氧化锆及其复合氧化物整体柱亲水作用色谱固定相研究

The project concentrates on the preparation of zirconia and its composite monoliths for hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC). The methods for the control of the porous structure, dimension, strength of the monoliths will be developed. Afterwards, the monoliths will be subjected to reactions to be enriched with functional moieties that are suitable for HILIC applications. These moieties include amino, hydroxyl, sugars, zwitterionic, and so on. Finally, the derivatized monoliths will be used to separate polar drugs, peptides, amino acids, sugars, etc.. The performance of the monoliths will be evaluated systematically, which aims at achieving a successful, new kind of HILIC stationary phases based on zirconia and its composite monoliths.

本项目拟研究基于氧化锆及其复合氧化物（锆-镁、锆-钙、锆-铈）整体柱的亲水作用色谱（HILIC）固定相，克服传统二氧化硅基质HILIC固定相耐pH范围窄等不足，开发新型HILIC固定相并拓展其在极性样品分离中的应用。在基质材料合成中，考察氧化锆及其复合氧化物整体柱的合成方法，通过反应体系、反应条件以及后处理条件的优化，实现基质材料孔径大小、孔径分布、孔容、比表面积等宏微观结构的调控。以此为基础，进行表面功能化研究，采用化学键合法或Lewis酸碱作用，对基质材料进行改性，引入氨基、二醇基、糖基、两性离子等功能团，评价氧化锆及其复合氧化物基质HILIC固定相的色谱性能，探讨这类固定相在极性物质如药物、多肽、氨基酸、糖、核苷酸等分离分析中的应用，探索其在制备分离、天然产物中活性成份纯化提取等方面的应用。本项目将为研制新型的色谱分离介质提供实验技术和理论依据，具有重要的理论意义和实用价值。

本研究基于传统硅胶基质耐pH范围窄、表面键合相易脱落以及亲水作用色谱流动相体系简单，所使用有机溶剂毒性低、易回收和有利于样品规模化制备等优势，分别采用模板法和直接聚合法合成了锆及其复合物整体柱，制备并评价了亲水作用色谱的色谱性能。制备得到的氧化锆整体柱具有良好的外观形貌，内部具有双连续结构以及双孔分布。实验探讨了溶胶前驱体种类、体系pH值、水解反应抑制剂、高分子添加剂、反应时间、反应温度、后处理等因素对材料宏观形貌及微观结构的影响，实现了材料内部穿透孔孔径及骨架孔的调控，并对其调控机理进行了深入探讨。参照该制备方案，还成功合成了硅基及钛基整体材料。本研究得到的合成路线对无机非金属材料的制备具有重要的指导意义。.对硅胶和锆硅基质材料进行表面修饰，分别合成了5’-腺苷一磷酸修饰锆硅复合材料和C18- DTT修饰硅胶，并对其亲水色谱性能进行了评价。考察了流动相中乙腈含量、流动相pH值、缓冲溶液浓度对分析物容量因子的影响。5’-腺苷一磷酸修饰锆硅复合材料表面具有亲水性质，固定相与分析物之间存在静电、氢键以及离子交换作用力。该色谱柱具有更高的柱效和稳定性，分离碱性化合物具有更好的峰形、分离度和更短的分析时间。同时，由于其表面的Lewis酸性位点被5’-腺苷一磷酸覆盖，该填料在亲水色谱模式下对酸性化合物表现出极强的分离能力。C18- DTT 色谱柱由于其表面同时存在亲水性的–O–/–S–/– OH 和疏水性的C18 烷基链，因而呈现出亲水-疏水混合色谱模式。实验以酸性、碱性、中性以及两性分子作为分析物对其色谱性能进行评价，研究结果表明：该固定相与目标分子之间存在离子化/中性氢键、静电以及疏水相互作用力，呈现反相/亲水混合色谱模式。C18-DTT 亲水/疏水双重作用机制使得其应用范围非常更为广泛，已成功应用芳香羧酸、生物碱、核苷酸等多种化合物的分离分析，在亲水/疏水作用色谱模式下，所合成的C18-DTT 柱对极性和非极性分析物均表现出较强的分离能力，因此，是一种很有应用前景的混合模式色谱固定相。.为使亲水色谱从分析级扩大至制备规模，尝试从蛋黄中萃取分离卵磷脂（PC），采用半制备亲水色谱进行规模化纯化，分析结果表明纯化后的PC纯度可以达到93.96%。亲水色谱使用的低沸点流动相非常有利于产品的回收，对实际样品制备非常有利。该研究结果对亲水色谱法在制备色谱中的应用起到重要的指导作用