專利名稱：聚合物整體柱及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液相色譜技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種聚合物整體柱及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚合物整體柱是一類出現(xiàn)于二十世紀(jì)九十年代的具有原位制備、良好滲透性、對流傳質(zhì)優(yōu)點(diǎn)的整體材料，廣泛地應(yīng)用于物質(zhì)分離、酶反應(yīng)器以及催化介質(zhì)。作為高效液相色譜分離介質(zhì)的聚合物整體柱，它的性能主要受骨架結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)兩方面因素制約。其骨架結(jié)構(gòu)可以通過改變聚合方法、調(diào)節(jié)聚合溫度、改變致孔劑組成以及交聯(lián)劑含量從而獲得優(yōu)良的柱體形貌；而它的表面化學(xué)性質(zhì)通?？梢酝ㄟ^共聚功能性單體、 后接枝聚合物鏈以及后修飾官能團(tuán)三種途徑來調(diào)節(jié)。由于共聚功能性單體改變了聚合液的組成，其組成的優(yōu)化往往耗時費(fèi)力，更重要的是作用位點(diǎn)隱藏在骨架里面難以與分析物作用導(dǎo)致分離結(jié)果不佳。然而，后接枝聚合物鏈和后修飾官能團(tuán)是獨(dú)立于骨架調(diào)控的化學(xué)修飾的理想方法，但是同樣因?yàn)樽饔梦稽c(diǎn)少，后修飾官能團(tuán)應(yīng)用受到了制約。后接枝聚合物鏈?zhǔn)且环N提高官能團(tuán)密度、增加作用位點(diǎn)并且適用于乙烯基單體的理想的修飾方法。目前，很多課題組已經(jīng)成功將具有某種性質(zhì)的聚合物鏈接枝到整體柱上，應(yīng)用其在特定單一模式下進(jìn)行色譜分離。例如聚甲基丙烯酸修飾的整體柱體積排阻模式分離納米顆粒(Arita, T. ; Yoshimura, T. ; Adschiri, T. Nano seal e2010，2, 1467-1473),聚甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝并與二乙胺反應(yīng)的整體柱用作離子交換色譜(Dinh，N. P. ;Cam, Q.M. ; Nguyen, A. ; Shchukarev, A. ; Ir gum, K. J. Sep. Sci. 2009, 32, 2556-2564),聚異丙基丙烯酰胺修飾的溫敏型整體柱用于反相色譜分離模式(Roohi, F. ; Antonietti, M. ; Titiric
J. Chromatogr. A2008, 1203，160-167)。此外，本實(shí)驗(yàn)室也將聚甲基丙烯酸丁酯和聚甲基丙烯酸分別引入整體柱中用作反相和離子交換色譜(Zhang，R.Y. ;Qi,L. ;Xin, P.Y. ; Yang, G. L. ;Chen, Y. Polymer2010, 51，1703-01708，Wei, X. Y. ; Qi, L. ; Yang, G.L. ;ffang, F. Y. Talanta2009, 79，739-745)。盡管用于單一模式分離的聚合物修飾的整體柱已廣泛被研究，但是由于混合模式色譜分離的整體介質(zhì)具有更強(qiáng)大的分離能力，它的發(fā)展仍然是十分迫切。離子液體由于其特殊的性質(zhì)(熱穩(wěn)定性、低蒸汽壓、結(jié)構(gòu)可調(diào)等)而廣泛的應(yīng)用于有機(jī)合成、電化學(xué)、萃取，它獨(dú)特的性質(zhì)取決于它特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，它通常由大的不對稱的有機(jī)陽離子(帶有烷基集團(tuán)的咪唑或吡啶)和鹵素陰離子組成的具有一定疏水性質(zhì)的離子型化合物，基于此，離子液體得到了分離科學(xué)的重視而逐漸用于高效液相色譜(HPLC)、電泳、氣相色譜。在HPLC中，它被用作流動相添加劑和固定相。作為硅膠填充柱的固定相，它起到了離子交換和反相多模式的作用，因此，它是修飾整體柱具有多模式的理想材料，并且至今未有關(guān)于離子液體修飾整體柱用于HPLC分離的報道
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚合物整體柱及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供的制備聚合物整體柱的方法，包括如下步驟在惰性氣氛中，將單體、交聯(lián)劑、致孔劑和引發(fā)劑混勻灌入管中進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)完畢后將所得柱體沖致孔劑，水解，再洗滌至柱體呈中性后，再通入接枝引發(fā)劑和功能單體進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)完畢得到所述聚合物整體柱。上述方法中，所述單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯；所述交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述致孔劑由環(huán)己醇和十二醇組成；所述環(huán)己醇和十二醇的重量比為89. I 10. 9 ；所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈； 所述接枝引發(fā)劑為過硫酸鉀；所述功能單體為I- 丁基-3-乙烯基咪唑氯鹽；所述水解步驟中，所用水解劑為酸。所述單體、交聯(lián)劑、致孔劑和引發(fā)劑的質(zhì)量比為18. 0 17. 6 63. 4 :1. O。所述酸為硫酸；所述酸的濃度為0. 25M。所述接枝引發(fā)劑和功能單體的質(zhì)量比為22mg 7g0所述聚合反應(yīng)步驟中，溫度為60°C ;時間為24小時；所述水解反應(yīng)步驟中，溫度為60°C ;時間為4小時；所述接枝反應(yīng)步驟中，溫度為80°C ;時間為8-20小時，優(yōu)選13小時。所述將所得柱體沖致孔劑步驟中，洗滌所用溶劑為甲醇；所述惰性氣氛為氮?dú)鈿夥?。按照上述方法制備得到的聚合物整體柱及該聚合物整體柱在高效液相色譜分離中的應(yīng)用，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。其中，所述高效液相色譜分離的模式為陰離子交換模式或反相模式，分離物質(zhì)為酸性、堿性或中性物質(zhì)。本發(fā)明以聚合物整體柱為分離介質(zhì)，具有優(yōu)良滲透性、快速對流傳質(zhì)、柱背壓低等優(yōu)點(diǎn)，后修飾采用原位接枝聚合的方法，其操作簡便，修飾后柱體表面官能團(tuán)密度高、作用位點(diǎn)多。本發(fā)明提供的聚合物整體柱用于高效液相色譜分離時，可以通過調(diào)節(jié)流動相的組成進(jìn)行分離模式的更換。在鹽梯度洗脫條件下，該柱體在陰離子交換模式下分離酸性物質(zhì)；在含有機(jī)溶劑作為流動相時，以反相模式實(shí)現(xiàn)對中性物質(zhì)和堿性物質(zhì)的進(jìn)行高效分離。本發(fā)明可以在不同色譜分離模式下對不同性質(zhì)的物質(zhì)進(jìn)行高效分離，大大提高了整體柱分離對象的范圍，為新型整體柱開發(fā)提供了新穎的思路。


圖I為三種維生素B類物質(zhì)在陰離子交換模式下的色譜圖。其中1.VB 1,2. VB3,3. VB9。圖2是兩種類固醇藥物在反相模式下的色譜圖。其中1.氫化可的松，2.醋酸甲羥孕酮。圖3是三種苯胺類物質(zhì)在反相模式下的色譜圖。
其中1.鄰苯二胺，2.對氯苯胺，3.對硝基苯胺。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。所述方法如無特別說明均為常規(guī)方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業(yè)途徑而得。實(shí)施例I將甲基丙烯酸縮水甘油酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、環(huán)己醇、十二醇、偶氮二異丁腈按重量比分別為18. 0%、17. 6%,56. 5%、6. 9%、1. 0%混合，通氮?dú)獬鯕?，超?0分鐘，用注射器灌入不銹鋼柱管里，兩端封閉，水浴60°C聚合24小時。聚合好的柱體用100 mL甲醇沖致孔劑，即得空白的色譜整體柱。將柱體在流動相運(yùn)行下平衡一小時后進(jìn)行正常實(shí)驗(yàn)。實(shí)施例2 將甲基丙烯酸縮水甘油酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、環(huán)己醇、十二醇、偶氮二異丁腈按重量比分別為18. 0%、17. 6%,56. 5%、6. 9%、1. 0%混合，通氮?dú)獬鯕?，超?0分鐘，用注射器灌入不銹鋼柱管里，兩端封閉，水浴60°C聚合24小時。聚合好的柱體用100 mL甲醇沖致孔劑，然后用0. 25 M稀硫酸在60°C水解整體柱表面的環(huán)氧基團(tuán)4小時，水沖至中性后，用含22mg過硫酸鉀的7g I- 丁基-3-乙烯基咪唑氯鹽的水溶液40 mL、13小時流過柱體,溫度控制在80°C。接枝后的柱體用水沖洗，即得具有混合分離模式的色譜整體柱。最后將該柱在流動相運(yùn)行下平衡一小時進(jìn)行正常實(shí)驗(yàn)。實(shí)施例3、分離實(shí)驗(yàn)I以實(shí)施例2的整體柱為固定相，在陰離子交換模式下對VB1、VB3、VB9進(jìn)行分離。以20. OmM pH7. 0磷酸緩沖液為流動相A，含I. OM氯化鈉的上述磷酸緩沖液為流動相B，梯度洗脫0 分鐘，3%B; 4. 49 分鐘，3%B; 4. 50 分鐘，50%B;流速，I. OmL/min; UV 檢測波長，254nm。所得色譜圖如圖I曲線a所示，由圖可知，三種維生素B類物質(zhì)基本得到了分離，出峰順序依次為VB1、VB3、VB9。2以實(shí)施例I的整體柱為固定相，在陰離子交換模式下對VB1、VB3、VB9進(jìn)行分離。以20. OmM pH7. 0磷酸緩沖液為流動相A，含I. OM氯化鈉的上述磷酸緩沖液為流動相B，梯度洗脫0 分鐘，3%B; 4. 49 分鐘，3%B; 4. 50 分鐘，50%B;流速，I. OmL/min; UV 檢測波長，254nm。所得色譜圖如圖I曲線b所示，由圖可知，三種維生素B類物質(zhì)同時流出，表明該空白柱體本身沒有分離能力。3以實(shí)施例2的整體柱為固定相，在反相模式下對氫化可的松、醋酸甲羥孕酮進(jìn)行分離。以5% (v/v)乙腈的水溶液為流動相，I. OmL/min;UV檢測波長，254nm。所得色譜圖如圖2曲線a所示，由圖可知，兩種類固醇藥物基本實(shí)現(xiàn)了分離，且出峰順序依次為氫化可的松、醋酸甲羥孕酮。4以實(shí)施例I的整體柱為固定相，在反相模式下對氫化可的松、醋酸甲羥孕酮進(jìn)行分離。以5% (v/v)乙腈的水溶液為流動相，I. OmL/min;UV檢測波長，254nm。
所得色譜圖如圖2曲線b所示，由圖可知，兩種類固醇藥物同時流出，表明該空白柱體本身沒有分離能力。5以實(shí)施例2的整體柱為固定相，在反相模式下對O-苯二胺、P-氯苯胺、P-硝基苯胺進(jìn)行分離。以50. OmM pH4. 6磷酸緩沖液為流動相A，以甲醇為流動相B，梯度洗脫0 分鐘，10%B; 13. 00 分鐘，10%B; 13. 01 分鐘，0%B; 25. 00 分鐘，0%B; 25. 01 分鐘，20%B ;流速,I. OmL/min;UV 檢測波長,254nm。
所得色譜圖如圖3曲線a所示，由圖可知，三種苯胺類物質(zhì)基本實(shí)現(xiàn)了分離，且出峰次序?yàn)閛-苯二胺、p-氯苯胺、p-硝基苯胺。6以實(shí)施例I的整體柱為固定相，在反相模式下對0-苯二胺、P-氯苯胺、P-硝基苯胺進(jìn)行分離。以50. OmM pH4. 6磷酸緩沖液為流動相A，以甲醇為流動相B，梯度洗脫O 分鐘，10%B; 13. OO 分鐘，10%B; 13. Ol 分鐘，0%B; 25. OO 分鐘，0%B; 25. Ol 分鐘，20%B ;流速,I. OmL/min;UV 檢測波長,254nm。所得色譜圖如圖3曲線b所示，由圖可知，三種苯胺類物質(zhì)同時流出，表明該空白柱體本身沒有分離能力。
權(quán)利要求
1.一種制備聚合物整體柱的方法，包括如下步驟在惰性氣氛中，將單體、交聯(lián)劑、致孔劑和引發(fā)劑混勻灌入管中進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)完畢后將所得柱體沖致孔劑，水解，再洗滌至柱體呈中性后，再通入接枝引發(fā)劑和功能單體進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)完畢得到所述聚合物整體柱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯； 所述交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯； 所述致孔劑由環(huán)己醇和十二醇組成；所述環(huán)己醇和十二醇的重量比為89. I 10. 9 ； 所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈； 所述接枝引發(fā)劑為過硫酸鉀； 所述功能單體為I- 丁基-3-乙烯基咪唑氯鹽； 所述水解步驟中，所用水解劑為酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述單體、交聯(lián)劑、致孔劑和引發(fā)劑的質(zhì)量比為 18. 0 17. 6 63. 4 :1. O。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于所述酸為硫酸；所述酸的濃度為0.25M0
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于所述接枝引發(fā)劑和功能單體的質(zhì)量比為22 mg 7 go
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的方法，其特征在于所述聚合反應(yīng)步驟中，溫度為600C ;時間為24小時； 所述水解反應(yīng)步驟中，溫度為60°C ;時間為4小時； 所述接枝反應(yīng)步驟中，溫度為80°C ;時間為8-20小時，優(yōu)選13小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的方法，其特征在于所述將所得柱體沖致孔劑步驟中，所用溶劑為甲醇； 所述惰性氣氛為氮?dú)鈿夥铡?br> 8.權(quán)利要求1-7任一所述方法制備得到的聚合物整體住。
9.權(quán)利要求8所述聚合物整體柱在高效液相色譜分離中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于所述高效液相色譜分離的模式為陰離子交換模式或反相模式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚合物整體柱及其制備方法與應(yīng)用。該整體柱的制備原料由單體、交聯(lián)劑、致孔劑、引發(fā)劑以及后修飾功能單體組成，按照原料配方，聚合液在不銹鋼柱管里進(jìn)行聚合，用甲醇沖洗整體柱后，在引發(fā)劑存在下進(jìn)行功能單體在柱體表面的接枝反應(yīng)，得到兼具有陰離子交換和反相的色譜柱。該發(fā)明制備過程簡單、易于操作，通過對液相色譜流動相的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)兩種模式分別分離酸性、堿性、中性物質(zhì)，擴(kuò)大了整體柱的適用范圍，為其發(fā)展提供了新穎的思路。
文檔編號B01J20/26GK102744047SQ201210229359
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者張海枝, 李雅萍, 沈瑩, 齊莉 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所