离子液体是一类熔点在室温附近的有机熔融盐,由不对称的有机阳离子和无机阴离子所构成。因为独特的分子结构,离子液体在很多方面优于传统有机溶剂,其中包括:室温下蒸汽压极低、液体温度范围宽、热稳定性好、粘度高、溶解能力强等等。正是由于这些性质,离子液体成为非常有潜力的气相色谱固定相。离子液体键合聚硅氧烷固定相既继承了离子液体固定相“两性选择性”的特点,又结合了聚硅氧烷固定相热稳定性好、成膜性能好的优点,是一个值得深入研究的课题。但是目前离子液体键合聚硅氧烷固定相的种类和数量都非常少,而且相关性的系统研究也是空白。构效关系-保留指数相关（QSRR）是色谱学中研究色谱保留值与溶质分子结构参数之间关系的重要手段。通过构建QSRR模型,能够有效预测化合物的色谱保留行为以及能在一定程度上解释色谱保留机理,而这些可以为固定相的挑选和更好固定相的设计提供有力的依据。但是到目前为止,以离子液体固定相为研究对象的QSRR研究仍为空白。本论文首先建立了一种新的离子液体键合聚硅氧烷合成方法,并合成了不同离子液体含量、不同离子液体结构以及不同离子液体组合共计十六种离子液体键合聚硅氧烷固定相。然后,结合溶剂化参数模型数据以及对大量化合物的分离分析谱图,深层次分析不同结构对PIL固定相作用力特征和分离选择性的影响。最后利用SPSS和SIMCA-P软件对不同离子液体固定相上芳香化合物的保留进行了构效关系研究。本论文的主要内容如下:一、绪论首先介绍了毛细管柱气相色谱法,主要包括固定相相关信息和发展历程以及制柱过程。其中重点介绍了固定相的分类方法和离子液体固定相的发展。然后介绍了QSRR研究的基本步骤和相关应用,其中,着重介绍了结构参数的筛选方法和模型构建的方法。最后,结合离子液体固定相的研究现状,阐述了本论文的选题思想。二、离子液体键合聚硅氧烷固定相的合成和初步性能评估首先,建立了一种新的离子液体键合聚硅氧烷固定相的合成方法,即,先合成含咪唑的聚硅氧烷,以此作为衍生平台,再利用各种卤代物通过季铵化反应对咪唑基团进行修饰,从而获得离子液体键合聚硅氧烷固定相。通过此方法合成了十六种不同离子液体含量、侧链官能团种类以及官能团组合的固定相,并将这些固定相利用静态涂渍的方法制备成毛细管柱。然后,对这些色谱柱的柱效、耐用性和极性进行评价。结果显示,大部分固定相的柱效都在3000 plates/m以上,这些固定相的综合极性指数（GPI）范围为218到717,离子液体含量、种类和离子液体基团混合对固定相的综合极性指数和作用力特征都有着显著的影响。最后,通过对一系列化合物（包括脂肪酸酯、二氯苯胺异构体、醇类化合物、芳香胺、取代烷烃等）的分离对PIL固定相的分离选择性能进行评估。结果显示,不仅PIL固定相与商用极性固定相之间存在着较大的分离选择性差异,不同的PIL固定相间也存在着较大分离选择性差异。三、PIL柱作用力参数的测定首先,对溶剂化参数模型法进行了详细地介绍,包括模型的构建和各个参数的意义。然后,利用溶剂化参数模型法对十六种PIL固定相进行了作用力表征。结果显示,所建模型的稳定性都较高,不仅十六种PIL固定相有着不同的作用力特征,而且,PIL固定相的氢键酸性覆盖了从-0.316到4.691的范围（100℃）,大幅超过已报道的离子液体固定相的氢键酸性。以此为基础,有望发展出一类新的氢键酸性固定相。四、氢键酸性的调控方法和对分离性能影响的研究以12种单离子液体基团PIL固定相为研究对象,结合溶剂化参数模型各数据,深入研究了PIL固定相结构与氢键酸性的关系。研究表明,PIL结构可能会直接影响离子液体基团间能否形成氢键,进而影响PIL固定相的氢键酸性。具体表现在:（1）当PIL固定相侧链取代基性质不同时,氢键酸性随离子液体含量的降低变化趋势不相同,例如,十二烷基侧链PIL固定相的氢键酸性随离子液体含量的降低而增强,四甘醇基侧链PIL固定相正好相反;（2）当离子液体含量相同时,直链烷基取代基固定相的氢键酸性随烷基链的缩短而增强,极性取代基固定相的氢键酸性随富电子官能团数目的减少而增强;（3）当侧链是异构化的烷基链时,直链烷基取代基PIL固定相的规律不再适用,氢键酸性会适当降低。然后,以芳香异构体、二氯苯胺、取代烷烃、醇类化合物、酯类化合物以及白酒混标等为分离对象,研究了PIL固定相氢键酸性对分离选择性的影响。结果显示,利用不同氢键酸性的PIL固定相,能够调整部分二氯苯胺、脂肪酸酯和醇类化合物的流出顺序。增强PIL固定相的氢键酸性,可改善对芳香异构体、取代烷烃和醇类化合物等的分离选择性。五、PIL结构对除氢键酸性外其他各作用力以及分离选择性的影响以十二种单离子液体基团PIL固定相为研究对象,结合溶剂化参数模型各数据,研究了PIL结构对氢键酸性除外的其他各作用力的影响。研究发现:（1）即使侧链取代基种类不同,这些作用力随离子液体含量的变化都呈现出相同的变化规律。l随离子液体含量的增加而减小,但e、a和s都随离子液体含量的增加而增大;（2）当离子液体含量相同时,除PIL-C8（16%）外,其他几种烷基取代基PIL固定相的l、e、s和a都变化不大;（3）当离子液体基团含量相同、侧链是极性取代基时,e、s和a都会随极性基团数的增多、基团电子密度的增大而增大,但l的变化趋势则刚好相反。另外,本章还通过对芳香异构体、脂肪酸酯、二氯苯胺、邻苯二甲酸酯、芳香胺、取代烷烃等化合物的分离来分析固定相结构造成的各作用力变化对PIL固定相分离选择性的影响。结果显示,影响不同化合物分离的主要作用力因素各不相同,芳香异构体的分离效果主要受s、a和b的影响较大;脂肪酸酯的分离则受固定相s、b和l的影响较大;二氯苯胺的分离主要与固定相b和a的大小有关。该研究结果既有助于进行针对性的固定相设计,也有利于根据分析对象选择合适的固定相。六、混合离子液体基团对固定相性能的影响以四种混合离子液体基团PIL固定相及相应的单离子液体基团PIL固定相为研究对象,结合溶剂化参数模型各数据,研究了离子液体基团混合方式对PIL固定相作用力特征的影响。结果显示,混合离子液体基团对固定相的色散力（l）及与n电子或π电子作用的能力（e）影响非常小,但对固定相氢键酸性（b）影响显著。通过对芳香异构体、芳香胺、醇类化合物、邻苯二甲酸酯、取代烷烃、脂肪酸酯等的分离,研究了离子液体混合方式对PIL固定相分离选择性能的影响。结果显示,离子液体基团混合后,固定相对芳香胺和醇类化合物的分离选择性显著提高,混合离子液体基团PIL固定相对邻苯二甲酸酯、取代烷烃、脂肪酸酯等也展现出了非常好的分离选择性,优于部分单离子液体基团PIL固定相。七、单离子液体基团PIL固定相上芳香化合物保留的构效关系研究首先对九种单离子液体基团PIL固定相的溶剂化参数模型系数进行了聚类分析,这些固定相可分为三大类:氢键酸性柱、氢键碱性柱和其它。然后,以九种单离子液体基团PIL固定相为研究对象,以48种芳香化合物为样本分子,以芳香化合物的结构参数为自变量,以芳香化合物在固定相上的保留指数为因变量,构建不同的QSRR线性研究模型。通过结构参数的筛选,可以知道,对芳香化合物在离子液体固定相上的保留影响较大的因素是芳香化合物的沸点（Bp）、偶极矩（Dip）、油水分配系数（ALOGP）等等,而且不同固定相,这些因素影响的强度各不相同。论文依次采用三种多自变量单因变量模型法（MLR、MLR-PLS和PLS-PLS）建模,研究发现:（1）MLR-PLS和PLS-PLS用偏最小二乘法模型建模,结合了主成分分析、典型相关分析和多元线性回归分析三者的优势,能够提供更多有关芳香化合物在PIL固定相上的保留信息;（2）MLR和MLR-PLS模型的稳定性和预测性均优于PLS-PLS模型;（3）PLS-PLS法构建的模型所需的自变量参数最少,解释起来也最合理。因此,在实际工作中,可以根据不同的需要,选择不同的方法构建模型。本章还对九种单离子液体基团PIL固定相进行了多自变量多因变量偏最小二乘法分析。通过构建多自变量多因变量偏最小二乘法模型,在整体上对固定相之间的关系、影响芳香化合物在固定相上保留的因素进行了分析,得到的结果与其他模型相符合。通过本章的研究,不仅可以对单离子液体基团PIL固定相进行有效分类,还可以通过预测未知芳香化合物的保留值,有针对性的挑选PIL固定相。八、混合离子液体基团PIL固定相上芳香化合物保留的构效关系研究首先对混合离子液体基团PIL固定相以及相应的单离子液体基团PIL固定相的溶剂化参数模型系数进行了聚类分析,结果显示,PIL-C8&PP1、PIL-C8&PP2和PIL-PP（16%）柱的性质比较相似,PIL-CN&PP与PIL-CN柱的性质相似。然后,以三种混合离子液体基团PIL固定相为研究对象,以48种芳香化合物为样本分子,以芳香化合物的结构参数为自变量,以其在各固定相上的保留指数为因变量,构建不同的单因变量线性模型（MLR、MLR-PLS和PLS-PLS）和多因变量偏最小二乘法模型,并将结果与相应单离子液体基团PIL固定相的结果作对比。结果证明,这几种模型的各检验参数值都较大,稳定性和预测性都非常好,但不同模型得到的有关离子液体基团混合的相关信息却有较大的不同:MLR和MLR-PLS模型结果显示,PIL-C8&PP2与PIL-CN&PP的性质比较相似,而与PIL-C8&PP1的性质差别较大,此结论与多因变量偏最小二乘法模型得到的结论相同;但PLSPLS模型方程中,三种混合离子液体基团PIL固定相的结构参数和系数都非常相似,并且与PIL-PP（16%）柱的这些参数非常相似。通过此研究,可以对离子液体基团混合前后PIL固定相间的关系进行初步判断。