含多面体低聚倍半硅氧烷的杂化整体柱的研制和应用

毛细管整体柱在痕量样品高分辨、高通量分离分析技术中发挥着越来越重要的作用。针对已发展的有机聚合物整体柱存在易溶胀、使用寿命短以及硅胶等基质的无机整体柱存在制备步骤繁多、重复性差等缺点，迫切需要制备性能稳定的杂化整体柱材料。多面体低聚倍半硅氧烷(Polyhedral oligomeric silsesquioxane，POSS) 作为一种新型纳米结构材料，具有类似于晶体二氧化硅或沸石骨架的二级结构，由它构成的材料具有高硬度和高热稳定性等特性。本项目拟以POSS 试剂为原料，研究和发展新型含POSS杂化整体柱的制备方法，应用于微柱液相色谱等微分离分析技术。进一步以杂化整体柱为载体进行功能化修饰，制备新型色谱柱材料并用于复杂生物样品的预分离、浓缩和酶解等重要前处理，通过与其它微分离技术联用，研究和发展高效、快速的"微尺度"生物分离分析新方法。

毛细管整体柱在痕量样品高分辨、高通量分离分析技术中发挥着越来越重要的作用。针对已发展的有机聚合物整体柱存在易溶胀、使用寿命短以及硅胶等基质的无机整体柱存在制备步骤繁多、重复性差等缺点，迫切需要制备性能稳定的杂化整体柱材料。多面体低聚倍半硅氧烷(Polyhedral oligomeric silsesquioxane，POSS) 作为一种新型纳米结构材料，由它构成的材料具有高硬度和高热稳定性等特性。本项目主要以POSS 试剂为原料，研究和发展新型含POSS杂化整体柱的制备方法，并将其应用于微柱液相色谱等微分离分析。通过本项目的资助，我们在杂化整体柱的制备方法和应用方面取得了重大进展，成功采用自由基聚合法、开环聚合法和巯基-烯点击聚合法系统制备了多种新型杂化整体柱。（1）首次采用环氧–胺开环聚合反应，以含有多环氧基团的POSS试剂（POSS-epoxy）为硅源，以二胺或多胺化合物为交联剂，成功制备了一系列POSS-epoxy-amines杂化整体柱。所制备杂化整体柱具有高度有序的三维网状骨架结构，最高柱效达到140,000 N/m。（2）采用基于膦催化的巯基–甲基丙烯酸酯点击聚合反应，以含有八个甲基丙烯酸酯基团的POSS试剂（POSS-MA）为硅源，以二巯基或多巯基化合物为交联剂，成功制备了三种POSS-MA-thiols杂化整体柱。所制备杂化整体柱的微观结构比较均一、规整，对小分子化合物的最高分离柱效达到195,000 N/m。（3）还采用巯基–环氧点击聚合反应，以POSS-epoxy或含多环氧基团的化合物为单体，以二巯基和多巯基化合物为交联剂，成功制备了多种杂化整体柱和有机聚合物整体柱，其最高柱效分别达到182,700和132,000 N/m。该项工作发展和建立了多种制备过程简便、性能优良的杂化整体材料制备新方法，极大地拓宽了杂化整体材料的制备方法，为整体柱的研制和应用开辟新的方向。至今已在国内外学术刊物上发表论文21篇（均标注基金号，SCI论文20篇），其中以第一作者或共同通讯作者发表20篇（5篇IF>5.0），包括在Chem. Commun. 2篇（1篇内封面文章）、Anal. Chem. 3篇和J. Chromatogr. A 7篇。正申请中国发明专利8件。