基于三嗪基共价有机骨架核壳型液相色谱固定相的制备及色谱性能

In this project, by using cyanuric chloride and multi amino compounds as organic blocks through continuous nucleophilic substitution reaction, covalent triazine-based frameworks coating will be grown in situ on the surface of silica to prepare a series of core-shell stationary phases for HPLC. The new materials share the advantages of the good column packing properties of the uniform monodisperse silica microspheres and unique molecular recognition performance of covalent triazine-based frameworks. The chromatographic performance of the stationary phases will be investigated by using a variety of solutes as probe in a variety of separation modes such as normal, reverse, hydrophilic, ion exchange and so on. The selectivity comparison between different stationary phases will also be investigated. The chromatographic kinetics, thermodynamics and separation mechanism of the new stationary phases will be discussed in depth. A series of new separation and analysis methods for complex matrix based on the new stationary phases will be developed. The implementation of this project can not only provide a new separation medium for the separation and analysis of complex samples, but also extends the application range of the covalent organic framework material, which has important academic significance and practical application value.

本课题拟以三聚氰氯和多种多胺结构的刚性小分子为有机砌块，通过连续亲核取代反应在硅胶表面原位生长三嗪基共价有机骨架包覆层，制备一系列兼具球形柱效和多孔有机骨架分离性能的高效液相色谱固定相填料。以多种化合物为溶质探针，在正相、反相、亲水、离子交换等多种分离模式下考察固定相的色谱性能，比较不同结构固定相在色谱选择性的异同点和变化规律；深入探讨新型固定相的色谱分离动力学和热力学过程及固定相的分离机理；开发基于三嗪基共价有机骨架液相色谱固定相的复杂体系分离分析新方法。本项目的实施，不仅可为复杂体系的分离分析提供新的分离介质，同时扩展了共价有机骨架材料的应用范围，具有重要的学术意义和实际应用价值

传统的分离介质包括色谱固定相和固相萃取吸附剂在分离机理都是单一的，如反相色谱C18固定相主要依靠疏水作用分离非极性物质，离子交换色谱通过离子交换作用分离离子型化合物。然而随着代谢组学、药物、环境毒理学的发展，这些传统的分离材料无法对越来越复杂的分离体系提供合适的保留和分离，这势必影响组分的准确定量，因此色谱学家一直致力于开发具有特殊选择性的固定相和固相萃取吸附剂以对提高复杂体系的分离能力。共价有机骨架（COFs）由纯粹的有机分子构成，相互通过共价键连接，具有开放的孔道与优异的孔结构，具有高比表面积、低骨架密度、高化学稳定性等独特的性质。本项目以通过在硅胶表面构筑含有三嗪基团共价有机骨架包覆层，制备一系列兼具球形材料柱效和多孔有机骨架分离性能的高效液相色谱固定相，用多种现代分析技术对核壳材料的结构、碳含量、比表面积、孔径和稳定性进行了表征，以多种化合物为溶质探针，在正相、反相、亲水、离子交换等多种分离模式下考察固定相的色谱性能，深入探讨了新型固定相的分离机理，研究发现三嗪基共价有机骨架固定相能为溶质提供多种作用位点，通过疏水、氢键、包结、π-π、电子转移和静电作用等多种作用方式识别溶质客体，对芳香性化合物、位置异构体和核苷类具有独特的分离选择性，基于该固定相开发了复杂样品中多靶标目标物的离分析新方法。在色谱固定相研究的基础上，设计和研制了一系列共价有机骨架固相萃取吸附剂，结合色谱/质谱分离分析技术和光谱技术，发展了复杂体系中痕量组分分离与富集的样品前处理新方法，将建立的分析方法用于实际样品中多环芳烃、农兽药残留、生物代谢物、重金属等目标物的分离分析，为复杂体系痕量组分的高灵敏、快速、准确分析提供了新的策略。以上研究工作分别在Analytical Chemistry、 Journal of Chromatography A, Analytica Chimica Acta，ACS applied materials & interfaces等刊物发表。