CN116568400A - 改性聚合物载体材料的方法、通过这种方法可获得的聚合物载体材料、色谱柱、色谱分离方法和聚合物载体材料的用途 - Google Patents

改性聚合物载体材料的方法、通过这种方法可获得的聚合物载体材料、色谱柱、色谱分离方法和聚合物载体材料的用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于改性用作分析或制备分离过程中的固定相的载体材料，特别是聚合物载体材料的方法。该方法包括以下步骤：提供载体材料，用低聚胺或聚胺涂覆所述载体材料，和使所述载体材料与包含与胺和/或羟基基团反应的第一官能团和离子交换基团的化合物反应。本发明还涉及载体材料、色谱柱、分析物的色谱分离方法和这种载体材料的用途。

Description

改性聚合物载体材料的方法、通过这种方法可获得的聚合物 载体材料、色谱柱、色谱分离方法和聚合物载体材料的用途
本发明涉及一种用于改性用作分析或制备分离过程中的固定相的聚合物载体材料的方法。本发明还涉及通过这种方法可获得的聚合物载体材料。本发明还涉及填充有聚合物载体材料的色谱柱、分析物的色谱分离方法和这种聚合物载体材料用于分离分析物的用途，特别是用于阴离子交换色谱、阳离子交换色谱和/或HILIC色谱的用途。
离子交换剂通常由颗粒材料制成，颗粒材料在它们的表面上携带电荷，这些电荷使得它们保留离子成为可能。阴离子交换剂经常基于阳离子铵化合物，尽管鏻和砷离子也是已知的。对于纯静电相互作用，保留时间由库仑定律确定。因此，只有阴离子的电荷会影响后者的保留时间。然而，当在水溶液中进行离子色谱时，其它因素影响保留行为，诸如阴离子的水合作用和交换基团的水合作用。所涉及的离子的极化率和分析物与交换基质之间较弱的次级相互作用也起作用。
碳酸盐和氢氧化物溶液是用于抑制型阴离子交换色谱的最常见的洗脱液，然而，在过去十年中，趋势越来越多地转向氢氧化物选择性阴离子交换柱的开发。氢氧化物洗脱液相对于碳酸盐洗脱液的优点如下：使用梯度洗脱用于同时分离弱保留和强保留的化合物的可能性，较低的背景电导率和因此较高的分析灵敏度。另一个优点是氢氧化物洗脱液提供氟化物从空隙体积的良好拆分，这在使用碳酸盐洗脱液时经常是个问题。此外，一些用于监测水中消毒副产物的规范推荐氢氧化物洗脱液。
用于使用氢氧化物洗脱液的抑制IC模式的柱在高达14的高pH下应是稳定的，这通常通过使用芳香族基质诸如基于DVB的共聚物来提供，并且具有由各自的阴离子交换涂层提供的高表面亲水性，这提高氢氧根离子的洗脱能力和对于高度极化的阴离子诸如硝酸盐、碘化物、高氯酸盐等的柱效率。
Analytica Chimica Acta,964,(2017)187中公开一种基于具有亲水阴离子交换涂层的芳香族共聚物的填充材料。该参考文献描述基于PS-DVB的阴离子交换剂，其中通过连接聚乙烯亚胺并通过与1,4-丁二醇二缩水甘油醚反应使其交联和季铵化，形成通过作为连接剂的1,4-丁二醇二缩水甘油醚与基质键合的阴离子交换涂层。这种材料对于标准无机阴离子和一些有机酸的分离具有相当好的选择性，但是树脂的容量由聚乙烯亚胺与1,4-丁二醇二缩水甘油醚的交联度限定，因此在所提出的制备方法中不能独立于柱选择性进行调节。
WO 2020/044813A1中公开非常类似的具有基于聚乙烯亚胺的涂层的填充材料，其中聚乙烯亚胺涂覆的基质随后与二缩水甘油醚和叔胺反应。然而，在所提出的方法中，仅当使用一定比例的聚乙烯亚胺和二缩水甘油醚时才形成期望的官能度，并且在所述反应条件下交联是高度可能的。由于聚乙烯亚胺中的氨基不可避免地季铵化，这影响选择性并产生另外的容量，因此，选择性和容量不能独立地变化。此外，在优化的测试条件下，在所报道的填充材料上的二价硫酸盐的早期洗脱可能导致相邻分析物(例如ClO3 -和NO2 -)的定量问题，所述相邻分析物在实际样品中以低得多的量存在。
在Journal of Chromatography A 1213(2008)37和US 2005/0181224A1中提出另一种制备在抑制离子色谱中与氢氧化物洗脱液一起使用的用于芳香族基质的亲水涂层的方法，该方法包括通过重复包括与伯胺和二缩水甘油醚反应的改性循环，在磺化EVB-DVB的表面上逐步生长带正电荷的超支化层。所制备的材料具有良好的选择性和高容量，这可以通过增加改性循环数(支化度)来增加。然而，由于交联过程变得更可能的事实，增加循环数不仅导致容量变化，而且导致选择性变化。因此，那些参数不能彼此独立地控制。而且，提供良好选择性的这种涂层的制备包括许多合成步骤(通常多于8个)，这使得涂层的再现性更加困难。
已经努力提供特别稳定的载体颗粒，优选具有疏水核的载体颗粒，所述载体颗粒可以被(表面)改性以在分离过程中实现某些期望的性质。例如，PCT/EP2020/059908教导一种用于分离方法的改性载体材料，其具有可调节的亲水性、平衡容量、高理论塔板数、化学惰性和高机械稳定性。根据所述公开的改性载体材料对于使用碳酸盐洗脱液的离子色谱分离工作良好，而氢氧化物洗脱液的使用导致一些被碳酸盐良好地溶解的分析物对的共洗脱，这限制这种材料用于解决工业中的关键分析任务的适用性。
US 2008/203029公开用于生物分离的聚合色谱介质，其通过使用用聚乙烯亚胺衍生的聚合颗粒制备，所述聚乙烯亚胺用合适的反应物进一步官能化。EP2060316公开用于色谱应用的介质，其中该介质是用于病毒的色谱纯化的膜，其具有用聚乙烯亚胺涂覆的表面。用电荷改性剂改性固定化的PEI，以赋予介质季铵官能度。CN105396628涉及一种2,3-环氧丙基三甲基氯化铵改性的PEI接枝改性的PS/DVB离子色谱填料。PS/DVB微球作为载体基质。它们最初通过甲基丙烯酸缩水甘油酯改性以提供用于进一步反应步骤的环氧基团。US6780327提供一种带正电荷的微孔膜，其包含亲水性多孔基质和包含阳离子侧基的交联涂层。这些公开中没有一个提供适合离子交换色谱并且以亲水性、容量和选择性可以彼此独立地配置的方法制造的机械和化学稳定的颗粒。
本发明的目的是克服现有技术中的缺点。具体地，本发明的目的是提供一种改性的聚合物载体材料，使得该材料的亲水性可以独立于聚合物核基质中的氧含量进行调节，从而产生机械稳定且坚固的颗粒，同时提供从一批到另一批的良好的可再现的性质。此外，应该提供基于聚合物载体材料的离子交换剂，其在化学上基本上是惰性的，并且其中亲水性、容量和选择性可以彼此独立地被配置。
该目的通过具有独立权利要求的特征的改性方法、聚合物载体材料、色谱柱、分离方法和聚合物载体材料的用途来实现。然而，本发明的适用性不仅限于氢氧化物洗脱液。
本发明的第一方面涉及一种用于改性在分析或制备分离过程中用作固定相的载体材料，特别是聚合物载体材料的方法。该方法包括以下步骤：
a)提供载体材料，
b)用低聚胺或聚胺涂覆载体材料，和
c)使载体材料与化合物反应，该化合物包含
-与胺和/或羟基基团反应的第一官能团，优选环氧基团，和
-离子交换基团，优选主族V的季有机元素，优选季铵基团。
步骤b)和c)依次或同时进行，优选依次进行。关于同时的性能，在一个步骤中将载体材料与低聚胺或聚胺和与包含与胺和/或羟基基团反应的第一官能团和离子交换基团的化合物混合，第一官能团优选为环氧基团，离子交换基团优选为主族V的季有机元素，优选季铵基团。供选择地，在第一步骤中混合低聚胺或聚胺和包含与胺和/或羟基基团反应的第一官能团和离子交换基团的化合物，并在第二步骤中将载体材料添加至该混合物中，第一官能团优选为环氧基团，离子交换基团优选为主族V的季有机元素，优选季铵基团。
步骤b)中的涂层可以是共价涂层或静电涂层。
步骤a)中提供的载体材料优选直接用聚胺涂覆，或者可以在载体材料和聚胺之间提供间隔物，如下面进一步详细描述的。聚胺可以选自聚烯丙胺、线性或支化聚乙烯亚胺(PEI)、聚(2-甲基氮丙啶)；优选支化PEI。可以使用支化PEI，特别优选平均分子量Mw为600至1800Da(通过光散射LS)和平均Mn为400至1600Da(通过凝胶渗透色谱GPC)的支化PEI。PEI的每个分子可以具有几个连接点，因为一个分子的几个胺基团可以与和胺基团反应的基团反应。反应基团可以由步骤a中提供的载体材料提供。
根据本发明的方法的一个优点是可以获得高度可再现的聚合物载体材料。由于胺涂层，特别是PEI涂层，使疏水核表面亲水化的先前步骤对所得材料的性质和性能仅具有最小影响，同时仍产生机械稳定且坚固的颗粒。
聚合物载体材料的特别的优点是它可以进一步被处理以用作阴离子交换色谱中的固定相。然而，颗粒的使用决不限于此。该颗粒可供选择地用于其它分析和制备分离方法，诸如阳离子交换色谱、其它吸附色谱方法、HILIC色谱(亲水作用液相色谱)、反相色谱、固相萃取等。
在这种离子交换材料中，亲水性、容量和选择性是独立可调的。离子交换基团是聚合物载体材料表面上的带电基团，特别是带电的胺或膦基团，特别是季铵基团。
通过改变离子交换基团的量，可以调节和调整分离材料的容量。将载体材料转变成适合离子交换相互作用，特别是离子交换色谱的材料。
由于与PEI的反应，基于聚合物载体材料的离子交换材料的容量和选择性可以彼此独立地调节。
此外，由于与PEI的反应，基于如上所述的聚合物载体材料的离子交换剂材料避免关于氧代卤化物和某些卤乙酸的有问题的共洗脱，所述卤乙酸诸如DCA(二氯乙酸)、MCA(一氯乙酸)、MBA(一溴乙酸)、DCA(二氯乙酸)、DBA(二溴乙酸)、TCA(三氯乙酸)。事实上，根据本发明的聚合物载体材料可以用作制造阴离子交换剂的基础，该阴离子交换剂除了允许分离无机标准离子和氧代卤化物之外，还允许分离五种卤乙酸，优选通过使用采用KOH的梯度洗脱。据我们所知，有首次报道提供ClO2 -、MCA、BrO3 -和MBA的基线分离的柱。
还可以克服本领域中存在的一些其它问题。主要借助于1,4-BDDGE涂覆聚合物颗粒的效果已被证明是过于主要的，因此对无机阴离子的选择性难以控制。这些问题已经借助于如本公开的载体材料解决。纠正DCA与氯酸盐(在KOH洗脱液中，甲基吗啉(MM)-季铵化材料)共洗脱的趋势。在其它官能团(N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-甲基-二乙醇胺(MDEA))存在下分离亚氯酸盐和溴酸盐时遇到的类似问题借助于本公开的载体材料克服。控制选择性，尤其是Br-、NO3 -、ClO3 -和DCA的选择性的挑战已经减轻。
通过使用聚合物载体材料作为离子交换固定相，对于具有高信号对称性(不对称性＜1.5)的七种标准阴离子(氟化物、氯化物、亚硝酸盐、溴化物、硝酸盐、磷酸盐和硫酸盐)可以获得每柱米的高理论塔板数(＞50000TP/m)。所有上述离子在色谱图中呈现彼此分离的基线，具有短的色谱总运行时间。
优选地，在步骤c)之后是交联步骤d)，交联步骤d)用一种或多种多官能化合物，特别是用具有以下官能团的化合物处理步骤c)得到的反应产物：
-至少一个与胺和/或羟基基团反应的第一官能团，优选环氧基团，和
-至少一个与胺和/或羟基基团反应的第二官能团，优选环氧基团。
该步骤导致通过这种离子交换剂可获得的色谱图中选择性的显著变化。Br-/NO3 -和DCA/ClO3 -的拆分通过使用在步骤d)之后可获得的聚合物载体材料作为离子交换剂材料，特别是作为KOH洗脱液中的离子交换剂材料来实现或优化。
特别优选的是步骤b)、c)和d)以所示顺序依次进行。如果在依序过程中在步骤c)之前进行步骤d)，则容量急剧下降，并且所有感兴趣的离子彼此共洗脱。这是由于当聚合物材料首先与交联剂分子反应时，离子交换部分的可用反应位点的损失。由于交联剂分子与PEI共价连接，那些位点的可用性降低，并且交联导致壳的网络形成，保护PEI不与离子交换分子反应。
如果步骤b)、c)和d)同时进行，如与分子量为600至1800Da的聚胺在一锅反应中进行，并且反应时间使得0.90-1.33％ N，优选1.00-1.28％N，特别优选1.15-1.25％ N已经反应到聚合物材料上，则所得聚合物载体材料产生其中DCA、氯酸盐和溴化物共洗脱以及亚氯酸盐与溴酸盐共洗脱的色谱图。共洗脱可以被由依序过程产生的材料来解决。此外，在同时进行的过程中容量降低，并且与由依序过程得到的产物相比，该产物不是那么可再现的。
如果步骤b)和c)在一锅反应中同时进行，其中聚胺，优选PEI的分子量为600至1800Da，并且反应时间使得0.90-1.33％ N，优选1.00-1.28％N，特别优选1.15-1.25％ N已反应到聚合物材料上，并且步骤d)在继那些步骤之后，获得具有相当容量的柱材料，但获得选择性的变化，导致DCA与NO2 -共洗脱。
此外，上述两个一锅程序产生离子交换剂，其不适合在用KOH的梯度洗脱中分离所有五种卤乙酸、无机标准离子和氧代卤化物，因为ClO2 -、MCA、BrO3 -和MBA的完全分离是不可能的。
优选地，在步骤c)中使用的化合物具有式I
R可以是线性或支化烷基或醚基团。可以提供具有一个或多个醚部分，优选两个醚部分的醚基团。
R1、R2或R3可独立地选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的杂烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的杂环烷基或R1和R2或R2和R3或R1和R3之间形成的五元杂环或六元杂环。
X可以是与胺和/或羟基基团反应的官能团，优选环氧基团或卤化物。但其它反应基团也是可能的，诸如甲苯磺酸酯或甲磺酸酯。
有利地，该化合物具有式I，并且R选自线性或支化烷基或醚基团，包括-(CH2)n-或-(CH2)n-O-(CH2)n-，其中n选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。R1、R2和R3各自或独立地可以是
-烷基基团，其选自-CH3和-(CH2)n-CH3，其中n选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；或
-烷基醇基团，其选自线性或支化烷基醇，优选选自-(CH2)n-OH…，其中n＝选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。
该化合物可以具有式II、III或IV
其中R选自线性或支化烷基或醚基团，包括-(CH2)n-或-(CH2)n-O-(CH2)n-，其中n选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。
优选地，在步骤c)中使用的化合物具有式(I)，其选自缩水甘油基三甲基氯化铵、缩水甘油基甲基二乙醇氯化铵和缩水甘油基三乙基氯化铵。
优选地，在步骤c)中使用的化合物是(卤代烷基)三烷基卤化铵，其选自(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵、(2-氯乙基)三甲基氯化铵、(2-溴乙基)-三甲基溴化铵、(3-溴丙基)三甲基溴化铵、(5-溴戊基)三甲基溴化铵。
在该方法的步骤c)之后可以进行交联步骤d)。如上所述，可以用一种或多种多官能化合物，特别是用具有以下官能团的化合物处理步骤c)得到的反应产物：
-至少一个与胺和/或羟基基团反应的第一官能团，优选环氧基团，和
-至少一种可与胺和/或羟基基团反应的第二官能团，优选环氧基团。
在这种情况下，多官能化合物(多种多官能化合物)优选选自
-环氧化物，特别是1,4-丁二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚(乙二醇)二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、缩水甘油；
-卤代烷烃，特别是表氯醇、表溴醇、1,1'-氧双[2-(2-氯乙氧基)乙烷]、1,2-双(2-氯乙氧基)乙烷、双(2-氯乙基)醚、1-氯-3-碘丙烷、1,4-二溴丁烷、1,3-二溴丙烷；
-醛，特别是戊二醛。
该步骤的效果显示在通过这种离子交换剂可获得的色谱图中选择性的显著变化。Br-/NO3 -和DCA/ClO3 -的拆分是使用步骤d)中可获得的聚合物载体材料作为KOH洗脱液中的离子交换剂材料来实现的。BDDGE的优点是其亲水性，这使得调节色谱图中离子的选择性成为可能。
供选择地，如果用多官能化合物的交联步骤被用一种或多种单官能化合物，特别是用具有与胺和/或羟基基团反应的官能团的化合物处理来自步骤c)的反应产物代替，也可以实现该效果。单官能化合物(多种单官能化合物)优选选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的杂烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的杂环烷基，最优选选自卤代烷烃或环氧烷烃，特别是碘辛烷或1,2-环氧辛烷。
PEI可以共价连接至载体材料。这导致在pH高达14时仍稳定的聚合物材料，优选地，PEI借助于间隔物分子连接至载体材料，载体材料优选是聚合物载体材料。
间隔物分子可以是具有与醇/胺反应的基团(基质官能度)和与聚胺反应的另一基团的多官能分子。
优选地，在步骤a)中提供的载体材料包含与基质表面上的间隔物分子反应的基团。
对于本发明的目的，间隔物分子(或间隔物)是指包含至少两个如上所述的官能团的分子，并且该分子确保载体材料和低聚胺或聚胺，优选PEI之间的至少3个原子，优选3至20个原子的间隔。间隔物分子的官能团可以是对OH-基团或胺基团的亲核攻击敏感的官能团，诸如卤代烃、环氧化物、甲苯磺酸酯、甲基硫醚或其组合。间隔物原子可以由碳原子构成，但是碳链也可以包括杂原子以产生醚基团或硫醚。间隔物分子在载体材料和聚合物、单体或改性物如离子交换基团的外层之间产生间隔。间隔物分子防止分析物和聚合物载体基质之间的相互作用，并因此减少借助于所述聚合物载体材料可获得的色谱图中的不期望的峰加宽。具有醚基团的间隔碳链由于其较高的亲水性而是优选的。作为实例，间隔物可具有可与胺和/或羟基基团反应的缩水甘油基，诸如1,4-丁二醇二缩水甘油醚。
优选地，在步骤a)中提供的载体材料包含与环氧化物反应的基团，特别是羟基基团。
在步骤a)中提供的载体材料可以选自基于烃的化合物，特别是基于芳香烃的化合物；PVA；基于糖的化合物；无机化合物，特别是二氧化硅、氧化锆、氧化铝、二氧化钛。
为了提供在抑制离子色谱模式中使用所制备的材料的可能性，载体颗粒应该与pH高达14的高浓度氢氧化物洗脱液相容。为此，最合适的载体颗粒是具有高交联度(由DVB单体含量定义)的基于芳香族二乙烯基苯的共聚物。然而，这种芳香族基质的高疏水性需要进行亲水化程序，以便实现更好的柱效率并且引入用于功能层连接的锚定基团。PCT/EP2020/059908中公开组合这两个方面的程序。
该方法可以包括在步骤b)之前通过包括以下步骤的过程在载体材料上/中产生羟基基团的步骤：
-聚合物载体基质的氧化处理；以及随后的
-还原或水解处理。
氧化处理可以是用过酸，优选选自间氯过苯甲酸、过氧甲酸、过乙酸、过氧三氟乙酸的处理，用KMnO4的处理，用氧等离子体的处理或其组合。
通过使用过酸，双键被氧化并且使得易于进行随后的还原或水解。不言而喻，该效果也可以通过本领域技术人员已知的其它氧化过程诸如臭氧分解来实现。特别优选使用过酸，因为可以实现高氧含量。使用氧等离子体，可以在载体基质表面上实现2.0％的氧含量，而使用m-CPBA，例如可以实现3.2％或更高的氧含量，其可通过元素分析来测量。如果使用过酸，可以将其添加到悬浮液中的聚合物中，或者由酸和过氧化氢原位形成过酸。优选地，将m-CPBA添加到悬浮的核聚合物载体基质，例如PS/DVB聚合物基质。可以实现至少2％的氧含量，其可通过元素分析测量。
在优选的实施方案中，反应产物的还原处理借助于用于还原极性键的试剂进行，优选用金属氢化物进行。例如，可以使用NaBH4、BH3、LAH、NaH、CaH。氢化物的使用具有溶解的试剂可以渗透到颗粒的孔中的优点。例如，这对于活性炭上的钯是不可能的。与将环氧化物水解成羟基烯(hydroxylene)的使用盐酸的水解相比，用金属氢化物还原也可以转化羰基和羧基。还原将形成的氧化产物转化为醇。氢化铝锂优选在醚中使用。例如，可以向1-20％重量/体积聚合物在无水四氢呋喃(THF)中的悬浮液中添加5-100％重量/重量的氢化铝锂的聚合物(无水)。优选地，可以向5-15％重量/体积聚合物在无水THF中的悬浮液中添加5-20％重量/重量的氢化铝锂的聚合物(无水)。一般的温度范围为25-70℃，特别优选的是THF的沸点，并且反应时间为1分钟至72小时，特别优选3小时至48小时。
有利地，在还原或水解处理之后得到的反应产物在高达220巴的压力下，优选高达250巴的压力下，特别优选在高达300巴的压力下是压力稳定的。压力稳定性在这里被理解为意指作为流速的函数的压力增加仅是线性的。如下说明的良好的压力稳定性源于颗粒结构的小颗粒直径尺寸和微孔/中孔。
载体材料优选是
-部分衍生自具有至少两个乙烯基或烯丙基取代基的芳香烃化合物，优选至少部分衍生自二乙烯基苯单体；以及
-部分衍生自选自乙基乙烯基苯、乙酸乙烯酯、苯乙烯及其任意组合的单体。
具有至少两个乙烯基或烯丙基取代基的芳香烃化合物的相对量，优选二乙烯基苯衍生的单体的相对量优选为至少50重量％。
这种载体材料基本上完全衍生自不含氧原子的化合物，从而获得机械和化学稳定的颗粒核，其与存在于抑制离子色谱中的高浓度氢氧化物洗脱液相容。
在优选的实施方案中，在如上所述的方法的步骤c)或d)之后是在碱性溶液中加热官能化和交联的材料的步骤e)。这允许调节来自前一步骤的离子交换材料的选择性和容量。该处理在下文中称为消除，并且特别包括在碱性水溶液中加热提供有交换基团的颗粒，特别优选包括在碱金属氢氧化物或碳酸盐或者碱土金属氢氧化物或碳酸盐的水溶液中，例如在氢氧化钠溶液中加热提供有交换基团的颗粒。NaOH的优选浓度范围为0.1至5摩尔/升碱，特别优选0.2至2摩尔/升碱。反应温度可以是20-100℃，特别优选20-40℃，处理时间为0.1-150小时，特别优选12-24小时。
消除步骤改变基质与单个离子相互作用的相对强度。特别地，可以减少与可极化分析物的次级相互作用。由于这种次级相互作用而观察到的信号峰的拖尾减少，使得可极化的离子也对称地洗脱。同时，在消除之后柱的静电相互作用容量也降低，并且离子交换材料的总容量降低。
本发明的第二方面涉及在分析或制备分离过程中，特别是在色谱过程中用作固定相的载体材料，其通过如前所述的方法可获得。
有利地，在步骤a)中提供的载体材料是微孔和/或中孔的。
特别优选的是，所要求保护的聚合物载体材料是基于微孔和/或中孔聚合物载体基质。特别优选的是，聚合物载体基质是疏水的。疏水在这里意指聚合物载体材料是非极性的，即没有偶极矩＞0.2D的单体单元。微孔和/或中孔在这里意指聚合物载体材料具有至多50纳米的平均孔直径，其可通过BJH模型中的氮吸附测量。
载体材料优选作为颗粒存在，更优选作为球形颗粒存在，特别优选作为平均粒度为1-50微米，更优选2-25微米，特别优选3-9微米的球形颗粒存在。粒度在这里定义为通过颗粒中心的最长和最短直线之间的平均值，其可通过扫描电子显微镜(SEM)和自动图像评估测量。
颗粒的尺寸可以通过合适的搅拌速度、溶剂的选择、溶剂中聚合物的浓度等来调节。该程序是专家已知的。这种形状和尺寸的聚合物载体材料具有已证明对于交换容量特别有利的体积/表面积比。它在孔中表现出高扩散性并且易于填充。
优选地，聚合物载体材料在0至14的pH范围是稳定的，特别是使得在用1M NaOH溶液一次冲洗和/或用1M HNO3溶液一次冲洗之后，在聚合物载体材料填充的柱中硫酸盐的保留时间与在这种冲洗之前的硫酸盐的保留时间相差不超过8％，优选不超过5％，特别优选不超过3％。pH稳定性的测定方法如下进行：将样品装入色谱柱中，并且用6毫摩尔/升Na2CO3和1毫摩尔/升NaHCO3的洗脱液从十次测量中确定硫酸盐的保留时间。然后用6毫摩尔/升Na2CO3和1摩尔/升NaOH(pH 14)的洗脱液以0.8mL/min冲洗柱14小时。然后用6毫摩尔/升Na2CO3和1毫摩尔/升NaHCO3的洗脱液进行10次以上硫酸盐保留时间的测量。然后用6毫摩尔/升Na2CO3和1摩尔/升HNO3(pH 0)的洗脱液以0.8mL/min冲洗柱14小时。然后用6毫摩尔/升Na2CO3和1毫摩尔/升NaHCO3的洗脱液进行10次以上硫酸盐保留时间的测量。每次更换洗脱液时，用水冲洗柱1小时以避免沉淀。基于硫酸盐的保留时间和板数研究可能的变化；在碱性处理和酸性处理两者后，两个参数都偏离最初确定的值最大3％。
如前所述的聚合物载体材料可以衍生自基本上完全由选自以下的单体单元组成的聚合物载体基质：
-衍生自具有至少两个乙烯基或烯丙基取代基的芳香烃化合物，优选衍生自二乙烯基苯的单体单元；
-衍生自乙基乙烯基苯的单体单元；
-衍生自苯乙烯的单体单元；
-及其组合。
“基本上完全由……组成”意指在步骤a中提供的聚合物载体材料中列出的单体单元的总比例达到至少95重量％，优选至少98重量％，特别优选至少99重量％。换句话说，单体单元可以基本上完全衍生自不含氧原子的化合物，从而获得疏水颗粒核。
聚合物载体基质可具有1至50纳米，优选2至25纳米，特别优选2至10纳米的平均孔半径，这可通过BJH模型中的氮吸附来测量。如实施例中所述进行测量。
优选地，聚合物载体基质具有80至1000m2/g，优选100至800m2/g，甚至更优选200至600m2/g的比表面积，其可通过BET模型中的氮吸附测量。如实施例中所述进行测量。
高比表面积增加柱的容量和分离度，尤其是在分离小离子诸如标准离子时增加柱的容量和分离度。
在PCT/EP2020/059908中已经描述如在该方法的步骤a)中提供的对聚合物载体基质的改性以获得载体材料，其内容通过引用以其整体包括在此。
本发明至少部分基于该想法，即PCT/EP2020/059908中描述的材料可以通过提供具有低聚胺或聚胺，特别是聚乙烯亚胺PEI的涂层来进一步改善，以降低载体颗粒中氧含量对选择性的影响，并因此简化对整个改性程序的批次与批次之间再现性的控制。具有PEI的涂层另外地保护基质，因此减少与下层表面的相互作用。同时，本发明分享PCT/EP2020/059908的优点，诸如高化学和机械稳定性和良好的柱性能，同时提供在不同的改性步骤上彼此独立地控制选择性和柱容量的可能性。
聚合物载体基质一般可以作为颗粒提供，优选作为球形颗粒提供，特别优选作为平均粒度(中值)为1至50微米，甚至更优选平均粒度为2至25微米，特别优选平均粒度为3至9微米的球形颗粒提供。然而，其它聚合物载体材料也是可想到的，尤其是膜或整料形式的聚合物载体材料。球形意指颗粒具有至少0.80，优选至少0.90，更优选至少0.95的球形度值，
其中Vp为颗粒的体积，并且Ap为颗粒的表面积。
聚合物载体材料表面的氧含量可以通过初始氧化和还原或水解而增加。通过改性，羟基基团最初可以在不具有可检测的氧含量的核聚合物载体基质上/中产生。增加的氧含量可影响次级相互作用的类型和特征，尤其是所得聚合物载体材料的亲水性。通过在初始氧化和还原/水解之后的一系列步骤，可以独立于表面处的氧含量来调节容量。
聚合物载体材料的表面或聚合物载体材料表面在这里特别理解为意指可与溶液接触的聚合物载体材料结构的外表面和与该外表面直接相邻的1至30纳米的层。可与溶液接触的外表面可部分地位于微结构上，例如多孔微结构上。特别地，设想具有可以与溶液接触的多孔或无孔结构的聚合物载体基质颗粒的外表面。
对化学和机械稳定性的第一贡献可通过聚合物载体材料和涂层之间的共价键来实现。这与使用基于乳胶的离子交换剂形成对比，其中纯静电相互作用提供交换基团相对于基质的位置和取向。由于共价键合而确保高化学惰性。对机械稳定性的第二贡献可以通过核聚合物载体材料优选至少部分由具有至少两个乙烯基或烯丙基取代基的芳香烃化合物形成，优选至少部分由二乙烯基苯单体形成的事实来实现。该核聚合物载体基质的稳定性不受任何预处理步骤，诸如氧化处理和还原及水解处理的影响。核聚合物载体基质优选为单分散的。
当用通过上面的方法获得的聚合物载体材料填充的柱经受压力-流量测试时，颗粒的高坚固性的优点变得特别明显。在压力-流量测试中，柱中的压力发展被确定为流动相的连续增加的流速的函数。在根据本发明的柱中，压力线性地取决于流速。这与用具有大量乙酸乙烯酯含量的常规亲水PDVB基质填充的柱获得的结果形成对比。对于常规的柱，压力随着流速增加不仅仅是线性地增加。例如，可以得到函数的双曲线斜率。这在例如等人的出版物(J Sep Sci 2006,29,940)中显示。根据该出版物，当用水解的颗粒基质填充的柱暴露于增加的流速时，水解的颗粒基质中增加的乙酸乙烯酯衍生的单体的量和因此增加的OH-基团的量导致背压的强烈增加。
本发明的第三方面涉及色谱柱，特别是离子交换色谱柱，其填充有如前所述的载体材料。
本发明的第四方面涉及分析物的色谱分离的方法。使含有分析物的溶液与如前所述改性的聚合物载体材料接触，特别是使含有分析物的溶液通过根据本发明一个方面的色谱柱。
本发明的第五方面涉及如前所述的聚合物载体材料和/或通过如前所述的方法可获得的聚合物载体材料用于分析物的分析或制备分离的用途，特别是用于阴离子交换色谱、阳离子交换色谱和/或HILIC色谱的用途。该聚合物载体材料特别适合用于抑制离子色谱。
借助于以下实施例将更好地理解本发明。然而，本领域技术人员将理解，在本公开的范围内，变化是可能的并且是良好的。
以下附图图示说明：
图1用PEI改性基质的示意图；
图2用带有离子交换基团的化合物改性的示意图；
图3是具有交联步骤的改性的示意图；
图4用根据实施例6.2的聚合物载体材料以等度模式可获得的色谱图；
图5保留因子k'随实施例5.1中使用的GTMA的量的变化；
图6A、6B根据实施例5.1和6.1的聚合物载体材料的性能的比较色谱图；
图7A、7B根据比较实施例A的聚合物载体材料在分离某些离子中的色谱图；
图8A、8B由根据实施例6.2的具有低和高交联度涂层的聚合物载体材料可获得的比较色谱图；
图9通过使用根据实施例6.2的聚合物载体材料以梯度模式可获得的色谱图；
图10：根据步骤a)在填充有本发明的聚合物载体材料的色谱柱上测量的压力-流量曲线；
图11：通过SEM的粒度分析的结果(数目对直径[微米])；
图12：根据实施例14的聚合物载体材料在分离与图4中相同的离子中的色谱图。
实施例1：提供聚合物载体基质
聚苯乙烯种子颗粒通过苯乙烯在乙醇中的分散聚合制备，用聚乙烯吡咯烷酮稳定并借助于偶氮-双异丁腈引发。由此获得了平均直径为1.5微米的聚苯乙烯颗粒(Mn＝15千克/摩尔，Mw＝55千克/摩尔)。聚合在55重量％二乙烯基苯(DVB)、45％乙基乙烯基苯(EVB)、甲苯在水/异戊醇中的乳液中继续进行，用聚乙烯醇稳定并借助于偶氮-双异丁腈引发。因此，获得了平均半径为4.6微米、比表面积为540m2/g和孔隙率为1cm3/g的多孔高度交联的聚(DVB-EVB)颗粒。
实施例1.1：确定聚合物载体基质的平均孔半径和比表面积
起始聚合物载体基质的平均孔半径通过BJH(Barret,Joyner,Halenda)模型中的氮吸附确定。比表面积通过BET模型(Brunauer,Emmett,Teller)中的氮吸附确定。对于两种分析，使用0.10945克PS/DVB聚合物载体基质的样品。样品材料的密度为1.105克/立方厘米。在Autosorb iQ S/N:14713051301仪器上在9mm的池中进行测量。浴温为77.35K。最终脱气温度为60℃，在Quantachrome ASiQwin 3.01版上进行测量的评估。测量进行两次，一次的浸泡时间为80分钟，一次的浸泡时间为40分钟。脱气速率分别为1.0℃/分钟和20.0℃/分钟。基于孔体积由BJH方法得到的平均孔半径为5.1060纳米。根据多点BET图(the Multi-Point BET plot)计算的比表面积为540.0m2/g。
实施例1.2：确定聚合物载体材料的压力稳定性
在起始聚合物载体基质上进行用过氧化氢的氧化和用氢化铝锂的还原。所得颗粒经受压力测试。对于压力测试，250×4mm柱填充有颗粒，并且使水以增加的流速通过柱。图10显示在室温下测量的压力-流量曲线。y轴显示以巴为单位的系统压力。x轴显示以mL/min为单位的流速。测量8个间隔，每个间隔30秒，将流速从0.2mL/min逐步增加到1.6mL/min。如图中可以看出，压力与流速线性相关，高达400巴或40MPa的压力。
实施例1.3：平均粒度的确定
确定步骤a中提供的起始聚合物载体材料的样品的圆形度和平均颗粒直径。将样品以单颗粒层施加到扫描电子显微镜载体上，并使用与Vacubrand RZ 6真空泵连接的LOTAutomaticSputterCoater MSC1型溅射涂布机涂覆金。使用扫描电子显微镜(Phenom ProX)拍摄一系列27幅图像，并且使用Olympus Imaging Solutions Scandium鉴定和测量单个颗粒。分析所鉴定的颗粒的球形直径和圆度。在批处理中用相同的阈值和测量设置分析所有图像。测量到共6039个圆度≥0.8的颗粒。测量结果显示于图11中，其在y轴上显示颗粒的数目，在x轴上显示以微米为单位的直径。最小的测量半径为0.8微米，最大的测量半径高达10微米。平均直径(中值)为4.6微米，其中相对标准偏差为6.2％。发现多分散指数PDI(Mw/Mn)为1.04。
实施例2.1：产生羟基基团：
用乙酸氧化：将61.7g实施例1的产物悬浮在与恒温器连接的1L反应器中的382mL乙酸中。将反应混合物加热至80℃，缓慢添加121mL过氧化氢(35％)。将反应混合物搅拌24小时，然后冷却并过滤。用超纯水将滤饼洗涤至中性pH，并用乙醇冲洗。将滤饼在真空烘箱中干燥，得到66g产物。
用氢化铝锂还原：将51.7g干燥的氧化产物悬浮在1L反应器中的196mL无水THF中，并用恒温器冷却至5℃。在搅拌的同时小心添加92mL 2.4M氢化锂铝的THF溶液。将反应混合物加热至55℃并搅拌48小时。通过冷却至0℃并在60分钟内添加80mL水来终止反应。之后，稀释反应混合物，并在搅拌的同时添加150mL硫酸。将反应混合物加热至80℃保持1小时，然后过滤。用水洗涤至中性pH并用丙酮冲洗。干燥滤饼，得到约50g产物。整个程序重复两次。
实施例2.2：产生羟基基团：
用乙酸氧化：将41g实施例1的产物悬浮在带恒温器的1L反应器中的300mL乙酸中。将反应加热至80℃，在2小时内缓慢添加79mL过氧化氢(35％)。将反应混合物搅拌18小时，然后添加另一份79mL的过氧化氢，并将混合物再搅拌4小时。将反应混合物冷却，过滤，用超纯水洗涤至中性pH，并用乙醇冲洗。将滤饼在真空烘箱中干燥，得到45.1g氧化产物。
用氢化铝锂还原：将41.3g氧化的干燥产物悬浮在1L反应器中的434mL无水THF中，并用恒温器冷却至0℃。在搅拌的同时小心地添加5.1g氢化铝锂。将反应混合物加热至55℃并搅拌20-24小时。通过冷却至0℃并在60分钟内添加300mL水来终止反应。然后将反应混合物过滤，将残余物再悬浮，并在搅拌的同时添加41.3mL 32％盐酸。将反应混合物加热至80℃过夜，然后过滤，用水洗涤至中性pH，并用丙酮冲洗。干燥滤饼，得到约39.8g产物。整个程序重复两次。
实施例3.1：提供具有末端环氧基团的连接剂
将25g实施例2.1的反应产物悬浮于93.75mL二甲基亚砜和65.5mL1,4-丁二醇二缩水甘油醚中。使烧瓶经受三次真空/氩气循环。在持续搅拌下，添加37.5mL NaOH(水溶液，0.6M)，并将反应混合物在28℃下搅拌26小时，过滤产物，用水和乙醇冲洗。
实施例3.2：提供具有末端环氧基团的连接剂
将10g实施例2.2的反应产物悬浮于37.5mL二甲基亚砜和25mL 1,4-丁二醇二缩水甘油醚中。使烧瓶经受三次真空/氩气循环。在持续搅拌下，添加25mL NaOH(水溶液，0.6M)，并将反应混合物在28℃下搅拌22小时，过滤产物，用水和乙醇冲洗。
实施例4.1：提供PEI层
将实施例3.1的产物(基质)悬浮于乙醇和水的混合物中。将聚乙烯亚胺PEI(CAS25987-06-8)溶解在水中，搅拌并经受超声处理。将悬浮颗粒和溶解的PEI合并，并在60℃下搅拌23.5小时。PEI与使用的基质的重量比为0.4g/1g。将产物过滤并用水冲洗。图1提供合成的示意图。
实施例4.2：提供PEI层
程序与实施例4.1相同，但使用实施例3.2的产物作为基质。图1提供合成的示意图。
实施例5.1：引入离子交换基团
将实施例4.1的完成的产物悬浮于乙醇/水中，搅拌并超声。添加缩水甘油基三甲基氯化铵(GTMA，CAS 3033-77-0)，并将反应混合物在60℃下搅拌4小时。GTMA与使用的基质的重量比为3.2g/1g，将产物过滤并用水冲洗。图2提供根据实施例5.1的合成的示意图。
实施例5.2：引入离子交换基团
程序与实施例5.1相同，但使用实施例4.2的产物作为基质，并且使用的GTMA的量为每1g基质0.8g。图2提供合成的示意图。
实施例6.1：交联
将实施例5.1的完成的反应产物悬浮于水中。添加1,4-丁二醇二缩水甘油醚(1,4-BDDGE，CAS 2425-79-8)，并将混合物在60℃下搅拌2.5小时。1,4-BDDGE与使用的基质的重量比为2mL/1g。将产物过滤并用水冲洗。图3提供根据实施例6的合成的示意图。
实施例6.2：交联
程序与实施例6.1相同，但使用实施例5.2的产物作为基质。图3提供合成的示意图。
实施例7：离子色谱
用根据实施例6.2获得的离子交换材料填充250×4mm柱，并在20℃下使用9mM KOH作为流动相，以0.8mL/min的流速，使氟化物、乙酸盐、甲酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐、氯化物、亚硝酸盐、二氯乙酸盐、氯酸盐、溴化物、硝酸盐的溶液通过该柱。图4显示使用这种柱获得的色谱图。离子分别洗脱，每种离子产生一个明显的窄峰。
实施例8：容量的控制
通过在根据实施例5.1的程序中使用不同量的GTMA提供了离子交换材料的容量变化。通过测量依赖于其的来自实施例7的所有无机分析物的保留因子k'来确定改变GTMA使用量(0.4g、0.8g、1.6g和3.2g)的影响。结果显示于图5中。从图5可以看出，单电荷离子的保留线性地取决于添加的GTMA的量，这允许控制柱的容量。同时，注意到所有制备的离子交换剂对测试的分析物的选择性(测量为分析物的保留因子除以氯化物的保留因子)几乎相同(相对标准偏差＜5％)，与容量无关，这表明容量对无机阴离子的柱选择性没有影响。
实施例9：基质和连接剂对选择性的影响
使用KOH作为洗脱液确定来自实施例7的除二氯乙酸盐以外的所有分析物相对于氯化物的选择性系数，并与根据实施例6.1和实施例6.2制备的离子交换材料比较。为了制备根据实施例6.2的材料，使用通过实施例3.2在进行反应16小时、19小时、22小时和23.5小时时可获得的基质，它们提供了用于聚胺连接的不同长度和密度的连接剂。所有分析物的选择性系数在所有情况下几乎相同，其中相对标准偏差小于5％，这表明在之前步骤中提供的变化或在按比例放大生产过程中在基质改性程度和连接剂长度和密度方面的任何潜在变化对选择性没有显著影响。
实施例10：交联的影响：
前面已经描述了交联步骤(参见实施例6.1)有益于基于根据本发明的材料的离子交换剂的性能。对分别用实施例5.1和实施例6.1中可获得的离子交换剂材料填充的分离柱(250×4)进行对比研究。分析物是氟化物、乙酸盐、甲酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐、氯化物、亚硝酸盐、二氯乙酸盐(DCA)、氯酸盐、溴化物、硝酸盐(KOH洗脱液，40mM，1.0mL/min)。图6A显示通过使用根据实施例5.1的材料可获得的色谱图。图6B显示通过使用根据实施例6.1的聚合物载体材料可获得的色谱图。交联允许DCA/氯酸盐和溴化物/硝酸盐对的分离和不同的洗脱。
比较实施例A：
根据EP 3 721 998 A1的实施例4的教导制备聚合物载体材料，除了用等量的N-甲基吗啉代替N-甲基吡咯烷。图7A显示使用KOH洗脱液通过使用根据比较实施例A的材料可获得的色谱图。图7B显示在其它官能团(NMP，MDEA)存在下通过使用根据比较实施例A的聚合物载体材料可获得的色谱图。从图中可以看出，当使用根据比较实施例A的聚合物载体材料时，经常有不同的感兴趣的离子的共洗脱。
实施例11：选择性控制：
前面已经描述了交联步骤(参见实施例6.2)有益于基于根据本发明的材料的离子交换剂的性能。由于多电荷阴离子的后洗脱，低交联度要求以梯度洗脱模式使用聚合物载体材料。高度交联允许以等度洗脱模式使用聚合物载体材料。因此，该步骤负责控制柱选择性。对用根据实施例6.2可获得的离子交换剂材料填充的分离柱(250×4)进行对比研究，其中通过长反应时间(25小时)保证高交联度，并且通过短反应时间(2.5小时)获得低交联度。分析物是氟化物、乙酸盐/乙醇酸盐、甲酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐、氯化物、亚硝酸盐、二氯乙酸盐、氯酸盐、溴化物、硝酸盐、硫酸盐和磷酸盐，KOH用作洗脱液。图8A显示通过使用具有低交联度的涂层的聚合物载体材料同时使用梯度洗脱(在分析期间增加KOH浓度)可获得的色谱图。图8B显示通过使用具有高交联度的聚合物载体材料同时使用等度洗脱可获得的色谱图。两种色谱图都允许感兴趣的分析物离子的清晰且明显的分离，但具有高交联度的材料允许多价阴离子的更快洗脱且不需要使用梯度。
实施例12：批次变化的影响
合成了根据实施例6.1的三个不同批次的聚合物载体材料。填充三个柱(250×4mm)，并使用KOH作为洗脱液以抑制离子色谱模式分离实施例7中所述的分析物的混合物。所有分析物的保留时间的相对标准偏差(R.S.D)小于5％，这表明材料的优异批次与批次间的再现性。
实施例13：无机标准离子和卤乙酸的分离
根据本发明的聚合物载体材料可以用作制造阴离子交换剂的基础，该阴离子交换剂除了允许无机标准离子和氧代卤化物的分离之外，还允许5种卤乙酸的分离，优选通过使用KOH的梯度洗脱。图9显示通过使用根据实施例6.2的聚合物载体材料可获得的色谱图。制备填充有这种离子交换剂材料的分离柱(250×4)，并使用梯度洗脱模式，以KOH作为洗脱液，使包含无机标准离子(F、Cl、ClO2、ClO3、Br、BrO3、NO2、NO3、PO4、SO4)以及乙酸盐、甲酸盐和五种卤乙酸(MCA、MBA、DCA、DBA和TCA)的分析物溶液通过所述分离柱(抑制离子色谱模式)。从图9可以看出，所有分析物分别洗脱，产生不同的峰。
实施例14：改变步骤d)和c)顺序的影响
根据实施例6(BDGE)处理实施例4的完成的产物(PEI连接)，然后根据实施例5(GTMA)处理。图12显示通过使用实施例14的聚合物载体材料获得的色谱图。从图中可以看出，当使用根据实施例14的聚合物载体材料时，存在所有感兴趣的离子(与图4中相同的离子)的共洗脱。

Claims (24)

1.用于改性用作分析或制备分离过程中的固定相的载体材料，特别是聚合物载体材料的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供载体材料，
b)用低聚胺或聚胺涂覆所述载体材料，
c)使所述载体材料与化合物反应，所述化合物包含
-与胺和/或羟基基团反应的第一官能团，优选环氧基团，和
-离子交换基团，优选主族V的季有机元素，优选季铵基团，
其中步骤b)和c)依次或同时进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)之后是交联步骤，
d)用一种或多种多官能化合物，特别是用具有以下官能团的化合物处理步骤c)得到的反应产物：
-至少一个与胺和/或羟基基团反应的第一官能团，优选环氧基团，和
-至少一个与胺和/或羟基基团反应的第二官能团，优选环氧基团。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤b)中的低聚胺或聚胺选自聚烯丙胺、线性或支化聚乙烯亚胺(PEI)、聚(2-甲基氮丙啶)；优选支化PEI。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤c)中使用的化合物具有式I
其中R是线性或支化烷基或醚基团；
其中R1、R2或R3各自独立选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的杂烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的杂环烷基或者R1和R2或R2和R3或R1和R3之间形成的五元杂环或六元杂环，并且
其中X是与胺和/或羟基基团反应的官能团，优选环氧基团或卤化物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述化合物具有式I，并且R选自线性或支化烷基或醚基团，包括-(CH2)n-或-(CH2)n-O-(CH2)n-，其中n选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；并且其中R1、R2和R3各自或独立地为
-烷基基团，其选自-CH3和-(CH2)n-CH3，其中n选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；或
-烷基醇基团，其选自线性或支化烷基醇，优选选自-(CH2)n-OH，其中n＝选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述化合物具有式II、III或IV
其中R选自线性或支化烷基或醚基团，包括-(CH2)n-或-(CH2)n-O-(CH2)n-，其中n选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。
7.根据权利要求4所述的方法，其中在步骤c)中使用的化合物具有式(I)，其选自缩水甘油基三甲基氯化铵、缩水甘油基甲基二乙醇氯化铵和缩水甘油基三乙基氯化铵。
8.根据权利要求4所述的方法，其中在步骤c)中使用的化合物是(卤代烷基)三烷基卤化铵，其选自：
(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵，
(2-氯乙基)三甲基氯化铵，
(2-溴乙基)三甲基溴化铵，
(3-溴丙基)三甲基溴化铵，
(5-溴戊基)三甲基溴化铵。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其中在步骤d)中使用的多官能化合物(多种多官能化合物)选自
-环氧化物，特别是1,4-丁二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚(乙二醇)二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、缩水甘油；
-卤代烷烃，特别是表氯醇、表溴醇、1,1'-氧双[2-(2-氯乙氧基)乙烷]、1,2-双(2-氯乙氧基)乙烷、双(2-氯乙基)醚、1-氯-3-碘丙烷、1,4-二溴丁烷、1,3-二溴丙烷；
-醛，特别是戊二醛。
10.根据权利要求1所述的方法，其中用一种或多种单官能化合物，特别是用具有与胺和/或羟基基团反应的官能团的化合物处理由步骤c)得到的反应产物，其中，所述单官能化合物(多种单官能化合物)优选选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的杂烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的杂环烷基，并且最优选选自卤代烷烃或环氧烷烃，特别是碘辛烷或1,2-环氧辛烷。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中PEI共价连接至载体材料，优选地，PEI借助于间隔物分子连接至载体材料，所述载体材料优选为聚合物载体材料。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述间隔物是具有与醇/胺反应的基团和与聚胺反应的另一基团的多官能分子。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在步骤a)中提供的载体材料包含与在基质末端上的间隔物分子反应的基团。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a)中提供的载体材料包含与环氧化物反应的基团，特别是羟基基团。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a)中提供的载体材料选自基于烃的化合物、特别是基于芳香烃的化合物；PVA；基于糖的化合物；无机化合物，特别是二氧化硅、氧化锆、氧化铝、二氧化钛。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括在步骤b)之前通过包括以下步骤的过程在所述载体材料上/中产生羟基基团的步骤：
-聚合物载体基质的氧化处理；以及随后的
-还原或水解处理。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述载体材料是
-部分衍生自具有至少两个乙烯基或烯丙基取代基的芳香烃化合物，优选至少部分衍生自二乙烯基苯单体；以及
-部分衍生自选自乙基乙烯基苯、乙酸乙烯酯、苯乙烯及其任意组合的单体；
其中具有至少两个乙烯基或烯丙基取代基的芳香烃化合物的相对量，优选二乙烯基苯衍生的单体的相对量优选为至少50重量％。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤c)或d)之后是步骤
e)在碱性溶液中加热官能化和交联的材料。
19.在分析或制备分离过程中，特别是在色谱过程中用作固定相的载体材料，其通过根据前述权利要求中任一项所述的方法可获得。
20.根据权利要求19所述的载体材料，其中在步骤a)中提供的载体材料是微孔的或中孔的。
21.根据权利要求19或20中任一项所述的聚合物载体材料，其中所述材料在0至14的pH范围是稳定的，特别是使得在用1M NaOH溶液一次冲洗和/或用1M HNO3溶液一次冲洗之后，在所述材料填充的柱中硫酸盐的保留时间与在这种冲洗之前硫酸盐的保留时间相差不超过8％，优选不超过5％，特别优选不超过3％。
22.色谱柱，特别是离子交换色谱柱，其填充有根据权利要求19至21中任一项所述的载体材料。
23.分析物的色谱分离的方法，其特征在于，使含有分析物的溶液与根据权利要求19至21中任一项所述的聚合物载体材料接触，特别是使含有分析物的溶液通过根据权利要求22所述的色谱柱。
24.根据权利要求19至21中任一项所述的聚合物载体材料和/或通过根据权利要求1至21中任一项所述的方法可获得的聚合物载体材料用于分析物的分析或制备分离的用途，特别是用于阴离子交换色谱、阳离子交换色谱和/或HILIC色谱的用途。
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