（分析化学专业论文）金属卟啉类化合物开管毛细管柱的制备与评价及其应用.pdf

摘要 中文摘要 开管毛细管电色谱( o t c e c ) 是近年发展起来的一种高效、快速的新型微 柱分离方法之一，是一种在毛细管柱内壁涂布固定相或者在毛细管内壁键合固定 相，采用电渗流作为驱动力的一种色谱分离模式，兼有高效液相色谱和毛细管电 色谱的特点，用于复杂药物的分析。卟啉是在卟吩环上拥有取代基的一类大环化 合物的总称，在分析化学中有着广泛的应用，本论文在查阅大量相关文献和分析 近几年来该领域的发展动态的基础上，合成了一系列的金属卟啉衍生物开管毛细 管柱，评价了其性能，并分析了其在氨基酸分离中的应用。全文共分五部分： 第一章：绪论 对开管毛细管电色谱( o t c e c ) 的发展概况、基本特性、分离机制、柱的研究 进展及其在药物分析中的应用进行了较为详细的综述。介绍了卟啉类化合物的结 构，并从卟啉类化合物在光度分析、电化学分析、分子识别、探针的应用、液相 中的应用、毛细管中的应用等方面介绍了卟啉类化合物在分析化学中的应用。同 时展望了卟啉类化合物在开管毛细管中的应用前景。 第二章：络合剂高效液相色谱法测定葡萄糖酸锌与人血清锌的含量 探讨了用高效液相色谱法测定了葡萄糖酸锌与人血清中锌的含量方法，同时 研究了四苯基卧啉作为柱前衍生化试剂与z n ”的配合反应条件及配合物在c 1 8 色 谱柱上的分离条件，并考察了这些配合物的吸收光谱。用四苯基卟啉作为柱前衍 生化试剂，以甲醇：四氢呋喃：硼酸盐缓冲液为流动相，可见检测波长为4 1 7 0n m 。 结果z n 2 + 在6 5 6 5 地m l 。范围内呈良好线形关系，产o 9 9 9 0 。日内差与日间差的 变异系数不超过4 及1 3 ，配合物在1 0 分钟出峰完毕，本法简便、快速，可 用于葡萄糖酸锌的质量控制及药动学研究。 第三章：金属卟啉类化合物开管毛细管柱的制备与评价 首次以锌卟啉、铁卟啉、镍卟琳制备了毛细管电色谱开管柱。以l 精氨酸、 d l 一酪氨酸对其进行了评价，金属卟啉能很好地结合在毛细管内壁，柱效最高达 摘要 5 3 x 1 0 4 理论塔板数m ，保留时间的r s d 小于3 ，在所选条件下，用制得的毛细管 柱分离了l 精氨酸、d l 酪氨酸、l 一天门冬酰胺、l 一天冬氨酸4 种氨基酸，结果 令人满意 第四章；金属卟啉类化合物毛细管柱的制备及在d l - 胱氨酸对映体分离中的应用 首次以表面涂布固定相的方法制备了四苯基锌卟啉、四苯基铁卟啉、四苯基 镍卟啉毛细管电色谱开管柱，用其分离d 1 胱氨酸对映体，考查了不同的毛细管 柱对d 1 胱氨酸对映体分离的影响，用四苯基铁卟啉、四苯基镍卟啉修饰的毛细 管柱可使d l ，胱氨酸达到满意的分离，在不同的p i t 值下，d 1 胱氨酸对映体的分 离度不同。并探讨了其分离机理。 第五章；不同金属卟啉类化合物开管毛细管柱在氨基酸分离中的应用 制备了四苯基卟啉、3 碳四苯基卟啉、l o 碳四苯基卟啉、四苯基锌卟啉、四 苯基铁卟啉、四苯基镍卟啉及单羟基四苯基镍卟啉修饰的开管毛细管柱，在此7 种柱子上考查了对5 种氨基酸分离的影响；以四苯基铁卟啉修饰的毛细管柱为 例，探讨了不同的口h 值对分离的影响；在p h = 2 2 5 的条件下，用四苯基铁卟啉、 四苯基镍卟啉与空白毛细管柱分离了1 8 氨基酸注射液，结果修饰后的毛细管柱可 明显提高分离效果。 关键词：卟啉类化合物，开管毛细管，毛细管电泳，氨基酸 摘要 a b s t r a c t o p e n t u b u l a rc a p i l l a r ye l e c t r o c h r o m a t o g r a p h y ( o t c e c ) i sa ne m e r g i n gm i c r o c o l u m ne l e c t r o s e p a r a t i o nt e c h n i q u ew h i c h c o m b i n e st h eh i g hs e l e c t i v i t yo fh p l ca n d t h eh i g he f f i c i e n c yo fh p c e ，t h es t a t i o n a r yp h a s ei sc o a t e do re r o d e do nt h ew a l lo f c a p i l l a r y , w h e r e a st h em o b i l ep h a s em o v e st h r o u g ht h e c o l u m np r o p e l l e db y e l e c t r o o s m o s i s i ti su s e dt o a n a l y s i st h ec o m p l i c a t e dm e d i c i n e s p o r p h y r i nw a s w i d e l yu s e di na n a l y t i c a lc h e m i s t r y w ec o l l e c t e dal o to fl i t e r a t u r e so nt h e s et h e m e s a n d a n a l y z e di ts e r i o u s l ya n ds y n t h e s i z e ds e r i e so fp o r p h y r i nc o m p o u n d sa n dp r o v i d e t h ea p p l i c a t i o ni na m i n o a c i d ss e p a r a t i o n t h ep a p e ri sc o n s i s t e db yf i v ep a r a g r a p h sa s f o l l o w s ： c h a p t e ri i n t r o d u c t i o n t h i s p a r t g i v e ar e v i e wi nd e t a i la b o u to p e n - t u b u l a r c a p i l l a r y e l e c t r o c h r o m a t o g r a p h y ( o t c e c ) i nt h ep r o c e s so fd e v e l o p m e n t ，b a s i cc h a r a c t e r i s t i c ， p r i n c i p l eo fs e p a r a t i o n ，p r o g r e s so fc o l u m np r e p a r a t i o na n dt h ea p p l i c a t i o ni n p h a r m a c e u t i c a la n a l y s i s t h es t r u c t u r eo fp o r p h y r i n sa n di t sa p p l i c a t i o n i n s p e c t r o p h o t o m e t r y , e l e c t r o c h e m i c a la n a l y s i s ，m o l e c u l a rr e c o g n i t i o n ，p r o b e ，h p l ca n d c ew e r ed i s c u s s e d c h a p t e r i id e t e r m i n a t i o no fz i n ci nz i n cg l u c o n a t et a b l e t sa n dh u m a ns e r u m b y h p l c t od e t e r m i n et h ez i n co f z i n cg l u c o n a t et a b l e t sa n dh u m a ns e r u ma n ds t u d yt h e o p t i m a lc o n d i t i o nf o rt h er e a c t i o no ft e t r a p h e n y l p o r p h y r i nw i t hc o p p e ra n dz i n c a m e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no fz i n ci nh u m a ns e r u ma n dz i n cg l u c o n a t en 出l e t sb y h p l cw a se s t a b l i s h e db yt e t r a p h e n y l p o r p h y r i na sp r e - c o l u m nd e r i v a t i z a f i o nr e g e n t a n dt h eu l t r a v i o l e ts p e c t r u mo fc h e l a t e sw a ss t u d i e d 1 1 1 em o b i l ec o n s i s t s o f m e t h a n o l ，t e w a h y d r o f u r a na n dh b 0 3 - n a b 0 3a n dt h ed e t e r m i n a t i o nw a v ew a s4 1 7a m t h el i n e a r i t yo fz i n cw a sg o o df r o m6 5 - 6 5 i x g m l 一t h er s do fi n t e r - d a ya n d i n t r a d a yw 嬲i n f e r i o rt o4 a n d1 3 r e s p e c t i v e l y n l em e t h o di ss i m p l ea n dq u i c k a n ds u i t a b l ef o rt h ea s s a yo fz i n cg l u c o n a t et a b l e t sa n du s e f u lf o rp h a r m a c o k i n e t i c s t u d i e s c h a p t e ri i ip r e p a r a t i o na n de v a l u a t i o no fm e t a lt e t r a p h e n y l p o r p h y r i nf o ro p e n 摘要 t u b u l a rc a p i l l a r ye l e c t r o c h r o m a t o g r a p h y as e r i e so fn o v e lo p e n t u b u l a rc a p i l l a r ye l e c t m c h r o m a t o g r a p h yc o l u m n sw e r e p r e p a r e dc o a t e dw i t ht e t r a p h e n y l p o r p h y r i nz i n c ，t e t r a p h e n y l p o r p h y r i nf e r r u ma n d t e t r a p h e n y t p o r p h y r i nn i c k e lr e s p e c t i v e l y a n de v a l u a t e db ym i x t u r e sc o n t a i n i n g l a r g i n i n ea n dd l t y r o s i n e t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h em e t a lt e t r a p h e n y l p o r p h y r i n w a sb e t t e rb o n d e di n n e rw a l lo f c a p i l l a r y t h eh i g h e s te f f i c i e n c yr e a c h e d5 3 x 1 0 4 t h e r s do fm i g r a t i o nt i m ei sl e s st h a n3 u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n s ，l a r g i n i n e ， l a s p a r a g i n e s ，d l t y r o s i n e ，a n dl - a s p a r a g i ca c i dw e r es e p a r a t e ds u c c e s s f u l l y c h a p t e ri vp r e p a r a t i o no fc a p i l l a r yc o l u m no fm e t a lt e t r a p h e n y l p o r p h y r i na n d a p p l i c a t i o nf o rd l - c y s t i n ee n a n t i o m e rt i o ns e p a r a t i o n as e r i e so fn o v e lo p e n t u b u l a rc a p i l l a r ye l e c t r o c h r o m a t o g r a p h yc o l u m n s c o a t i n g t e t m p h e n y l p o r p h y r i n z i n c t e t r a p h e n y l p o r p h y r i n f e r r u m a n d t e t r a p h e n y l p o r p h y r i n n i c k e lw e r ep r e p a r e d r e s p e c t i v e l y u n d e r t h e o p t i m u m c o n d i t i o n ，d l - e y s t i n e e n a n t i o m e rc o u l db e s e p a r a t e db e t t e r w i t h c a p i l l a r y e l e c t r o e h r o m a t o g r a p h y e o l u n m s c o a t i n g t e t r a p h e n y l p o r p h y r i n f e r r u m a n d t e t r a p h e n y l p o r p h y r i nn i c k e l t h a nt e t r a p h e n y l p o r p h y r i nz i n c t h er e s o l u t i o no f d l - e y s t i n ee n a n f i o m e rc o u l db ea f f e c t e db yp h c h a p t e rva p p l i c a t i o ni na m i n oa c i d ss e p a r a t i o no fd i f f e r e n to p e n - t u b u l a r c a p i l l a r ye l e e t r o c h r o m a t o g r a p h yp o r p h y r i n sc o l u m n s t h ef i v ea m i n oa c i dw e r e s e p a r a t e db y s e v e no p e n - t u b u l a rc a p i l l a r y e l e c t r o c h r o m a t o g r a p h yc o l u m n sc o a t i n gt e t r a p h e n y l p o r p h y r i n t e t r a p h e n y l p o r p h y 血 z i n c ，t e t r a p h e n y l p o r p h y r i n f e r r u ma n d t e t r a p h e n y l p o r p h y r i n n i c k e l ， 5 一( m p r o p y l s u l f y d r y l o x y p h e n y l ) - 1 0 ，1 5 ，2 0 - p h e u y lp o r p h y r i n a t e5 - ( m - d e c y l s u l f y d r y l o x y p h e n y l ) 1 0 ，1 5 ，2 0 - p h e n y lp o r p h y r i n a t e ，5 - ( m - h y d r o x y l p h e n y l ) - 1 0 ，1 5 ，2 0 - p h e n y l p o r p h y r i n a t er e s p e c t i v e l y t h ed i f f e r e n tp hc o n d i t i o n sw e r ei n v e s t i g a t e d i n t e t r a p h e n y l p o r p h y r i nf e r r u mc o l u m n , 18a m i n oa c i d si n j e c t i o n sw a ss e p a r a t e da tt h e p h 2 2 5c o n d i t i o n s b yt h e c o l u m n so ft h e t e t r a p h e n y l p o r p h y r i n f e r r u mo r t e t r a p h e n y l p o r p h y r i nn i c k e lc o a t i n ga n db l a n k k e y w o r d s ：p o r p h y r i n ，o p e n - t u b u l a rc a p i l l a r ye l e c t r o c h r o m a t u g r a p h y ( o t c e c ) ，c e ， a m i n oa c i d 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究3 - 作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包括他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得西 北师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同_ t - 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示 了谢意。 撕：夺飞 喊删i r o 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西北师范大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保 存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 穆髅产 ：& i 6 。t 6 西北师范 学硕士棼位论文全属卟啉i 匕夸物开譬毛佃管札稍套与评竹反其应用 第一章绪论 色谱分析是目前最为活跃的分析化学分支学科之一，在环境科学“1 、生命科学。、 石油化工。3 、食品“1 与药物啷等领域的应用日益普遍。随着近年来毛细管电色谱等新 的分离模式的出现，新型色谱柱和固定相的制备，色谱和毛细管电泳仪的完善，以 及固相微萃取样品处理方法的弓 入，使其解决实际问题的能力日益增强，应用范围 不断扩大。 开管毛细管电色谱( o t c e c ) 是近年来发展起来的一种微分析技术，它是利用电 渗流或结合压力来推动流动相移动的一种液相色谱分离方法，由于它在毛细管内涂 布固定相或者在毛细管内壁键合固定相，且采用电渗流作为驱动力，因而兼有高效 液相色谱( h p l c ) 和毛细管电泳( c z e ) 的分离特点，已应用于复杂药物的分析”， 并引起人们的高度重视。 1 开管毛细管电色谱发展概况 毛细管电色谱( c e c ) 最早出现于1 9 7 4 年。1 ，直到2 0 世纪8 0 年代才受到人们 的重视。1 9 5 8 年，g o l a y 首先将开管柱用于气相色谱中，开管柱很快在气相色谱中 占据主导地位。1 9 6 9 年k n o x 等首次进行了开管液相色谱( o t l c ) 实验。次后，开 管液相色谱( o t c l ) 受到广泛关注，其优越性在理论和实验上都得到了验证。由于 开管液相色谱( o t l c ) 要获得比填充色谱更高的柱效，其内径必须小于5 u m ”。在 这么细的柱中靠4 备一层相比大、柱容量大、稳定性好的固定相是非常困难的。此外， 为了获得高效柱，检测和进样体积必须小于l o p l ，在实践中一般采用柱上检铡，但 由于光程太短，需要使用不太普及的激光诱导荧光检测器，因此，开管液相色谱 ( o t l c ) 尽管起步早，但一直发展不快。1 9 7 4 年，p r e t o r i o u s 侧指出在毛细管中可 以使用电流驱动相，由于他采用的毛细管内径太大，未能展示电色谱的优越性。1 9 8 2 年t s u d a 3 等，进行了一次开管毛细管电色谱( o t c e c ) 实验，验证了开管毛细管电色 谱( o t c e c ) 的高分离能力。m a r t i n 等“”研究了开管电色谱的轴向扩展及峰展宽，从 理论上证实了电渗流推动流动褶的优越性，1 9 9 0 年b r u i n 等“3 1 在l o u m 的毛细管中 4 0 0 s 内分离了8 种p a h s ，取得了很好的分离效果，他们的研究发现，开管毛细管电 色谱( o t c e c ) 电渗流进样比开管液相色谱( o t l c ) 使用进样阀避样更为简便、准确， 而且开管毛细管电色谱( o t c e c ) 可以使用比开管液相色谱( o t l c ) 更大内径的毛细 管，从而减少了在开管柱的制备及检测方蕊的困难，可以使用更为常见的紫外检测 硕士研究生：张强专业t 分析化学 导师：卢小嶷教授、王荣副教授 西北师范大掌硕士啦位论文全属叶啉化备物开蕾毛佃蕾牲捌奋岛拜价氧善应甩 器，从此，开管毛细管电色谱( o t c e c ) 才逐渐受到重视。1 9 9 5 年g u o 和c o l o n ”4 1 采用s o l g e l 投术制备开管毛细管电色谱( o t c e c ) ，简化了制柱过程，制得了高相比、 高柱容量的开管毛细管电色谱( o t c e c ) 柱，在分离p a h s 时柱效高达5 1 0 5 m ，1 9 9 9 年刘震等“o 以管壁吸附熔菌酶，抗生索等作为开管毛细管电色谱( o t c e c ) 固定相，建 立了吸附开管毛细管电色谱( o t c e c ) 柱，所建立的方法重现性好( 迁移时间的r s d 值小于2 3 ) ，最高可达柱效5 9 0 0 0 0 m ，拥有高达2 5 0 0 0 0 m 寿命的平均柱效， 与已有的固定相制备方法相比较，所建立的方法简便、快速、稳定。2 0 0 0 年，曾昭 睿等“”利用丙二酰胺型大环多胺键合固定相研制出键合开管毛细管电色谱( o t c e c ) 柱。进一步提高了分离物的选择性。2 0 0 2 年。陆豪杰等“”研制了以衍生化聚硅氧烷 为固定相的开管毛细管电色谱( o t c e c ) 柱。c h a r v a t o v a “4 用四苯氧基苯基铑卟啉修 饰的开管毛细管桂分离了1 7 种常用氨基酸，有1 5 种获得满意分离。j o s e p h “”用制 作的开管毛细管分离了两种具有相似结构氨纂酸序列的多肽，获得较满意的分离度。 最近几年，开管毛细管电色谱( o t c e c ) 的文献明显增多啪“”2 “足以说明开管毛 细管电色谱( o t c e c ) 日益受到高度的重视。 2 开管毛细管电色谱基本特性 在开管毛细管电色谱中，毛细管则主要参与溶质的分配作用，溶质的分离分析 主要是依靠毛细管管壁上固定相的作用而达到分离的目的。 毛细管电色谱( c g c ) 在发展之初以填充柱为主，采用熔融石英毛细管柱，使用 高效液相色谱( h p l c ) 上的固定相，用高压直流电源代替高压泵，以电渗流( e o f ) 推动流动相，有高效、快速、高选择性、高灵敏度的特点。但是制作柱端塞子的重 复性影响了其迸一步发展，整体交联键合性虽然简化了塞予的制作，但却易发生堵 柱现象；物理吸附涂层柱虽制柱简单，但却存在柱寿命短等问题，最近出现的动态 吸附毛细管电色谱柱船钔虽制柱重复性高，但所用缓冲液较复杂，且分离对象较简单， 目前，开管键合色谱柱越来越受到重视。但由于键合量少等问题至今未得到很好的 解决，并且一般柱子的内径2 5 u m ，甚至1 0 u m ，影响检测灵敏度。”，但是，开管毛细 管电色谱( o t c e c ) 由于毛细管柱细，散热快，焦耳热效应很小，没有塞子。因而没 有塞子效应，气泡也不易产生。此弗，开管毛细管电色谱( o t c e c ) 没有填睾斗，因而没 有涡流扩散，能够获得比填充毛细管电色谱( p c c e c ) 更高的柱效：开管毛细管电色 谱( o t c e c ) 中的电渗流速度比填充毛细管电色谱( p c c e c ) 中的大6 0 2 6 1 ，甚至在 i , m = = = = = = = = 2 2 2 = = = = = = = 2 2 2 ；= = 2 = = = = = 2 ；= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = ；= = = = 2 2 硕士研究生；张强专业：分析化学 导师，卢小泉教授、王荣副教授 西北师范大学硕士掌位论文 全属叶啡化套静开蕾毛细管杜制喜与评价或其应用 开管毛细管电色谱( o t c e c ) 的速度与开管液相色谱( o t l c ) 作对比的情况下，开管 液相色谱( o t l c ) 的选择性仅仅被固定相和对应体的相互作用的不同所决定，而开 管毛细管电色谱( o t c e c ) 的选择性，既由相互作用的不同，又由对应体电色谱移动 性的有效性所决定。”，因此开管毛细管电色谱( o t c e c ) 适应于快速分析。其主要特 点是制备过程简单，仪器平衡时间短，易于微型化。由此可见，开管毛细管电色谱 ( o t c e c ) 对于手性分离、分析复杂混合样品具有很大的潜力。 3 开管毛细管电色谱分离机制 3 1 保留机理 由于电泳机理的参与，在高效液相色谱( h p l c ) 使用的容量f 已不能正确描述 毛细管电色谱( c e c ) 的迁移行为，毛细管电色谱( c e c ) 的容量因子可用下式表示： k 二- k + k ( u e p u e o f ) + ( u e p u e o f ) 式中k + 是毛细管电色谱( c e c ) 的容量因予，k7 是毛细管电色谱( c e c ) 单纯由色 谱因素引起的容量因子，u e p 为溶质的电泳淌度，u e o f 流动相的电渗淌度。上式表 明，溶质在柱中的保留是与它在两相中的分配常数有关的，即毛细管电色谱( c e c ) 的容量因子并非毛细管电色谱( c e c ) 的选择因子和高效液相色谱( h p l c ) 的容量因子 的简单加和，两者之间是相互影响的。对于中性化合物，u e p 为零，l f 等于k7 ，反 映纯粹的色谱过程，对于不保留带电的化合物，k7 为零，反映纯粹的电泳过程，对 于有保留的带电化合物，色谱和电泳同时起作用，因此，毛细管电色谱( c e c ) 既能分 离中性物质，又能分离带电物质。因而，对复杂的样品显示了强大的分离潜力。 3 2 崔裁 类似于高效液相色谱( h p l c ) ，开管毛细管电色谱( o t c e c ) 柱效可以用g o l a y 公式 表示： h = 2 d i u + g d z 。u d + c 。d 。r u d 。 该式中u 是流动相线速度，d ，d 。分别为溶质在流动相和固定相中的扩散系数。 c 。分别为固定相和流动相的传质阻力系数，d 。为柱子内径，d ，为固定相厚度。 从开管毛细管电色谱( o t c e c ) 的文献报道来看，2 x 1 0 5 - 3 1 0 5 m 的柱效很常 见，最高柱效可达5 x 10 5 m ，其高效性可以与毛细管区带电泳( c z e ) 相媲美，而且克 服了毛细管区带电泳( c z e ) 不能分离中性化合物的缺点，同时，开管毛细管电色谱 ( o t c e c ) 可以使用比开管液相色谱( o t l c ) 更大内径的毛细管柱，使得开管毛细管电色 硕士研究生；张强专业；分折化学 导 师：卢小泉教授、王莱副教授 西北师范大学硕士掌位沧文 金属卟啉也夸曲开肇毛细管牲瑚套与评价反其应甩 谱( o t c e c ) 在柱的制备及在柱检测方面显示更大的优越性。 毡3 3 影响分离因素 3 3 1 船 在柱长定的条件下，增大电压则加大电渗流( e o f ) ，有助于柱效提高，但电 压过高会导致气泡产生而造成电渗流( e o f ) 消失。 3 3 2 袅面柳 内壁光滑的毛细管柱的相比，是填充柱的l 3 5 0 ，因此，开管柱的关键是增大 表面积，增大表面积会增大柱容量，增大相比有利于分离而增加柱效。 3 3 3 荐祝播- 瘌级亏税旖名黟莉 一般选择聚合物固定相，在开管毛细管电色谱( o t c e c ) 中，物质的分离不仅取 决于物质之间淌度( u o o ) 的差异，还取决于固定相上分配系数( k7 ) 的差别。由于 聚合物稳定性好，相比大，柱容量大，可增加柱性能及柱寿命。 3 3 4 电渗流改性铡 电渗流改性剂对分离物质的影响也是非常重要的，由于石英毛细管内表面的硅 羟基要与高聚物键合，而高聚物，对内表面硅羟基的覆盖相当严重，所以，当高聚 物没有键合已烯基磺酸时，所制备的电色谱柱电渗流很小，分析物出峰很慢，当高 聚物键合已烯基磺酸后，由于磺酸基团在所用p h 值下解离，因而使毛细管内壁带大 量负电荷，可获得较大的电渗流，分析物出峰较快。尤其在分离中性化台物时电渗 流改性剂是一种必不可少的衍生试剂，它除了加快分离速度外，还可以增加柱效和 柱子的容量因子。j a n ac h a r v a t o v a 等陴1 利用苯基卟啉作为改良剂，提高了开管毛 细管电色谱的电渗流和选择性，在p h 值为5 时使电渗流增加4 3 。p h 值为6 时电 渗流增加l o ，p h 值为8 5 时，电渗流增加5 。 4 开管毛细管电色谱研究进展 龟4 i 桂的翩备t 虽然开管毛细管电色谱柱可获得很高的柱效，但是，它也有相比较低、柱容量 较小及检测灵敏度较低等缺点，目前，有很多关于研究其制备的报告，通过各种方 法来提高毛细管电色谱柱的相比及柱容量。 在开管毛细管电色谱( o t c e c ) 中，柱的制备是很重要的环节。因为柱的性能， 如柱重复型，柱寿命，柱效等，是实际应用时最关键，最基础的指标，常用的制备 硕士研究生：张强专业：分析化学 导 师：卢小泉教授、王荣副教授 西北师范大掌研士掌位论戈全属卟啡佗套曲开蕾毛细蕾牲制套与评价反鼻矗用 方法有，涂布聚合物固定相、表面粗糙化键台固定相、溶胶一凝胶( s o l g e l ) 技术。 这些制备方法解决了填充柱的塞子效应、气泡、填充均匀度等问题。第一种方法基 本上是物理方法，柱寿命较短，稳定性较差：第二种方法属于化学法制备，过程一 般较为复杂，固定相相比底，柱容量小；s o l g e l 是综合了前两种方法，物理涂层 与化学键合蓑而有之，方法过程较为简便，所费时间短且制各的固定相稳定，使用 寿命较长。 龟4 1 、涂布聚合物固定稳法 对于开管毛细管，目前最多选用石英毛细管，由于石英毛细管化学惰性强，稳 定性好的化合物易于涂布在毛细管内壁。最近几年，新的毛细管经实验确定已应用 起来，例如，硅一碳、硅一氢毛缅管”“。 此法将稳定好的化合物涂布在毛细管内壁。此法原来在液相色谱中应用较多， 现在用在开管毛细管电色谱中”。“+ 2 “。p f e f f e r “曾在l o u m 毛细管中采用涂布聚 合物固定相，分离了5 种p a h s ，并获得了每米2 9 万理论塔板数的高柱效。m a y e r ， a r m s t r o n g 及s c h u r i 9 0 2 矧等在毛细管管壁涂布聚硅氧烷，并通过键合手性环糊精分 离了手性化合物。l e l i e v r e 等3 用填充法分别制备了3umo d s 普通电色谱柱和5 um 键合h p b c d 的硅胶颗粒手性电色谱柱，进行了手性固定相和非手性固定相手 性分离的比较，在拆分氯噻酮时，手性固定相方式显示出分离时间短、高选择性和 分辨率高的优势，m a r i a 等”3 通过在毛细管表面动态吸跗上一层阳离子交换物质，发 现其在较宽的p h 范围内都保持较为稳定的电渗流。刘震等“”通过在毛细管内壁吸附 阳离子表面活性剂c t a b 活蛋白质( 如：熔菌酶，抗生索) 作为固定相，由吸附c t a b 所形成的双分子层可用于中性化合物的分离，柱效可达二十多万，而吸附在内壁上 的蛋白质可作为手性物质的分离，成功地对氨基酸、美芬妥因以及布洛芬等手性化 合物进行了分离。b r e a d m o r e n 等o ”则在毛细管内表面涂敷上一层季铵盐类阴离子交 换胶乳状小微粒作为固定相，并用于无机阴离子的分离分析。c o n s t a n t i n ap 等0 6 1 在传统的c e c 基础上，为了提高选择性，进一步研究了熔凝硅石毛细管柱涂层及聚 电解质多分子层，由于正负电荷聚合物相互作用，在疏水性分析物的应用上有所突 破，其阳离子聚合物为聚二烯丙基二甲基氯化胺，阴离子聚合物为n 一十一烷酰胺和 l 对羟苯基甘氨酸钠，在六种苯并氮杂卓化合物的分析中其重复性、再现性可在 2 0 0 r u n s 内完成，x i e 等”1 利用烷基磷酸改良的氧化镁一氧化锆为涂层，制造了熔凝 。3 。2 2 = 5 2 2 2 = = = 5 。 = = ；2 = = 2 2 2 = 2 2 2 = = = = 2 = = = = ；= = = 2 = ；= = = = = = = 25 硕士研究生；张强 专业：分析化学 导 师：卢小泉教授、王荣副教授 臀北师范犬掌硪士掌位论文 奎 叶啉啦夸静开菅毛细管柱制毒占辱玲覆鼻盖用 硅石。在p h 2 5 时，以c h 。c n 为移动相在2 m i n 内分离了6 种多环芳香烃类化合物， 扩大了其p h 范围。l i 等”利用3 一缩水丙氧基，三甲氧基硅烷作为电桥介质，制备 了一种涂层毛细管，在p t t 9 时的重现行和选择性都比较好，并对硝基苯酚、苯二 酚、甲胺的等异构体进行了分离。k a m a n d e m w 等。对稳定的聚电解质多分子层的开 管毛细管电色谱进行了研究，他们采用季铵盐阳离子聚合物( 聚二烯丙基，二甲基 铵盐的氯化物) 和阴离子聚合物表面活性剂( 聚十一烷基硫酸盐) 无论阳离子聚合 物还是阴离子聚合都是利用一种简物理吸跗的方法，这种方法解决了正负电荷交变 冲洗，通过实验对动态固定相聚电解质涂层进行了研究，其对酚类和苯并二氮杂卓 类的选择性较高，重现性也比较好，日间及毛细管间电渗流的相对标准偏差值为 1 5 ，涂层的持久性可达到i 0 0r u n s 。c o n s t a n t i n a p 等“”利用聚合物表面活性剂 聚电解质( p e m ) 制备的多层开管毛细管柱。对手性物质的分离，至少在2 0 0 r u n s 分离完成。t h o m a s0 m a h o n y 研制出的s i o h 、s i 一0 一s i 毛细管效果也不错”。 4 1 2 表面粒糙化键台固定褶法 在表面粗糙化键合固定相方面，为了增大毛细管柱的内表面积，首先可对毛细 管内壁进行蚀刻，然后将固定相键合到内壁。由于石英毛细管化学惰性鞍强，不易 蚀刻，早期的开管毛细管都采用易于蚀刻的钠玻璃或硼玻璃。t s u d a 1 等曾使用此方 法进行了开管毛细管电色谱实验，得到的毛细管相比太小，而且钠玻璃或硼玻璃又 比较脆，毛细管易断，因此没有得到推广。p e s e k 等“”“删报道了在3 0 0 - 4 0 0 。c 下用氟化氢铵溶液蚀刻石英毛细管，表面积可以增大1 0 0 0 倍，其后m a t y s k a “”8 。 “蛳、p u l l e n 及g u a n 等“”都分别报道了在蚀刻毛细管内壁上键合o d s 、二醇物质、 手性化合物、液晶分子、胆固醇等物质的相关研究工作，并用于手性化合物、核苷、 蛋白、血清中药物及其代谢产物、四环素及小肽等化合物的分离分析。 除了对毛细管壁进行蚀刻外，也可在毛细管内壁先沉淀或键合上一层多孔硅胶， 然后再在硅胶上键合不同的官能团，该方法可有效地提高相比。增加溶质和固定相 间的相互作用，g r e g o “”等发展了一种在毛细管内壁键台一层多孔硅胶的方法：将四 已氧基硅烷、乙醇、盐酸或氨水以一定比例混合，注入毛细管中。在8 0 下加热 ( 6 5 - 8 h ) 后，用氨气将其冲出，四已氧基硅烷在高温下会水解产生原硅酸，原硅 酸缩聚产生硅凝胶，经过活化处理的毛细管内壁有许多磋羟基，这些硅羟基也参与 缩聚反应，从而将一层硅凝胶固定在管壁上，这层硅凝胶通过干燥和老化形成多孔 6 硕士研究生：张强专业：分析化学 导 师：卢小泉教授，王荣副教授 西北师范大誊硕士掌位论文 全 - b e g i n 夸曲开蕾毛徊管枉期毒与评价反其茬用 的硅胶，再在硅胶上键合上固定相，就得到了开管毛细管电色谱柱，此法制得的柱 子相比较高，稳定性好，但是制柱的步骤多，周期长。g u a n 等“”利用大环二氧聚胺 作为溶胶硅石键合内壁柱，在p h 2 5 3 时分离2 一环氧、三环氧化合物，使r s d 2 5 ，重复性、电迁移时间及理论塔板数都比较好。 在开管毛细管电色谱柱增加内表面积技术方面，除了上述的几种方法外，h u a n g 等”4 提出了在内壁原位聚合一多孔聚合物层的方法，并在此基础上在键合上c ，。作为 固定相，用于蛋白质和肽的分析。 龟4 1 3 溶皎一凝皎( s o 卜g e l ) 按术 对于溶胶一凝胶( s o l g e l ) 技术，该法是在毛细管内壁形成一层含官能团的多 孔玻璃膜，将固定相直接引入玻璃介质中。溶胶一凝胶材料在常温和温和的条件下形 成，在制备开管毛细管色谱柱时，将含烷基链的烷氧基硅烷作为溶胶溶液的前体， 利用溶胶一凝胶化学在毛细管内壁形成有孔的有机硅胶薄膜。从而在增大毛细管的内 表面的同时又引入具有保留功能的的团。其综合了前两种方法，物理涂层与化学键 合兼而有之，该方法反应条件温和，制各过程简单，制得的涂层可以具有不同的空 闯结构和厚度，获得的固定相的稳定性，柱效和相比都比较高。其基本原理与键合 多孔硅胶相似，但不需额外键合固定相，从而简化了制备过程。g u o 和c o l o n “ “r o d r i g u e z 州、c o n s t a n t i n 。7 1 及h a y e s 嵋8 1 等用此法制备了开管电色谱柱，并固载上 g ，c s 及b c d 作为固定相，用于p a h s 、苯的衍生物、芳香醛酮类化合物及异构体 的分离。王园朝”1 使用溶胶一凝胶( s o l - g e l ) 方法将b 一环糊精修饰在毛细管内壁 制成了开管毛细管电色谱柱，并用苯胺、苯酚和苯甲酸做评价体系对柱迸行了评价， 结果柱效，峰面积，保留时间及其重现性都令人满意。z h a o 等采用溶胶一凝胶 ( s o l - g e l ) 技术制备了c 1 8 脂键电色谱柱，他们利用十八烷基，甲硅烷基化反应， 缩水丙氧基，三甲氧基硅烷为溶胶一凝胶( s o l - g e l ) 的前身，制造了溶胶硅胶柱， c 1 8 是通过硬脂酸脂化作用涂布在毛细管内壁，并对肽类化合物进行了分离，得到 了高达4 8 x 1 0 5 m 的理论塔板数，在相同的缓冲溶液、p h 和相同电压下分离六种五 肽化合物。其效率高于暴露管。谢敏杰等”“应用溶胶一凝胶( s o l - g e l ) 技术制备了 c e c - 。混合物烷基开管毛细管电色谱( o t c e c ) 柱研究了其电渗流行为，并对电色谱 性能进行了评价a 研究了流动相中甲醇含量对芳香族中性化合物保留的影响，发现 c 8 一c ，开管毛细管电色谱( o t c e c ) 柱体现反相分配机理。5 种芳香族化合物和4 种 7 硕士研究生：张强专业：分析化学 导 师：卢小泉教授、王荣副教授 西北师范大掌硕士掌位论文金属卟啉化套曲开管毛佃蕾牲制鼻与评价a 其应用 苯同系物在岛一c 。开管毛细管电色谱( o t c e c ) 柱上分离良好，同时考察了分离电压 和柱内径对柱效的影响，结果表明高的电压和较小的柱内径能提高柱效。w e nl i 等 ”对其进行了进一步研究，利用浓缩的氨基酸作为阳离子( s o l g e l ) 的涂层，在不 同的p h 条件下对c 。s - t m s 进行了分离，从而证明了p h 值对柱层分离的影响。h i s c h ” 使制备的毛细管内表面形成具有季铵基团的硅膜。 在柱的制各过程中，有两点是非常重要的，一是选择合适的毛细管使其易于增 加表面积，第二是选用合适的