CN101766993A - 硅胶毛细管整体手性固定相及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅胶毛细管整体手性固定相及其制备方法，其特征在于使用天然手性松香与马来酸酐反应制得新型手性基团马来海松酸，以丙基胺作为新型手性基团与硅胶基质毛细管整体柱载体的连接单元，通过化学键合到载体上而制得。本发明适合于用作毛细管电色谱或毛细管液相色谱固定相。本发明的优点为：制备的手性固定相成本低、柱效高、应用范围广泛、适用于各种流动相、且制作简便、快速，可以实现商品化生产。
Description
技术领域
本发明涉及色谱固定相的制备，具体地说是一种新型硅胶毛细管手性整体固定相制备方法。
背景技术
手性物质对映体在人类的生命过程中具有重要的作用，很多与人类生命息息相关的物质，如蛋白质、多肽、氨基酸以及手性药物等均具有一个或多个手性中心。不同对映异构体的光学活性和立体构象不同，而在生命体内表现出不同的生理活性和药理活性。因此，对映体的手性分离在生命科学及其它相关领域均具有重要的意义。手性固定相的制备方法很多，有的应用不够广泛，有的溶剂选择性差，有的反应步骤多，复杂，操作难。目前，毛细管电色谱(CEC)由于兼具高效液相色谱的高选择性和电泳的高效性，是当前色谱研究热点和重点之一。在手性分离中，CEC具有高效、高选择性、快速、操作模式多、试剂及样品用量少等优点，目前已发展成为一种重要的分离分析技术，在生物、化学、医药、环保和食品等领域中得到了广泛应用。
松香是极其丰富的可再生性天然资源，其分子结构中有多个手性碳原子和稳定的立体构型，且又易于改造，是手性固定相合成的廉价的手性原材料。已有文献报导手性松香基衍生物应用于手性物质的毛细管电泳分离。如松香基手性表面活性剂作为手性胶束，应用于毛细管电泳分离氨基酸对映体的研究(Hengshan Wang，Shulin Zhao，Min He，Zhicai Zhao，YingmingPan，Qian Liang.J.Sep.Sci.2007，30，2748-2753)；手性松香基荧光衍生试剂作为手性化合物柱前衍生试剂，也已应用于毛细管电泳分离氨基酸对映体的研究(Shulin Zhao，Hengshan Wang，Rongcan Zhang，Lidong Tang，Yi-Ming Liu.Electrophoresis 2006，27，3428-3433)。但是毛细管电泳手性分离模式中手性试剂不能重复使用、消耗量大，而且分离电中性手性药物时需用带电手性选择剂。目前尚未有松香基衍生物手性固定相的文献报导。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、柱效高、应用广泛，适合于各种流动项，可实现商品化生产的，手性原材料为松香的硅胶毛细管整体固定相及其制备方法，以满足在简单的色谱条件下实现手性物质的分离分析。
本发明所述的固定相结构为：
本发明硅胶毛细管整体手性固定相，制备方法包括如下步骤：
1、制备手性基团马来海松酸：
将松香置于反应器中，加热使之熔融，并升温至140℃，在搅拌条件下，加入马来酸酐，升温至170℃并保温2-3h；粉碎后溶于冰醋酸中，加热回流，冷却，结晶析出乳白色片状晶体，减压过滤，并以少量冰醋酸洗涤，同法重结晶一次，将所得晶体置于固体氢氧化钠干燥器中脱去残余醋酸，即得马来海松酸单体；其中松香与过量马来酸酐用量摩尔比为1∶1.3；
2、制备硅胶毛细管整体柱：
推荐由四甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷作为共聚反应混合前驱体、聚乙二醇为相分离诱导剂、尿素为制中孔剂及乙酸为催化剂，在经预处理的石英毛细管内水解缩聚成凝胶，先经陈化、热处理制得中孔，而后经干燥和老化等凝胶后续处理得到硅胶毛细管整体柱；
3、制备丙胺基硅胶毛细管整体柱：
含胺基的硅烷偶联剂溶解在体积比为1∶10-1∶15的惰性溶剂中，通过高压输液泵以在柱衍生化的方式与硅胶毛细管整体柱上的硅羟基反应，其反应温度为105～115℃，反应时间为3h-6h。所用惰性溶剂有甲苯，无水乙醇，苯，含有胺基的硅烷偶联剂通常为丙基胺三甲氧基硅烷、丙基胺三乙氧基硅烷和丙基胺二甲基氯硅烷；
4、制备马来海松酸手性硅胶毛细管整体固定相：
首先将马来海松酸溶解在有机溶剂中，通过高压输液泵注入丙胺基硅胶毛细管整体柱中，以在线柱内改性方式进行表面化学修饰，其反应温度为70～80℃，反应时间为10-24h，所用有机溶剂为甲苯，无水乙醇，马来海松酸与有机溶剂的质量比为1∶9-15。
本发明具有以下优点：
1.应用范围广泛：本发明通过硅胶表面化学修饰将马来海松酸固定在硅胶毛细管整体柱表面，得到的手性整体固定相具有很高的分离柱效(具有优良的色谱分离性能)，故适用于气相色谱、毛细管液相色谱、毛细管电色谱等，尤其适用于毛细管电色谱；其可用于手性对映体的分离(具有很高的对映体分离柱效)；此外，本方法可以与不同的手性松香基衍生物化学键合，从而制备多种松香基衍生物手性固定相，具有更广泛的应用范围。
2.可适用于多种流动相：本发明首次将马来海松酸通过硅胶表面化学修饰键合到硅胶毛细管整体柱上，制备了键合型松香基类手性固定相，应用此类手性固定相可以弥补现已商品化的同类固定相受流动相限制的不足，具有更广泛的溶剂选择性：可使用较低含量有机改性剂(＜10％)的流动相，而不会产生气泡干扰中断实验，还可使用四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷等做为流动相添加剂。
3.制作简单、快速、成本低廉，可以实现商品化生产：本方法利用硅胶表面化学修饰技术，实现马来海松酸的固载，其制作简单，反应步骤少，易操作；另外本发明所用载体也可以是商品化的硅胶颗粒或丙胺基键合硅胶颗粒，可应用于常规高效液相色谱手性分离。手性原材料为廉价松香，在我国有极其丰富的可再生性天然资源，其分子结构中有多个手性碳原子和稳定的立体构型，且又易于改造，所制备的松香基衍生物手性键合硅胶固定相制作成本低，易于实现商品化生产。
附图说明
图1为一种马来海松酸硅胶毛细管整体固定相的扫描电镜图；
图2为实施例对三对苯氨基硫代甲酰基氨基酸对映体的分离电色谱图。
具体实施方式
实施例
(1)马来海松酸的合成：
取30.2g磨碎的一级松香置于大烧杯中，加热升温至140℃，不断搅拌下慢慢加入马来酸酐8.82g和对甲苯磺酸1.92g，然后升温至180℃，保温3h，趁热倒出，冷却后磨碎，然后用冰醋酸重结晶3次，过滤，干燥后即得马来海松酸(产率52％)，m.p.228～230℃；
(2)硅胶毛细管整体柱的制备：
取内径为75μm，外径365μm石英毛细管，依次用1mol/L的NaoH溶液浸洗过夜，二次水，盐酸，二次水、丙酮、无水乙醚冲洗1h，然后在通N2下180℃干燥3h，两端封口备用，0.22g聚乙二醇(Mr＝10000)、0.225g的尿素溶于0.01mol/L乙酸溶液，其中滴加1mL四甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷(9/1，v/v)，冰浴下剧烈搅拌，待溶液成透明均一的溶胶，注入经预处理好的毛细管中，两端用硅橡胶封口，放入恒温水浴40℃下陈化25h，取出，于120℃下热处理3h，以获得适当的比表面和孔结构，截掉封口，用水冲洗出未反应物质，再用水、无水乙醇冲洗并在60℃下烘干，放置气相色谱仪柱温箱中330℃老化25h即得硅胶毛细管整体柱基质；
(3)胺丙基硅胶毛细管整体柱的制备：
硅胶毛细管整体柱床层用6M盐酸处理约2h，去离子水冲洗至中性，接入气相色谱仪柱温箱内N2吹扫下180℃热处理1h完成活化，5mL胺丙基三甲氧基硅烷和40mL无水甲苯混合均匀，用高压输液泵引入毛细管柱中进行柱上硅烷化表面化学修饰，于110℃恒温反应1h，该步骤重复4次，反应完成后依次用无水甲苯、甲醇、丙酮冲洗，然后在氦气吹扫下，50℃干燥2h；
(4)马来海松酸键合硅胶毛细管整体柱的制备：
4.5g马来海松酸溶于40mL无水乙醇中，用高压输液泵将此溶液引入胺丙基硅胶毛细管整体柱中，于80℃恒温反应1h，该步骤重复4次，反应完成后，依次用无水乙醇、乙腈、缓冲溶液冲洗，即得马来海松酸硅胶毛细管手性整体固定相。
用本实施例制备的电色谱整体柱，以pH＝7.5、离子浓度10mmol/L磷酸缓冲盐∶乙腈＝70∶30(v/v)为流动相，外加电压20kV、检测波长254nm条件下对三对苯氨基硫代甲酰基(PTC)氨基酸对映体标样进行了分离，对应峰分别1.PTC-D-β-苯丙氨酸；2.PTC-L-β-苯丙氨酸；3.PTC-D-色氨酸；4.PTC-L-色氨酸；5.PTC-L-犬尿氨酸；6.PTC-D-犬尿氨酸。
Claims (5)
1.一种硅胶毛细管整体手性固定相的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)制备手性基团马来海松酸：
将松香置于反应器中，加热使之熔融，并升温至140℃，在搅拌条件下，加入马来酸酐，升温至170℃并保温2-3h；粉碎后溶于冰醋酸中，加热回流，冷却，结晶析出乳白色片状晶体，减压过滤，并以少量冰醋酸洗涤，同法重结晶一次，将所得晶体置于固体氢氧化钠干燥器中脱去残余醋酸，即得马来海松酸单体；其中松香与过量马来酸酐用量摩尔比为1∶1.3；
(2)制备硅胶毛细管整体柱：
由四甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷作为共聚反应混合前驱体、聚乙二醇为相分离诱导剂、尿素为制中孔剂及乙酸为催化剂，在经预处理的石英毛细管内水解缩聚成凝胶，先经陈化、热处理制得中孔，而后经干燥和老化等凝胶后续处理得到硅胶毛细管整体柱；
(3)制备丙胺基硅胶毛细管整体柱：
含胺基的硅烷偶联剂溶解在体积比为1∶10-1∶15的惰性溶剂中，通过高压输液泵以在柱衍生化的方式与硅胶毛细管整体柱上的硅羟基反应，其反应温度为105～115℃，反应时间为3h-6h；
(4)制备马来海松酸手性硅胶毛细管整体固定相：
将马来海松酸溶解在有机溶剂中，通过高压输液泵注入丙胺基硅胶毛细管整体柱中，以在线柱内改性方式进行表面化学修饰，其反应温度为70～80℃，反应时间为10-24h，所述马来海松酸与有机溶剂的质量比为马来海松酸∶有机溶剂＝1∶9-15。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述惰性溶剂为甲苯、无水乙醇或苯。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：含有胺基的硅烷偶联剂通常为丙基胺三甲氧基硅烷、丙基胺三乙氧基硅烷和丙基胺二甲基氯硅烷。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述有机溶剂为甲苯或无水乙醇。
5.用权利要求1的方法制备的硅胶毛细管整体手性固定相，其特征是：硅胶毛细管整体手性固定相的结构式为：
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