PL198359B1 - Sposób wytwarzania polimerowych złóż, zwłaszcza kolumn kapilarnych - Google Patents

Abstract

posób wytwarzania polimerowych złóż, zwłaszcza kolumn kapilarnych, polegający na polimeryzacji w uprzednio zmodyfikowanej kolumnie monomeru funkcyjnego, dimetakrylanu glikolu etylenowego, roztworu kwasu 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowego, w obecności 1-propanolu i 1,4-butanodiolu oraz 2,2'-azobisizobutylonitrylu i usunięciu nieprzereagowanych związków, znamienny tym, że jako monomer funkcyjny stosuje się monomery metakrylowe zawierające grupę dodecylową i/lub oktadecylową i/lub izobornylową.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania polimerowych złóż, zwłaszcza kolumn kapilarnych przeznaczonych do technik separacyjnych.

Znany jest sposób wytwarzania złóż kolumn kapilarnych zawierających polimery metakrylowe polegający na modyfikacji ścianki kapilary, a następnie wprowadzeniu do niej ujednorodnionej i odgazowanej mieszaniny metakrylanu butylu i dimetakrylanu glikolu, kwasu 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowego rozpuszczonego w mieszaninie metanolu z wodą oraz wodnego roztworu porotwórczego zawierającego 1-propanol i 1,4-butanodiol i poddanie ich reakcji polimeryzacji przez dodanie 2,2'-azobisizobutylonitrylu jako inicjatora reakcji. Po zakończeniu polimeryzacji kolumnę płucze się fazą ruchomą w celu usunięcia nieprzereagowanych monomerów i roztworu porotwórczego.

Znany dotychczas sposób nie może być stosowany dla monomerów o większej masie cząsteczkowej, gdyż monomery te i roztwór porotwórczy, z uwagi na obecność w nim wody, nie tworzą homogennej mieszaniny. Ponadto sposób uniemożliwia wytworzenie złoża o zadowalającej porowatości i jego własnościach chromatograficznych.

Sposób według wynalazku polega na tym, że preparatykę złoża kolumny kapilarnej prowadzi się wieloetapowo. W pierwszym etapie modyfikuje się ściankę wewnętrzną kolumny, w drugim przygotowuje mieszaninę monomerów, w trzecim roztworu porotwórczego, w czwartym mieszaniny polimeryzacyjnej, a w piątym etapie wytworzenie złoża polimerowego.

Sposób wytwarzania polimerowych złóż, zwłaszcza kolumn kapilarnych według wynalazku, polegający na polimeryzacji w uprzednio zmodyfikowanej kolumnie monomeru funkcyjnego, dimetakrylanu glikolu etylenowego, roztworu kwasu 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowego, w obecności 1-propanolu i 1,4-butanodiolu oraz 2,2'-azobisizobutylonitrylu i usunięciu nieprzereagowanych związków, odznacza się tym, że jako monomer funkcyjny stosuje się monomery metakrylowe zawierające grupę dodecylową i/lub oktadecylową i/lub izobornylową. Modyfikację ścianki kapilary prowadzi się napełniając ją 1M roztworem wodorotlenku sodu, a po zabezpieczeniu jej końcówek termostatowaniu przez 2 godziny w temperaturze 393K. Po przepłukaniu wodą dejonizowaną, przedmuchaniu jej azotem i osuszeniu w temperaturze 393K, kapilarę napełnia się 50% roztworem metakrylanu 3-(trimetoksysilylo)propylu w dimetyloformamidzie zawierającym 0,02% wodzianu 2,2-difenylo-1-pikrylohydrazylu, a jej zawartość poddaje reakcji w temperaturze 393K przez okres 6 godzin. Następnie kapilarę przepłukuje się acetonem i przedmuchuje azotem.

Stosunek molowy monomeru funkcyjnego do dimetakrylanu glikolu etylenowego korzystnie wynosi 2-1. Kwas 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowy stosuje się w mieszaninie metanolu z wodą w stosunku objętościowym korzystnie 95-5.

Reakcje mieszaniny polimeryzacyjnej prowadzi się w temperaturze 333-353K przez okres 20 godzin.

Nieprzereagowane związki wypłukuje się fazą ruchomą jak na przykład mieszaniną acetonitrylu z wodą w stosunku objętościowym 70-30.

Sposób według wynalazku umożliwia zastosowanie metakrylanów o dużych masach cząsteczkowych i/lub wykazujących silny charakter hydrofobowy, a ponadto uzyskanie lepszych parametrów komór kapilarnych.

Sposób według wynalazku został bliżej zilustrowany poniższymi przykładami nie ograniczając zakresu jego ochrony.

P r z y k ł a d I.

Etap 1. Modyfikacja ścianki wewnętrznej kolumny kapilarnej.

Kapilarę o długości 40 cm i średnicy wewnętrznej 75 um napełnia się 1M roztworu wodorotlenku sodu i termostatuje w temperaturze 393K przez okres 2 godzin, po czym przepłukuje wodą dejonizowaną i acetonem aż do zaniku odczynu zasadowego, przedmuchuje azotem i suszy w suszarce w temperaturze 393K. Następnie ściankę wewnętrzną kapilary modyfikuje się przez wypełnienie jej 50% roztworem metakrylanu 3-(trimetoksysylilo)propylu w dimetyloformamidzie zawierającym 0,02% wagowych wodzianu 2,2-difenylo-1-pikrylohydrazylu i poddanie jej zawartości reakcji w temperaturze 393K przez okres 6 godzin. Tak przygotowaną kapilarę przepłukuje się acetonem i przedmuchuje azotem.

Etap 2. Przygotowanie mieszaniny metakrylanu dodecylu i dimetakrylanu glikolu etylenowego.

We fiolce o pojemności 20 ml umieszcza się 7,214 g metakrylanu dodecylu i mieszając dodaje 2,786 g dimetakrylanu glikolu etylenowego, co stanowi stosunek molowy 2-1.

PL 198 359 B1

Etap 3. Przygotowanie roztworu porotwórczego.

We fiolce jak w etapie 2 umieszcza się 5,5 g 1-propanolu i mieszając dodaje 4,5 g 1,1-butanodiolu.

Etap 4. Przygotowanie mieszaniny polimeryzacyjnej.

Do fiolki jak w etapie 2 odważa się 2,948 g mieszaniny monomerów uzyskanej w etapie 2, dodaje 75 μΙ roztworu kwasu 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowego o stężeniu 120 mg/ml w mieszaninie metanolu z wodą w stosunku objętościowym 95-5, co stanowi 0,3% udziału kwasu 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowego w stosunku do monomerów, 4,413 g roztworu porotwórczego jak w etapie 3 oraz 0,029 g 2,2'-azobisizobutylonitrylu jako inicjatora reakcji polimeryzacji, co stanowi około 1% masy monomerów. Tak przygotowaną mieszankę polimeryzacyjną podaje się ujednorodnieniu i odgazowaniu w łaźni ultradźwiękowej.

Etap 5. Wytworzenie złoża polimerowego.

Przygotowaną w etapie 4 mieszaninę polimeryzacyjną wprowadza się do kapilary i zabezpieczoną korkami gumowymi umieszcza w łaźni wodnej oraz poddaje reakcji polimeryzacji w temperaturze 332K przez okres 20 godzin. Następnie kolumnę przepłukuje się fazą ruchomą przez okres 2 godzin w celu usunięcia nieprzereagowanych monomerów i roztworu porotwórczego. Na tym etapie wykonuje się również okienko detekcyjne. Wytworzona w ten sposób kolumna kapilarna monolityczna posiada sprawność 116300 półek teoretycznych w warunkach elektrochromatografii.

P r z y k ł a d II.

Etap 1. Modyfikacja ścianki wewnętrznej kolumny kapilarnej.

Kapilarę modyfikuje się postępując jak w przykładzie I etap 1.

Etap 2. Przygotowanie mieszaniny metakrylanu oktadecylu i dimetakrylanu glikolu etylenowego.

We fiolce o pojemności 20 ml umieszcza się 7,687 g metakrylanu oktadecylu i mieszając dodaje 2,313 g dimetakrylanu glikolu etylenowego, co stanowi stosunek molowy 2-1.

Etap 3. Przygotowanie roztworu porotwórczego.

We fiolce jak w etapie 2 umieszcza się 7,0 g 1 -propanolu i mieszając dodaje 3,0 g 1,4-butanodiolu.

Etap 4. Przygotowanie mieszaniny polimeryzacyjnej.

Do fiolki jak w etapie 2 odważa się 4,037 g mieszaniny monomerów jak w etapie 2 i dodaje 100 μl roztworu kwasu 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowego o stężeniu 120 mg/ml w mieszaninie metanolu z wodą w stosunku objętościowym 95-5, co stanowi 0,03% udziału kwasu 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowego w stosunku do monomerów, 6,089 g roztworu porotwórczego jak w etapie 3 oraz 0,043 g 2,2'-azobisizobutylonitrylu jako inicjatora reakcji polimeryzacji. Tak przygotowaną mieszaninę polimeryzacyjną poddaje się ujednorodnieniu i odgazowaniu w łaźni ultradźwiękowej.

Etap 5. Wytworzenie złoża polimerowego.

Przygotowaną w etapie 4 mieszaninę polimeryzacyjną wprowadza się do kapilary i zabezpieczoną korkami gumowymi umieszcza w łaźni wodnej, a następnie poddaje reakcji polimeryzacji oraz oddzieleniu jak w przykładzie I etap 5.

Wytworzona w ten sposób kapilarna kolumna monolityczna posiada sprawność 94500 półek teoretycznych w warunkach elektrochromatografii.

P r z y k ł a d III

Etap 1. Modyfikacja kapilary.

Kapilarę modyfikuje się postępując jak w przykładzie I etap 1.

Etap 2. Przygotowanie mieszaniny metakrylanu izobornylu oraz dimetakrylanu glikolu etylenowego.

We fiolce o pojemności 20 ml umieszcza się 6,920 g metakrylanu izobornylu i mieszając dodaje 3,080 g dimetakrylanu glikolu etylenowego, co stanowi stosunek molowy 2:1.

Etap 3. Przygotowanie roztworu porotwórczego.

We fiolce jak w etapie 2 umieszcza się 4,5 g 1 -propanolu i mieszając dodaje 5,5 g 1,4-butanodiolu.

Etap 4. Przygotowanie mieszaniny polimeryzacyjnej.

Do fiolki jak w etapie 2 odważa się 3,965 g mieszaniny monomerów jak w etapie 2, dodaje roztworu kwasu 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowego jak w przykładzie II etap 4, 6,041 g roztworu porotwórczego jak w etapie 3 oraz 0,040 g 2,2'-azobisizobutylonitrylu jako inicjatora reakcji polimeryzacji. Tak przygotowaną mieszaninę polimeryzacyjną poddaje się ujednoliceniu i odgazowaniu w łaźni ultradźwiękowej.

Etap 5. Wytwarzanie złoża polimerowego.

Przygotowaną w etapie 4 mieszaninę polimeryzacyjną wprowadza się do kapilary i zabezpiecza korkami gumowymi, a następnie umieszcza w łaźni wodnej i podaje reakcji polimeryzacji oraz oddzieleniu jak w przykładzie I etap 5.

PL 198 359 B1

Wytworzona w ten sposób kapilarna kolumna monolityczna posiada sprawność 94500 półek teoretycznych w warunkach elektrochromatografii.

Porównanie złóż polimerowych ze znanego stanu techniki i złóż według wynalazku przedstawia poniższa tabela. Podane w tabeli EDMA/BMA oznacza mieszaninę monomerów dimetakrylanu glikolu etylenowego i metakrylanu butylu, EDMA/LMA-dimetakrylanu glikolu etylenowego i metakrylanu dodecylu, EDMA/OMA-dimetakrylanu glikolu etylenowego i metakrylanu oktadecylu, a natomiast EDMA/IMA-dimetakrylanu glikolu etylenowego i metakrylanu izobornylu.

T a b e l a

Lp.	Mieszaniny znanego stanu techniki i według wynalazku	Mieszanina monomerów	Stosunek molowy EDMA do monomeru funkcyjnego [mol/mol]	Roztwór porotwórczy [% wag]	Monomery/ roztwór porotwórczy	Liczba półek teoretycznych [N/m]
1	2	3	4	5	6	7
1.	Mieszanina według znanego stanu techniki	EDMA/BMA	1-2	1,4-butanodiol, 1-propanol, woda 29,5/60, 5/10	40/55	68000
2.	Mieszaniny według wynalazku	EDMA/LMA	1-2	1,4-butanodiol, 1-propanol, 45/55	40/60	116300
3.		EDMA/OMA	1-2	1,4-butanodiol, 1-propanol, 30/70	40/60	94500
4.		EDMA/IMA	1-2	1,4-butanodiol, 1-propanol, 45/55	40/60	94500

Jak wynika z powyższej tabeli kolumny zawierające złoża monolityczne według wynalazku odznaczają się wysoką sprawnością półkową.

Claims (3)

1. Sposób wytwarzania pollmerowych złóż, kolumn kapiiarnych, polegający na pollmeryzacji w uprzednio zmodyfikowanej kolumnie monomeru funkcyjnego, dimetakrylanu glikolu etylenowego, roztworu kwasu 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowego, w obecności 1-propanolu i 1,4-butanodiolu oraz 2,2'-azobisizobutylonitrylu i usunięciu nieprzereagowanych związków, znamienny tym, że jako monomer funkcyjny stosuje się monomery metakrylowe zawierające grupę dodecylową i/lub oktadecylową i/lub izobornylową.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek mo!owy monomeru funkcyjnego do dimetakrylanu glikolu etylenowego korzystnie wynosi 2-1.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kwas 2-akryloamido-2-metylo-1-propanosulfonowy stosuje się w mieszaninie metanolu z wodą w stosunku objętościowym korzystnie 95-5.