一種基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱及其制備方法。該方法將疊氮類單體、炔基類單體、交聯(lián)劑、致孔劑、引發(fā)劑和催化劑于一鍋內(nèi)超聲溶解，再注入經(jīng)乙烯基改性的石英毛細(xì)管內(nèi)，經(jīng)過處理制得毛細(xì)管整體柱。本發(fā)明結(jié)合了點(diǎn)擊化學(xué)結(jié)合產(chǎn)率高、選擇性高、內(nèi)在簡單、靈活有效的優(yōu)點(diǎn)和“一鍋法”的反應(yīng)條件溫和、有機(jī)單體取材廣泛、制備時間短的優(yōu)點(diǎn)，制備的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)的整體柱具有穩(wěn)定的顆粒狀堆積的結(jié)構(gòu)。將自由基聚合和點(diǎn)擊化學(xué)“一鍋法”結(jié)合起來制備毛細(xì)管整體柱，拓寬了點(diǎn)擊化學(xué)在整體柱中的應(yīng)用。
【專利說明】一種基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于毛細(xì)管整體柱的制備領(lǐng)域，具體涉及一種基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物樣品的復(fù)雜性和多樣性對現(xiàn)有分離技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，用于分離技術(shù)的儀器如高效液相色譜等，在分離生物樣品時均需在硬件和軟件方面進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。其中色譜分離的核心部分是色譜柱。傳統(tǒng)的填充柱在柱效與通量之間無法取得平衡，也就是提高柱效的同時柱背壓也隨之增加，無法滿足快速、高效、高通量分離的要求。在這種背景下，整體柱應(yīng)運(yùn)而生。整體柱柱體是具有多孔結(jié)構(gòu)的整體棒狀固定相，與傳統(tǒng)填充柱相t匕，具有通透性好、傳質(zhì)速率快、易于改性、容易制備等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于來源寶貴的微量生物樣品，是當(dāng)前微分離分析領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)(Sykora.D, Svec.F，F(xiàn)rechet.J.M, J.Chromatogr.A, 1999，852: 297)。目前整體柱已能適用于各種分離模式,如反相色譜、正相色譜、親和色譜、疏水相互作用色譜等模式。
[0003]整體柱按聚合基質(zhì)的不同可以分為:硅膠(無機(jī))基質(zhì)整體柱、有機(jī)聚合物基質(zhì)整體柱及有機(jī)-無機(jī)雜化整體柱。目前制備整體柱的方法多采用自由基原位聚合的方法，此方法選材廣泛、制備過程簡單、PH應(yīng)用范圍寬、生物兼容性好。但是用于自由基原位聚合的功能單體容易發(fā)生自聚影響孔的尺寸，進(jìn)而造成較差的滲透性和較低的柱效。為了克服這些缺點(diǎn)，人們將一些接枝率高的、反應(yīng)條件溫和的方法逐步引入到整體柱的制備中，例如諾貝爾化學(xué)獎獲得主K.B.Sharpless教授提出的點(diǎn)擊化學(xué)的方法。點(diǎn)擊化學(xué)是利用易得的原料，通過高效、可靠而又具有選擇性的反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)雜原子連接(C-X-C)，點(diǎn)擊化學(xué)具有高選擇性、高轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)條件溫和、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。點(diǎn)擊化學(xué)自提出以來，在眾多領(lǐng)域如藥物化學(xué)、生物科學(xué)、高分子化學(xué)、色譜固定相合成等展示了良好的應(yīng)用前景，引起了人們的重大關(guān)注，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。點(diǎn)擊化學(xué)的代表反應(yīng)是銅催化的疊氮-炔基的Husigen環(huán)加成反應(yīng)和巰基-烯點(diǎn)擊反應(yīng)。目前，基于巰基-烯的點(diǎn)擊反應(yīng)已成功用于毛細(xì)管整體柱的制備(Ming-Luan Chen, Jun Zhang, Zheng Zhang, B1-FengYuan, Qiong-Wei Yuj Yu-Qi Feng, J.Chromatogr.A， 2013， 1284:118-125; YixuanLiuj Yingzhuang Chen, Huihui Yang, Lihua Niej Shouzhuo Yaoj J.Chromatogr.A,2013，1283:132-139)。基于銅催化的疊氮-炔基的點(diǎn)擊反應(yīng)具有高選擇性、高產(chǎn)率、近乎量化的接枝度等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)采用柱后修飾的方法將點(diǎn)擊化學(xué)應(yīng)用到毛細(xì)管整體柱的制備(Xiangli Sun, Dong Lin, Hiwen He, Langxing Chen, Yukui Zhang, Talanta,2010,82:404-408)，但是目前將點(diǎn)擊化學(xué)和自由基聚合“一鍋法”結(jié)合制備毛細(xì)管整體柱的方法尚未有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱及其制備方法。該方法采用自由基聚合和點(diǎn)擊化學(xué)“一鍋法”結(jié)合反應(yīng)制備毛細(xì)管整體柱，具有選擇性高、產(chǎn)率高、操作條件溫和、方法簡便等優(yōu)點(diǎn)，在分離有機(jī)小分子、復(fù)雜生物樣品方面有著良好的應(yīng)用前景。
[0005]一種基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱，采用自由基聚合一點(diǎn)擊化學(xué)“一鍋法”結(jié)合反應(yīng)制備而成的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱。
[0006]一種制備如上所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的方法，包括以下步驟:
(1)預(yù)聚混合溶液的制備:將疊氮類單體、炔基類單體、交聯(lián)劑、致孔劑、引發(fā)劑、催化劑均勻混合后，于室溫下超聲振蕩，通氮?dú)馊コ旌先芤褐腥芙獾难鯕猓?br> (2)自由基聚合一點(diǎn)擊化學(xué)“一鍋法”結(jié)合反應(yīng):將步驟I)制得的混合溶液注入經(jīng)乙烯基改性的石英毛細(xì)管內(nèi)，密封后置于水浴鍋內(nèi)反應(yīng)；將毛細(xì)管取出，用甲醇或乙腈沖洗制得毛細(xì)管整體柱。
[0007]所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的制備方法，步驟I)所述的疊氮類單體為疊氮化羧酸或疊氮化羧酸酯；其中，疊氮類羧酸的化學(xué)式為N3(CH2)nCOOH, η為1-9，疊氮化羧酸酯的化學(xué)式為N3(CH2)nCOOR, η為1-9 ;
所述的炔基類單體為甲基丙烯酸炔丙基酯或丙烯酸炔丙基酯中的一種；
所述的交聯(lián)劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一種；
所述的致孔劑為二甲基亞砜/十二醇混合物或N，N- 二甲基甲酰胺/十二醇混合物中的一種；其中，二甲基亞砜與十二醇的質(zhì)量比為40-60:40-60，Ν，Ν-二甲基甲酰胺與十二醇的質(zhì)量比為40-60:40-60 ；
所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈；
所述的催化劑為溴化亞銅配合物、氯化亞銅、溴化亞銅、碘化亞銅中的一種；其中溴化亞銅配合物為溴化亞銅與配體五甲基二乙烯三胺或2，2’ -聯(lián)吡啶形成的配合物中的一種。
[0008]所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的制備方法，二甲基亞砜/十二醇混合物:二甲基亞砜與十二醇的質(zhì)量比為55:45，N, N-二甲基甲酰胺/十二醇混合物:N，N-二甲基甲酰胺與十二醇的質(zhì)量比為55:45。
[0009]所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的制備方法，步驟I)中疊氮類單體和炔基類單體的摩爾質(zhì)量比為廣2:1，優(yōu)選1:1 ;炔基類單體和交聯(lián)劑的質(zhì)量比為廣2:1，優(yōu)選1:1 ;致孔劑與疊氮類單體、炔基類單體和交聯(lián)劑三者之和的質(zhì)量比為60-80:20-40，優(yōu)選80:20 ;引發(fā)劑的質(zhì)量為疊氮類單體、炔基類單體和交聯(lián)劑三者質(zhì)量之和的f 2%，優(yōu)選1% ;催化劑在混合溶液中的濃度為0.2~lmg/mL，優(yōu)選0.4mg/mL。
[0010]所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的制備方法，步驟2)中，反應(yīng)溫度為6(T75°C，優(yōu)選為70°C ;反應(yīng)時間為12~24h，優(yōu)選為24h。
[0011]一種如上所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的應(yīng)用為:用于有機(jī)小分子、復(fù)雜生物分子的分離。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明提供的基于 Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)的毛細(xì)管整體柱的制備方法，可以在70°C水浴鍋中反應(yīng)24h將自由基聚合和點(diǎn)擊化學(xué)“一鍋法”結(jié)合反應(yīng)，大大改善了普通的自由基聚合造成的柱體結(jié)構(gòu)不均一的問題，制備過程簡單、易操作、制備方法重現(xiàn)性好，可適用于分離有機(jī)小分子、復(fù)雜生物樣品等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為實(shí)施例所制得的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)的毛細(xì)管整體柱截面的掃描電鏡圖；
圖2為實(shí)施例所制得的基于Cu (I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)的毛細(xì)管整體柱柱體與管內(nèi)壁連接處的掃描電鏡圖；
圖3為實(shí)施例2中甲苯、N, N- 二甲基甲酰胺、甲酰胺、硫脲4種混合樣的分離色譜圖； 圖4為實(shí)施例3中5種苯系物的分離色譜圖；
圖5為實(shí)施例4中不同pH條件下苯胺類的分離色譜圖；
圖6為實(shí)施例5中6種生物堿的分離色譜圖；
圖7為實(shí)施例6中5種核苷堿基類混合樣的分離色譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0015]本發(fā)明提供的制備整體柱的方法，所用的聚合物分離介質(zhì)是由6-疊氮己酸和甲基丙烯酸炔丙基酯點(diǎn)擊并且和乙二醇二甲基丙烯酸酯聚合而成，該聚合體系還包括二甲基亞砜和十二醇的二元致孔劑、弓I發(fā)劑和催化劑。
[0016]實(shí)施例1
1.柱子預(yù)處理
將毛細(xì)管內(nèi)壁依次用丙酮沖洗30min，清水沖洗lh，氫氧化鈉沖洗12h，清水沖洗2h，鹽酸沖洗3h，清水沖洗2h，甲醇沖洗30min，最后通氮?dú)獯蹈桑?br> 2.硅烷化
在預(yù)處理過的毛細(xì)管內(nèi)注入無水甲醇和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(Y-MAPS)體積比為1:1的混合液，在45°C下反應(yīng)12h，然后用甲醇沖洗30min，在60°C下氮?dú)獯蹈桑?br> 3.柱內(nèi)合成
準(zhǔn)確量取6-疊氮己酸36 μ L，甲基丙烯酸炔丙基酯31 μ L，乙二醇二甲基丙烯酸酯29 μ L, 二甲基亞砜200 μ L,十二醇219 μ L,偶氮二異丁腈lmg，碘化亞銅0.2mg于離心管中，于室溫下超聲使其混合均勻，氮吹制成預(yù)聚混合溶液；將混合液注入經(jīng)乙烯基改性的100 μ m內(nèi)徑毛細(xì)管中，至25cm處，兩端封口放入70°C水浴鍋中反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后取出冷卻至室溫，在高壓恒流泵的低流速下用甲醇沖洗除去未反應(yīng)的單體和致孔劑，制得了聚合物基質(zhì)的毛細(xì)管整體柱；
用掃描電子顯微鏡觀察上述制備得到的整體柱的柱體微觀形貌，可以得知材料具有微米級的微孔和連續(xù)的三維骨架，如圖1所示；
用掃描電子顯微鏡觀察上述制備得到的整體柱的柱體微觀形貌，可以得知整體柱基質(zhì)與石英毛細(xì)管內(nèi)壁鍵合完好，能耐受19兆帕的泵壓，具有較好的機(jī)械穩(wěn)定性，如圖2所示。[0017]實(shí)施例2
在微柱液相色譜(μ HPLC)模式下，以5%乙腈水溶液為流動相Α，5%水乙腈溶液為流動相B ;色譜條件:100%Β ;泵流速為0.05 mL/min ;檢測波長為214nm ;甲苯、硫脲、甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺(各IOOppm)的混合液在上述實(shí)施示例I中制得的聚合基質(zhì)的毛細(xì)管整體柱上實(shí)現(xiàn)高效選擇性的分離，其色譜分離圖如圖3所示，色譜圖中的峰依次為1:甲苯，2:N，N- 二甲基甲酰胺，3:甲酰胺，4:硫脲。
[0018]實(shí)施例3
在微柱液相色譜(μ HPLC)模式下，以5%乙腈水溶液為流動相A，5%水乙腈溶液為流動相B ;色譜條件:45%B ;泵流速為0.05 mL/min ;檢測波長為214nm ;硫脲、苯、甲苯、乙苯、丙苯、丁苯(各IOOppm)的混合液在上述實(shí)施示例I中制得的聚合基質(zhì)的毛細(xì)管整體柱上實(shí)現(xiàn)高效選擇性的分離，其色譜分離圖如圖4所示，色譜圖中的峰依次為1:硫脲，2:苯，3:甲苯，4:乙苯,5:丙苯,6:丁苯。
[0019]實(shí)施例4
在微柱液相色譜(μ HPLC)模式下，以5%乙腈磷酸鹽緩沖液(50mM，pH=3、4.5、5.5)為流動相A，5%水乙腈溶液為流動相B ;色譜條件:50%B ;泵流速為0.05 mL/min ;檢測波長為214nm ;苯胺、苯甲胺、鄰硝基苯胺、甲萘胺(各IOOppm)的混合液在上述實(shí)施示例I中制得的聚合基質(zhì)的毛細(xì)管整體柱上實(shí)現(xiàn)高效選擇性的分離，其色譜分離圖如圖5所示，色譜圖中的峰依次為1:苯胺，2:苯甲胺，3:鄰硝基苯胺，4:甲萘胺。
[0020]實(shí)施例5
在微柱液相色譜(μ HPLC)模式下，以5%乙腈磷酸鹽緩沖液(20mM，pH=3)為流動相A，5%水乙腈溶液為流動相B ;色譜條件:92%B ;泵流速為0.05 mL/min ;檢測波長為214nm ;茶堿、鹽酸甲基麻黃堿、鹽酸罌粟堿、荷葉堿、氧化槐果堿、高三尖杉酯堿(各IOOppm)的混合液在上述實(shí)施示例I中制得的聚合基質(zhì)的毛細(xì)管整體柱上實(shí)現(xiàn)高效選擇性的分離，其色譜分離圖如圖6所示，色譜圖中的峰依次為1:茶堿，2:鹽酸甲基麻黃堿，3:鹽酸罌粟堿，4:荷葉堿，5:氧化槐果堿，6:高三尖杉酯堿。
[0021]實(shí)施例6
在微柱液相色譜(μ HPLC)模式下，以5%乙腈磷酸鹽緩沖液(20mM，pH=3)為流動相A，5%水乙腈溶液為流動相B ;色譜條件:92%B ;泵流速為0.05 mL/min ;檢測波長為254nm ;腺嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶、甲氨基嘌呤、腺苷(各IOOppm)的混合液在上述實(shí)施示例I中制得的聚合基質(zhì)的毛細(xì)管整體柱上實(shí)現(xiàn)高效選擇性的分離，其色譜分離圖如圖7所示，色譜圖中的峰依次為1:腺嘌呤，2:胞嘧啶，3:尿嘧啶，4:甲氨基嘌呤，5:腺苷。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專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】
1.一種基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱，其特征在于:采用自由基聚合一點(diǎn)擊化學(xué)“一鍋法”結(jié)合反應(yīng)制備而成的基于Cu (I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱。
2.一種制備如權(quán)利要求1所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)預(yù)聚混合溶液的制備:將疊氮類單體、炔基類單體、交聯(lián)劑、致孔劑、引發(fā)劑、催化劑均勻混合后，于室溫下超聲振蕩，通氮?dú)馊コ旌先芤褐腥芙獾难鯕猓? (2)自由基聚合一點(diǎn)擊化學(xué)“一鍋法”結(jié)合反應(yīng):將步驟I)制得的混合溶液注入經(jīng)乙烯基改性的石英毛細(xì)管內(nèi)，密封后置于水浴鍋內(nèi)反應(yīng)；將毛細(xì)管取出，用甲醇或乙腈沖洗制得毛細(xì)管整體柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的制備方法，其特征在于:步驟I)所述的疊氮類單體為疊氮化羧酸或疊氮化羧酸酯；其中，疊氮類羧酸的化學(xué)式為N3(CH2)nCOOH, η為1_9，疊氮化羧酸酯的化學(xué)式為N3(CH2)nCOOR, η為1_9 ; 所述的炔基類單體為甲基丙烯酸炔丙基酯或丙烯酸炔丙基酯中的一種； 所述的交聯(lián)劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一種； 所述的致孔劑為二甲基 亞砜/十二醇混合物或N，N- 二甲基甲酰胺/十二醇混合物中的一種；其中，二甲基亞砜與十二醇的質(zhì)量比為40-60:40-60，Ν，Ν-二甲基甲酰胺與十二醇的質(zhì)量比為40-60:40-60 ； 所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈； 所述的催化劑為溴化亞銅配合物、氯化亞銅、溴化亞銅、碘化亞銅中的一種；其中溴化亞銅配合物為溴化亞銅與配體五甲基二乙烯基三胺或2，2’ -聯(lián)吡啶形成的配合物中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的制備方法，其特征在于:二甲基亞砜/十二醇混合物:二甲基亞砜與十二醇的質(zhì)量比為55:45，N，N- 二甲基甲酰胺/十二醇混合物:N，N- 二甲基甲酰胺與十二醇的質(zhì)量比為55:45。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的制備方法，其特征在于:步驟I)中疊氮類單體和炔基類單體的摩爾質(zhì)量比為廣2:1，炔基類單體和交聯(lián)劑的質(zhì)量比為廣2:1，致孔劑與疊氮類單體、炔基類單體和交聯(lián)劑三者之和的質(zhì)量比為60-80:20-40，引發(fā)劑的質(zhì)量為疊氮類單體、炔基類單體和交聯(lián)劑三者質(zhì)量之和的廣2%，催化劑在預(yù)聚混合溶液中的濃度為0.2"lmg/mL。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的制備方法，其特征在于:步驟2)中，反應(yīng)溫度為6(T75°C，反應(yīng)時間為12~24h。
7.—種如權(quán)利要求1所述的基于Cu(I)點(diǎn)擊的聚合物基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的應(yīng)用，其特征在于:用于有機(jī)小分子、復(fù)雜生物分子的分離。
【文檔編號】B01D15/22GK103920308SQ201410132570
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】林子俺, 俞瑞芳, 鄭江南, 楊黃浩, 張?zhí)m, 陳國南 申請人:福州大學(xué)