一種大尺寸親水有機聚合物液相整體色譜柱及制備與應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于色譜分離材料技術領域，具體涉及一種大尺寸親水有機聚合物液相整 體色譜柱及制備與應用。
【背景技術】
[0002] 眾所周知，液相色譜及其聯用技術已經是分離分析科學極其重要的組成部分，在 環境、食品安全、藥學、醫學和生命科學等各個不同領域都有著非常廣泛的應用。色譜柱 為液相色譜實現其分離分析功能的核心介質，因此色譜柱的發展直接影響著整個液相色 譜技術乃至各個分離分析科學領域的發展。近年來，具有高通透性、低柱壓、傳質速度快、 制備簡單等優點的新型色譜固定相整體材料已經越來越受到分離分析科學工作者的重 視。而新型整體色譜固定相材料的開發也成為分離科學領域的研宄熱點之一。直至目前， 整體色譜固定相材料已經成功應用于反相色譜、離子交換色譜、親和色譜等分離模式并且 有效地分離了氨基酸、多肽、蛋白質、多肽和類固醇等多種不同性質的化合物體系。根據 制備整體材料的功能單體的不同，整體色譜柱主要分為三大類：有機聚合物整體柱、硅膠 整體柱和雜化整體柱[Zou H, Huang X，Ye M, Luo Q. Monolithic stationary phases for liquid chromatography and capillary electrochromatography. J Chromatogr. A. 2002 ； 954(1-2) :5-32.]。其中，由于有機聚合物整體柱的制備簡單、成本低廉、儀器設備門檻低以 及可以根據不同的分離分析需求選擇不同類型的功能性單體等優點，使得有機聚合物整體 色譜柱具有另外兩種整體色譜柱所不能比擬的優勢。
[0003] 其中，親水性有機聚合物整體色譜柱是有機聚合物整體柱的重要分支， 親水性整體色譜柱的制備是有機聚合物整體色譜柱的重要發展熱點。自1990年 親水性液相色譜（Hydrophilic interaction chromatography, HILIC)被首次提出 后[Alpert AJ.Hydrophilic-interaction chromatography for the separation of peptides,nucleic acids and other polar compounds. J Chromatogr. 1990 ； 499:177-96.]，親水性液相色譜越來越受到分離分析科學工作者的關注。關于這部分的研 宄，Boguslaw 等人做了全面且優秀的綜述[Boguslaw et al. Hydrophilic interaction liquid chromatography(HILIC)-a powerful separation technique.Anal Bioanal Chem(2012)402 :231-247]。
[0004] 然而，關于HILIC整體柱的制備研宄主要集中在小尺寸毛細管柱（內徑小于或 等于200)的制備，而關于更大尺寸的HILIC整體柱制備的文章鮮見報道。然而，基于整 體柱高通透性、低柱壓的特點，若能夠制備大尺寸并且具有高柱效的整體柱，則能夠大大 降低對儀器的要求（小于等于200微米的整體柱需要微升/納升液相，這類儀器存在價 格高、市場選擇少以及流路易堵塞等缺點）。然而，關于大尺寸毛細管整體柱的研宄中目 前只有：Ales等人制備大體積整體柱的研宄[Ales P, Milos B et al. Construction of large-volume monolithic columns. Anal. Chem. 2000, 72, 5693-5699] ;Pavel 等人制備 320微米內徑的甲基丙稀酸醋類毛細管整體柱[Pavel C, Martin C et al. Methacrylate monolithic columns of 320 μm I.D.for capillary liquid chromatography. Journal of Chromatography A. 946(2002)99-106] ;A. Podgornik 等人制備大柱體積（8000ml)的 整體柱并應用于大分子樣品（蛋白質、DNA等）的純化[A. Podgornik et al. large-scale methacrylate monolithic columns: design and properties.J.Biochem. Biophys. Methods 60 (2004) 179-189] ;Huang 等人做了 530 微米內徑整體柱的研宄[Xiao jia H. et al. Octyl-type monolithic columns of 530 μ m i. d. for capillary liquid chromatography. J. chromatogr. A 1062 (2005) 183-188]。但是，上述的這些研宄中都存在 一個主要問題：整體柱的柱效低，機械強度差，分離效果不理想。顯然，這些缺點大大影響了 大尺寸整體色譜柱的進一步研宄和應用。因此，如何制備具有高柱效、強機械強度的大尺 寸（>200微米）的親水性整體色譜柱仍然是分離科學迫切需要解決的科學問題。

【發明內容】

[0005] 為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種高柱 效的大尺寸親水有機聚合物液相整體色譜柱。
[0006] 本發明的另一目的在于提供上述大尺寸親水有機聚合物液相整體色譜柱的制備 方法。
[0007] 本發明的再一目的在于提供上述大尺寸親水有機聚合物液相整體色譜柱的應用。
[0008] 本發明目的通過以下技術方案實現：
[0009] -種大尺寸親水有機聚合物液相整體色譜柱，所述大尺寸親水有機聚合物液相整 體色譜柱是以3-[N，N-二甲基-[2_(2_甲基丙_2_稀酰氧基）胺基丙基]按]丙烷-1-橫 酸內鹽(N, N-dimethyl-N- (3-methacrylamidopropyl) -N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine, SPP)為功能單體，N，N-亞甲基雙丙稀酰胺（N, N-Methylenebis (acrylamide), MBA ，CAS號：110-26-9)為交聯劑，甲醇（Methanol, CAS號：67-56-1)為生孔劑，偶氮二異丁腈 (Azobisisobutyronitrile, AIBN, CAS號：78-67-1)為引發劑，通過熱催化反應在內徑大于 200微米經預處理的石英毛細管內原位聚合而成。
[0010] 所述經預處理的石英毛細管的內徑優選400微米。
[0011] 所述經預處理的石英毛細管是指經過以下步驟預處理的石英毛細管：首先，用濃 度為lmol/L的NaOH溶液沖洗石英毛細管15分鐘；然后，將石英毛細管兩端封口放在100°C 水浴鍋反應2小時；然后用去離子水沖洗石英毛細管直至洗出液的酸堿性pH = 7 ;然后，用 甲醇沖洗石英毛細管并用氮氣干燥4小時；干燥完畢后，把體積比為1:1的甲醇和3-(異 丁稀酰氧）丙基三甲氧基硅烷（3 -(Methylacryloxy)propyl-trimethoxysilane, γ-MAPs ，CAS號：2530-85-0)混合液灌進石英毛細管中并確保管中無氣泡產生，兩端封口且放在 60°C水浴鍋內反應12小時；最后分別用甲醇和水各沖洗30分鐘，氮氣干燥12小時，即得經 過預處理的石英毛細管；通過上述操作，使得石英毛細管內表面的硅醇基與γ-MAPs反應， 從而γ -MAPs鍵合在硅醇基上。
[0012] 所述大尺寸親水有機聚合物液相整體色譜柱具有連續的多孔結構（SPP-co-MBA); 其由末端帶親水性磺酸基團的單體3-[N，N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基）胺基丙 基]銨]丙烷-1-磺酸內鹽（SPP)依次序連接交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA)、3-(異 丁烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（γ-MAPs)和石英毛細管內壁的硅醇基構成。
[0013] 上述大尺寸親水有機聚合物液相整體色譜柱的制備方法，包括以下操作步驟：將 單體3-[N，N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基）胺基丙基]銨]丙烷-1-磺酸內鹽、 交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、生孔劑甲醇和引發劑偶氮二異丁腈混合，超聲脫氣后，灌 入內徑大于200微米經過預處理的石英毛細管柱內，然后將石英毛細管兩端封口，放入水 浴中反應12小時；反應完畢后，除去石英毛細管內的雜質和未反應物，得到大尺寸內徑親 水性有機聚合物液相整體色譜柱。
[0014] 所述的反應是指在溫度為50~65°C范圍內反應6~24小時；優選在溫度為60°C 條件下反應12小時。
[0015] 所述單體3-[N，N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基）胺基丙基]銨]丙 烷-1-磺酸內鹽與交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的質量比為80:20至90:10范圍內；單體 與交聯劑的質量比優選87:13。
[0016] 所述引發劑偶氮二異丁腈的質量為單體3-[N，N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯 酰氧基）胺基丙基]銨]丙烷-1-磺酸內鹽與交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺總質量的 0. 5%~1% ;優選引發劑的質量為單體和交聯劑總質量的1%。
[0017] 所述單體3_[N，N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基）胺基丙基]銨]丙 烷-1-磺酸內鹽與交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的質量之和與生孔劑甲醇的質量比在 25:75至45:55范圍內；優選單體與交聯劑的質量之和與生孔劑的質量之比為32. 5:67. 5。
[0018] 所述除去石英毛細管中的雜質和未反應物是按照以下步驟進行操