一种以有机聚合物为基质的反相/弱阴离子交换混合模式色谱固定相的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化学制备方法，具体地说，是一种以有机聚合物为基质的反相/ 弱阴离子交换混合模式色谱固定相的制备方法。
【背景技术】
[0002] 混合模式色谱固定相是近年来发展起来的一种新型色谱固定相，在分离过程中提 供两种或两种以上分离作用机理，其中最常见的是具有正交性质的反相和离子交换作用的 混合，有利于提高分离选择性和扩大分析对象范围。如混合模式反相/弱阳离子色谱固定 相具有疏水和弱阳离子交换保留机制，在混合模式下，可以解决传统反相液相色谱固定相 中碱性化合物拖尾和色谱峰过载的问题。目前，混合模式固定相已广泛用于氨基酸、多肽、 药物分子、无机离子、代谢产物等复杂样品的分离分析，显示出比传统单一分离模式色谱固 定相更多的作用机理和更好的分离效果。
[0003] 硅胶作为一种大家熟知的固定相基质，具有较强的机械强度和易于化学修饰等特 点，已被广泛用于反相色谱固定相体系；但硅胶基质耐受PH值范围有限（通常为2-8)，对 流动相酸碱性有限制，阻碍了其进一步应用。而聚合物固定相如高交联苯乙烯-二乙烯基 苯有机聚合物，可以耐受较宽的PH值范围，具有相对良好的机械强度，已广泛用于离子色 谱固定相体系；同时，单分散的微米级聚合物微球作为色谱填料，不仅可以降低柱压，还可 以显著提高柱效，特别适合用作混合模式色谱固定相的基质；因此，耐受更宽的PH值范围 和良好机械强度的有机聚合物微球必将成为色谱填料基质发展的趋势。
[0004] 目前，高交联苯乙烯-二乙烯基苯共聚微球作为固定相基质的研宄报道较多，但 高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球的研宄报道较少。然而，高交联苯乙 烯-二乙烯苯共聚微球不容易进行衍生化反应，限制其进一步应用；而高交联甲基丙烯酸 缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球含有大量的环氧基，易于进一步的衍生化反应，具有良 好的发展应用前景。
[0005] 本发明通过单步溶胀法制备了一种新型的高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙 烯基苯共聚微球，微球具有良好的单分散性、良好的机械强度和易于化学修饰等特性，非常 适合用作色谱固定相填料基质；同时，本发明制备了十八胺修饰的反相/弱阴离子交换混 合模式色谱固定相；该固定相以高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球为基 质，十八胺为修饰基团；其中仲氨基提供弱阴离子交换作用，十八烷基链、基质微球提供疏 水作用，微球提供空间选择性和π-π作用等；该固定相适用于更宽的pH值范围；通过对 三联苯和苯并菲、苯酚和咖啡因、单取代苯类、十三种亚硝胺等进行分离分析，结果表明该 混合模式固定相具有优越的空间选择性、氢键作用、JT-JT作用和疏水性等色谱分离性能， 对极性分子如亚硝胺具有优越的分离选择特性。
【发明内容】
[0006] 本发明针对色谱填料基质无机硅胶不耐酸碱、化学稳定性差以及现有高交联苯乙 烯-二乙烯基苯共聚微球不易进行化学修饰的缺点，制备了一种新型的耐受酸碱、具有良 好机械强度和易于化学修饰的高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球作为 色谱填料基质，同时制备了以该微球为基质的反相/弱阴离子交换混合模式色谱固定相。
[0007] 本发明是通过以下技术方案来实现的：
[0008] 本发明公开了一种以高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯微球为基质的 反相/弱阴离子交换混合模式色谱固定相的制备方法，采用分散聚合法制备单分散的线性 聚苯乙烯种子微球；采用单步种子溶胀法，制备高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基 苯共聚微球；以十八胺为反应原料，制备一种以高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基 苯微球为基质的反相/弱阴离子交换混合模式色谱固定相；用匀浆法装柱，并对其色谱性 能进行表征；用于分离十三种亚硝胺。
[0009] 作为进一步地改进，本发明在单分散的线性聚苯乙烯种子微球制备过程中，反应 介质为乙醇水溶液，体积浓度为75~100%，单体苯乙烯的质量浓度为总量的5~30%，稳 定剂聚乙烯吡咯烷酮的质量为反应介质质量的0. 5~4%，引发剂偶氮二异丁腈质量为单 体质量的1~5%，反应温度为40~85°C，搅拌速度为100~400r/min，反应时间为12~ 24h〇
[0010] 作为进一步地改进，本发明在单步种子溶胀法制备高交联甲基丙烯酸缩水甘油 酯-二乙烯基苯共聚微球的过程中，单体甲基丙烯酸缩水甘油酯质量浓度为总有机相的 5~30%，交联剂二乙烯基苯的质量为总有机相质量的10~75%，乳化剂十二烷基硫酸钠 质量为总有机相质量的2~4%，稳定剂聚乙烯醇质量为总质量的0. 5~5%，引发剂过氧 化苯甲酰质量为单体质量的0. 4~1. 5%，致孔剂甲苯质量为总有机相质量的20~70%， 溶胀比为10~70倍，乳化温度为20~35 °C，反应温度为60~85°C，搅拌速度为100~ 300r/min，反应时间为12~48h，制备的高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微 球粒径在6-8 μ m之间。
[0011] 作为进一步地改进，本发明所述的微球的粒度可以通过致孔剂、交联剂、分散稳定 剂溶度、溶胀温度、反应温度、引发剂浓度以及溶胀比的选择来控制。
[0012] 作为进一步地改进，本发明在修饰高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共 聚微球的过程中，以过量十八胺为反应原料，异丙醇为溶剂，加热搅拌反应。
[0013] 作为进一步地改进，本发明制备的反相/弱阴离子交换色谱混合模式固定相通过 色谱性能评价，显示多种色谱分离作用机理，所述的机理包括π-π作用、氢键作用、弱阴 离子极性交换作用、疏水作用和空间选择性，并且能够长期稳定地使用。
[0014] 作为进一步地改进，本发明制备的反相/弱阴离子交换色谱混合模式固定相具有 多种色谱分离模式，在同等色谱条件下，相对于商品化C18色谱柱，十三种亚硝胺可以在该 混合模式色谱柱上实现基线分离。
[0015] 本发明具有如下优点：
[0016] 本发明提供的高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球单分散性好， 机械强度高，能够耐受较宽的PH值范围，易于化学修饰，适合用作色谱固定相的基质。
[0017] 本发明提供的高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球制备方法简 单可靠；基球的粒度可以通过致孔剂、交联剂、分散稳定剂溶度、溶胀温度、反应温度、引发 剂浓度以及溶胀比的选择来控制。
[0018] 本发明提供的十八胺修饰方法简单可靠，成本低，可重复性强；
[0019] 本发明提供的聚合物色谱固定相具有多种色谱分离作用机理如31-31作用、氢键 作用、疏水作用和空间选择性等，色谱选择性好，分离效率高，制备得到的反相/弱阴离子 交换色谱柱能够长期稳定地使用等特点。
[0020] 本发明专利制备的高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球，单分散 性好，相对于现有硅胶基质耐受PH值范围更宽，比高交联苯乙烯-二乙烯基苯共聚微球容 易进一步衍生化，并且具有良好的机械强度，适合作为色谱固定相的基质；高交联甲基丙烯 酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球多孔的苯环腔体结构，可以提供像冠醚、环糊精、杯芳 烃等超分子相似的空间选择性；高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球提供 大量的环氧基团，该基团反应性强，反应条件温和，可以与羟基、氨基、酸酐等多种基团单步 发生反应，衍生化对象非常广泛，该类方法具有较高的可行性和重复性；本发明通过十八胺 修饰后的高交联甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球在分离十三种亚硝胺过程 中，显示比商品化C18柱有更好的分离效果和峰形，显示多种作用机理，增加了在分析实际 样品中的灵活性，补充了反相色谱在分离分析中的限制，制备的十八胺修饰的高交联甲基 丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯共聚微球固定相对十三种亚硝胺显示优良的分离富集特 性和实际应用前景；同时，HPLC-MS联用法是检测亚硝胺的重要方法之一，目前，使用的是 商品化硅胶C18柱，流动相需要使用醋酸铵等缓冲盐才能将亚硝胺洗脱，而本专利制备的 固定相在分离亚硝胺时，无需添加缓冲盐即可得到分离，减少对质谱系统的干扰，因此该固