高效液相色谱整体柱技术的进展鲍笑岭,许旭摘 要:高效
液相色谱整体柱(又名连续床)具有制备相对简单、原料易得以及聚合组分在一定范围内可调节的优点,是近年来得到迅速发展的新型色谱柱。本文综述了目前高效
液相色谱(HPLC)制备整体柱的典型高聚物体系、制备各种整体柱时反应条件的影响,并简要介绍了它的表征方法和应用。
关键词: 整体柱,聚合物,高效
液相色谱,评述
1 引 言
近年来,高效
液相色谱整体柱作为一种新型色谱柱迅速发展起来。已有数家公司推出了商品化的整体柱,例如无机硅骨架的整体柱Silica RODTM、Prep RODsTM和ChromolithTM,有机聚合物整体柱CIMTM。有关这一新技术的综述也有多篇,但其中讨论毛细管电色谱整体柱的较多。
整体柱(monolithic column)又称整体固定相(monolithic stationary phasc)、棒柱(rod)、连续床(continuous bed)等,是在柱管内原位聚合或固定化了的连续整体多孔结构,可根据需要对整体材料的表面作相应的衍生化,是一种新型的用于分离分析或作为反应器的多孔介质。通过控制聚合条件来得到具有理想孔径分布的整体柱。整体柱中的空间由聚合物颗粒中的孔和颗粒间的缝隙组成,分离在样品流经孔结构时发生。可以减少路径的差异和纵向扩展。虽然早在1967年Kubin等尝试用聚2-羟乙基甲基丙烯酸酯凝胶制备分离蛋白质的低压排阻色谱柱,但实用性的整体柱是1989年Hjerten首次报道的聚丙烯酰胺整体柱。整体柱的优点包括:可以原位制备,省去制备填料和装柱,也可以同法制成聚合物颗粒后再装柱;聚合物易于制备,柱子的长度和直径在一定程度上不受限制;聚合反应混合物中的单体可以灵活选择以得到合适的基质和性质;易于在柱衍生化,以得到具有合适性质的色谱柱;通过控制聚合反应的条件可以优化孔的性状。目前制备的整体柱分为无机和有机两大类:前者主要是将硅氧化物直接烧结在柱内或者用溶胶-凝胶法在柱中反应得到,后者则是有机聚合单体在柱管内原位聚合得到的。用作整体柱分离介质的多孔高聚物必须考虑其表面的化学性质、对溶剂和溶质的保留、孔隙率、孔径分布和硬度这几方面的要求。整体柱可以用作高效
液相色谱柱和毛细管电色谱柱,本文主要讨论高效
液相色谱整体柱的制备。而制备方法差异比较大的分子印迹整体柱详见文献。
2 整体柱材料
2.1 无机整体柱
液相色谱中传统的填充柱常用硅胶作为填充基体材料,锆、钛、铝的氧化物目前还不太常用。近十几年发展起来的无机整体柱通常利用有机硅,如四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷,在醋酸水溶液中水解,随后在制孔剂(如聚乙二醇)存在下制得具有孔洞结构的整体硅胶柱。它比传统的填充柱有更大的孔和更好的渗透性,可以在较高的流速下保持较低的压力。
Minakuchi等首先将溶胶-凝胶法应用于硅胶整体柱的制备,其步骤是:四甲氧基硅烷的水解(有酸水解和碱水解两种);水解的硅四面体结合,形成Si-O-Si键;高温老化(一般不小于600℃),使聚合反应完全、骨架坚硬。利用溶胶-凝胶法制备硅整体柱的难点是整体材料在聚合过程中会收缩。因此,在模具中先制得的整体硅胶柱要截成适当长度装到聚四氟乙烯的柱管中。为了保证柱子准直,通常内径小于10mm,柱长不超过15cm。聚四氟乙烯包裹的柱子可以耐受高达120㎏/cm2的压力。整体材料在模具中聚合时,因为同时存在整个网状结构收缩,得到流通孔径/骨架尺寸比为1.2~1.5,而填充柱中该值为0.25~0.4。
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