一种键合有机聚合物包覆硅球色谱固定相的制备方法与流程

本发明涉及色谱固定相技术领域，具体的说，是一种键合有机聚合物包覆硅球色谱固定相的制备方法。

背景技术：

自19世纪60年代以来，高效液相色谱法作为一种分离技术与方法，凭借其分析速度快、选择性好等优点，获得了非常广泛的应用，现已成为医药、食品、环境、化工、法检等诸多领域中最为常用的分离分析手段。

色谱柱一向被人称作色谱分离技术的“心脏”，而色谱柱内所填充的色谱分离材料则是色谱柱最为关键的部分，是各种hplc分离模式赖以建立和发展的基础。hplc技术的发展，特别是针对于复杂样品的高选择性、高灵敏度、高通量分离分析要求的不断提高，极大地推动了新型色谱固定相的开发。

目前，液相色谱中最常用的色谱固定相按照其基质可以分为两大类：硅胶基质的固定相和聚合物基质的固定相，两者各有其优缺点。硅胶微球因其机械强度高、表面易修饰等优点已成为目前应用最为广泛的固定相基质，但硅胶表面残存的酸性硅羟基的存在，使得碱性溶质在分离过程中发生不可逆吸附、峰型拖尾等问题；聚合物基质的色谱材料化学稳定性及生物样品的兼容性皆优于硅胶，但其机械强度普遍较差，不适宜在高的柱压下工作，此外，聚合物基质的微球固定相还存在易于溶胀、传质阻力大，柱效低等不足。

在不破坏硅胶孔道结构的前提下，在多孔硅胶基质表面及孔道内表面键合聚合物涂层，制备聚合物涂覆的硅胶基质固定相载体，既具备硅球基质耐高压、比表面积大等特点，又兼备聚合物基质化学稳定性强，生物样品兼容性好等优势。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种键合有机聚合物包覆硅球色谱固定相的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种键合有机聚合物包覆硅球色谱固定相的制备方法，其具体步骤为:

(1)硅胶颗粒的预处理

取硅胶颗粒，分散在0.05～0.2mol/l的稀碱溶液中，超声25～35min后，加稀酸溶液调节ph值为6～7，沉降或离心分离，进一步用水充分清洗后，再用甲醇或乙腈清洗，40～60℃下烘干，备用；

在步骤(1)中，所述的硅胶微球为介孔硅球；

在步骤(1)中，所处理的硅胶微球每增加1g，应增加15～20ml的稀碱溶液；

在步骤(1)中，所述的稀碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液；

在步骤(1)中，所述的稀酸溶液为稀盐酸或稀硫酸水溶液；

(2)硅胶颗粒的硅烷化处理

将活化的硅球分散在乙醇-水溶液中，依次加入氨水和甲基丙烯酸3-(三甲氧基硅基)丙酯(γ-mps)试剂，超声混匀后，加热回流反应20～24h，甲醇清洗，干燥，得到双键修饰的硅球；

在步骤(2)中，乙醇-水的体积比为3:1～4:1；

在步骤(2)中，每增加1g硅球，应当增加20～30ml乙醇-水溶液、0.6～0.8ml氨水和1.0～1.5gγ-mps试剂的用量；

在步骤(2)中，所述的加热回流温度为65～75℃；

(3)聚合物包覆物的原位聚合

将硅烷化处理后的硅球分散在乙腈中，依次加入偶氮二异丁腈(aibn)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)、双甲基丙烯酸乙二醇酯(egdma)，85～95℃条件下，回流反应0.5～1.5h，冷却，离心分离。依次用乙腈、dmf清洗，得到含环氧基团的聚合物包覆键合的硅球；

在步骤(3)中，每增加1g硅烷化处理的硅球，应当增加30～40ml乙腈、20～25mgaibn、1.0～1.5mlgma和0.3～0.5mlegdma的用量；

(4)功能基团的键合

将含叠氮基团的聚合物修饰的硅球分散在合适的溶液中，加入可以与环氧基团反应的修饰化合物，进行反应，反应完成后采用超纯水、甲醇充分清洗后，干燥；作为色谱固定相装柱使用；

本步骤中，所使用的反应溶剂可根据所修饰的化合物性质进行选择；修饰过程通过1～3步反应完成。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明所制备的聚合物包覆键合的硅球固定相在硅球表面及孔道内表面均匀地涂覆键合了一层聚合物涂层，制备方法简单、成本较低、固定相结构稳定；

(2)所制备的聚合物包覆键合的硅球固定相，既具备硅球基质耐高压、比表面积大等特点，又兼备聚合物基质化学稳定性强，生物兼容性好等优势；

(3)所制备的聚合物包覆键合的硅球固定相外表面及孔道内表面包覆键合聚合物涂层，聚合物层能够完全屏蔽硅球的硅羟基，所键合的聚合物涂层有效屏蔽硅羟基在色谱分离过程中的负面效应，使得所制备的固定相适宜于包括碱性样品在内的不同结构样品的分离分析。

(4)在硅球表面键合的聚合物含有环氧基团，方便键合不同种类的功能基团，以便制备不同种类的固定相，应用于不同模式的色谱分离过程。

附图说明

附图1为一种有机聚合物原位包覆键合硅球色谱固定相的制备过程示意图；

附图2为采用按照附图1所示过程制备的固定相对两种有机酸的分离效果，色谱条件：等度洗脱，20％醋酸铵水溶液(30mm，ph值3.15)-乙腈，流速0.5ml/min，检测波长254nm；

附图3为采用按照附图1所示过程制备的固定相对5种核苷碱基的分离效果，图中，eb代表乙苯，t代表胸腺嘧啶，u代表尿嘧啶，a代表腺嘌呤，c代表胞嘧啶，g代表鸟嘌呤，色谱条件：流动相为乙腈-水(含0.1％三乙胺)体系，梯度洗脱(0-5min，95％乙腈，5-15min，95-80％乙腈)，流速0.5ml/min，检测波长254nm。

具体实施方式

以下提供本发明一种键合有机聚合物包覆硅球色谱固定相的制备方法的具体实施方式。

实施例1

按照附图1所示方法，在硅胶颗粒外表面及孔道原位包覆键合有机聚合物并修饰麦芽糖基团用作色谱固定相，其具体制备步骤为：

(1)硅胶颗粒的预处理

取5g硅胶微球(颗粒直径4μm，孔径)，分散在0.1mol/l的氢氧化钠溶液中，超声30min后，加稀盐酸调节ph值为6.5～7，用水充分清洗后，用甲醇或乙腈清洗三遍，50℃下烘干，备用。

(2)硅胶基质的硅烷化处理

将步骤(1)中活化的硅胶颗粒分散在150ml乙醇-水(体积比为4:1)溶液中，依次加入3ml氨水和6g甲基丙烯酸3-(三甲氧基硅基)丙酯(γ-mps)试剂，超声混匀后，65～75℃条件下回流反应24h，甲醇清洗3遍，干燥，得到双键修饰的硅球。

(3)聚合物包覆键合

将键合双键基团的硅球，分散在乙腈中，依次加入100mg偶氮二异丁腈(aibn)、6ml甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)、1.5ml双甲基丙烯酸乙二醇酯(egdma)，90℃条件下回流反应1.5h，依次用乙腈、dmf各清洗3遍，得到含环氧基团的聚合物包覆键合的硅球。

(4)利用环氧基团键合功能基团

将所得硅球分散在180mldmf中，加入0.6gnan3和1gnh4cl，90℃条件下回流反应20h，得到含叠氮基团的聚合物修饰的硅球，使用水、乙醇分别清洗3次，离心，去掉溶液。将所得硅球分散在150ml乙醇-水(体积比为2:1)溶液中，加入2g炔丙基麦芽糖、0.74g五水硫酸铜(cuso4)和1.80g抗坏血酸钠(vcna)，混匀，室温搅拌反应12h，反应结束后，分别用氨水、edta水溶液、超纯水、甲醇充分清洗后，干燥。

(5)色谱表征

将所制备的色谱固定相应用于有机酸、有机碱的色谱分离过程，以获得其色谱分离效率。如附图2、3所示，采用苯甲酸、没食子酸作为酸性分子探针，采用5种核苷碱基为碱性分子探针考察所制备的色谱固定相的色谱分离能力，其结果表明，所制备的色谱固定相所有机酸、有机碱均有良好的分离能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。