基于 1,4-二氮杂双环 [2.2.2] 辛烷的两亲性磺酸甜菜碱固定相及其在多功能混合模式液相色谱中的应用

《Journal of Chromatography A》：A 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane-based amphiphilic sulfobetaine stationary phase for versatile mixed-mode liquid chromatography

• 合成了一种新型基于DABCO的两亲性两性离子固定相。• 硫醇-烯点击化学实现了两性离子基团和C8基团的便捷接枝。• 该色谱柱展现出优异的HILIC/IEC/RPLC多模态保留能力。## 引言固定相是高效液相色谱（HPLC）的基石，通过开发具有增强选择性和效率的新型固定相来推动分离科学的发展[1,2]。混合模式色谱（MMC）固定相作为一种变革性方法应运而生[3]，与传统单模式色谱相比[5]，具有更高的分离选择性、更高的负载容量[4]和更高的分离效率。通过整合多种保留机制，MMC能够实现选择性的动态优化，减少了对多个单模式色谱柱的需求，并降低了固定相的消耗[6]。这种多功能性使得多模态分离材料能够应用于具有不同物理化学性质和分子尺度的分析物。已有报道的实例包括：在RPLC/HILIC/IEC三模态固定相上进行小分子分离[7]、使用多模态材料进行抗体吸附与分离[8]，以及在混合模式色谱柱上进行肽分离[9]。在各种MMC构型中，包括反相液相色谱（RPLC）/离子交换色谱（IEC）[10]、RPLC/亲水相互作用液相色谱（HILIC）[11]、HILIC/IEC[12]以及HILIC/IEC/RPLC[13]，三模态HILIC/IEC/RPLC固定相因其无与伦比的多功能性而脱颖而出。这些固定相整合了三种正交的保留机制，使得在单根色谱柱上同时分析极性化合物、离子化合物和疏水化合物成为可能。为此，HILIC模式采用亲水基团（例如酰胺[14]、羟基[15]、多糖[16]或苯胺[17]）实现极性相互作用；IEC模式利用带电基团（例如季铵[18]、磺酸盐[19]或两性离子功能基团如磺酸甜菜碱[20]）实现静电相互作用；而疏水基团，如烷基链[21]、芳香咪唑基[22]和杯芳烃骨架[23]，则可贡献于反相保留。两性离子基团结合了阳离子基团（例如季铵[24]）和阴离子基团（例如磺酸盐[25]），具有特别有效的表现。它们通过高亲水性本质上增强HILIC，通过静电相互作用实现IEC[26]，并通过可调控的疏水修饰支持RPLC。这种多功能性使两性离子固定相成为应对复杂分析挑战的理想选择。为了实现如此复杂的固定相设计，建立无机二氧化硅与有机功能基团之间的稳固连接至关重要，因为这很大程度上决定了它们的色谱性能。传统上采用三种主要策略来实现这一目标：(1) 用硅烷偶联剂预处理有机试剂（例如带有末端功能化的丙基三甲氧基硅烷），形成三甲氧基硅基封端结构，以便接枝到二氧化硅上；(2) 用硅烷偶联剂（例如丙基三甲氧基硅烷）修饰二氧化硅，然后再接枝有机试剂；以及(3) 用3-巯基丙基三甲氧基硅烷功能化二氧化硅，随后接枝含有烯烃的试剂。这种后合成修饰方法具有独特的优势，包括温和的反应条件和高的区域选择性[27,28]。这种精确控制对于定制特定模式（包括RPLC、IEC和HILIC）的固定相尤其有利。我们之前开发的DABCO磺酸甜菜碱固定相主要开发并评估用于HILIC分离[29]。在本研究中，在二氧化硅表面与基于DABCO的磺酸甜菜碱基团之间引入了疏水辛基间隔基，以提供额外的反相相互作用区域，同时保留磺酸甜菜碱基团的亲水性和离子性功能。所得配体通过硫醇-烯反应固定在巯基功能化二氧化硅上，制备得到Sil-C8-DSB。通过1H和13C NMR波谱研究了单季铵化中间体和C8-DSB配体的提出结构，并使用对比FT-IR波谱、XPS和元素分析评估了表面修饰效果。通过改变乙腈含量、流动相pH、盐浓度和柱温，利用极性、可电离和非极性探针化合物系统地研究了Sil-C8-DSB的保留行为。使用含有中性、碱性和酸性探针的混合物进一步评估了其混合模式选择性，并与商用HILIC-Z和VP-ODS色谱柱进行了定性比较。随后将该色谱柱应用于商用雪碧样品中苯甲酸钠的测定，评估了检测限、定量限和加标回收率以评价其在该饮料基质中的分析适用性。最后，评估了同柱日内和日间精密度、30天储存稳定性，以及在4小时停流处理过程中与全水相醋酸铵的兼容性。## 章节摘要### 材料与试剂多孔二氧化硅微球（比表面积：300 m2 g?1，孔径：10 nm，直径：5 μm）由天津基线色谱研究中心（中国天津）提供。8-溴-1-辛烯（95%）、2,2′-偶氮双(2-甲基丙腈)（AIBN，98%）、1,3-丙烷砜内酯、(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷（99%）和1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷（DABCO，99%）购自麦克林生化有限公司（中国上海）。分析级甲醇、碘化钾、醋酸铵和乙酸为……### Sil-C8-DSB的表征首先通过1H和13C NMR波谱研究了有机前体和配体的结构。对于单季铵化DABCO中间体（图S1），1H NMR谱中末端烯烃共振峰出现在δ 5.86–5.93和4.97–5.07 ppm处，13C NMR谱中出现在δ 140.66和114.20 ppm处。δ 52.02和43.67 ppm处两个不同的DABCO亚甲基碳环境与单季铵化后两个氮位点失去等价性的情况一致。一个碳……### 结论通过硫醇-烯偶联制备了Sil-C8-DSB，波谱结果支持了所提出的配体结构和表面功能化。色谱评估表明其在测试条件下具有HILIC、IEC和RPLC的协同贡献，与商用HILIC-Z和VP-ODS色谱柱表现出不同的选择性。在商用雪碧样品中对苯甲酸钠的测定结果为140.2 mg L?1，回收率为97.05–99.14%，RSD为2.71–3.13%。同柱保留时间……### CRediT作者贡献声明**胡永兴：** 撰写—原始草稿，撰写—审阅与编辑，项目管理，资金获取。**王乐雨：** 数据整理，调查研究，验证。**张鹏程：** 方法论，软件，数据整理。**王浩伊：** 形式分析，验证。**张蒙蒙：** 软件，可视化。**何立军：** 资源，项目管理，资金获取。**赵文杰：** 撰写—审阅与编辑，项目管理，资金获取，概念构思。### CRediT作者贡献声明**胡永兴：** 撰写—审阅与编辑，撰写—原始草稿，项目管理，资金获取。**王乐雨：** 验证，调查研究，数据整理。**张鹏程：** 软件，方法论，数据整理。**王浩伊：** 验证，形式分析。**张蒙蒙：** 可视化，软件。**何立军：** 资源，项目管理，资金获取。**赵文杰：** 撰写—审阅与编辑，项目管理，资金获取，概念构思。### 利益冲突声明作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知名誉利益冲突或个人关系。### 致谢我们衷心感谢国家自然科学基金（NO. 22574040, 22176050）、河南省自然科学基金重点项目（262300421292）、河南省自然科学基金（NO. 252300423689）、河南工业大学本科生科研训练（科教融合）项目（No. KYXL2026088）、河南工业大学博士项目基金（NO. 2023BS031）的培养……胡永兴|王乐雨|张鹏程|王浩伊|张蒙蒙|何立军|赵文杰