CN101927154A - 三官能团正十八烷基键合相的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在硅胶表面进行三官能团正十八烷基键合的方法，该方法采用正十八烷基三氯硅烷为原材料，三个氯原子都可以与硅胶表面的羟基反应，使正十八烷基通过三个硅氧键连接在硅胶表面。在合适的色谱条件下，本发明制得的填料可有效地用于酸性、中性和碱性化合物的分离分析。同单官能团的正十八烷基键合相相比，大大提高了键合相的稳定性，从而显著提高了色谱柱的是用寿命并拓宽了可以使用的pH范围。

Description

三官能团正十八烷基键合相的制备方法 
发明领域
本发明涉及高效液相色谱填料键合相的制备技术，提供了一种在高纯硅胶表面进行三官能团正十八烷基相的键合方法。键合后的粒子可用做高效液相反相色谱的填料。 
技术背景
正十八烷基键合的硅胶是目前应用最为广泛的高效液相色谱填料。传统键合中，使用二甲基正十八烷基氯硅烷与硅胶表面的羟基反应，使正十八烷基键合到硅胶表面。其特点是正十八烷基通过一个硅氧键连接到硅胶表面(见示意图1)，因此被称为单官能团正十八烷基相。众所周知，硅氧键可以水解而断裂，此一现象在偏碱性条件下尤为明显，从而造成正十八烷基从硅胶表面脱离，导致整个色谱柱失效。 
发明内容
本发明提供了一种在硅胶表面进行三官能团正十八烷基键合的方法，该方法采用正十八烷基三氯硅烷为原材料，三个氯原子都可以与硅胶表面的羟基反应，使正十八烷基通过三个硅氧键连接在硅胶表面(见图1和图2)。在合适的色谱条件下，本发明制得的填料可有效地用于酸性、中性和碱性化合物的分离分析。同单官能团的正十八烷基键合相相比，大大提高了键合相的稳定性，从而显著提高了色谱柱的是用寿命并拓宽了可以使用的pH范围。 
该方法的工艺过程是： 
稀酸活化→烷基相键合→甲基或乙基封尾 
所述稀酸活化，是将未键合的硅胶粒子在0.01-0.1wt％的氢氟酸中回流20小时。粒子浓度在0.1g/mL。 
所述烷基键合是将干燥活化的粒子以无水甲苯(分析纯)为溶剂，在有机胺(分析纯)的存在下与二甲基正十八烷基氯硅烷(气相色谱分析＞95％纯度)反应。粒子与二甲基正十八烷基氯硅烷加入量由粒子表面羟基密度和所要的键合密度决定。可用的有机胺包括但不限于三甲胺，三乙胺，苯胺，咪唑和吡啶及其衍生物。最优选用吡啶。 
所述烷基封尾是将键合的粒子以无水甲苯(分析纯)为溶剂，在有机胺(分析纯)的存在下与三氯硅甲烷或三氯硅乙烷(气相色谱分析＞95％纯度)反应。粒子与三氯硅烷加入量由粒子表面羟基密度，三氯硅烷的种类以及所要的键合密度决定。 
本方法的特征在于： 
(1)硅胶粒子经稀酸活化后，在有机胺存在下与正十八烷基三氯硅烷反应，得到三官能团键合的正十八烷基相； 
(2)键合后的粒子再经过封尾，进一步提高填料的使用寿命和适用pH范围。 
(3)还可使用于其他短链烷基三官能团的键合，如正癸烷基，正丁烷基等。 
本发明方法具有下述优点： 
(1)硅胶粒子经活化后，表面羟基活性得到增强，提高了键合密度，耐碱性更好。 
(2)三官能团的正十八烷基相，耐碱性进一步得到提高并延长了色谱柱的使用寿命。 
(3)封尾减少了残留的表面羟基，使碱性化合物的峰形更完美。 
(4)整个方法流程简单，重复性好，成本低廉，易于大规模产业化。 
下面通过实例详述本发明。 
实例1 
在20L玻璃夹套反应釜(上海禾汽BL-601375)加入1.5kg未活化硅胶粒子和15kg 0.01wt％氢氟酸，回流20小时后，冷却至室温，用1微米滤纸过滤，滤饼用2L去离子水洗涤至少三次后，在真空(15kPa)及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到活化的硅胶。 
实例2 
在150mL三颈瓶中，加入10g干燥的硅胶粒子(5μm，比表面积300m2/g)和100mL无水甲苯，充分搅拌使混合均匀(肉眼观察无明显团聚颗粒)后加入1.12g吡啶和3.21g正十八烷基三氯硅烷，在氮气保护下回流20小时后，冷却至室温，用1微米滤纸过滤。所得滤饼用50mL甲苯、丙酮和去离子水洗涤后，在真空(15kPa)及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到未封尾的三官能团正十八烷基键合的硅胶粒子。粒子C％为18.4％。 
实例3 
在150mL三颈瓶中，加入10g干燥的已键合未封尾的硅胶粒子(5μm，比表面积300m2/g)和100mL无水甲苯，充分搅拌使混合均匀(肉眼观察无明显团聚颗粒)后加入1.46g吡啶和2.66g三乙基氯硅烷，在氮气保护下回流20小时后，冷却至室温，用1微米滤纸过滤。所得滤饼用50mL甲苯、丙酮和去离子水洗涤后，在真空(15kPa)及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到三乙基封尾的三官能团正十八烷基键合的硅胶粒子。粒子C％为20.1％。 
实例4 
在150mL三颈瓶中，加入10g干燥的已键合未封尾的硅胶粒子(5μm，比表面积300m2/g)和100mL无水甲苯，充分搅拌使混合均匀(肉眼观察无明显 团聚颗粒)后加入1.47g吡啶和3.75g三甲基氯硅烷，在氮气保护下回流20小时后，冷却至室温，用1微米滤纸过滤。所得滤饼用50mL甲苯、丙酮和去离子水洗涤后，在真空(15kPa)及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到三甲基封尾的三官能团正十八烷基键合的硅胶粒子。粒子C％为19.2％。 
实例5 
在150mL三颈瓶中，加入10g干燥的硅胶粒子(2.7μm，比表面积200m2/g)和100mL无水甲苯，充分搅拌使混合均匀(肉眼观察无明显团聚颗粒)后加入0.6363g三乙胺和1.7928g正十八烷基三氯硅烷，在氮气保护下回流20小时后，冷却至室温，用1微米滤纸过滤。所得滤饼用50mL甲苯、丙酮和去离子水洗涤后，在真空(15kPa)及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到未封尾的三官能团正十八烷基键合的硅胶粒子。粒子C％为15.6％。 
实例6 
在150mL三颈瓶中，加入10g干燥的硅胶粒子(5μm，比表面积180m2/g)和100mL无水甲苯，充分搅拌使混合均匀(肉眼观察无明显团聚颗粒)后加入0.5637g三乙胺和1.1405g正癸烷基三氯硅烷，在氮气保护下回流20小时后，冷却至室温，用1微米滤纸过滤。所得滤饼用50mL甲苯、丙酮和去离子水洗涤后，在真空(15kPa)及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到未封尾的三官能团正癸烷基键合的硅胶粒子。粒子C％为15.2％。 
实例7 
在20L开口反应器(上海禾汽BL-601351)中，加入1.4kg干燥的硅胶粒子(5μm，比表面积300m2/g)和14L无水甲苯，充分搅拌使混合均匀(肉眼观察无明显团聚颗粒)后加入156.8g吡啶和449.4g正十八烷基三氯硅烷，在氮气保护下回流20小时后，冷却至室温，用1微米滤纸过滤。所得滤饼用5L甲苯、 丙酮和去离子水洗涤后，在真空(15kPa)及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到未封尾的三官能团正十八烷基键合的硅胶粒子。粒子C％为18.4％。 
实例8 
在20L开口反应器(上海禾汽BL-601351)，加入1.4kg干燥的已键合未封尾的硅胶粒子(5μm，比表面积300m2/g)和14L无水甲苯，充分搅拌使混合均匀(肉眼观察无明显团聚颗粒)后加入204.4g吡啶和372.4g三乙基氯硅烷，在氮气保护下回流20小时后，冷却至室温，用1微米滤纸过滤。所得滤饼用5L甲苯、丙酮和去离子水洗涤后，在真空(15kPa)及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到三乙基封尾的三官能团正十八烷基键合的硅胶粒子。粒子C％为20.1％。 
色谱分离应用实例与比较 
5微米硅胶粒子，比表面积300m2/g，孔容0.84cc/g，孔径9.4nm，金属杂质含量低于4ppm.。三官能团正十八烷基键合后，C％为18.4％，三甲基氯硅烷封尾后C％为19.2％，正十八烷基键合密度为3.51μmol/m2。图3显示该键合相对碱性化合物有出色的分离效果。分离方法：65/35甲醇/20mM磷酸二氢钾/磷酸氢二钾缓冲液，pH 7.00；流速：1.0mL/min；温度：23.4±0.1℃ 
附图说明
图1是单官能团正十八烷基键合相示意图 
图2是三官能团正十八烷基键合相及甲基/乙基封尾示意图 
图3是三官能团C18键合的硅胶粒子用于分离碱性化合物示例图。 

Claims (7)

1.一种在硅胶粒子表面进行三官能团正十八烷基键合的制备方法，该制备方法的工艺过程是：稀酸活化→烷基相键合→甲基或乙基封尾。
2.根据权利要求1的一种在硅胶粒子表面进行三官能团正十八烷基键合的制备方法，其特征在于：
所述稀酸活化，是将未键合的硅胶粒子在0.01-0.1wt％的氢氟酸中回流20小时。完成后，冷却至室温，用去离子水洗涤三次后，在15kPa真空及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到活化的硅胶粒子。粒子反应浓度在0.1g/mL。
3.根据权利要求1的一种在硅胶粒子表面进行三官能团正十八烷基键合的制备方法，其特征在于：
所述烷基键合是将干燥活化的粒子以无水甲苯(分析纯)为溶剂，在有机胺(分析纯)的存在和氮气保护下与二甲基正十八烷基氯硅烷(气相色谱分析＞95％纯度)回流反应20小时。完成后，冷却至室温，分别用色谱纯甲醇和去离子水洗涤三次后，在15kPa真空及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到键合的硅胶粒子。粒子与二甲基正十八烷基氯硅烷加入量比由粒子表面羟基密度和所要的键合密度决定。其他可以使用的短链氯硅烷包括但不限于二甲基癸基氯硅烷，二甲基丁基氯硅烷等得到不同的产品。
4.根据权利要求1的一种在硅胶粒子表面进行三官能团正十八烷基键合的制备方法，其特征在于：
所述烷基封尾是将键合的粒子以无水甲苯(分析纯)为溶剂，在有机胺(分析纯)的存在和氮气保护下与三氯硅烷或三氯硅乙烷(气相色谱分析＞95％纯度)回流反应20小时。完成后，冷却至室温，分别用色谱纯甲醇和去离子水洗涤三次后，在15kPa真空及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到封尾的硅胶粒子。粒子与三氯硅烷加入量由粒子表面羟基密度，三氯硅烷的种类以及所要的键合密度决定。
5.根据权利要求3、4所述的有机胺，选用种类有但不限于三甲胺，三乙胺，苯胺，咪唑和吡啶及其衍生物。最优选用吡啶。
6.根据权利要求3的一种在硅胶粒子表面进行三官能团正十八烷基键合的制备方法，其特征在于：
根据该制备方法，进行工业化生产的过程是：在20L开口反应器(上海禾汽BL-601351)中，加入1.4kg干燥的硅胶粒子和14L无水甲苯，充分搅拌使混合均匀(肉眼观察无明显团聚颗粒)后加入156.8g吡啶和449.4g正十八烷基三氯硅烷，在氮气保护下回流20小时后，冷却至室温，用1微米滤纸过滤。所得滤饼分别用5L色谱纯甲醇和去离子水洗涤三次后，在15kPa真空及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到键合的硅胶粒子。粒子C％为18.4％。
7.根据权利要求4的一种在硅胶粒子表面进行三官能团正十八烷基键合的制备方法，其特征在于：
根据该制备方法，进行工业化生产的过程是：在20L开口反应器(上海禾汽BL-601351)中，加入1.4kg干燥的硅胶粒子和14L无水甲苯，充分搅拌使混合均匀(肉眼观察无明显团聚颗粒)后加入204.4g吡啶和322.4g乙基三氯硅烷，在氮气保护下回流20小时后，冷却至室温，用1微米滤纸过滤。所得滤饼分别用5L色谱纯甲醇和去离子水洗涤三次后，在15kPa真空及温度78℃的条件下，干燥20小时后得到封尾键合的硅胶粒子。粒子C％为20.1％。
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