新型聚酰亚胺共价有机骨架核-壳固定相的制备及保留机制研究

The design, preparation, chromatographic properties and retention mechanism of novel functionalized core-shell stationary phases based on the polyimide covalent organic frameworks (COFs) are proposed in this project. By using spherical silica gel as supporter, the porous polyimide COFs are generated on the surface of silica gel based on the imidization reaction of two-dimensional or three-dimensional skeleton units (amine monomers) and linear building units (anhydride), a series of core-shell stationary phases with large surface area, controllable cavity, fast mass transfer, high efficiency and lower back pressure will be obtained. Chromatographic theoretical models will be utilized to further explore the chromatographic performance and separation mechanisms. Novel separation and analysis methods for peptides, small proteins and protein digests will be established by using the newly developed columns. The completion of the project will provide new materials and methods for the separation of peptides and small proteins, which are of academic significance and application values.

本项目拟以偶联剂修饰的硅胶为载体，通过聚合反应，把线性连接单元（酸酐）与具有平面或立体结构的骨架单元（胺类单体）聚合到硅胶表面，在硅胶表面形成聚酰亚胺共价有机骨架多孔材料（COFs）壳层，获得一系列比表面积大、空腔可控、传质速度快、柱压低的核-壳型色谱分离新材料；借助于多种色谱理论模型，深入探讨色谱固定相的分离机理；基于该新型固定相建立医学样品中肽、小分子蛋白等靶标物的高效、快速分离分析新方法。本项目将为生物小分子的分离分析提供新的技术手段，具有重要的学术意义和应用价值。

固定相是高效液相色谱分离的核心和关键，研制新型功能化固定相是当前液相色谱分离材料研究的重要方向之一。有机共价骨架是一种由强共价键形成的新型结晶性多孔材料。由于其具有周期性特征结构、大表面积、低密度和孔隙大等优点，在色谱分离领域受到了广泛的关注。本研究结合有机共价骨架空腔可控以及易功能化等特点，通过化学键合的手段将其键合到硅胶表面，成功制备了核壳型有机共价骨架固定相，详细评价了其在反相、亲水、离子交换等模式下对非极性、极性以及离子型化合物的分离，对其色谱分离机制进行了阐述，发展了一类制备过程简单可控、多作用模式共存的一类有机共价骨架修饰硅胶核壳型色谱固定相；通过采取适当的修饰方法，成功的制备有机共价骨架磁性复合材料，并应用于食品中的色素类物质及生物样品中的生物标志物（如杂环胺、羟基多环芳烃、烷基化嘌呤加合物）的分离分析，该材料制备过程简单、高效、成本较低，而且多种作用力共存、选择性好，在实际分析应用中具有一定的应用前景。本项目中制备的功能化有机共价骨架色谱分离材料具有粒径孔径可控、混合分离模式的特点，为新型色谱分离材料的研究和开发奠定了基础。