一種以有機(jī)聚合物為基質(zhì)的反相/弱陰離子交換混合模式色譜固定相的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種化學(xué)制備方法，具體地說，是一種以有機(jī)聚合物為基質(zhì)的反相/ 弱陰離子交換混合模式色譜固定相的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 混合模式色譜固定相是近年來發(fā)展起來的一種新型色譜固定相，在分離過程中提 供兩種或兩種以上分離作用機(jī)理，其中最常見的是具有正交性質(zhì)的反相和離子交換作用的 混合，有利于提高分離選擇性和擴(kuò)大分析對(duì)象范圍。如混合模式反相/弱陽離子色譜固定 相具有疏水和弱陽離子交換保留機(jī)制，在混合模式下，可以解決傳統(tǒng)反相液相色譜固定相 中堿性化合物拖尾和色譜峰過載的問題。目前，混合模式固定相已廣泛用于氨基酸、多肽、 藥物分子、無機(jī)離子、代謝產(chǎn)物等復(fù)雜樣品的分離分析，顯示出比傳統(tǒng)單一分離模式色譜固 定相更多的作用機(jī)理和更好的分離效果。
[0003] 硅膠作為一種大家熟知的固定相基質(zhì)，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和易于化學(xué)修飾等特 點(diǎn)，已被廣泛用于反相色譜固定相體系；但硅膠基質(zhì)耐受PH值范圍有限（通常為2-8)，對(duì) 流動(dòng)相酸堿性有限制，阻礙了其進(jìn)一步應(yīng)用。而聚合物固定相如高交聯(lián)苯乙烯-二乙烯基 苯有機(jī)聚合物，可以耐受較寬的PH值范圍，具有相對(duì)良好的機(jī)械強(qiáng)度，已廣泛用于離子色 譜固定相體系；同時(shí)，單分散的微米級(jí)聚合物微球作為色譜填料，不僅可以降低柱壓，還可 以顯著提高柱效，特別適合用作混合模式色譜固定相的基質(zhì)；因此，耐受更寬的PH值范圍 和良好機(jī)械強(qiáng)度的有機(jī)聚合物微球必將成為色譜填料基質(zhì)發(fā)展的趨勢(shì)。
[0004] 目前，高交聯(lián)苯乙烯-二乙烯基苯共聚微球作為固定相基質(zhì)的研宄報(bào)道較多，但 高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球的研宄報(bào)道較少。然而，高交聯(lián)苯乙 烯-二乙烯苯共聚微球不容易進(jìn)行衍生化反應(yīng)，限制其進(jìn)一步應(yīng)用；而高交聯(lián)甲基丙烯酸 縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球含有大量的環(huán)氧基，易于進(jìn)一步的衍生化反應(yīng)，具有良 好的發(fā)展應(yīng)用前景。
[0005] 本發(fā)明通過單步溶脹法制備了一種新型的高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙 烯基苯共聚微球，微球具有良好的單分散性、良好的機(jī)械強(qiáng)度和易于化學(xué)修飾等特性，非常 適合用作色譜固定相填料基質(zhì)；同時(shí)，本發(fā)明制備了十八胺修飾的反相/弱陰離子交換混 合模式色譜固定相；該固定相以高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球?yàn)榛?質(zhì)，十八胺為修飾基團(tuán)；其中仲氨基提供弱陰離子交換作用，十八烷基鏈、基質(zhì)微球提供疏 水作用，微球提供空間選擇性和π-π作用等；該固定相適用于更寬的pH值范圍；通過對(duì) 三聯(lián)苯和苯并菲、苯酚和咖啡因、單取代苯類、十三種亞硝胺等進(jìn)行分離分析，結(jié)果表明該 混合模式固定相具有優(yōu)越的空間選擇性、氫鍵作用、JT-JT作用和疏水性等色譜分離性能， 對(duì)極性分子如亞硝胺具有優(yōu)越的分離選擇特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)色譜填料基質(zhì)無機(jī)硅膠不耐酸堿、化學(xué)穩(wěn)定性差以及現(xiàn)有高交聯(lián)苯乙 烯-二乙烯基苯共聚微球不易進(jìn)行化學(xué)修飾的缺點(diǎn)，制備了一種新型的耐受酸堿、具有良 好機(jī)械強(qiáng)度和易于化學(xué)修飾的高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球作為 色譜填料基質(zhì)，同時(shí)制備了以該微球?yàn)榛|(zhì)的反相/弱陰離子交換混合模式色譜固定相。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 本發(fā)明公開了一種以高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯微球?yàn)榛|(zhì)的 反相/弱陰離子交換混合模式色譜固定相的制備方法，采用分散聚合法制備單分散的線性 聚苯乙烯種子微球；采用單步種子溶脹法，制備高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基 苯共聚微球；以十八胺為反應(yīng)原料，制備一種以高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基 苯微球?yàn)榛|(zhì)的反相/弱陰離子交換混合模式色譜固定相；用勻漿法裝柱，并對(duì)其色譜性 能進(jìn)行表征；用于分離十三種亞硝胺。
[0009] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明在單分散的線性聚苯乙烯種子微球制備過程中，反應(yīng) 介質(zhì)為乙醇水溶液，體積濃度為75~100%，單體苯乙烯的質(zhì)量濃度為總量的5~30%，穩(wěn) 定劑聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量為反應(yīng)介質(zhì)質(zhì)量的0. 5~4%，引發(fā)劑偶氮二異丁腈質(zhì)量為單 體質(zhì)量的1~5%，反應(yīng)溫度為40~85°C，攪拌速度為100~400r/min，反應(yīng)時(shí)間為12~ 24h〇
[0010] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明在單步種子溶脹法制備高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油 酯-二乙烯基苯共聚微球的過程中，單體甲基丙烯酸縮水甘油酯質(zhì)量濃度為總有機(jī)相的 5~30%，交聯(lián)劑二乙烯基苯的質(zhì)量為總有機(jī)相質(zhì)量的10~75%，乳化劑十二烷基硫酸鈉 質(zhì)量為總有機(jī)相質(zhì)量的2~4%，穩(wěn)定劑聚乙烯醇質(zhì)量為總質(zhì)量的0. 5~5%，引發(fā)劑過氧 化苯甲酰質(zhì)量為單體質(zhì)量的0. 4~1. 5%，致孔劑甲苯質(zhì)量為總有機(jī)相質(zhì)量的20~70%， 溶脹比為10~70倍，乳化溫度為20~35 °C，反應(yīng)溫度為60~85°C，攪拌速度為100~ 300r/min，反應(yīng)時(shí)間為12~48h，制備的高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微 球粒徑在6-8 μ m之間。
[0011] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的微球的粒度可以通過致孔劑、交聯(lián)劑、分散穩(wěn)定 劑溶度、溶脹溫度、反應(yīng)溫度、引發(fā)劑濃度以及溶脹比的選擇來控制。
[0012] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明在修飾高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共 聚微球的過程中，以過量十八胺為反應(yīng)原料，異丙醇為溶劑，加熱攪拌反應(yīng)。
[0013] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明制備的反相/弱陰離子交換色譜混合模式固定相通過 色譜性能評(píng)價(jià)，顯示多種色譜分離作用機(jī)理，所述的機(jī)理包括π-π作用、氫鍵作用、弱陰 離子極性交換作用、疏水作用和空間選擇性，并且能夠長期穩(wěn)定地使用。
[0014] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明制備的反相/弱陰離子交換色譜混合模式固定相具有 多種色譜分離模式，在同等色譜條件下，相對(duì)于商品化C18色譜柱，十三種亞硝胺可以在該 混合模式色譜柱上實(shí)現(xiàn)基線分離。
[0015] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 本發(fā)明提供的高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球單分散性好， 機(jī)械強(qiáng)度高，能夠耐受較寬的PH值范圍，易于化學(xué)修飾，適合用作色譜固定相的基質(zhì)。
[0017] 本發(fā)明提供的高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球制備方法簡(jiǎn) 單可靠；基球的粒度可以通過致孔劑、交聯(lián)劑、分散穩(wěn)定劑溶度、溶脹溫度、反應(yīng)溫度、引發(fā) 劑濃度以及溶脹比的選擇來控制。
[0018] 本發(fā)明提供的十八胺修飾方法簡(jiǎn)單可靠，成本低，可重復(fù)性強(qiáng)；
[0019] 本發(fā)明提供的聚合物色譜固定相具有多種色譜分離作用機(jī)理如31-31作用、氫鍵 作用、疏水作用和空間選擇性等，色譜選擇性好，分離效率高，制備得到的反相/弱陰離子 交換色譜柱能夠長期穩(wěn)定地使用等特點(diǎn)。
[0020] 本發(fā)明專利制備的高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球，單分散 性好，相對(duì)于現(xiàn)有硅膠基質(zhì)耐受PH值范圍更寬，比高交聯(lián)苯乙烯-二乙烯基苯共聚微球容 易進(jìn)一步衍生化，并且具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，適合作為色譜固定相的基質(zhì)；高交聯(lián)甲基丙烯 酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球多孔的苯環(huán)腔體結(jié)構(gòu)，可以提供像冠醚、環(huán)糊精、杯芳 烴等超分子相似的空間選擇性；高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球提供 大量的環(huán)氧基團(tuán)，該基團(tuán)反應(yīng)性強(qiáng)，反應(yīng)條件溫和，可以與羥基、氨基、酸酐等多種基團(tuán)單步 發(fā)生反應(yīng)，衍生化對(duì)象非常廣泛，該類方法具有較高的可行性和重復(fù)性；本發(fā)明通過十八胺 修飾后的高交聯(lián)甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球在分離十三種亞硝胺過程 中，顯示比商品化C18柱有更好的分離效果和峰形，顯示多種作用機(jī)理，增加了在分析實(shí)際 樣品中的靈活性，補(bǔ)充了反相色譜在分離分析中的限制，制備的十八胺修飾的高交聯(lián)甲基 丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球固定相對(duì)十三種亞硝胺顯示優(yōu)良的分離富集特 性和實(shí)際應(yīng)用前景；同時(shí)，HPLC-MS聯(lián)用法是檢測(cè)亞硝胺的重要方法之一，目前，使用的是 商品化硅膠C18柱，流動(dòng)相需要使用醋酸銨等緩沖鹽才能將亞硝胺洗脫，而本專利制備的 固定相在分離亞硝胺時(shí)，無需添加緩沖鹽即可得到分離，減少對(duì)質(zhì)譜系統(tǒng)的干擾，因此該固