聚合物基质毛细管整体柱的制备及其在毛细管液相色谱和电色谱中的应用

摘要

毛细管电色谱法(Capillary Electro Chromatography, CEC)是一种新型微分离分析技术。它结合了毛细管电泳(Capillary Electrophoresis, CE)与液相色谱(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)的双重优点,通过在填充有液相色谱填料的毛细管色谱柱两端施加高压直流电场,用电渗流来取代液相色谱中的压力泵来驱动流动相,使样品在毛细管色谱柱中的保留机理同时受到电泳淌度及其在流动相与固定相之间分配系数的影响,从而大大提高了对样品的分离能力。另外,相对于液相色谱中压力流速的抛物线型轮廓,电渗流驱动下的流动相的流速在通道中呈柱塞状流型,因而在毛细管中没有流速的梯度,范式方程中的涡流扩散项极小,即谱带展宽效应极低,这是CEC比HPLC柱效高的根本原因。CEC以其对样品的高分辨能力,代表了分析学界高效微分离的趋势。然而,由于柱内易于产生气泡和重复性差等问题,纯粹的电色谱的发展受到了严重的限制。加压毛细管电色谱法(pressurized capillary electrochromatography, pCEC)是在高压电场的基础上,附加一定的压力来共同驱动流动相,这样既可避免分离过程中气泡的产生,提高稳定性,又可用压力来控制流速,缩短分析时间,同时又可实现定量进样和梯度洗脱。整体柱(monolithic column)是一种用有机或无机聚合方法在色谱柱内进行原位聚合的连续床固定相,具有制备简单、柱压低以及能实现快速分离等优点,是近年来发展起来的新型分离介质,被誉为第四代分离介质,可以很理想地用于pCEC的分离。本研究发展了聚合物基质的整体柱,采用新的制备单体,制备了能够分离碱性小分子化合物三聚氰胺的亲水毛细管整体柱,尝试了整体柱新的应用领域。本论文具体内容包括以下几个方面:
　　1.文献综述:文章简要介绍了毛细管电色谱的基本理论,对有机聚合物整体柱、硅胶整体柱和亲水整体柱的理论研究和和实践进展进行了综述,为本实验提供了理论依据和方法借鉴。
　　2.合成了聚甲基丙烯酸酯基质的毛细管整体柱:采用甲基丙烯酸丁酯(BMA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,乙二醇甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,正丙醇和1,4-丁二醇为致孔剂制备了具有反相作用机理的整体柱,并对其进行了结构表征。通过调节不同的色谱条件(pH、缓冲液浓度、电压、有机相浓度等)研究了其分离机理,证明该类型整体柱的确具有反相色谱作用机理,适合分离非极性化合物。模式下通过分离芳香烃化合物,对毛细管电色谱(CEC)、毛细管微径液相色谱(μHPLC)以及加压毛细管电色谱(pCEC)三种分离模式进行了对比研究。
　　3.合成了新型的具有亲水作用的毛细管整体柱:以甲基丙烯酸丁酯和3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基丁铵]丙烷-1-磺酸内盐为单体,制备了新型的具有亲水相互作用的毛细管整体柱,通过三聚氰胺在此柱子上的保留行为证明其的确具有亲水性。用加压毛细管电色谱技术为平台,优化了用此整体柱分析奶制品中三聚氰胺的色谱条件,当流动相中乙腈与10 mM磷酸盐缓冲液的体积比为80:20,pH为3,电压为3 kV,检测波长215 nm时三聚氰胺能获得很好的分离。方法学考察表明,合成的亲水相互作用整体柱具有良好的重现性、渗透性,建立的pCEC分析方法检测限为0.05μg/mL,方法的回收率较高,流动相中无需添加离子对试剂,简单方便。
　　4.奶制品中三聚氰胺的定量分析:使用本研究合成的新型兼具有亲水相互作用和反相作用机理的毛细管整体柱,通过三聚氰胺分离条件的优化,最后用加压毛细管电色谱(pCEC)模式,应用于实际奶粉和牛奶样品中三聚氰胺的分析,而且进行了定量分析,取得了好的结果。

目录

摘要

ABSTRACT

1 引言

1.1 毛细管电色谱的基本理论

1.1.1 毛细管电色谱的含义

1.1.2 毛细管电色谱的基本理论

1.2 毛细管电色谱整体柱

1.2.1 有机聚合物整体柱

1.2.2 硅胶整体柱

1.3 亲水整体柱

1.4 本论文的研究的意义及内容

2 聚(BMA-co-EDMA-co-AMPS)毛细管电色谱整体柱的制备及表征

2.1 实验部分

2.1.1 试剂与材料

2.1.2 仪器

2.1.3 毛细管整体柱的制备

2.1.4 聚合物形貌观察

2.1.5 色谱试验

2.2 结果与讨论

2.2.1 毛细管壁的衍生

2.2.2 反应原理

2.2.3 整体柱的制备及其物理性质

2.2.4 聚合物固定相的氮吸附和压汞法分析

2.2.5 电渗流特征

2.2.6 整体柱的反相性能表征

2.2.7 分离中性化合物的结果讨论

2.3 小结

3 亲水相互作用聚(BMA-co-EDMA-co-SPE)毛细管电色谱整体柱制备及其性能研究

3.1 实验部分

3.1.1 试剂与材料

3.1.2 仪器

3.1.3 毛细管整体柱的制备

3.1.4 聚合物形貌观察

3.1.5 色谱试验

3.2 结果与讨论

3.2.1 毛细管壁的衍生

3.2.2 反应原理

3.2.3 整体柱的制备及其物理性质

3.2.4 聚合物固定相的氮吸附和压汞法分析

3.2.5 整体柱亲水及反相作用考察

3.2.6 分离化合物的结果讨论

3.3 小结

4 聚(BMA-co-EDMA-co-SPE)毛细管电色谱整体柱在分离奶粉和牛奶中的应用

4.1 实验部分

4.1.1 试剂与材料

4.1.2 仪器

4.1.3 毛细管整体柱的制备

4.1.4 牛奶和奶粉的处理

4.1.5 对照品储备液的制备

4.1.6 色谱条件

4.2 结果与讨论

4.2.1 三聚氰胺分离条件的优化

4.2.2 方法学验证

4.2.3 奶制品中三聚氰胺的质量浓度测定

4.3 小结

5 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

上海交通大学学位论文答辩决议书