[发明专利]缩水甘油官能化的阴离子交换固定相

说明书

发明背景

离子色谱法是一种用于分析离子的已知技术，该技术典型地包括使用包含电解质的洗脱剂的色谱分离阶段，以及洗脱剂抑制阶段，接着是典型地通过电导检测器进行检测。在色谱分离阶段中，使用电解质作为洗脱剂将注入样品的离子通过分离柱洗脱出来。在抑制阶段中，该电解质的电导率被抑制，但不抑制所分离的离子的电导率，这样使得后者可以由电导池测定。这种技术详细描述于美国专利号3,897,213、3,920,397、3,925,019和3,926,559中。

在离子色谱法的许多应用中，离子色谱法的重要应用是在分析水、例如地表水和井水中。在世界范围内，市政工程设施使用离子色谱法来证明水的质量对于人类消耗来说是适当的。水的离子含量取决于来源、储存以及处理条件而显著不同。在含有高水平的基质离子如氯离子、硫酸根以及碳酸氢根的样品中，检测痕量的离子如溴酸根或亚氯酸根或高氯酸根是具有挑战性的。

用于水的离子分析的方法包括直接注射和分析、或在直接注射分析之前预处理这些样品。直接注射是优选的，但由于目前可供使用的固定相的有限容量，对于具有高基质含量的一些样品来说，这种方法的应用受到限制。一种替代方法是在分析之前进行样品中的这些离子的预浓缩，结合中心切除或去除这些基质离子的一些手段。中心切除方法是二维方法，其中基质离子在第一维度中分离或去除，从而实现所感兴趣的离子的分析。还使用用一个或多个预处理滤筒进行的样品预处理来去除基质离子。例如，基于钡形式阳离子交换树脂的滤筒用于将硫酸根从样品基质中去除。以上所讨论的方法是使用多个阀配置、复杂管道的多步骤方法或是劳动密集型的。因此希望简化含有基质离子的样品的分析方案。具有独特的增强的容量构造的离子交换相将有助于分析。

为了应对现有固定相的一些局限性，最近引入了一种新的相和制备这种相的方法(美国专利号7,291,395)。该方法和相依赖于基于胺环氧化物的化学品以在该离子交换相的基底之上生长亲水性超支化结构。这种类型的结构不具有现有技术相的互穿聚合物的限制并且显示出了优异的效率。然而，可以提高这些相的容量以促进具有高基质离子浓度的样品的直接注射。

离子交换相应该提供感兴趣的种类的高分辨率(特别地超过基质离子)，以及在不过度负载固定相的情况下处理高基质离子浓度的能力。这些相还应该允许除基质离子外的痕量级离子的定量并且具有独特的选择性以促进感兴趣的种类的分离。此外，所希望的离子交换材料将对结合基质离子具有抵抗性，防止这些离子与固定相相互作用并且降低这种相的可用容量。本发明提供此种高容量的固定相以及制备和使用它们的方法。

发明简述

本发明提供一种用于色谱法(例如，离子色谱法)用的固定相的新设计。本发明的示例性固定相是阴离子交换材料，这些材料展现了在离子色谱法中在碳酸根之前洗脱硫酸根的出人意料的特性。对于所有其他已知系统，碳酸根在硫酸根之前洗脱，这可能损害定量硫酸根的能力。

本发明的示例性阴离子交换固定相包括衍生自缩水甘油与在该固定相上的一个或多个氢氧化物部分之间的反应的一个或多个部分。这种新的固定相的独特构造包括衍生自缩水甘油与羟基部分之间的反应的醚部分和二醇部分。在示例性实施例中，该羟基部分在季胺部分的β或γ位上。在不同的实施例中，该季胺是在该阴离子交换材料的固体载体上，并且，方便地，本发明的固定相可以快速地并且可再现组装在可商购或其他已知的阴离子交换材料上。

缩水甘油是具有附加的自由羟基的含有环氧官能团的甘油的环氧化形式。本发明的各种实施例的固定相用衍生自缩水甘油的反应的一个或多个部分官能化，发现这实质上改变了该固定相所基于的阴离子交换材料的选择性。

在一个示例性实施例中，本发明提供一种包含固体载体的阴离子交换色谱介质，该固体载体具有共价地附接到其上的阴离子交换部分，该阴离子交换部分包含具有下式的缩水甘油衍生的醚：