分钟0.5mL填充10分钟。然后将该柱停滞另外的60分钟以允许缩水甘油与该柱反应。然后将该柱用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟，用0.1摩尔氢氧化钠每分钟0.5mL冲洗10分钟，用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟并且然后用10％缩水甘油溶液每分钟0.5mL填充10分钟，所有仍同时将该柱浸没在70℃水浴中。再次允许该柱保持停滞另外的60分钟以允许第二缩水甘油反应发生在该柱中。再次将该柱用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟，用0.1摩尔氢氧化钠每分钟0.5mL冲洗10分钟，用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟并且然后用10％缩水甘油溶液每分钟0.5mL填充10分钟，所有仍同时将该柱浸没在70℃水浴中。再次允许该柱保持停滞另外的60分钟以允许第三缩水甘油反应发生在该柱中。在这个合成周期结束时，将该柱用去离子水冲洗30分钟并且然后放置在用于评价的仪器中。参见，图9。
实例6
通过使20mM KOH在1mL/min下通过AS19柱持续10分钟来将该柱转化为氢氧化物形式。然后在将该柱浸没在70℃水浴中的同时，用含有10mM氢氧化钠的10％缩水甘油溶液每分钟0.5mL填充该柱10分钟。然后将该柱停滞另外的60分钟以允许缩水甘油与该柱反应。在这个合成周期结束时，将该柱用去离子水冲洗30分钟并且然后放置在用于评价的仪器中。将这个周期重复额外的两次。结果与图8中示出的实例3类似。在三个周期之后的压力增加小于实例3中的，但硫酸根保留的减少也小于实例3中的，表明增加的反应pH减少了超支化但也减少了反应效率。
实例7
通过使20mM KOH在1mL/min下通过AS19柱持续10分钟来将该柱转化为氢氧化物形式。然后在将该柱浸没在70℃水浴中的同时，用10％缩水甘油溶液每分钟0.5mL填充该柱10分钟。然后将该柱停滞另外的200分钟以允许缩水甘油与该柱反应。在这个合成周期结束时，将该柱用去离子水冲洗30分钟并且然后放置在用于评价的仪器中。尽管与缩水甘油的总反应时间与实例3(图8中示出的)相同，但结果是显著不同的。所观察到的选择性与实例3的一个反应周期的相当类似，而不是匹配在三个反应周期之后的选择性，尽管缩水甘油反应的时间与实例3的三个独立的反应周期相同。压力增加小于实例3中在三个反应周期之后的，但硫酸根保留的减少也小于实例3中的，表明与缩水甘油的多个独立反应相比，类似持续时间的与缩水甘油的单步反应有效率得多。
实例8
将具有约的平均孔径的5.08克表面磺化的宽孔树脂加入到15克去离子水中，过滤，并且然后用去离子水、50mL甲醇、100mL去离子水以及最后20mL树脂浆料溶液清洗。将滤饼转移到125mL的真空瓶中，加入8.00g的树脂浆料溶液，并且将该混合物真空超声处理2分钟。将该浆料混合物在每分钟8mL的流量下填充30分钟。将该柱从该填充器中移除，安装滤头和端接头，将该柱浸没在70℃水浴中并且连接到试剂输送泵。将由7.2％丁二醇二缩水甘油醚和1.12％甲胺组成的反应混合物泵送通过该柱，每分钟0.5mL持续10分钟。然后将该柱停滞另外的60分钟以允许该混合物反应并且变为静电附接到该树脂上。然后将该柱用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟并且然后用10％丁二醇二缩水甘油醚溶液每分钟0.5mL填充10分钟，所有仍同时将该柱浸没在70℃水浴中。再次允许该柱保持停滞另外的20分钟以允许环氧化物偶联反应发生在该柱中。再次将该柱用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟并且然后用0.5摩尔N-甲葡糖胺溶液每分钟0.5mL填充10分钟，所有仍同时将该柱浸没在70℃水浴中。再次允许该柱保持停滞另外的20分钟以允许N-甲葡糖胺反应发生在该柱中。然后将该柱用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟并且然后用10％丁二醇二缩水甘油醚溶液每分钟0.5mL填充10分钟，所有仍同时将该柱浸没在70℃水浴中。再次允许该柱保持停滞另外的20分钟以允许环氧化物偶联反应发生在该柱中。再次将该柱用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟并且然后用0.5摩尔N-甲葡糖胺溶液每分钟0.5mL填充10分钟，所有仍同时将该柱浸没在70℃水浴中。再次允许该柱保持停滞另外的20分钟以允许N-甲葡糖胺反应发生在该柱中。然后将该柱用去离子水冲洗30分钟并且然后从水浴中移出用于测试。
在测试之后，将该柱重新连接到试剂泵，用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟并且然后用10％丁二醇二缩水甘油醚溶液每分钟0.5mL填充10分钟，所有仍同时将该柱浸没在70℃水浴中。再次允许该柱保持停滞另外的20分钟以允许环氧化物偶联反应发生在该柱中。再次将该柱用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟并且然后用0.5摩尔N-甲葡糖胺溶液每分钟0.5mL填充10分钟，所有仍同时将该柱浸没在70℃水浴中。再次允许该柱保持停滞另外的20分钟以允许N-甲葡糖胺反应发生在该柱中。然后将该柱用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟并且然后用10％丁二醇二缩水甘油醚溶液每分钟0.5mL填充10分钟，所有仍同时将该柱浸没在70℃水浴中。再次允许该柱保持停滞另外的20分钟以允许环氧化物偶联反应发生在该柱中。再次将该柱用去离子水每分钟0.5mL冲洗5分钟并且然后用0.5摩尔N-甲葡糖胺溶液每分钟0.5mL填充10分钟，所有仍同时将该柱浸没在70℃水浴中。再次允许该柱保持停滞另外的20分钟以允许N-甲葡糖胺反应发生在该柱中。然后将该柱用去离子水冲洗30分钟并且然后从水浴中移出用于测试。
通过使20mM KOH在1mL/min下通过柱持续10分钟来将该柱转化为氢氧化物形式。然后在将该柱浸没在70℃水浴中的同时，用10％缩水甘油溶液每分钟0.5mL填充该柱10分钟。然后将该柱停滞另外的60分钟以允许缩水甘油与该柱反应。在这个合成周期结束时，将该柱用去离子水冲洗30分钟并且然后放置在用于评价的仪器中。将这个周期重复额外的两次。参见，图17-20。
出于说明和描述目的，已经呈现了本发明的多种具体实施例的前文描述。它们不旨在是详尽无遗的或者将本发明限制于披露的精确形式，并且鉴于上文传授内容，许多修改和变化显然都是可行的。选择和描述了这些实施例以便于最佳解释本发明的原理以及其实际应用，从而允许本领域的其他技术人员最佳利用本发明和具有如适合于所涵盖的具体用途的多种修改的多种实施例。希望本发明的范围由所附权利要求书及其等效物界定。
在此引用的所有公开、专利和专利申请出于所有目的通过引用以其全部内容结合在此。

Claims (25)

1.一种包含固体载体的阴离子交换色谱介质，该固体载体具有附接到其上的阴离子交换部分，该阴离子交换部分包括具有下式的缩水甘油衍生的醚：
其中
R1选自被取代或未被取代的烷基、和被取代或未被取代的杂烷基；
R2和R3选自H、被取代的或未被取代的烷基以及被取代的或未被取代的杂烷基；
R10、R11和R12是独立地选自以下各项的成员：H、被取代或未被取代的烷基、被取代或未被取代的杂烷基、被取代或未被取代的芳基、被取代或未被取代的杂芳基、以及被取代或未被取代的杂环芳基，其中选自R10、R11和R12的至少一个成员是或包含与所述固体载体的共价键；并且
X-是有机的或无机的阴离子。
2.根据权利要求1所述的阴离子交换色谱介质，其中R2和R3独立地选自H和
其中R4和R5独立地选自H、被取代的或未被取代的烷基以及被取代的或未被取代的杂烷基。
3.根据权利要求2所述的阴离子交换色谱介质，其中R4和R5独立地选自H和
其中R6和R7独立地选自H、被取代的或未被取代的烷基以及被取代的或未被取代的杂烷基。
4.根据权利要求3所述的阴离子交换色谱介质，其中R6和R7独立地选自H和
5.如权利要求1所述的阴离子交换色谱介质，其中R1是：
其中
m是2、3、4、5或6。
6.如权利要求1所述的阴离子交换色谱介质，其中所述固体载体包含聚合的合成有机聚合物。
7.如权利要求6所述的阴离子交换色谱介质，其中所述固体载体是树脂。
8.一种包含固体载体的阴离子交换色谱介质，该固体载体具有附接到其上的阴离子交换部分，该阴离子交换部分包括具有下式的缩水甘油衍生的醚：
其中
R1选自被取代或未被取代的烷基、和被取代或未被取代的杂烷基；
R2和R3选自H、被取代的或未被取代的烷基以及被取代的或未被取代的杂烷基；
R10、R11和R12是独立地选自以下各项的成员：H、被取代或未被取代的烷基、被取代或未被取代的杂烷基、被取代或未被取代的芳基、被取代或未被取代的杂芳基、以及被取代或未被取代的杂环芳基；并且
X-是有机的或无机的阴离子，其中R10、R11和R12中的至少一个包括根据式VI的部分：
其中R20、R21、R22、R23和R24独立地选自H和缩水甘油衍生的醚，其条件是R20、R21、R22、R23和R24中的至少一个是所述缩水甘油衍生的醚。
9.如权利要求1所述的阴离子交换色谱介质，其中所述固体载体是缩聚反应的产物。
10.根据权利要求9所述的阴离子交换色谱介质，其中所述缩聚反应是在胺与双环氧化物之间。
11.权利要求1所述的阴离子交换色谱介质在色谱装置的流通床中的应用。
12.一种色谱柱，用权利要求1所述的阴离子交换色谱介质填充。
13.一种色谱方法，包括使液体流过包含如权利要求1所述的阴离子交换色谱介质的床。
14.如权利要求13所述的色谱方法，其中所述液体包含阴离子、阳离子以及不带电荷的分子。
15.一种分离液体样品中的分析物的方法，包括使所述液体样品流过阴离子交换色谱介质，该阴离子交换色谱介质包含固体载体，该固体载体具有附接到其上的阴离子交换部分，该阴离子交换部分包括具有下式的缩水甘油衍生的醚：
其中
R1选自被取代或未被取代的烷基、和被取代或未被取代的杂烷基；
R2和R3选自H、被取代的或未被取代的烷基以及被取代的或未被取代的杂烷基；
R10、R11和R12是独立地选自以下各项的成员：H、被取代或未被取代的烷基、被取代或未被取代的杂烷基、被取代或未被取代的芳基、被取代或未被取代的杂芳基、以及被取代或未被取代的杂环芳基；并且
X-是有机的或无机的阴离子，
所述样品包括碳酸根和硫酸根两者并且在所述分离过程中硫酸根在碳酸根之前洗脱。
16.如权利要求1-7中任一项所述的阴离子交换色谱介质的制备方法，所述方法包括：
(a)在适合于将羟基部分转化为根据式I的所述缩水甘油衍生的醚的条件下，使选自对于季胺的β位置和对于季胺的γ位置上的羟基部分与缩水甘油与第一量的缩水甘油反应。
17.根据权利要求16所述的方法，所述方法进一步包括：
(b)在适合于形成根据式II的第二缩水甘油衍生的醚的条件下，使根据式I的所述缩水甘油衍生的醚与第二量的缩水甘油反应。
18.根据权利要求17所述的方法，所述方法进一步包括：
(c)在适合于形成根据式III的第三缩水甘油衍生的醚的条件下，使根据式II的所述缩水甘油衍生的醚与第三量的缩水甘油反应。
19.根据权利要求18所述的方法，所述方法进一步包括：
(d)在适合于形成根据式IV的第四缩水甘油衍生的醚的条件下，使根据式III的所述缩水甘油衍生的醚与第四量的缩水甘油反应。
20.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括：
(e)重复步骤(d)n次，从而制备根据式(IV)的阴离子交换介质，其中n是选自1、2、3、4、5、6、7、8、9和10的整数。
21.如权利要求16-20中任一项所述的方法，进一步包括：在步骤(a)之前，用碱处理所述固体载体。
22.根据权利要求21所述的方法，其中该碱是水性碱。
23.根据权利要求22所述的方法，其中该碱包括OH-。
24.一种色谱系统，包含与以下各项中的一者或多者处于流体连通的流通床，该流通床含有如权利要求1所述的阴离子交换色谱介质：
a)抑制器；
b)注射阀；
c)洗脱剂源；以及
d)检测器。
25.根据权利要求24所述的色谱系统，其中所述流通床是柱。
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