CN102107136A

CN102107136A - 四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN102107136A
Application number: CN 201110002896
Authority: CN
Inventors: 张书胜; 赵文杰; 于阿娟; 梁松; 程远; 胡锴; 冶保献
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2011-06-29

Abstract

本发明公开了一种键合量高，键合层稳定的四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相，其具体制备方法为在无水碳酸钾存在下，将3-氨丙基三乙氧基硅烷化硅胶与四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪在N₂中于30-90℃下反应，即可制得四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相；实验结果表明，采用本方法合成的杯芳烃键合固定相具有键合量较高，键合层稳定，方法简便，制备成本较低、制备方法适用面较广等特点。它不仅具有传统的ODS反相色谱性能，同时能提供包容络合、氢键作用、π-π作用、及空间匹配等多种作用位点。因而在一定程度上能够替代ODS，同时也为难分离的物质提供了分离的可能性。

Description

四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及分离技术，尤其是涉及一种键合量高，键合层稳定的四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相；本发明还涉及该固定相的制备方法和应用。

背景技术

高效液相色谱法在现代分离分析中具有举足轻重的地位。广泛应用于化学、医药学、生命科学及环境科学等多种领域，并成为不可缺少的研究手段。分离体系越来越复杂，特别是实际样品的分析对色谱技术尤其是色谱固定相提出了更高的要求，目前已经商品化的硅胶及改性硅胶种类非常丰富，以十八烷基键合硅胶（ODS）为代表的反相色谱固定相已不能满足分离分析的要求。因此，新型的高选择性的色谱固定相的研制及开发是色谱领域研究的核心内容之一。高选择性的“专属型”固定相种类繁多，主要有：为满足药物对映体分离需要的手性固定相；为适应生化分离的蛋白质键合固定相；基于超分子作用的冠醚、环糊精、杯芳烃固定相以及专一型的分子印迹固定相。

杯芳烃作为第三代超分子化合物，集成了冠醚和环糊精的优点，它不仅原料易得，而且毒性小；分子的空腔大小可调；下缘是活泼的羟基，可通过反应引入种类繁多的基团；上缘的叔丁基可以很容易的移去而引入其它的官能团。杯芳烃不仅能包结有机分子，而且也能作为离子载体螯合金属离子等形成可逆的配合物，因而增加了人们将其应用于色谱领域的兴趣，基于杯芳烃对不同有机分子包结作用的选择性差异，将其通过化学反应键合到经有机偶联剂修饰的硅胶上进行HPLC分离，考察对各种化合物的识别性能，则极大的丰富了杯芳烃的应用和色谱研究内容。

近年来，含杂原子的杯芳烃类似物逐渐引起分子科学研究者的兴趣，在这类新颖的主体化合物中，杂原子如氧、氮、硫、磷、硅、锡等取代了杯芳烃桥连亚甲基，或者是杯芳烃的苯酚基团为芳杂环如吡咯、吡啶、呋喃、噻吩、吲哚、咪唑及脲嘧啶等所取代。将含杂原子的杯芳烃类似物化学键合到经有机偶联剂修饰的硅胶上进行HPLC分离，将会成为杯芳烃固定相又一新兴研究领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种键合量高，键合层稳定的四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相；本发明还提供该固定相的制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相的结构式为：

其制备方法为：在无水碳酸钾存在下，将3-氨丙基三乙氧基硅烷化硅胶与四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪在N₂中于30-90℃下反应，即可制得四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相。

所述3-氨丙基三乙氧基硅烷化硅胶为3-氨丙基三乙氧基硅烷与粒径5 μm的活化硅胶在甲苯及N₂保护下回流反应制得。

所述的四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相可用于有机化合物的液相色谱分离。

本发明的优点在于采用3-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂，先合成偶联硅胶前体，在碳酸钾及N2保护下，制得四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合相。所得固定相经红外光谱、元素分析、热重分析进行了表征。采用匀浆法，用二氧六环及四氯化碳（体积比为2:3）为匀浆液，用甲醇做顶替液，在50MPa下装入150*4.6mm的不锈钢柱中。以不同种类的溶质为探针，溶质包括：多环芳烃，苯二胺、苯二酚、氨基苯酚、萘酚、萘胺的位置异构体，苯的单取代物等，较系统的研究了固定相的色谱性能。实验结果表明，采用本方法合成的杯芳烃键合固定相具有键合量较高，键合层稳定，方法简便，制备成本较低、制备方法适用面较广等特点。它不仅具有传统的ODS反相色谱性能，同时能提供包容络合、氢键作用、π-π作用、及空间匹配等多种作用位点。因而在一定程度上能够替代ODS，同时也为难分离的物质提供了分离的可能性。

附图说明

图1是本发明的结构式。

图2是本发明前提硅胶的反应式。

图3是本发明四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相的反应式。

图4是多环芳烃混合物样品在本发明固定相上的色谱分离图。

图5是苯胺及苯二胺位置异构体混合物在本发明固定相上的色谱分离图。

图6是苯的单取代物混合样品在本发明固定相上的色谱分离图。

具体实施方式

本发明所述的四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相的结构式如图1所示。

其具体制备方法是：

1．活化硅胶：称取一定量的多孔硅胶浸入HCl/H₂O(1:3,v/v)中，硅胶重量（g）及盐酸体积（ml）比为1:15-1:20。浸泡12 h，在磁力搅拌下回流24-36 h 除去金属离子，然后用G5的砂芯漏斗过滤，用二次重蒸水反复冲洗至中性，最后用丙酮洗涤两次，在160℃下干燥10 h以脱去表面溶剂及水，即得到表面均匀分布羟基的活化硅胶，储于干燥器中备用。

2．前体硅胶的制备：在装有N₂导入管、冷凝管、CaCl₂干燥管及磁力搅拌的干燥装置中，加入一定量的3-氨丙基三乙氧基硅烷，再加入无水甲苯，在磁力搅拌下慢速（20 r/min）加入活化硅胶，硅胶重量（g）：3-氨丙基三乙氧基硅烷（ml）：无水甲苯（ml）一般为：3-5 : 5: 45。迅速升温至110℃-130℃，并加快搅拌速度，在N₂保护下回流24 h。停止反应，用G5的砂芯漏斗过滤，多次用甲醇、丙酮、二次重蒸水洗涤，然后转移到小烧杯中，在70℃下真空干燥10 h，即得到3-氨丙基三乙氧基硅烷键合硅胶储于干燥器中备用。反应式如图2所示。

3、四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相的制备：在装有N₂导入管、冷凝管、CaCl₂干燥管及磁力搅拌的干燥装置中，加入无水四氢呋喃，开启搅拌（20 r/min），迅速加入前体硅胶、无水碳酸钾和四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪，前体硅胶重量（g）：无水碳酸钾重量（g）：四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪重量（g）：无水THF（ml）一般为：10:2:5:2000。迅速升温至70℃左右，加快搅拌速度，在N₂保护下，回流反应24 h。停止反应，用G5砂芯漏斗过滤，依次用四氢呋喃，丙酮，甲醇，水，N，N-二甲基甲酰胺，丙酮各洗三次，将产品转移至棕色小瓶中，先在55℃下烘0.5 h，再在65℃下真空干燥12 h，所得成品四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相储于干燥器中备用。具体反应式如图3所示。

本发明所述固定相及制备的前体硅胶元素分析结果如下表所示，键合量根据碳元素含量计算所得，由表可见本发明具有较高的键合量，每克硅胶上面可以键合0.367 mmol杯芳烃。在流动相pH=3-9的范围内反复交替冲洗了四个月色谱柱效下降了9%左右，苯胺保留时间变化的RSD（n=6）< 2%，这表明在中性、弱酸及弱碱性条件下，该杯芳烃键合固定相的化学性能比较稳定，色谱柱的重现性较好。

	C%	H%	N%	键合量(mmol/g)
					氨丙基硅胶	5.9124	1.3290	1.8840	0.547
固定相	13.8453	1.5480	4.8596	0.367

本发明所述的固定相可有效地用于有机化合物的液相色谱分离，通常只需调节流动相中甲醇与水的比例就能满足样品的分离分析要求。

图4为评价固定相时采用的多环芳烃混合物样品（包括1苯、2联苯、3苊、4蒽、5芘、6屈等）在本发明固定相上的色谱分离图。

图5为苯胺及苯二胺位置异构体混合物（包括1对苯二胺、2间苯二胺、3邻苯二胺、4苯胺等）在本发明固定相上的色谱分离图。

图6为苯的单取代物混合样品（包括1苯胺、2苯乙酮、3硝基苯、4甲苯、5氯苯、6溴苯、7碘苯等）在本发明固定相上的色谱分离图。

Claims

1.一种四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相，其特征在于：所述固定相的结构式为：

。

2.根据权利要求1所述的四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相的制备方法，其特征在于：在无水碳酸钾存在下，将3-氨丙基三乙氧基硅烷化硅胶与四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪在N₂中于30-90℃下反应，即可制得四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相。

3.根据权利要求2所述的四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相的制备方法，其特征在于：所述3-氨丙基三乙氧基硅烷化硅胶为3-氨丙基三乙氧基硅烷与粒径5 μm的活化硅胶在甲苯及N₂保护下回流反应制得。

4.根据权利要求1所述的四氧杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶固定相用于有机化合物的液相色谱分离。