新型亲水作用色谱固定相的制备及色谱性能研究

论文摘要

近年来,随着生物医药技术,食品安全和环境监测等研究领域的发展以及各种组学研究的深入,强极性和亲水性物质的分析迅速成为分析化学和生物化学领域的重要研究对象。由于对强极性物质的良好保留,亲水相互作用色谱（HILIC）越来越受到人们的重视。在HILIC中,针对溶质与固定相表面功能团之间的选择性作用力是决定溶质保留的事实,作者认为在HILIC固定相中引入结构新颖的功能基以及控制功能基密度是制备选择性固定相的关键。围绕这一问题,作者采用不同类型表面修饰方法,将功能基团键合在有机聚合物和硅胶表面,制备了五种固定相并研究了其色谱性能。全文包括六个部分：1.绪论介绍了HILIC的发展历史,溶质的保留特点和分离机理。综述了HILIC固定相及应用研究进展,对今后HILIC的发展趋势进行了展望。2.四唑键合硅胶固定相的制备及色谱性能使用“点击”化学的方法,制备了以四唑为功能基的新型HILIC固定相,并用小分子碱性化合物和苯甲酸类样品对其色谱性能进行了评价。发现碱基和核苷样品的保留随流动相中强洗脱剂水含量的增加而减少,符合亲水作用色谱模式。但是,将该固定相用于对苯甲酸类化合物的分离,却发现溶质保留由强氢键作用控制,阐述了这两类溶质保留行为差异的原因。3.磷酰胆碱改性聚合物色谱固定相的制备及色谱性能采用PGMA/EDMA微球与氯化胆碱和三氯氧磷反应,产物经水解后,制备了磷酰胆碱为功能基的新型HILIC固定相,并使用小分子极性溶质对其色谱性能进行了评价。发现所有溶质保留符合HILIC特征。用极性和碱性溶质验证了磷酰胆碱改性PGMA/EDMA微球表面带负电荷的结论。该结论对于不同溶质分离条件的建立具有指导意义。4.超支化聚缩水甘油醚亲水作用色谱固定相的制备及色谱性能以缩水甘油醚为单体,在硅胶表面阴离子引发聚合制备了超支化聚缩水甘油醚包覆的HILIC固定相,并研究了其色谱性能。发现溶质以何种机理与固定相作用还与溶质的结构有关。依据Hofmeister效应,分析了流动相中缓冲盐种类和浓度对溶质选择性的影响,发现正离子和中性化合物,在含kosmotrope盐的流动相中的保留强于使用chaotropic盐的情况。5.表面引发原子转移自由基聚合（SI-ATRP）法制备聚合物接枝型HILIC固定相及其分离性能依据溶质在HILIC上的保留机理,设计合成了新型单体甲基丙烯酸-2-羟基3-（4羟甲氧基-1,2,3-三唑）酯（HTMA）。利用SI-ATRP技术,将此单体聚合在PCMS/DVB微球表面,实现了聚苯乙烯微球的亲水性改性。用碱基、核苷样品以及酚酸、糖苷样品研究3种不同接枝量的HILIC固定相的分离性能。结果表明,固定相的极性和选择性与聚合物接枝链长有关,聚合物链越长,固定相的极性和选择性越好。这一结论对制备极性和选择性不同的固定相具有理论指导意义。所有溶质在固定相上的保留受静电作用和氢键作用控制。但对酚酸类溶质而言,静电吸附作用更为强烈,导致其洗脱需采用含三氟乙酸的乙腈-水流动相,说明该固定相可应用于中草药中酚酸类物质的选择性分离研究。6. SI-ATRP法制备的聚乙烯四唑接枝型色谱固定相及其色谱性能通过SI-ATRP法,在硅胶基质表面聚合丙烯腈,然后通过“点击”化学方法,制备表面修饰聚乙烯四唑的硅胶固定相。与普通方法合成的四唑硅胶相比,在新方法合成的固定相上,四唑基团含量提高数十倍。碱基和核苷样品,酚酸和糖苷类样品在此固定相上的保留均符合HILIC特征。在5-95%（v/V）之间改变流动相体系中水的比例,酚酸和糖苷类样品的保留值与流动相中水浓度存在“U”型曲线关系,体现出HILIC和RPLC对保留共同起作用的双机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 HILIC的历史和分离特点
• 1.1.1 HILIC的历史
• 1.1.2 亲水作用色谱的分离特点
• 1.2 亲水作用色谱的保留机理
• 1.3 亲水作用色谱的固定相
• 1.3.1 纯硅胶固定相
• 1.3.2 化学键合硅胶固定相
• 1.3.3 聚合物固定相
• 1.4 亲水作用色谱的流动相
• 1.4.1 常用的HILIC流动相
• 1.4.2 极性有机模式
• 1.4.3 反相HILIC
• 1.5 亲水作用色谱的应用
• 1.5.1 极性小分子化合物
• 1.5.2 糖类化合物
• 1.5.3 氨基酸、多肽和蛋白
• 1.5.4 二维液相色谱
• 1.6 存在问题与展望
• 1.7 本文主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 四唑键合硅胶固定相的制备及色谱性能
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 试剂及纯化
• 2.2.3 固定相合成及表征
• 2.2.4 四唑改性硅胶色谱柱的填装
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 四唑键合硅胶的合成与表征
• 2.3.2 四唑改性硅胶柱的HILIC保留行为
• 2.3.3 四唑改性硅胶柱的保留机理
• 2.3.4 pH值对溶质保留的影响
• 2.3.5 离子强度对溶质保留的影响
• 2.3.6 温度对溶质保留的影响
• 2.3.7 流速对溶质保留的影响
• 2.3.8 与未改性硅胶柱的比较
• 2.3.9 四唑柱对酸性化合物的分离
• 2.3.10 酸性化合物在四唑柱上的保留机理
• 2.3.11 pH值对酸性溶质保留的影响
• 2.3.12 离子强度对酸性溶质保留的影响
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 磷酰胆碱改性聚合物色谱固定相的制备及色谱性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 色谱固定相的合成
• 3.2.3 固定相的表征
• 3.2.4 色谱柱的填充
• 3.3 结果与讨论
• GMA/EDMA微球的合成与表征'>3.3.1 改性P_GMA/EDMA微球的合成与表征
• GMA/EDMA微球对碱基核苷样品的分离'>3.3.2 磷酰胆碱改性P_GMA/EDMA微球对碱基核苷样品的分离
• GMA/EDMA微球的HILIC保留行为'>3.3.3 磷酰胆碱改性P_GMA/EDMA微球的HILIC保留行为
• 3.3.4 流动相pH值对溶质保留的影响
• 3.3.5 缓冲盐浓度对溶质保留的影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 超支化聚缩水甘油醚亲水作用色谱固定相的制备及色谱性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 固定相合成与表征
• 4.2.3 色谱柱的填充
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 固定相表征
• 4.3.2 超支化聚缩水甘油醚改性硅胶的色谱性能
• 4.3.3 流动相中水比例对色谱性能的影响
• 4.3.4 盐浓度对溶质保留的影响
• 4.3.5 pH值对溶质保留的影响
• 4.3.6 温度对溶质保留的影响
• 4.3.7 盐种类对溶质保留的影响
• 4.3.8 固定相的稳定性
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 SI-ATRP法制备聚合物接枝型HILIC固定相及其分离性能
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器与试剂
• 5.2.2 聚苯乙烯基微球的亲水性改性
• 5.2.3 改性聚苯乙烯微球的表征
• 5.2.4 色谱条件
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 聚苯乙烯微球的表面改性
• CMS/DVB微球的HILIC性能'>5.3.2 poly（HTMA）接枝P_CMS/DVB微球的HILIC性能
• 5.3.3 poly（HTMA）的接枝链长与分离选择性的关系
• 5.3.4 poly（HTMA）固定相的色谱保留机理
• 5.3.5 盐浓度对色谱保留的影响
• 5.3.6 流动相pH值对溶质保留的影响
• 5.3.7 TFA加入量对溶质保留的影响
• 5.3.8 有机改性剂浓度对溶质保留的影响
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 SI-ATRP法制备聚乙烯四唑接枝型色谱固定相及其色谱性能
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 仪器与试剂
• 6.2.2 SI-ATRP改性硅胶的制备
• 6.2.3 改性硅胶的表征
• 6.2.4 色谱条件
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 SI-ATRP改性硅胶的表征
• 6.3.2 SI-ATRP改性四唑硅胶的HILIC性能
• 6.3.3 SI-ATRP改性四唑硅胶对酸性化合物的分离
• 6.3.4 不同链长SI-ATPR改性四哩硅胶的选择性
• 6.3.5 HILIC保留机理的确认
• 6.3.6 盐浓度对溶质保留的影响
• 6.3.7 pH值对溶质保留的影响
• 6.3.8 各种溶质SI-ATRP改性四唑硅胶柱上的保留机理
• 6.3.9 温度对SI-ATRP改性四唑硅胶柱溶质保留的影响
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 攻读博士学位期间取得的科研成果
• 致谢