專(zhuān)利名稱(chēng)：一種咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱。
背景技術(shù)：
毛細(xì)管電色譜(CEC)是一種兼具高效液相色譜(HPLC)高選擇性和毛細(xì)管電泳(CE)高效性的微分離技術(shù)，固定相通常由毛細(xì)管柱內(nèi)填充顆粒、管壁鍵合或者連續(xù)床等方式制得，流動(dòng)相以電滲流或者電滲流和壓力流為驅(qū)動(dòng)力，因而其分離過(guò)程具有多機(jī)理協(xié)同作用的特征。毛細(xì)管整體柱作為一種重要的CEC分離固定相，具有制備簡(jiǎn)單、通透性好、無(wú)需柱塞和易于改性等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代微分離領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前整體色譜柱主要分為有機(jī)聚合物整體柱和無(wú)機(jī)整體柱兩大類(lèi)。有機(jī)聚合物整體色譜柱所用的聚合物主要包括聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯和聚乙烯類(lèi)型。聚甲基丙烯酸酯整體柱是應(yīng)用最為廣泛的一種，是由單體、交聯(lián)劑、致孔劑和引發(fā)劑等通過(guò)原位聚合得到的連續(xù)均一的棒狀聚合物，其中典型的聚合混合物包括含有一個(gè)乙烯基的功能單體，含有兩個(gè)乙烯基的用作交聯(lián)劑的單體，以及在電色譜中產(chǎn)生電滲流的含離子基團(tuán)化合物。這類(lèi)整體柱具有取材廣泛、使用PH范圍比較寬、生物兼容性好等特點(diǎn)，通過(guò)化學(xué)修飾，可以作為多種色譜模式的固定相。目ill所報(bào)道的多數(shù)有機(jī)整體柱含有短的燒基鏈(異丙基、丁基、己基、羊燒基)(A.Palm, Μ.V.Novotny, Anal.Chem..69(1997) 4499),盡管疏水性較強(qiáng)的長(zhǎng)碳鏈反相填充柱在色譜領(lǐng)域應(yīng)用最廣，而且分離效果較為理想，但具有長(zhǎng)烷基鏈(C12、C18、C20)的整體柱研究進(jìn)展仍較為緩慢，這是由于中性單體和離子化合物單體極性差別較大，即使是再好的致孔劑也無(wú)法使之達(dá)到很好的溶解效果，因此其制作相對(duì)較為困難(M.Bedair, Z.El Rassi,Electrophoresis.23 (2002) 2938)。此外，傳統(tǒng)有機(jī)整體柱容易存在剛性強(qiáng)度低、發(fā)生有機(jī)溶劑溶脹的問(wèn)題。 離子液體是一類(lèi)具有低熔點(diǎn)的有機(jī)陽(yáng)離子與無(wú)機(jī)/有機(jī)陰離子的共聚體，因其具有蒸氣壓小、不揮發(fā)、粘度低、電化學(xué)窗口寬、溶解能力優(yōu)異、可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，已作為一種全新的功能化介質(zhì)和材料在眾多領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。離子液體在色譜領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在:離子液體具有高電導(dǎo)性、高疏水性和良溶劑作用，可作為毛細(xì)管電泳的電解質(zhì)添加劑和動(dòng)態(tài)涂層；基于其低揮發(fā)性、高溶解性和高粘度等特點(diǎn)，離子液體特別適合用于制備選擇性和穩(wěn)定性良好的氣相色譜固定相(V.Pino, A.ff.Lantz , J.L.Anderson ,A.Berthod, D.ff.Armstrong, Anal.Chem..78 (2006) 113);在高效液相色譜中，離子液體可以作為流動(dòng)相的添加劑和修飾固定相(H.Han, J.Li, X.Wang, X.Lin, X.Liu,
S.Jiang, J.Chromatogr.A.1116 (2006) 46),改善分離,減小拖尾現(xiàn)象。由于離子液體性質(zhì)容易通過(guò)調(diào)節(jié)陰陽(yáng)離子的種類(lèi)進(jìn)行組合，鍵合到固定相表面后可以提供較強(qiáng)的電滲流，因此其在新興的毛細(xì)管電色譜領(lǐng)域的應(yīng)用極具前景，離子液體CEC固定相已成為前沿的色譜研究新方向(H.Han, J.Li, X.Wang, X.Lin, X.Liu, S.Jiang, J.Sep.Sc1.34 (2011) 2323.Y.Wang, Q.Deng, G.Fang, M.Pan, Y.Yu, S.Wang, Anal.Chim.Acta.712(2012) I)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱。咪唑型離子液體是最穩(wěn)定的一種離子液體類(lèi)型，對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)物都有良好的溶解性，可用于形成孔徑均勻、機(jī)械強(qiáng)度較強(qiáng)的介孔材料。本發(fā)明采用綠色溶劑離子液體作為新型的離子化合物單體，能夠很好的溶解長(zhǎng)碳鏈中性單體，解決了離子化合物單體和中性單體互溶性問(wèn)題。在本發(fā)明所研制的整體柱上，咪唑型離子液體不僅能產(chǎn)生疏水作用和與芳香環(huán)之間形成共軛大η鍵，而且能提供較強(qiáng)的電滲流以及離子交換作用，并根據(jù)離子液體的用量來(lái)調(diào)節(jié)電滲流的方向和大小，可以滿(mǎn)足極性、中性和堿性化合物連續(xù)快速分離的要求，較好地實(shí)現(xiàn)整體柱在電色譜系統(tǒng)中的應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱，整體固定相是由中性化合物與離子化合物單體原位聚合而成的多孔連續(xù)床；所述的中性化合物為甲基丙烯酸十二烷基酯和二甲基丙烯酸乙二酯，離子化合物單體為1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體，致孔劑為甲醇、甲苯、正丙醇、環(huán)己醇、辛醇、1，4- 丁二醇、乙二醇中的一種或多種，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。中性化合物與離子化合物單體的聚合反應(yīng)在毛細(xì)管中進(jìn)行，聚合反應(yīng)中加入致孔劑和引發(fā)劑，原料配方中各組成的質(zhì)量百分比為:離子化合物單體2.0% 8.0%，中性化合物10% 30%，致孔劑50 80%，引發(fā)劑的加入量為中性化合物質(zhì)量的0.3% 2.0%。本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于:咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱是采用自由基引發(fā)原位聚合一步制成。將帶有咪唑環(huán)的離子液體新型單體引入反相有機(jī)整體柱的制備，反應(yīng)將更加快速均一，離子液體不易揮發(fā)的特性使制得的整體柱形態(tài)更好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔徑分布均勻，通透性較好，機(jī)械強(qiáng)度更高，有效改善了傳統(tǒng)有機(jī)整體柱剛性強(qiáng)度低、易溶脹的弱點(diǎn)，同時(shí)解決了離子化合物單體和中性單體互溶性問(wèn)題。該整體柱是由中性單體(甲基丙烯酸十二烷基酯)、帶電單體(1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽)和交聯(lián)劑(二甲基丙烯酸乙二酯)共聚而成，固定相表面不僅帶有強(qiáng)疏水性的C12烷基鏈，同時(shí)帶有正電荷的咪唑環(huán)和負(fù)電荷的六氟磷酸鹽，這些物質(zhì)可以提供一定的疏水作用、靜電作用和氫鍵作用，可以根據(jù)帶電單體的量來(lái)控制電滲流的大小，其PH適用范圍更廣，也避免了堿性物質(zhì)分離時(shí)產(chǎn)生的不可逆拖尾現(xiàn)象，能夠滿(mǎn)足極性、中性和堿性化合物的連續(xù)分離的要求。


圖1是不同單體配比所制得的整體柱電滲流趨勢(shì)圖:
柱A:中性化合物25%，甲醇:2.5%，正丙醇:25%，1，4_ 丁二醇:36.5%，偶氮二異丁腈
1% ；
柱B:中性化合物24.75%，1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽:0.25%，甲醇:2.5%，正丙醇:25%, 1,4- 丁二醇:36.5%,偶?xì)舛惗∫?1% ；
柱C:中性化合物23.75%，1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽:1.25%，甲醇:2.5%，正丙醇:25%, 1,4- 丁二醇:36.5%,偶?xì)舛惗∫?1% ；
柱D:中性化合物22.75%，1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽:2.25%，甲醇:2.5%，正丙醇:25%, 1,4- 丁二醇:36.5%,偶?xì)舛惗∫?1% ；
柱E:中性化合物21.75%，1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽:3.25%，甲醇:2.5%，正丙醇:25%, 1,4- 丁二醇:36.5%,偶?xì)舛惗∫?1%。圖2是咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱分離烷基苯的電色譜圖:1 一硫脲，2—甲苯，3—乙苯，4—丙苯，5—丁苯，6—戍苯。圖3是咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱分離多環(huán)芳烴的電色譜圖:1 一硫服,2—萘,3—菲,4一蒽。圖4是咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱分離硝基苯胺同分異構(gòu)體的電色譜圖:I一鄰硝基苯胺，2一對(duì)硝基苯胺。圖5是咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱分離核苷堿基的電色譜圖:1 一鳥(niǎo)嘌呤，2—尿嘧啶，3—胞嘧啶。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
(I)柱子的預(yù)處理
石英毛細(xì)管空柱首先用0.1 mol/L的NaOH沖洗2 h 3 h，然后用去離子水沖洗10min后,用0.1 mol/L的HCl溶液沖洗約I h,接著用甲醇沖洗30 min,氮?dú)獯蹈纱谩?2)此步驟為可選步驟。在步驟I處理過(guò)的毛細(xì)管中加入甲醇與甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的1:1混合物，在60°C下反應(yīng)12 h 24 h。然后用甲醇沖洗20 min 30 min。在70°C氮?dú)獯蹈伞?3)柱內(nèi)合成
將甲基丙烯酸十二烷基酯(功能單體)、二甲基丙烯酸乙二酯(交聯(lián)劑)、1_烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、致孔劑和引發(fā)劑分別按以下質(zhì)量百分比數(shù)據(jù)配制:
柱A:中性化合物25%，甲醇:2.5%，正丙醇:25%，1，4_ 丁二醇:36.5%，引發(fā)劑偶氮二異丁腈 1%。柱B:中性化合物24.75%，1_烯丙基_3_甲基咪唑六氟磷酸鹽:0.25%，甲醇:2.5%，正丙醇:25%, 1,4- 丁二醇:36.5%，引發(fā)劑偶氮二異丁腈1%。柱C:中性化合物23.75%，1_烯丙基_3_甲基咪唑六氟磷酸鹽:1.25%，甲醇:2.5%，正丙醇:25%, 1,4- 丁二醇:36.5%，引發(fā)劑偶氮二異丁腈1%。柱D:中性化合物22.75%，1_烯丙基_3_甲基咪唑六氟磷酸鹽:2.25%，甲醇:2.5%，正丙醇:25%, 1,4- 丁二醇:36.5%，引發(fā)劑偶氮二異丁腈1%。柱E:中性化合物21.75%，1_烯丙基_3_甲基咪唑六氟磷酸鹽:3.25%，甲醇:2.5%，正丙醇:25%, 1,4- 丁二醇:36.5%，引發(fā)劑偶氮二異丁腈1%。柱F:中性化合物21.75%，1_烯丙基_3_己基咪唑六氟磷酸鹽:3.25%，甲苯:5.0%，正丙醇:25.0%，乙二醇:34.0%，引發(fā)劑偶氮二異丁腈1%。柱G:中性化合物21.75%，1_烯丙基_3_辛基咪唑六氟磷酸鹽:3.25%，辛醇:5.0%，環(huán)己醇:25.0%，1,4- 丁二醇:34.0%，引發(fā)劑偶氮二異丁腈1%。
柱H:中性化合物21.75%，1_烯丙基_3_辛基咪唑六氟磷酸鹽:3.25%，甲醇:5.0%，環(huán)己醇:25.0%，乙二醇:34.0%，引發(fā)劑偶氮二異丁腈1%。將混合物超聲振蕩20 min后，吹氮?dú)?0 min以除去所溶解的氧氣，將此反應(yīng)液注入已按步驟I或步驟2處理過(guò)的一定長(zhǎng)度的毛細(xì)管中，將毛細(xì)管兩端封閉，并浸于60°C水浴中，反應(yīng)20 h;反應(yīng)完成后，將柱子先用甲醇后用流動(dòng)相沖洗，以除去毛細(xì)管內(nèi)可能殘留的試劑，最后，將該柱在低電壓狀態(tài)下平衡15 h即可進(jìn)行正常實(shí)驗(yàn)或保存?zhèn)溆?。以乙?磷酸緩沖溶液(5 mmol/L,pH=7.0)=70:30為流動(dòng)相，分離電壓為+10 kV，以硫脲為測(cè)試物質(zhì)，進(jìn)行毛細(xì)管電色譜柱表征，如圖1所示，在這些配比下，整體柱聚合完整，產(chǎn)生電滲流大小隨著帶電單體的比例變化而改變。實(shí)施例2
為驗(yàn)證所研制的咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱對(duì)中性同系物的分離性能，應(yīng)用以上制備的整體柱D，以乙腈:磷酸緩沖鹽(5 mmol/L, pH=7.0) =70:30為流動(dòng)相，分離電壓為+10 kV、輔助壓力為1.2 MPa、泵流速為0.1 ml/min的條件下，中性苯系物在該帶正電荷疏水作用有機(jī)整體柱上基線(xiàn)分離，洗脫峰依次為:I硫脲，2甲苯，3乙苯，4丙苯，5 丁苯，6戍苯。實(shí)施例3
為驗(yàn)證所研制的咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱對(duì)多環(huán)芳烴的分離性能，應(yīng)用以上制備的整體柱D，以乙腈:磷酸緩沖鹽(5 mmol/L, pH=7.0) =80:20為流動(dòng)相，分離電壓為+15 kV、輔助壓力為1.2 MPa、泵流速為0.1 ml/min的條件下，多環(huán)芳烴在該反相電色譜有機(jī)整體柱上達(dá)到基線(xiàn)分離，洗脫峰依次為:I硫脲，2萘，3菲，4蒽。實(shí)施例4
為驗(yàn)證所研制的咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱對(duì)堿性物質(zhì)的分離性能，應(yīng)用以上制備的整體柱E，以乙腈:醋酸緩沖鹽(5 mmol/L, pH=3.2) =70:30為流動(dòng)相，分離電壓為+20 kV、輔助壓力為1.2 MPa、泵流速為0.1 ml/min的條件下,硝基苯胺同分異構(gòu)體在該反相電色譜有機(jī)整體柱上達(dá)到基線(xiàn)分離，洗脫峰依次為:1鄰硝基苯胺，2對(duì)硝基苯胺。實(shí)施例5
為驗(yàn)證所研制的咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱對(duì)極性物質(zhì)的分離性能，應(yīng)用以上制備的整體柱G，以乙腈:磷酸緩沖鹽(5 mmol/L, pH=9.6) =60:40為流動(dòng)相，分離電壓為+20 kV、輔助壓力為1.2 MPa、泵流速為0.1 ml/min的條件下，核苷堿基在該反相電色譜有機(jī)整體柱上達(dá)到基線(xiàn)分離，洗脫峰依次為:1鳥(niǎo)嘌呤，2尿嘧啶，3胞嘧啶。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱，其特征在于:整體固定相是由中性化合物與離子化合物單體原位聚合而成的多孔連續(xù)床；所述的中性化合物為甲基丙烯酸十二烷基酯和二甲基丙烯酸乙二酯，離子化合物單體為1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體，致孔劑為甲醇、甲苯、正丙醇、環(huán)己醇、辛醇、1，4-丁二醇、乙二醇中的一種或多種，弓丨發(fā)劑為偶氮二異丁腈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱，其特征在于:中性化合物與離子化合物單體的聚合反應(yīng)在毛細(xì)管中進(jìn)行，聚合反應(yīng)中加入致孔劑和引發(fā)劑，原料配方中各組成的質(zhì)量百分比為:離子化合物單體2.0% 8.0%，中性化合物10% 30%，致孔劑50 80%，引發(fā)劑的加入量為中性化合物質(zhì)量的0.3% 2.0%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱，整體固定相是由中性化合物與離子化合物單體原位聚合而成的多孔連續(xù)床；所述的中性化合物為甲基丙烯酸十二烷基酯和二甲基丙烯酸乙二酯，離子化合物單體為1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體，致孔劑為甲醇、甲苯、正丙醇、環(huán)己醇、辛醇、1,4-丁二醇、乙二醇中的一種或多種，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。本發(fā)明的咪唑型離子液體反相電色譜有機(jī)整體柱不僅具有典型的反相色譜性能，咪唑型離子液體還能提供離子交換基團(tuán)以及產(chǎn)生較強(qiáng)的電滲流，改變離子液體聚合量還可以改變電滲流大小。該整體柱固定相可滿(mǎn)足極性、中性和堿性化合物快速分離的要求。
文檔編號(hào)B01J20/30GK103084151SQ20131005439
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者吳曉蘋(píng), 吳祥宗, 蔡曉蓉 申請(qǐng)人:福州大學(xué)