杯芳烃高效液相色谱和电色谱键合硅胶固定相的研究

【摘要】：大环主体分子杯芳烃优良的分子识别作用已被许多实验证实，近年来在色谱中的应用引起人们极大关注，涉及气相色谱、高效液相色谱、毛细管电泳和毛细管电色谱等多个领域。利用杯芳烃的分子识别作用提高色谱分离选择性是色谱学与超分子化学交叉的前沿研究领域，显示出重要的学术价值和应用前景。本学位论文对高效液相色谱杯芳烃键合硅胶固定相的制备、表征、色谱性能和保留机理等进行较为系统的研究，并将新合成法同时应用于电色谱固定相的制备，初步评价了新固定相的电色谱性能。主要内容如下： 1．较全面地综述了杯芳烃在高效液相色谱、毛细管电泳和毛细管电色谱中的研究进展，并就杯芳烃键合固定相的制备、色谱性能、保留机理及其在高效液相色谱中的应用研究进行了重点评述。 2．以γ-(环氧丙氧)丙基键合硅胶为前体，发展了一种硅胶表面键合环氧基在催化剂存在下以杯芳烃钠盐开环制备杯芳烃键合硅胶固定相的新方法，并探讨其开环反应机理。该方法反应条件温和，适用性强，所制备的键合相色谱性能稳定，且键合量较高。 3．合成杯芳烃衍生物，采用该新方法，利用杯芳烃母体及其衍生物制备了新型结构的杯芳烃键合硅胶固定相，通过红外光谱、元素分析、热分析、比表面测定等手段表征了固定相的结构。 4．以酸性、碱性和中性等多种溶质为探针，评价了新固定相的HPLC性能。研究表明，键合杯芳烃固定相具有良好的反相色谱性能，同时能为溶质提供多种作用位点，通过氢键、疏水、包结络合、π-π和电子转移等多种超分子作用识别溶质客体，对许多芳香性化合物及其异构体具有较高的分离选择性。 5．通过改变配体分子结构，如：脱叔丁基，引入冠醚环固定构象和改变环大小等，研究取代基、构象、杯腔大小对色谱性能的影响，较深入地探讨了色谱分离机理。研究表明，叔丁基不仅能延伸杯腔，增加疏水性，同时参与溶质取代基的识别；冠醚与杯芳烃结合，固定了杯芳烃构象，醚桥导致疏水性减弱，对极性取代苯异构体表现出特殊的选择性，杯芳烃冠醚分子内两大环对色谱性能具有协同作用；在众多溶质 分离中，发现杯[81芳烃键合相一般优于杯[6]和杯[4】键合相，说明大环腔体在包结、 疏水和二魂作用中占优势. 6.采用新固定相进行了一系列溶质分离的应用研究，包括核昔及碱基、取代芳香酸和 水溶性维生素，研究了溶质在新固定相上的色谱行为及各种因素对色谱分离的影响， 并优化色谱条件，为进一步的应用创造条件.结果表明，上述溶质在杯芳烃键合相 上的分离效果明显优于ODS，这是因为:极性溶质由于弱的疏水性，传统ODS固定 相对其保留作用小，选择性较差，杯芳烃键合相与极性溶质之间存在氢键、二一:等 其它非疏水性作用，因而对这类溶质有好的分离选择性;另一方面，由于其疏水性 弱于ODS，故对脂溶性成分保留适度，有利于快速分离和提高柱效，一定程度上说， 其等度洗脱有望部分代替ODS梯度模式，对复杂体系的分离具有广泛应用前景。 7.利用新方法首次制备了杯芳烃电色谱固定相，采用加压电色谱初步评价其CEC性 能。研究表明，该类固定相电渗流较小，但通过控制键合反应及使用压力辅助电色 谱(加压电色谱，pCEC)可部分弥补上述不足。该类固定相EoF受流动相PH影响 小印H3一8)，同时大环配体屏蔽效应能有效地克服硅经基引起的碱性化合物拖尾现 象，这对电色谱分离具有重要意义，通过分步封尾研究了EOF的来源，发现杯芳烃 酚经基对EOF有一定的贡献，这与报道的杯芳烃涂层具有径向电渗调控能力相一致。