随着超分子化学的发展,越来越多的新型大环主体分子被合成出来,这些新型的大环主体分子展示了优良的分子识别性能,利用大环主体化合物的分子识别作用提高色谱分离选择性是色谱学与超分子化学交叉的前沿研究领域,而现代分离分析化学的发展又要求具有多作用力多模式的分离介质来处理越来越复杂的样品基质,从而提高分析的效率、选择性和灵敏度。本文选择了一种结构新颖、识别性能优良的大环主体分子杯[2]芳烃[2]三嗪作为色谱配体,通过合适的偶联试剂及技术手段,成功制备了几种新型杯三嗪键合硅胶高效液相色谱固定相和固相萃取吸附剂,选取不同特征的溶质探针分子,基于大环主体分子的超分子识别作用,借助于量子化学计算、热力学和线性溶剂化能量方程等手段,对固定相的色谱性能和保留机理进行了较为深入的探讨。主要内容如下:1.有针对性地综述了本论文研究内容相关的多模式液相色谱固定相和固相萃取吸附剂、杯芳烃液相色谱固定相和新型杂杯杂芳烃的基础知识和研究进展,为本学位论文选题、研究内容、技术路线设计等提供依据。2.以氨丙基三乙氧基硅烷为偶联试剂,以四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪、四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪、四苄基氮桥连杯[2]芳烃[2]三嗪和V形笼状二-(四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪)为色谱配体,采用连续的固液反应,控制合适的反应条件,制备了四种含杯三嗪结构单元的键合硅胶高效液相色谱固定相(OCS,NCS,Bz NCS和BTOSP),采用红外光谱、元素分析和热分析表征了固定相的结构、键合量和稳定性。3.以多环芳烃、单取代和二取代苯、无机阴离子等多种溶质为探针,基于大环主客体识别作用,考察了新固定相的色谱性能。研究表明,键合杯三嗪固定相具有多作用力多模式分离性能,不仅能在反相模式下分离有机物,还能在阴离子交换模式下分离无机离子,在分离过程中杯三嗪主体分子能为溶质提供多种作用位点,通过疏水、氢键、包结、π-π、电子转移和静电作用等多种超分子作用识别溶质客体,对芳香性化合物、异构体和无机阴离子具有独特的分离选择性。4.以量子化学计算为辅助手段,对固定相的色谱性能和保留机理进行了考察;采用热力学方法,测定了溶质分子从流动相到固定相传质过程的焓变(ΔH)和相对熵变(ΔS),研究了温度对溶质分子保留的影响;以线性溶剂化能量方程(LESR)为数学模型,以容量因子k、流动相性质和溶质分子性质参数,考察了固定相、流动相与溶质分子之间的疏水作用、氢键作用、π-π作用、偶极作用等,构建了基于色谱理论的杯三嗪大环主体分子的超分子识别模型。5.杯三嗪桥连原子类型,取代基的引入及环空腔个数的改变对大环主体分子的电子云分布、环空腔大小及客体分子识别性能产生了影响,进而影响到固定相的色谱分离性能,如四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪比四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪具有更大的共轭体系和更强的质子化能力,对多环芳烃具有更强的保留,对苯二酚异构体具有不同的分离选择性;苄基的引入改变了大环主体分子的疏水性、环空腔大小和桥连氮原子的质子化能力,也改善了单取代苯和无机阴离子的分离选择性;V形笼状二-(四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪)与四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪相比,由于大环空腔个数不同,对无机阴离子的分离选择性也不尽相同。6.基于四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪对多环芳烃较强保留作用,制备了四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固相萃取吸附剂,基于多环芳烃和Cu2+与四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪的π-π作用和螯合作用,通过调节洗脱剂的性质,实现了不同类型目标物同时富集、分步洗脱的混合模式固相萃取特征,优化了固相萃取参数,建立了水样品中多环芳烃和Cu2+同时测定的新方法。