[发明专利]一种两性亲水有机-硅胶杂化整体柱及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于毛细管色谱柱技术领域，具体涉及一种两性亲水有机-硅胶杂化整体 柱及其制备方法。

背景技术

有机-硅胶杂化整体柱是建立在无机硅胶整体的基础上，糅合了有机整体柱的制 备方法，即以四烷氧基硅烷和三烷氧基硅烷为硅烷化试剂，加入有机单体，在酸碱催化下发 生水解和共聚反应制备而成。有机-硅胶杂化整体柱具有制备简单、表面化学性质多样的优 点，既简化了无机-硅胶整体繁琐的修饰过程，又解决了有机聚合物整体柱存在的溶胀或收 缩的问题，有较大的发展前景。“一锅法”(“one-pot”)是最近发展起来的制备有机-硅胶杂 化整体柱的新方法。在制备过程中，先将有机单体直接加入四甲氧基硅烷和含有一个有机 功能基团的三甲氧基硅烷的混合体系中，再经酸催化、碱催化或者两步催化的水解进而反 应生成带有所需结构的硅胶骨架。

磺酸基质的单体同时含有等量的带正电的季铵功能团和负电的磺酸基团，是一种 亲水两性物质。在加压毛细管电色谱（pCEC）中，溶液中的溶质在流动相与固定相形成的分 配平衡、以及电泳迁移作用对磺酸基质的分离有着重要的影响。早在21世纪初，就有相关报 道同时将带有两性离子基团接枝到整体柱中，并用于在电色谱和液相色谱中高效、快速分 离蛋白质。例如，Jandera等(J.Chromatogr.A,2012,1268:91-101)用N，N-二甲基- N-(2-甲基丙烯基)-N-（3-磺丙基）铵甜菜碱和二甘醇二甲基丙烯酸酯作为单体，以1-丙 醇和1,4-丁醇为致孔剂，进行热引发聚合得到了两性整体柱。该柱用于在二维亲水作用下 反相分离酚类化合物和黄酮类化合物，效果明显优于传统的亲水色谱柱。Li等(J. Chromatogr.A,2012,1270:178-185)通过用N，N-二甲基-N-（2-甲基丙烯酰氧-N-（3- 磺丙基）铵甜菜碱接枝传统无机硅胶柱来制备两性柱，并用于分离酸碱、核苷酸等。但是 “one-pot”技术大多使用疏水性较强的引发剂，如AIBN，但是存在引发剂与亲水的溶胶凝胶 及强极性有机单体难以互溶的问题，会造成预聚合混合液的非均一性。目前为止，磺酸基质 在pCEC中的研究较少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种两性亲水有机-硅胶杂化整体 柱及其制备方法。该制备方法具有制备简单、表面化学性质多样的优点，既简化了无机-硅 胶整体繁琐的修饰过程，又解决了有机聚合物整体柱存在的溶胀或收缩的问题，同时引入 水溶性的引发剂AIBA，解决了“one-pot”技术中引发剂与亲水的溶胶凝胶及强极性有机单 体难以互溶的问题，极大地丰富了杂化柱的类型。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种两性亲水有机-硅胶杂化整体柱的制备方法：以四甲氧基硅烷（TMOS）和乙烯基三 乙氧基硅烷（VTEO）作为硅烷化试剂，以[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]-二甲基（3-硫代丙基） 氢氧化铵为有机单体，以偶氮二异丁基脒为引发剂，采用一锅法，经过酸碱两步催化在毛细 管中进行自由基聚合反应，制得两性亲水有机-硅胶杂化整体柱。

所述两性亲水有机-硅胶杂化整体柱的制备方法，具体步骤为：

1）毛细管预处理：取50cm长的毛细管柱，依次通水0.5h、1M盐酸1h、水0.5h、1M氢 氧化钠0.5h后，塞住两端于100℃反应3h；再通水0.5h、0.1M盐酸0.5h、水0.5h、甲醇 0.25h、丙酮0.25h，然后180℃氮吹3h；

2）预聚合溶液的制备：准确称取270mg聚乙二醇、100mg尿素溶解在2.5mL0.01 mol/L的醋酸溶液中，待完全溶解后，再加入900μL四甲氧基硅烷和300μL乙烯基三乙 氧基硅烷，组成预聚合溶液；然后在0℃下搅拌反应1h,使之形成均匀透明的水解液；

3）柱子的制备：准确称取10mg[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]-二甲基（3-硫代丙基）氢 氧化铵以及0.5mg偶氮二异丁基脒，加入至1mL步骤2）制得的水解液中，并冰浴超声10 min溶解脱气；将混合溶液用注射器手动推入预处理好的毛细管柱中至30cm处，用橡胶将 毛细管两端封住，放入40℃水浴锅中加热反应12h后，再将温度升高到60℃继续加热 12h，最后分别用甲醇、水冲洗柱子以除去未完全反应的致孔剂和其它残留物，制得两性亲 水有机-硅胶杂化整体柱。