[发明专利]一种有机-无机杂化毛细管整体柱的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种毛细管整体柱的制备方法，更具体地涉及一种有机-无机杂化毛细管整体柱的制备方法。

背景技术

生物样品的复杂性和多样性对现有分离技术提出了严峻的挑战。仅就色谱技术在分离科学研究中的应用而言，人们已在微柱液相色谱、毛细管电色谱及其色谱固定相等方面做了大量的改进，其核心部件是毛细管色谱柱。传统的毛细管填充柱存在背压大、装填困难、需要制备柱塞等缺点，无法满足快速、高效、高通量、高选择性分离的要求。

整体柱作为继多聚糖、交联与涂渍、单分散之后的第四代分离介质，正是应对复杂样品体系的快速、高效、高通量分析需要而发展起来的一种新型多孔微分离介质（Iberer. G, Hahn. R, Jungbauer. A, LC-GC, 1999, 17: 998）。与传统的填充柱相比，整体柱采用原位聚合，具有制备简单、易于改性、高容量、传质快、柱效高以及试剂耗量少等优点，特别适合于来源宝贵的微量生物样品，是当前微分离分析领域的研究热点（Sykora. D, Svec. F, Frechet. J.M, J. Chromatogr. A, 1999, 852: 297）。毛细管整体柱按其基质不同可分为无机整体柱和有机聚合物整体柱。以硅胶为基质的无机整体柱具有快速、低压、机械强度好等优异特性，适合小分子物质的高效快速分离，但制备繁琐、需高温老化、抗溶剂性能差、适用的pH范围较小。而有机聚合整体柱制备方法简单、pH适用范围宽、单体及交联剂选择面广、能够实现对生物大分子的高效、快速、高通量分离等优点，但其溶胀效应会影响固定相的稳定性和机械性能。新近发展起来的有机-无机杂化法则是将有机硅烷与无机硅烷相结合，在温和条件下通过“一步”或“二步”催化法聚合而成（Yan L, Zhang Q, Zhang J , Zhang L, L i T, Feng Y, Zhang L, Zhang W, Zhang Y. J. Chromatogr. A, 2004, 1046: 255；Ma, J. F., Liang, Z., Qiao, X. Q., Deng, Q. L., Tao, D. Y., Zhang, L. H., Zhang, Y. K., Anal. Chem. 2008, 80, 2949–2956.），制得的有机-无机杂化整体柱兼备了有机整体柱和硅胶整体柱的优点，具有宽的pH适用范围及良好的机械稳定性。然而，“一步”或“二步”催化法可供选择的有机硅烷种类较少，成本昂贵、反应时间过长，操作繁琐，严重制约着该方法的推广。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种有机-无机杂化毛细管整体柱的制备方法，该方法原料来源简单、反应条件温和、反应时间较短、成本低。

本发明提供的制备整体柱的方法，包括如下步骤：

1）将硅烷前驱体、分散剂以及催化剂混合，于冰水浴下剧烈搅拌至透明粘稠状；

2）将有机功能单体、致孔剂和引发剂加入到步骤1）得到的透明粘稠液中，于0～4℃下超声至完全溶解，将混合液注入经乙烯基改性的石英毛细管内，密封后置于水浴锅内，于35～45℃和60～75℃下分别加热8～24小时完成聚合反应，再用甲醇或乙腈清洗制得所述整体柱。

步骤1）中，所述硅烷前驱体为四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷中的一种以及乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种的混合物，或四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷中的一种以及3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和3-（甲基丙烯酰氧）丙基三乙氧基硅烷中的一种的混合物，即硅烷前驱体为乙烯基三甲（乙）氧基硅烷和3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲（乙）氧基硅烷中的一种与四甲（乙）氧基硅烷的混合物，混合物中两者的体积比为9-3：1；分散剂为聚乙二醇10000，用量为硅烷前驱体质量的20%-35%；催化剂为0.01mol/L乙酸水溶液，催化剂与硅烷前驱体的体积比为4-1：1；

步骤2）中，所述有机功能单体为4-乙烯基苯硼酸、3-丙烯酰胺基苯硼酸或3-（2-羰基乙烯基）苯硼酸；致孔剂为二甘醇或丙酮；引发剂为偶氮二异丁腈，有机功能单体、致孔剂和引发剂的质量比为18-40：56-160：0.2-1.0，有机功能单体、致孔剂和引发剂的总质量占透明粘稠液质量的16%-22%。

所述混合物中两者的体积比优选为5-6：1；分散剂的用量优选为硅烷前驱体质量的25%-30%；所述催化剂与硅烷前驱体的体积比优选为2-3：1；所述有机功能单体、致孔剂和引发剂的质量比优选为20：80：0.6。

有机功能单体、致孔剂和引发剂的总质量占透明粘稠液质量的20%。