《Journal of Chromatography A》：Facile modification of sulfhydryl-containing hybrid core-shell silica microspheres via thiol-ene click chemistry for separation of achiral and chiral compounds
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高效分离手性与非手性化合物的硫醇修饰核壳二氧化硅微球制备及性能研究。采用“一锅”合成法构建具有均匀硫醇修饰壳层的核壳二氧化硅微球，实现快速高效分离。通过双路径修饰策略，成功制备兼具疏水（C14-硫醇修饰）和手性识别（t-BuCQN修饰）功能的色谱柱，在反相色谱中分离氨基酸衍生物对映体达基线分离（Rs≥1.5），并实现多氟化合物（PFASs）的LC-MS联用分析。
郭天天|梁家乐|肖天天|严明佳|姜蕾|马书娟|魏银茂|欧俊杰
中国西北大学化学与材料科学学院，教育部合成与天然功能分子化学重点实验室，西安，710127
摘要
为了解决现有巯基功能化色谱固定相制备步骤繁琐的问题以及巯基杂化核壳材料研究不足的问题，本文提出了一种“一锅法”合成巯基杂化核壳二氧化硅微球（SiO?@SiO?-巯基）的路线。实验结果表明，“一锅法”能够高效制备出具有优异单分散性、均匀巯基杂化壳层和可调孔结构的SiO?@SiO?-巯基微球。随后，利用双途径修饰策略，以这些杂化微球为基质制备了两种类型的固定相，并系统研究了这些固定相对非手性和手性化合物（如氨基酸外消旋体）的分离性能和机制。用疏水性1-十四烯（C14-巯基-UV）修饰的固定相表现出优异的分离性能，使用丁基苯作为探针时，柱效达到55180 plate m?1。此外，C14-巯基-UV柱与液相色谱-质谱（LC-MS）联用有效分析了全氟化合物（PFASs），进一步验证了所制备固定相在复杂样品分离中的适用性和实用性。与我们在之前工作中使用的两种手性固定相（CSP）相比，本研究中用叔丁基氨基甲酰喹啉（t-BuCQN）修饰的巯基-t-BuCQN柱表现出显著增强的手性识别能力，实现了10种氨基酸衍生物外消旋体的基线分离（Rs≥1.5）。
引言
色谱固定相在从复杂基质中高效分离目标分析物方面起着关键作用，已成为环境科学、生物医学和食品安全等领域高效液相色谱（HPLC）的关键组成部分[[1], [2], [3]]。近年来，核壳二氧化硅微球已成为色谱固定相的主要基质之一，并在HPLC中受到越来越多的关注。与传统的全多孔二氧化硅微球相比，核壳二氧化硅微球由于核的高机械稳定性、大的比表面积、可调的孔结构以及壳层中的快速质量传递能力，具有更高的柱效和分离速度[[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11]]。尽管具有这些优势，核壳二氧化硅固定相的功能设计仍面临一些挑战。一方面，有机-无机杂化核壳微球的可控修饰尚未得到系统研究。传统的后修饰过程包括三个步骤（核壳制备、表面活化及功能接枝），这一过程复杂且常常导致功能团分布不均匀。另一方面，核壳二氧化硅微球的功能化大多局限于单一分离系统，无法满足手性和非手性化合物的分离需求，限制了其在复杂样品分析中的应用[12,13]。
有机-无机杂化为提高基于二氧化硅材料的结构可调性和功能多样性提供了一种有效方法。通过将有机功能团引入二氧化硅框架，杂化材料可以在保持无机基质结构稳定性的同时提供丰富的反应位点[[14], [15], [16], [17], [18]]。近年来，自由基介导的巯基-烯点击反应因其高反应效率、温和的反应条件和优异的选择性而受到广泛关注[[19], [20], [21], [22], [23], [24]]。与乙烯基团相比，巯基（-SH）兼具高反应性和疏水性，为固定相的功能扩展提供了新的可能性。例如，赵等人[25]通过共价杂化将有机桥接基团（如乙烯或苯基）引入二氧化硅框架，提高了结构可调性和功能多样性。在我们之前的工作中，我们成功制备了一种单分散的乙烯基功能化杂化核壳二氧化硅微球，其具有短程有序的径向通道，并通过点击化学实现了亲水修饰，显著提高了亲水相互作用色谱（HILIC）中的糖肽富集效率[26]。尽管核壳二氧化硅微球已在分离科学中得到广泛应用[[27], [28], [29]]，但关于巯基杂化核壳二氧化硅材料在色谱分离中的研究仍然相对有限。
受核壳结构优异的质量传递性能和巯基功能化的潜力的启发，我们提出了一种“一锅法”策略，在单分散非多孔二氧化硅微球表面直接生长含巯基的杂化通道结构。该方法不仅简化了传统巯基团后修饰的繁琐步骤，还为后续的功能团二次修饰提供了新思路。在此基础上，进一步采用了双途径修饰：一方面，通过巯基-烯点击化学接枝1-十四烯，实现了对具有强疏水相互作用的非手性分子的有效分离[30]；对于环境领域中备受关注的全氟化合物（PFASs），这种固定相可通过液相色谱-质谱（LC-MS）进行分析，为实际样品中这类污染物的检测提供了可行的分离工具。另一方面，手性叔丁基氨基甲酰喹啉（t-BuCQN）[31]也被固定在材料表面，赋予了其手性选择性识别能力，将其应用扩展到手性分离领域。
试剂和化学品
四乙基正硅酸盐（TEOS）、氢氧化铵（NH?·H?O）、环己烷、异丙醇和甲醇购自天津Kermel公司。十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、2,2′-偶氮二（2-甲基丙腈）（AIBN）、3-巯基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）、N-Bz-DL-亮氨酸（Bz=苯甲酰）、N-Bz-DL-缬氨酸、N-Bz-DL-丙氨酸、N-Bz-DL-苯丙氨酸、N-Bz-DL-甲硫氨酸、N-Fmoc-DL-异亮氨酸（Fmoc=9-芴甲氧羰基）、N-Fmoc-DL-酪氨酸、N-Fmoc-DL-天冬酰胺等化学品同样购自天津Kermel公司。
SiO?@SiO?-巯基的制备条件优化
基于我们实验室现有的制备条件，选择自制的非多孔二氧化硅微球（2.3±0.1 μm）作为基底，采用“一锅法”直接在其表面进行巯基杂化，从而制备出SiO?@SiO?-巯基（方案1）。为了优化SiO?@SiO?-巯基材料的合成条件，系统调整了二氧化硅源（TEOS）与巯基功能化修饰剂（MPTMS）的用量，并控制了反应时间
结论
本研究提出了一种新型的“一锅法”制备巯基杂化核壳二氧化硅微球的策略。在保持核壳结构原有径向短孔通道以确保高效质量传递的同时，该策略实现了壳层中巯基团均匀且高密度的杂化，消除了传统方法中繁琐的表面活化和接枝步骤，显著简化了制备过程。
CRediT作者贡献声明
郭天天：撰写——原始草稿、实验研究、数据管理。梁家乐：验证、方法学设计。肖天天：验证、软件应用、数据管理。严明佳：指导工作。姜蕾：软件应用、资源协调。马书娟：撰写——审稿与编辑、项目管理、资金申请。魏银茂：概念构思。欧俊杰：撰写——审稿与编辑、指导工作、资金申请。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了中国国家自然科学基金（项目编号：22374115）对欧俊杰的支持，以及中国国家自然科学基金（项目编号：22174139）和CAS-Weigao研究与发展计划（项目编号：[2025]-002）对马书娟的支持。
