專利名稱：一種兩性離子電色譜柱及其制備方法
技術領域：
本發明涉及電色譜技術，更具體涉及一種兩性離子電色譜柱的原料配方及其制備方法。
背景技術：
毛細管電色譜(CEC)是高效液相色譜(HPLC)和毛細管電泳(CE)相結合的微分離技術，其 流動相由管內電滲流驅動，它同時具了高效液相色譜的高選擇性和毛細管電泳的高效性。目 前電色譜柱主要分為三種類型:毛細管填充柱、毛細管開管柱及毛細管整體柱。填充柱近來發 展較快，但須制備柱塞，塞子通常會引起氣泡的產生，可能導致實驗運行過程的中斷；而且其裝 填困難，需要很高的裝柱技巧。開管柱雖無封口問題,能夠獲得較高的柱效,但其相比小、樣品 容量低、檢測困難，亦受到一定的限制。整體柱是一種用有機或無機聚合方法在毛細管柱內進 行原位聚合的連續床固定相。由于其具有優異的通透性、高空間利用率、制備簡單、傳質速 度快、低柱壓和無需燒結柱塞等優點，因而成為CEC領域的一個研究熱點。
目前整體色譜柱主要分為有機聚合物整體柱和無機整體柱兩大類。有機聚合物整體色譜 柱所用的聚合物十分集中，主要是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯和聚苯乙烯。與填充電色譜柱 相比，毛細管電色譜整體柱由于具有獨特的優勢已引起色譜工作者的廣泛關注。目前文獻報 導的電色譜整體柱都是固定相表面帶有單一電荷的色譜柱，如固定相表面帶正電荷的色譜柱 (Fu， H" Xie, C.， Xiao, H" Dong, J" Hu， J" Zou, H., J. Chromatogr. A 2004,1044, 237-244; Ye， F.， Xie， Z., Wong， K., Electrophoresis 2006,27, 3373-3380)，或者帶負電荷的色譜柱(Wu， R.， Zou, H., F化H., W., Ye, M., Electrophoresis 2002， 23， 1239-1245)。相對于固定相表面帶有單一電荷的 色譜柱，同時擁有正負電荷的兩性離子電色譜柱將會帶來更強大的分離能力和更寬廣的分離 對象范圍。
發明內容
本發明的目的針對上述問題，提供一種兩性離子電色譜柱的原料配方及其制備方法，該 方法制備的電色譜柱能夠實現在同一根電色譜柱上，其固定相i面同時帶有正負兩種電荷， 且具有較大的電滲流，可應用于毛細管電色譜。該電色譜柱因其固定相表面的兩性離子是強 極性而且帶電的，能夠解決非極性固定相難于分離極性物質的問題，根據分離對象選用不同 的離子交換模式，滿足中性、酸性和堿性化合物的連續快速分離要求，柱子通透性能好，適 用較寬的pH范圍和高濃度的緩沖鹽體系，在制備時不再需要在柱子兩端燒塞子，避免填充 柱子的困難。
本發明的兩性離子電色譜柱原料配方各組分的重量百分比為兩性離子單體5.00 38.00%;交聯劑5.00 31.00%;離子化合物單體0.03 1.00%;引發劑0.3 2.0%;致孔劑 55.0 85.0%。
本發明的兩性離子電色譜柱的制備方法為將原料按照上述配方混合，將所得的混合物
室溫下超聲振蕩15min后，吹氮氣10min除去混合物中溶解的氧氣，然后將混合物注入硅烷 化處理過的毛細管中，將毛細管兩端封閉，浸于60'C水浴中或置于25'C紫外燈下，反應5 40h，待反應完成后，用甲醇流動相沖洗毛細管柱，除去柱內的殘留試劑，得到兩性離子電色 譜柱。
本發明的顯著優點為
a) 本發明的兩性離子電色譜柱采用兩性離子單體、交聯劑和離子化合物單體聚合而成，實 現在同一根電色譜柱上，其固定相表面同時帶有正負兩種電荷，能夠產生較強的電滲流，可 應用于毛細管電色譜。而且具有多種離子形式，能夠提供不同模式的離子交換功能。可滿足 中性、酸性和堿性物質的連續快速分離要求。
b) 本發明的兩性離子電色譜柱因其固定相表面的兩性離子是強極性而且帶電的，能夠解決 非極性固定相難于分離極性物質的問題，柱子通透性能好，適用較寬的pH范圍和高濃度的 緩沖鹽體系。
c) 本發明原位合成的電色譜柱不再需要在柱子兩端燒塞子，也避免了填充柱子的困難。而 且本柱子可根據分離對象不同，選用不同基團的離子化合物單體來制備兩性離子電色譜柱以 產生正反不同方向電滲流。相比于商品硅膠ODS柱及其他類型整體柱，其可適用的分離對象 范圍吏廣。
圖1是兩性離子電色譜柱分離苯酚的電色譜圖。其中1苯酚，2鄰苯二酚,3間苯二酚，4 對苯二酚，5間苯三酚,6硫脲，7連苯三酚。
圖2是兩性離子電色譜柱分離核苷和堿基的電色譜圖。其中0甲苯，1. 5-氟尿嘧啶，2.尿 嘧啶，3.腺嘌呤,4.腺嘌呤核苷，5.尿嘧啶核苷，6.胞嘧啶，7.次黃嘌呤核苷，8.胞嘧咬核苷, 9.鳥嘌呤核苷。
圖3是兩性離子電色譜柱分離酸性化合物的電色譜圖。其中1肉桂酸，2水楊酸，3 對羥基苯甲酸，4原兒茶酸，5沒食子酸。
圖4是兩性離子電色譜柱分離核苷酸的電色譜圖。其中tO溶劑，l胞苷二磷酸,2腺嘌 呤核苷酸,3尿嘧啶核苷酸，4次黃嘌呤核苷酸，5胞嘧啶核苷酸,6鳥嘌呤核苷酸，7腺苷二磷酸， 8尿苷二磷酸。
具體實施方式
原料配方各組分的重量百分比為兩性離子單體5.00 38.00%;交聯劑5.00 31.00%; 離子化合物單體0.03 1.00%;引發劑0.3 2.0%;致孔劑55.0 85.0%。
其中，兩性離子單體為二甲基丙烯酸酯乙基季銨丙磺酸內鹽或丙烯酰胺丙基季銨丙磺酸 內鹽中的一種。交聯劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇雙丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸 酯中的一種。離子化合物單體為甲基丙烯酸丙基磺酸酯、甲基丙烯酸乙基磺酸酯、2-丙烯酰 胺-2-甲基-l-丙磺酸、乙烯基磺酸鈉、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、^]^，^三甲基-2-[(2-甲基-l-氧代-2-丙基)氧]-乙氨甲基硫酸酯、氯化-N,N,N-三甲基-2-[(l-氧代-2-丙烯酰氧)基]-乙 銨、N，N-二甲基胺乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或N,N-二甲基烯丙基胺中 的一種。致孔劑為甲醇、水、乙二醇、苯、甲苯、庚垸、異辛烷、丙醇、1，4-丁二醇、環己醇、 十二醇、N,N-二甲基甲酰胺、甲酰胺、聚乙二醇的同系物或異構體中的一種或多種。引發劑 為偶氮二異丁腈、正丁基鋰、過硫酸銨或過氧化苯甲酰中的一種。
制備過程
1) 柱子的預處理用0.1~1.0mol/L的HC1溶液沖洗毛細管空柱約15 40mH然后用去 離子水沖洗10 30min，后用0.1~1.0mol/L的NaOH沖洗3 5h^然后再用去離子水沖洗10~ 30min,接著用甲醇沖洗10 30min，氮氣吹干待用；
2) 硅烷化在步驟l)處理過的毛細管加入甲醇與甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷體積 比為1 : 1 2 : 1混合物，在6(TC下反應15 30h。然后用甲醇沖洗10 30min。在70r用氮 氣吹干；
3) 柱內合成將原料按照上述配方混合，將所得的混合物室溫下超聲振蕩15min后，吹 氮氣10min除去混合物中溶解的氧氣，然后將混合物注入硅烷化處理過的毛細管中，將毛細 管兩端封閉，浸于60r水浴中或置于25'C紫外燈下，反應5 40h，待反應完成后，用甲醇 流動相沖洗毛細管柱，除去柱內的殘留試劑，得到兩性離子電色譜柱。
實施例l
l.柱子的預處理
首先用O.lmol/L的HC1溶液沖洗毛細管空柱約30mii^然后用去離子水沖洗20min,后用 (Umol/L的NaOH沖洗4h,然后再用去離子水沖洗20min,接著用甲醇沖洗20miri，氮氣吹干 待用。
2. 硅垸化
在步驟i處理過的毛細管加入甲醇與甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷體積比為i: l的混
合物，在60'C下反應24h。然后用甲醇沖洗30min。在70'C氮氣吹干。
3. 柱內合成將丙烯酰胺丙基季銨丙磺酸內鹽、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙基磺酸酯、甲 苯和十二醇按重量比分別為12.90%、 16.70%、 0.40%、 34.80%、 35.20%，所加引發劑偶氮二異 丁腈的用量為聚會物單體用量的0.9%，將所得的混合物室溫下超聲振蕩15min后，吹氮氣 10min除去混合物中溶解的氧氣，然后將混合物注入硅垸化處理過的毛細管中，將毛細管兩 端封閉，浸于60'C水浴中，反應15h，待反應完成后，用甲醇流動相沖洗毛細管柱，除去柱 內的殘留試劑，得到兩性離子電色譜柱。 實施例2
將二甲基丙烯酸酯乙基季銨丙磺酸內鹽、季戊四醇三丙烯酸酯、乙烯基磺酸鈉、環己醇 和乙二醇按重量比分別為9.95%、 9.9%、 0.25%、 39.95%、 39.95%,所加引發劑偶氮二異丁 腈(AIBN)的用量為聚合物單體用量的1.0%，將所得的混合物室溫下超聲振蕩15min后，吹氮 氣10min除去混合物中溶解的氧氣，然后將混合物注入硅垸化處理過的毛細管中，將毛細管 兩端封閉，浸于60'C水浴中，反應20h，待反應完成后，用甲醇流動相沖洗毛細管柱，除去 柱內的殘留試劑，得到兩性離子電色譜柱。在CEC模式下，以pH3.0，離子濃度5 mmol/L、 乙腈.甲酸胺(97/3，v/v)的緩沖液為流動相，外加電壓20 kV、輔助壓力0.3 MPa、泵流速 為0.05 mL/min的條件下，苯酚極性化合物在該兩性離子電色譜柱上18min內達到基線分離。 其譜圖如圖1所示。在CEC模式下，以pH 5.0，離子濃度5 mmol/L、乙腈甲酸胺(88/12,v/v) 的緩沖液為流動相，外加電壓20kV、輔助壓力0.3MPa、泵流速為0.05 mL/min的條件下， 堿性的核苷和堿基極性化合物在該兩性離子電色譜柱上得到有效分離，且峰形對稱，無拖尾 現象。其譜圖如圖2所示。 實施例3
將二甲基丙烯酸酯乙基季銨丙磺酸內鹽、季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯 化銨、環己醇和十二醇按重量比分別為9.95%、 9.87%、 0.28%、 '40.00%、 40.00%,所加引發 劑偶氮二異丁腈的用量為聚會物單體用量的1.0%，將所得的混合物室溫下超聲振蕩15min后， 吹氮氣10min除去混合物中溶解的氧氣，然后將混合物注入硅烷化處理過的毛細管中，將毛 細管兩端封閉，浸于6(TC水浴中，反應20h，待反應完成后，用甲醇流動相沖洗毛細管柱， 除去柱內的殘留試劑，得到兩性離子電色譜柱。在CEC模式下，以pH 3.0，離子濃度20 mmol/L、 乙腈甲酸胺(80/20,v/v)的緩沖液為流動相，外加電壓20kV、輔助壓力0.9MPa、泵流速 為0.05 mL/min的條件下，酸性的苯酸類極性化合物在該兩性離子電色譜柱上15 min內達到 基線分離。其譜圖如圖3所示。在CEC模式下，以pH3.0，離子濃度10mmol/L、乙腈甲 酸胺(85/15，v/v)的緩沖液為流動相，外加電壓20 kV、輔助壓力0.9 MPa、泵流速為0.05 mL/min 的條件下，核苷酸極性化合物在該兩性離子電色譜柱上17min內達到基線分離。其譜圖如圖4所示。 實施例4
將二甲基丙烯酸酯乙基季銨丙磺酸內鹽、二甲基丙烯酸乙二酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲 基氯化銨、甲醇按重量比分別為14.70%、 16.74%、 0.36%、 68.20%，所加引發劑偶氮二異丁腈 的用量為聚會物單體用量的1%，將所得的混合物室溫下超聲振蕩15min后，吹氮氣10min 除去混合物中溶解的氧氣，然后將混合物注入硅垸化處理過的毛細管中，將毛細管兩端封閉， 浸于60'C水浴中，反應15h，待反應完成后，用甲醇流動相沖洗毛細管柱，除去柱內的殘留 試劑，得到兩性離子電色譜柱。 實施例5
將二甲基丙烯酸酯乙基季銨丙磺酸內鹽、聚乙二醇雙丙烯酸酯、氯化->^^^-三甲基-2-[(1-氧代-2-丙烯酰氧)基]-乙銨、甲醇按重量比分別為17.80%、 16.68%、 0.42%、 65.10%,所加引發 劑偶氮二異丁腈的用量為聚會物單體用量的1%， ^所得的混合物室溫下超聲振蕩15min后， 吹氮氣10min除去混合物中溶解的氧氣，然后將混合物注入硅烷化處理過的爭細管中，將毛 細管兩端封閉，浸于60'C水浴中，反應15h,待反應完成后，用甲醇流動相沖洗毛細管柱， 除去柱內的殘留試劑,得到兩性離子電色譜柱。
權利要求
1.一種兩性離子電色譜柱，其特征在于所述電色譜柱的原料配方各組分的重量百分比為兩性離子單體5.00～38.00％；交聯劑5.00～31.00％；離子化合物單體0.03～1.00％；引發劑0.3～2.0％；致孔劑55.0～85.0％。
2. 根據權利要求l所述的兩性離子電色譜柱，其特征在于所述的兩性離子單體為二甲基丙烯酸酯乙基季銨丙磺酸內鹽或丙烯酰胺丙基季銨丙磺酸內鹽中的一種。
3. 根據權利要求1所述的兩性離子電色譜柱^其特征在于所述的交聯劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇雙丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯中的一種。
4. 根據權利要求l所述的兩性離子電色譜柱，其特征在于所述離子化合物單體為甲基丙烯 酸丙基磺酸酯、甲基丙烯酸乙基磺酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基-l-丙磺酸、乙烯基磺酸鈉、 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、N，N，N-三甲基J-[p-甲基-l-氧代-2-丙基)氧]-乙氨甲基硫 酸酯、氯化-N，N,N-三甲基-2-[(l-氧代-2-丙烯酰氧)萄-乙銨、N，N-二甲基胺乙基甲基丙烯 酸酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨或N，N-二甲基烯丙基胺中的一種。
5. 根據權利要求l所述的兩性離子電色譜柱，其特征在于所述致孔劑為甲醇、水、乙二醇、 苯、甲苯、庚烷、異辛垸、丙醇、1,4-丁二醇、環己醇、十二醇、N，N-二甲基甲酰胺、甲 酰胺、聚乙二醇的同系物或異構體中的一種或多種。
6. 根據權利要求1所述的兩性離子電色譜柱，其特征在于所述引發劑為偶氮二異丁腈、正 丁基鋰、過硫酸銨或過氧化苯甲酰中的一種。
7. —種如權利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的兩性離子電色譜柱的制備方法，其特征在于 將原料按照上述配方混合，將所得的混合物室溫下超聲振蕩15min后，吹氮氣10min除去 混合物中溶解的氧氣，然后將混合物注入硅烷化處理過的毛細管中，將毛細管兩端封閉， 浸于6(TC水浴中或置于25'C紫外燈下，反應5 40h，待反應完成后，用甲醇流動相沖洗 毛細管柱，除去柱內的殘留試劑，得到兩性離子電色譜柱。
8. 根據權利要求7所述的兩性離子電色譜柱的制備方法，其特征在于所述制備方法的具體步驟為1) 柱子的預處理用0.1~1.0mol/L的HC1溶液沖洗毛細管空柱15 40min^然后用去離 子水沖洗10 30min，后用0.1 1.Omol/L的NaOH沖洗3~5h,然后再用去離子水沖洗10~ 30min，接著用甲醇沖洗10 30min，氮氣吹干待用；2) 硅垸化在步驟l)處理過的毛細管加入甲醇與甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷體積比為1 : 1 2 : 1混合物，在60。C下反應15 30h;然后用甲醇沖洗10 30min;在70。C用氮 氣吹干；3) 柱內合成將原料按照上述配方混合，將所得的混合物室溫下超聲振蕩15min后，吹氮氣10min除去混合物中溶解的氧氣，然后將混合物注入硅烷化處理過的毛細管中，將毛細 管兩端封閉，浸于6(TC水浴中或置于25'C紫外燈下，反應5 40h，待反應完成后，用甲醇 流動相沖洗毛細管柱，除去柱內的殘留試劑,得到兩性離子電色譜柱。
全文摘要
本發明提供一種兩性離子電色譜柱及其制備方法，原料由兩性離子單體、交聯劑、離子化合物單體、引發劑和致孔劑組成；將兩性離子單體、交聯劑和離子化合物單體在引發劑和致孔劑存在下于硅烷化的毛細管中進行聚合反應，制得兩性離子電色譜柱。本發明的兩性離子電色譜柱能實現在一根電色譜柱上固定相表面同時帶有正負兩種電荷，可產生較強的電滲流，能解決非極性固定相難于分離極性物質的問題，通透性能好，適用較寬pH范圍和高濃度緩沖鹽體系，制備時不需在柱子兩端燒塞子，避免填柱困難。該電色譜整體柱可根據分離對象不同，選用不同基團的離子化合物單體來制備，能滿足中性、酸性和堿性化合物的連續快速分離要求，其可適用的分離對象范圍更廣。
文檔編號B01J20/30GK101574643SQ20091011194
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月10日 優先權日2009年6月10日
發明者林旭聰, 王曉春, 謝增鴻 申請人:福州大學