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专利名称：一种中性的亲水作用杂化硅胶整体柱的制作方法
技术领域：
本发明属于分析化学领域，具体涉及一种中性的亲水作用杂化硅胶整体柱。
背景技术：
毛细管电色谱(CEC)是近年来发展的一种快速高效的微分离技术，毛细管电色谱柱作为CEC技术应用的核心，已成为现代微分离领域的一个研究热点。毛细管整体柱具有制备简单、内部结构均匀、表面改性灵活多样、生物兼容性好和无需烧结柱塞等优点，在CEC分离系统中得到了广泛的应用。中性整体柱是近年来发展的一类新作用模式的整体固定相，其特点在于固定相表面不带有可解离产生强电荷的基团，避免了与带电的分析物之间产生不必要的静电相互作用，通过带电分析物的电泳迁移以及极性的不同，达到对分析物的分离和检测的目的，受到了越来越多色谱工作者的关注。在应用中，这种非电荷型整体柱表面虽没有可解离基团，只要含有极性的基团，仍然可以产生相对较强的电渗流(Electrophoresis 2005, 26,1988 - 1995 ；Karenga, S. , El Rassi, Z., J. Sep. Sci. 2008, 31, 2677 - 2685.),从而更好的应用于CEC分离系统中，实现对分析物的快速、高效的分离分析。目前，所报道的非电荷型整体柱都是基于有机基质聚合反应制备的有机聚合整体柱，尚未见到娃I父基质材料制备的中性整体柱的相关技术报道，其中主要的原因在于通过传统工艺制备的硅胶基质整体柱其表面都含有大量的硅羟基，硅羟基在较广的PH范围中可产生明显的负电荷作用，只要采用常规的sol-gel技术制备的硅胶基质整体柱，聚合硅胶表面就会产生硅羟基，在实际应用时需要进行封尾处理来屏蔽硅羟基所产生的不必要的静电吸附，这给制备非电荷型硅胶整体柱带来了较大难度。有机无机杂化技术已被成功地应用于制备杂化硅胶整体柱，笼状型多面体硅氧烷是一类由硅元素和氧元素组成的具有空间立体构象的典型的有机无机杂化纳米材料，具有良好的机械稳定性和耐酸碱性，且不带有硅羟基，有助于制备非电荷型杂化硅胶整体柱。

发明内容
本发明的目的在于提供一种中性的亲水作用杂化硅胶整体柱。本发明基于自由基引发一步聚合反应，将笼状型多面体硅氧烷纳米材料应用于制备中性的亲水作用杂化硅胶整体柱，解决了传统硅胶基质难以消除硅羟基而难于制备中性硅胶整体柱的问题，建立了非电荷型亲水作用杂化硅胶整体柱的的聚合反应及各组分配比。本发明所制备的整体柱固定相为有机无机杂化硅胶，其表面没有硅羟基，解决了带电化合物和负电荷的硅羟基之间静电作用，同时含有中性的极性基团，可吸附流动相中离子并提供一定的zeta电势，产生相对较强电渗流，并且具有典型的亲水色谱性能，能够较好的应用于CEC分离系统，特别是对中性和带电荷化合物的分离需求。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种中性的亲水作用杂化硅胶整体柱固定相表面不带电荷且含有亲水作用的极性羟、基；所述杂化硅胶整体柱由不带电荷的极性有机单体、聚笼型硅氧烷交联剂、自由基引发剂和致孔剂的有机无机杂化聚合反应形成。所述的不带电荷的极性有机单体为甲基丙烯酸酯羟乙酯，聚笼型硅氧烷交联剂为甲基丙烯酸甲酯基笼状低聚倍半硅氧烷，致孔剂为甲苯和十二醇的混合物，引发剂为偶氮
二异丁腈。其组成配方中各组分占整体柱总组成质量的百分比为极性有机单体和聚笼型硅氧烷交联剂两者总量占30%，其中聚笼型硅氧烷交联剂的用量为总组成质量的5. 19T7. 9% ；引发剂占1% ;致孔剂占69%，其中甲苯用量占总组成质量的10. 9%-35. 0%。本发明的显著优点在于本发明的非电荷型中性的亲水作用杂化硅胶整体柱是采用自由基引发原位聚合一步制得，将不带硅羟基的笼状型多面体硅氧烷纳米材料引入制备非电荷型杂化硅胶整体柱，其内部结构均匀，通透性能好，机械强度高，解决了传统工艺难以制备非电荷型硅胶整体柱的问题。该杂化型硅胶整体柱是由不带电荷的极性有机单体(甲基丙烯酸酯羟乙酯)和聚笼型硅氧烷交联剂(甲基丙烯酸甲酯基笼状低聚倍半硅氧烷)共聚而成，固定相表面不带有硅羟基，解决了带电化合物和硅羟基之间强的静电吸附作用，同时含有丰富中性的极性基团，可吸附流动相中离子于固定相表面，提供一定的zeta电势，产生相对较强电渗流，且具有典型的亲水色谱性能，能够满足对极性的中性和带电化合物的连续分离要求。


图I是不同配比所制得的整体柱柱效变化曲线。柱A:聚笼型硅氧烷交联剂7.0%，有机单体23%，十二醇35.0%,甲苯34. 0%,引发剂1%。柱B:聚笼型硅氧烷交联剂7.0%，有机单体23%，十二醇26.8%,甲苯42. 2%,引发剂1%。柱C:聚笼型硅氧烷交联剂7.0%，有机单体23%，十二醇19. 0%，甲苯50. 0%,引发剂1%。柱D:聚笼型硅氧烷交联剂7.0%，有机单体23%，十二醇10. 9%，甲苯59. 1%,引发剂1%。柱E:聚笼型硅氧烷交联剂5. 1%，有机单体24.9%，十二醇19. 0%，甲苯50. 0%,引发剂1%。柱F:聚笼型硅氧烷交联剂6. 0%，有机单体24.0%，十二醇19. 0%，甲苯50. 0%,引发剂1%。柱G:聚笼型硅氧烷交联剂7. 9%，有机单体22.1%，十二醇19. 0%，甲苯50. 0%,引发剂1%。图2是亲水作用杂化硅胶整体柱对酰胺类中性化合物的电色谱分离图。0.甲苯；l.N，N-二甲基甲酰胺；2.N，N-二甲基丙烯酰胺；3.丙烯酰胺；4.乙酰胺；5.甲酰胺；6.硫脲。
图3是亲水作用杂化硅胶整体柱对核苷和碱基碱性物质的电色谱分离图。0.甲苯；0’.界面峰；1.尿嘧啶；2.脲嘧啶核苷；3.腺嘌呤核苷；4.腺嘌呤；5.胞嘧啶核苷；6.胞嘧啶；7.鸟嘌呤。
具体实施例方式实施例I
将有机单体甲基丙烯酸酯羟乙酯，聚笼型硅氧烷交联剂甲基丙烯酸甲酯基笼状低聚倍半硅氧烷，引发剂偶氮二异丁腈，混合致孔剂甲苯-十二醇的质量比分别按以下数据配制
柱A:聚笼型硅氧烷交联剂7. 0%，有机单体23%，十二醇35.0%,甲苯34.0%，引发剂1%。柱B:聚笼型硅氧烷交联剂7.0%，有机单体23%，十二醇26.8%,甲苯42. 2%,引发剂1%。柱C:聚笼型硅氧烷交联剂7.0%，有机单体23%，十二醇19. 0%，甲苯50. 0%,引发剂1%。柱D:聚笼型硅氧烷交联剂7.0%，有机单体23%，十二醇10. 9%，甲苯59. 1%,引发剂1%。柱E:聚笼型硅氧烷交联剂5. 1%，有机单体24.9%，十二醇19. 0%，甲苯50. 0%,引发剂1%。柱F:聚笼型硅氧烷交联剂6. 0%，有机单体24.0%，十二醇19. 0%，甲苯50. 0%,引发剂1%。柱G:聚笼型硅氧烷交联剂7. 9%，有机单体22.1%，十二醇19. 0%，甲苯50. 0%,引发剂1%。将混合物超声振荡20min,通氮气IOmin后注入事先分别用0. I lmol/L的HCl溶液和0. flmol/L的NaOH溶液预处理过的毛细管中，将毛细管两端封闭，浸于60°C水浴中反应12h ;反应完成后，将柱子先用甲醇后用流动相冲洗，以除去毛细管内可能残留的试剂；将该柱在低电压或者泵压状态下平衡15h即可进行正常实验或保存备用。以乙腈磷酸三乙胺盐缓冲液(5mmol/L，pH 6. 5) =90:10为流动相，分离电压-3 -20 kV，以甲酰胺为测试物质，进行毛细管电色谱柱表征，如图I所示，在该些配比下，整体柱聚合完整，理论塔板高度随致孔剂和有机单体的比例变化而改变。实施例2
应用以上制备的整体柱C，以乙腈磷酸三乙胺盐缓冲液(5mmol/L，pH6. 5)=94:6为流动相，分离电压负20 kV、辅助压力I. IMPa、泵流速为0. I mL/min的条件下，中性酰胺类化合物在该非电荷型亲水作用杂化硅胶电色谱柱上达到基线分离，洗脱峰依次为1. N，N-二甲基甲酰胺；2. N，N-二甲基丙烯酰胺；3.丙烯酰胺；4.乙酰胺；5.甲酰胺；6.硫脲。应用以上制备的整体柱C，以乙腈磷酸三乙胺盐缓冲液(2mmol/L，pH 6.5)=90:10为流动相,分离电压负15 kV、辅助压力3. 5MPa、泵流速为0. I mL/min的条件下,碱性的核苷和碱基极性化合物在该非电荷型亲水作用杂化硅胶电色谱柱上得到有效分离，且峰形对称，无拖尾现象，洗脱峰依次为1.尿嘧啶；2.脲嘧啶核苷；3.腺嘌呤核苷；4.腺嘌呤；5.胞嘧啶核苷；6.胞嘧啶；7.鸟嘌呤
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围 。
权利要求
1.一种中性的亲水作用杂化硅胶整体柱，其特征在于所述杂化硅胶整体柱固定相表面不带电荷且含有亲水作用的极性羟基； 所述杂化硅胶整体柱由不带电荷的极性有机单体、聚笼型硅氧烷交联剂、自由基引发剂和致孔剂的有机无机杂化聚合反应形成； 所述的不带电荷的极性有机单体为甲基丙烯酸酯羟乙酯，聚笼型硅氧烷交联剂为甲基丙烯酸甲酯基笼状低聚倍半硅氧烷，致孔剂为甲苯和十二醇的混合物，引发剂为偶氮二异丁腈。
2.根据权利要求I所述的中性的亲水作用杂化硅胶整体柱，其特征在于其组成配方中各组分占整体柱总组成质量的百分比为极性有机单体和聚笼型硅氧烷交联剂两者总量占30%，其中聚笼型硅氧烷交联剂的用量为总组成质量的5. 19Γ7. 9% ;引发剂占1% ;致孔剂占69%，其中甲苯用量占总组成质量的10. 9%-35. 0%。
全文摘要
本发明公开了一种中性的亲水作用杂化硅胶整体柱，由不带电荷的极性有机单体、聚笼型硅氧烷交联剂、致孔剂和引发剂四种组分组成；所述的不带电荷的极性有机单体为甲基丙烯酸酯羟乙酯，聚笼型硅氧烷交联剂为甲基丙烯酸甲酯基笼状低聚倍半硅氧烷，致孔剂为甲苯和十二醇的混合物，引发剂为偶氮二异丁腈。本发明的硅胶基整体柱聚合固定相分布均匀，通透性能好，机械强度高，固定相表面表面没有硅羟基，解决了带电化合物和硅羟基之间强的静电吸附作用，同时含有丰富中性的极性基团，可吸附流动相中离子于固定相表面，提供一定的zeta电势，产生相对较强电渗流，具有典型的亲水色谱性能，可满足极性的中性和碱性化合物物质的连续快速分离要求。
文档编号G01N30/60GK102636602SQ20121010609
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者林旭聪, 王啸, 谢增鸿 申请人:福州大学