CN109865506A - 一种交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相的制备与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相的制备方法与应用，制备方法包括如下步骤：a.配制聚乙烯吡咯烷酮水溶液；b.球形颗粒表面涂覆：将球形颗粒加入到步骤a获得的聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，在300～1500rpm下搅拌，混合均匀；c.将步骤b的溶液置于反应釜内，加热到100℃以上反应一段时间，洗涤干燥，即可作为装柱填料。本发明在反应釜中制备涂覆型的填料，设计思路新颖、环保，涂覆过程在水溶液体系中完成，操作过程简单方便，反应条件温和，并且该制备方法技术适用范围广，通过在聚乙烯吡咯烷酮溶液中添加含所需功能团的化合物进行涂覆，可以制备出任何功能性固定相，为固定相的发展提供了广泛的空间。

Description

一种交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相的制备与应用

技术领域

本发明涉及色谱固定相领域，更具体地说，涉及一种热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相。

背景技术

亲水作用色谱(hydrophilic interaction chromatography,HILIC)最早是由Alpert于1990年提出。其基本特点是采用类似正相色谱的固定相，而使用与反相色谱类似的流动相。它可以有效的解决反相色谱不能有效分离强极性化合物的弊端，同时又克服了正相色谱模式下极性化合物溶解度低的缺陷，而被广泛的用于强极性化合物的分离。另外，其高比例有机相的特点使之与质谱有很好的兼容性，提高了分离分析的检测灵敏度。

固定相作为亲水作用色谱的关键部件，近年来得到了迅猛发展。目前市面上大多数的HILIC固定相是由硅胶通过化学键合上中性离子、带电离子或两性离子制备得到，其中包括聚乙烯吡咯烷酮键合填料，如文献:L.Letot,J.Lesec,C.Quivoron,J.Liq.Chromatogr.4,1311(1981)；J.KOhler,Chromatographia 21,573(1986)；Journalof Chromatography A,663(1994)163-174。

需要指出的是，这些方法过程均涉及到复杂且耗时的制备过程，固定相是先在硅胶表面化学键合上功能基团。既使用了有机溶剂，而且表面键合基团不完全，反应残留的硅羟基易导致一些不可逆吸附，影响分析结果的重现性。基于以上研究背景，发明人开发出一种热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相的制备方法，将聚乙烯吡咯烷酮交联涂覆于裸硅胶表面，制备得到涂覆型的聚乙烯吡咯烷酮固定相。该方法省时且制备过程简单。该固定相具有很好的亲水特性，已成功的应用于苯酚类化合物、极性化合物等的分离。另外，通过在聚乙烯吡咯烷酮溶液中添加含所需功能团的化合物，该方法可以制备出多种功能性固定相。

发明内容

本发明提供了一种热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆硅胶核壳型色谱固定相，其中内核为球形颗粒，球形颗粒为硅胶、金刚石、石墨、二氧化钛、二氧化锆或四氧化三铁中的一种或两种以上，粒径为0.5-100微米，外壳为交联聚乙烯吡咯烷酮，外壳与内核的质量比500:1～1:500；

所述热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆硅色谱固定相的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a)配制聚乙烯吡咯烷酮水溶液，聚乙烯基吡咯烷酮为单体或分子量为111～1300000的聚合物；

b)将球形颗粒加入到步骤a)获得的聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，球形颗粒与聚乙烯吡咯烷酮水溶液的质量比为500:1～1:500，在300～1500rpm下搅拌1～60min，混合均匀；

c)将步骤b)中的溶液置于反应釜内，加热到100^oC以上反应1-64小时，洗涤干燥，即可作为装柱填料。

所述步骤a)中在聚乙烯吡咯烷酮水溶液内加入含有特定官能团的，能够在水溶液溶解的添加剂。

所述添加剂类型包括但不限于，聚合物、表面活性剂、有机胺、有机酸、冠醚、壳聚糖、糖、淀粉、纤维素、木质素、抗生素中的一种或两种以上；添加剂的用量与内核的质量比例为0～500：1。

所述步骤a)中在聚乙烯吡咯烷酮水溶液内加入引发剂，引发剂为过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、叔丁基过氧化新戊酸酯、叔丁基锌酸盐、叔丁基过苯甲酸、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或者两种以上。

所述步骤a)中聚乙烯吡咯烷酮水溶液浓度为0.001-10g/ml，步骤c)中的反应温度优选为150-200^oC；反应时间优选为15-24小时。

所述交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相在化合物分离和富集中的应用。

本发明有如下有益的效果：

该涂覆型的填料，设计思路新颖、环保。涂覆过程在水溶液体系中完成，操作过程简单方便，反应条件温和。制备的色谱固定相具有很强的亲水作用，是一种新颖的交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆硅胶亲水固定相。该固定相在乙腈/水流动相体系中，对极性化合物有着很好的保留和分离特性，有着广泛的应用价值。还可以拓展用于制备SPE填料，应用于样品前处理领域。

附图说明

图1为实施例2所得的固定相对苯酚类化合物的分离图(1甲苯，2对叔丁基苯酚，3苯酚，4邻苯二酚，5对苯二酚，6间苯二酚)。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

称取乙烯吡咯烷酮(PVP,Mw＝111)1g,加入150mL圆底烧瓶中配制成浓度6.67mg/mL的PVP水溶液，1500rpm下搅拌直到PVP溶解均匀后，加入1g硅胶，300rpm下继续搅拌20min后，用沙芯漏斗趁热过滤，并用水洗涤固体产品后，放入反应釜中170℃下加热16小时后,即可得到所述固定相。

实施例2：

称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Mw＝40000)2g，加入150ml圆底烧瓶中配制成浓度13.33mg/mL的PVP水溶液，1500rpm下搅拌直到PVP溶解均匀后，加入1g硅胶，300rpm下继续搅拌20min后，用沙芯漏斗趁热过滤，并用水洗涤固体产品后，放入反应釜中170℃下加热16小时后，即可得到所述固定相。

实施例3：

称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP,Mw＝4000)4g,加入150mL圆底烧瓶中配制成浓度26.66mg/mLPVP水溶液，1500rpm下搅拌直到PVP溶解均匀后，加入1g硅胶，300rpm下继续搅拌20min后，用沙芯漏斗趁热过滤，并用水洗涤固体产品后，放入反应釜，170℃下加热16小时后，即可得到所述固定相。

将实施例2所得的固定相填装于0.1mm I.D.*210mm length的毛细管色谱柱中，制得的色谱柱用于测试其在亲水色谱模式下对强极性化合物的保留和分离混合样品。流动相为乙腈/水(含0.1％TFA)＝95:5。采用分流模式，分流毛细管的内径50微米，长1m，上样体积分流前0.4微升；流速40微升每分钟，压力3.3mPa，检测波长为214nm，色谱图如1所示(1为甲苯，2为对叔丁基苯酚，3为苯酚，4为邻苯二酚，5为对苯二酚，6为间苯二酚)。分离结果表明可以用在亲水作用模式色谱固定相领域。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆色谱固定相，其特征在于：其中内核为球形颗粒，球形颗粒为硅胶、金刚石、石墨、二氧化钛、二氧化锆或四氧化三铁中的一种或两种以上，粒径为0.5-100微米，外壳为交联聚乙烯吡咯烷酮，外壳与内核的质量比500:1～1:500。

2.一种权利要求1所述热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

a)配制聚乙烯吡咯烷酮水溶液，聚乙烯基吡咯烷酮为单体或分子量为111～1300000的聚合物；

b)将球形颗粒加入到步骤a)获得的聚乙烯吡咯烷酮水溶液中，球形颗粒与聚乙烯吡咯烷酮水溶液的质量比为500:1～1:500，在300～1500rpm下搅拌1～60min，混合均匀；

c)将步骤b)中的溶液置于反应釜内，加热到100℃以上反应1-64小时，洗涤干燥，即可作为装柱填料。

3.根据权利要求2所述聚热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相的制备方法，其特征在于：步骤a)中在聚乙烯吡咯烷酮水溶液内加入含有特定官能团的，能够在水溶液溶解的添加剂。

4.根据权利要求3所述热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相的制备方法，其特征在于：所述添加剂类型包括但不限于，聚合物、表面活性剂、有机胺、有机酸、冠醚、壳聚糖、糖、淀粉、纤维素、木质素、抗生素中的一种或两种以上；添加剂与内核的质量比例为0～500：1。

5.根据权利要求2所述聚热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相的制备方法，其特征在于，步骤a)中在聚乙烯吡咯烷酮水溶液内加入引发剂，引发剂为过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、叔丁基过氧化新戊酸酯、叔丁基锌酸盐、叔丁基过苯甲酸、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或者两种以上。

6.根据权利要求2所述热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相的制备方法，其特征在于，步骤a)中聚乙烯吡咯烷酮水溶液浓度为0.001-10g/ml，步骤c)中的反应温度优选为150-200℃；反应时间优选为15-24小时。

7.一种权利要求1所述的热交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相的应用，其特征在于：交联聚乙烯吡咯烷酮涂覆型色谱固定相在化合物分离和富集中的应用。