[发明专利]用于液相色谱的多孔颗粒以及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及液相色谱的领域。本发明进一步涉及在填充液相色谱柱中用作一种固定相的多孔颗粒，并且涉及用于制备这些多孔颗粒的方法。

发明背景

液相色谱(LC)柱已经得到广泛发展，并且常规地用于分析型以及制备型色谱中。一种包括多种组分的混合物的样品(也称为分析物或溶质)在色谱柱中的分离是通过将该样品溶解于一种液体流动相中并且使该流动相通过一种典型地填充在一个管状柱中的固定相来实现的，从而使该样品由于不同组分在该流动相与固定相之间的不同分配(即，这些组分具有不同的分配系数)而分离成其多个组分。在液相色谱中，固定相典型地是以填充在柱内的颗粒床的形式。本发明涉及此类所谓的填充柱。

通常使用二氧化硅颗粒作为固定相床。非多孔二氧化硅颗粒具有低的样品容量。因此，通常使用多孔二氧化硅颗粒，这些多孔二氧化硅颗粒含有孔网络以增大固定相的表面积并且因而改善分离能力。这些孔隙可以是小于2nm尺寸的微孔、2nm至50nm的介孔、或大于50nm的大孔。已存在减小这些多孔颗粒的尺寸来改善分离的动力学以及分辨率的趋势，但这以增大工作压力为代价。多孔颗粒还可以具有过大颗粒尺寸分布，这限制了峰分辨率。已经使用所谓的表面多孔型颗粒(即只在其表面为多孔的颗粒)来作为其中孔隙贯穿颗粒的本体而延伸的全多孔型二氧化硅颗粒的替代方案。这些使得能够使用合理的工作压力，但仍然具有高的分辨率。它们还提供了窄颗粒尺寸分布的可能性。表面多孔型颗粒包括一个具有多孔壳的非多孔核。该多孔壳导致短的质量传递距离并且因此导致快速的质量传递以及快速的样品分离。这对于大型生物分子(例如像蛋白质)的分离是重要的。在来自安捷伦(Agilent)的Poroshell^TM柱以及来自赛默飞世尔科技(Thermo Scientific)的Accucore^TM柱中用于HPLC的表面多孔型颗粒是可商购的。

在US3,505,785所描述的一种已知方法中，表面多孔型二氧化硅颗粒是通过在充当实心核的非多孔二氧化硅微球的表面上的二氧化硅胶体多层包覆层制备的。描述了两层与三十层之间的胶体颗粒。这种排列是由表面相容性引起的，并且在某些情况下，必需进行二氧化硅颗粒的表面预处理或改性来引起相互作用。由于单独地制备实际的核以及壳颗粒，接着进行核包覆步骤，这种方法相当复杂。由于必须在分开的步骤中施加每一层，这种方法还是一个很长的过程，并且难以再现最终的表面多孔型颗粒尺寸以及尺寸分布。

制备表面多孔型二氧化硅的另一种方法是在J.J.Kirkland，F.A.Truszkowski，以及C.H.Dilks Jr，G.S.Engel，色谱杂志A(Journal of Chromatography A)，890(2000)3-13中描述的一种凝聚法，其中用一种聚合物和硅溶胶的凝聚层来包覆实心的(即非多孔的)二氧化硅微球，随后通过高温下加热来去除该聚合物。然而，这种多级工艺具有另外的缺点，这些缺点在于一些核颗粒可能没有被包覆而留下非多孔颗粒并且可能形成一些全多孔型颗粒。类似地，在本申请的优先权日之后公开的WO2012/018598描述了由至少一种两步合成形成的表面多孔型颗粒，其中首先合成有种子的二氧化硅颗粒或其他颗粒，并且然后在其顶部生成多孔层。

以上这些工艺采用在二氧化硅微颗粒表面上的多孔层作为表面多孔型颗粒的基底。US2010/0051877A中描述的另一种方法涉及二氧化硅微颗粒表面的假形貌(pseudomorphic)转换。在该过程期间，将核颗粒的外层溶解并且再沉淀以在表面上形成一个多孔层。然而，该工艺要求在第一反应中形成核颗粒并且然后将其回收以便在进一步的反应中对其进行处理来进行表面的假形貌转换从而形成表面多孔型颗粒。如此，该工艺就过长的制备时间以及再现性而言存在缺点。必须首先生长核，对其进行检验以便进行质量控制并且然后将其分级，这会花费几个星期。然后必须使壳逐渐形成在核上并且生长至给定厚度。这样做时，颗粒尺寸改变并且颗粒尺寸分布变宽，可能需要进一步分级，这又可能花费几个星期。

常规地，二氧化硅微颗粒本身是用法(W.A.Fink,E.Bohn，胶体与界面科学杂志(Journal of Colloid and Interface Science)，第26卷，第1期，1968，第62-69页)的多种变体来制备的，其中向含有一种醇(诸如乙醇)以及氨的过量的水中加入原硅酸四乙基酯(TEOS)。TEOS的水解以及缩合产生二氧化硅颗粒。