CN102160994B - 一种硅胶键合刷型手性固定相、合成方法与应用 - Google Patents

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Abstract

一种硅胶基质键合刷型高效液相色谱手性固定相、合成方法及其应用，属于色谱柱填料的制备和应用领域。合成方法步骤:（1）硅胶活化；（2）硅胶与KH-560键合反应；（3）碳酸叔丁基（BOC）保护的L-α-丙氨酸与3，5-二甲基苯胺反应；（4）脱氨基保护；（5）将偶联KH-560的硅胶与脱氨基保护手性中间体反应得到键合型手性填料。应用上述手性填料，以正己烷－异丙醇作为流动相，对DL-苯乙醇、DL-1，2-丙酮缩甘油进行较好分离。本发明具有柱压低、柱效高、分离时间短、对醇胺类手性化合物分离效果好等特点。

Description

一种硅胶键合刷型手性固定相、合成方法与应用
技术领域
本发明涉及色谱柱填料的制备，尤其涉及键合于硅胶基质上刷型高效液相色谱手性色谱固定相的制备。
背景技术
分离柱是色谱技术的核心，而固定相的研究则是各种高效液相色谱法赖以建立和发展的基础。面对科研和生产中对高纯度物质的需求，开发更有效的制备分离技术、制备色谱的新型填料和手性化合物分离填料是至关重要的。研究开发与手性化合物相适应的分离效率高、选择性好、质量回收好、寿命长的固定相是人们始终追求的目标。目前己开发出很多用于液相色谱的手性固定相，主要有刷型、多糖衍生物、环糊精和蛋白质、冠醚、大环抗生素等类型。刷型手性固定相与其它手性固定相相比，具有独特的优点：(1)经久耐用，共价键的存在使得硅胶上的键合物不易流失、可承受过载的样品量、可使用强溶剂进行洗脱、柱子可完全再生以及可适用于超临界流体色谱等；(2)高色谱性能，基质上手性有机分子的键合密度大，可承受较大的进样量而不改变固定相的性能；(3)宽线性范围，从分析到制备都可使用；(4)广泛的溶剂适宜性，正相、反相色谱都可使用；(5)被分离对映体的流出顺序可以颠倒。正是由于这些优势使得刷型手性固定相在手性化合物的分离中占有很重要的地位。刷型手性固定相分离的基础是三点相互作用，包括发生在被键合有机分子立体结构结合点处的氢键、较大基团间的立体相互作用和芳香环之间的π-π相互作用。这类固定相研究主要贡献应归功于美国Pirkle W.H.研究组，故也称Pirkle型手性固定相，我们跟踪其在高效液相色谱刷型手性固定相的研究进展合成了一种新型的π-碱刷型手性固定相。
发明内容
本发明目的是全新合成一种硅胶基质键合刷型高效液相色谱手性色谱固定相及其应用。
硅胶键合刷型手性固定相色谱填料，其结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
制备步骤如下：
(1) 硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比2-6ml/g，将体积百分比为20%盐酸与5μm孔径硅胶配制成混合物，加热至90-100℃反应回流2-6小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，105℃烘4-8小时，并于50℃真空干燥4-6小时，得活化硅胶备用；
(2) 硅胶与KH-560键合反应：将活化硅胶加入反应容器；再加无水甲苯，无水甲苯的加入量为反应容器体积的1/3-2/3 ；搅拌待溶液混合均匀再滴加KH-560(按KH-560与硅胶表面硅羟基摩尔比1-2:2-3计算)；调节温度80-100℃、机械搅拌、通N2的反应条件下回流18-24小时后用丙酮抽滤、洗涤，得硅胶与KH-560键合产物；
反应式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
(3) 碳酸叔丁基（BOC）保护的L-α-丙氨酸与3，5-二甲基苯胺反应：将BOC保护的L-α-丙氨酸与EEDQ按摩尔比1-2:2.5-3.5加入反应容器；再加四氢呋喃(THF)，THF的加入量为反应容器体积的1/3-2/3 ；搅拌待固体完全溶解，再滴加BOC保护的L-α-丙氨酸摩尔量1-2倍的3，5-二甲基苯胺；氮气保护20℃下反应18-24小时，1mol/ L 的HCl 调pH7，过滤除去固体，30ml乙酸乙酯萃取，减压蒸除溶剂，得BOC保护的手性中间体；
反应式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
  (4) 脱氨基保护：将体积比为1:2的三氟乙酸(TFA)和二氯甲烷(DCM)溶液混合加入反应容器，总体积为容器体积的1/3；再加入上步得到的BOC保护手性中间体，通N2保护室温下搅拌8-12小时；反应停止，旋蒸除去溶剂，将剩余物质加入30ml乙酸乙酯中溶解，使用5％ Na2CO3 溶液洗涤至pH为8-9。减压蒸除乙酸乙酯，得脱去BOC保护基后的手性中间体，其结构式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
(5) 将偶联KH-560的硅胶与脱氨基保护手性中间体反应：称取脱氨基保护手性中间体与偶联KH-560的硅胶按质量比1:1.5-2:3.5混合；再加无水甲苯至反应容器体积的1/3-2/3；温度调节60-80 ℃, 通N2保护；机械搅拌、回流18－24小时后，冷却至室温。反应完成后先用无水甲苯抽滤、洗涤，再用丙酮、乙醚反复抽滤、洗涤，产物在80℃下干燥4-6h，60℃真空干燥6-8小时。
反应式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
本发明与现有技术相比，具有柱效高、分离时间短、对醇胺类手性化合物分离效果好。该种新型填料在溶剂中也不会发生溶胀，渗透性能好，柱压低，在100%正己烷,流速1ml/min，色谱柱：150x4.6mm i.d条件下，柱压仅为2.9MPa，因此能适应高溶剂流速下的快速洗脱分离。
附图说明
图1为实施例1 合成的固定相对DL-苯乙醇样品液相色谱图
样品：DL-苯乙醇样品
流动相：正己烷-异丙醇 ；等度条件：体积比90：10;流速1ml/min；     
检测波长254nm。
图2 为实施例1 合成的固定相对丙酮缩甘油样品液相色谱图
样品：DL-1，2-丙酮缩甘油样品
流动相：正己烷-异丙醇 ；等度条件：体积比95：5；流速1ml/min；
检测波长254nm。
图3为实施例1 合成的固定相傅里叶红外光谱图。
具体实施方式
实施例1
(1) 硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比2ml/g，将体积百分比为20%盐酸与5μm孔径硅胶配制成混合物，加热至90℃反应回流6小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，105℃烘4小时，并于50℃真空干燥4小时，得活化硅胶备用；
(2) 硅胶与KH-560键合反应：将5g活化硅胶加入反应容器；再加100ml无水甲苯；搅拌待溶液混合均匀再滴加10ml KH-560；调节温度100℃、机械搅拌、通N2的反应条件下回流24小时后用丙酮抽滤、洗涤，得硅胶与KH-560键合产物；
(3) BOC保护的L-α-丙氨酸与3，5-二甲基苯胺反应：将3.2g BOC保护的L-α-丙氨酸与4.4g EEDQ加入反应容器；再加100ml四氢呋喃(THF)；搅拌待固体完全溶解，再滴加2.2ml 3，5-二甲基苯胺；氮气保护20℃下反应24小时，再用1mol/ L 的HCl 调pH7，过滤除去固体，30ml乙酸乙酯萃取，减压蒸除溶剂，得BOC保护的手性中间体；
(4) 脱氨基保护：将20ml的三氟乙酸(TFA)和40ml二氯甲烷(DCM)溶液混合加入反应容器；再加入上步得到的BOC保护手性中间体，通N2保护室温下搅拌8小时；反应停止，旋蒸除去溶剂，将剩余物质加入30ml乙酸乙酯中溶解，使用5％ Na2CO3 溶液洗涤至pH为8。减压蒸除乙酸乙酯，得脱去BOC保护基后的手性中间体；
(5) 将偶联KH-560的硅胶与脱氨基保护手性中间体反应：称取2g脱氨基保护手性中间体与5g偶联KH-560的硅胶混合；再加100ml无水甲苯；温度调节70 ℃, 通N2保护；机械搅拌、回流24小时后，冷却至室温。反应完成后先用无水甲苯抽滤、洗涤，再用丙酮、乙醚反复抽滤、洗涤，产物在80℃下干燥4小时，60℃真空干燥8小时。
实施例2
(1) 硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比3ml/g，将体积百分比为20%盐酸与5μm孔径硅胶配制成混合物，加热至100℃反应回流6小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，105℃烘5小时，并于50℃真空干燥5小时，得活化硅胶备用；
(2) 硅胶与KH-560键合反应：将5g活化硅胶加入反应容器；再加100ml无水甲苯；搅拌待溶液混合均匀再滴加10ml KH-560；调节温度90℃、机械搅拌、通N2的反应条件下回流24小时后用丙酮抽滤、洗涤，得硅胶与KH-560键合产物；
(3) BOC保护的L-α-丙氨酸与3，5-二甲基苯胺反应：将3.2g BOC保护的L-α-丙氨酸与5.0g EEDQ加入反应容器；再加100ml四氢呋喃(THF)；搅拌待固体完全溶解，再滴加3.5ml 3，5-二甲基苯胺；氮气保护20℃下反应24小时，再用1mol/ L 的HCl 调pH～7，过滤除去固体，30ml乙酸乙酯萃取，减压蒸除溶剂，得BOC保护的手性中间体；
(4) 脱氨基保护：将30ml的三氟乙酸(TFA)和60ml二氯甲烷(DCM)溶液混合加入反应容器；再加入上步得到的BOC保护手性中间体，通N2保护室温下搅拌10小时；反应停止，旋蒸除去溶剂，将剩余物质加入30ml乙酸乙酯中溶解，使用5％ Na2CO3 溶液洗涤至pH为9。减压蒸除乙酸乙酯，得脱去BOC保护基后的手性中间体；
(5) 将偶联KH-560的硅胶与脱氨基保护手性中间体反应：称取1.7g脱氨基保护手性中间体与5g偶联KH-560的硅胶混合；再加100ml无水甲苯；温度调节70 ℃, 通N2保护；机械搅拌、回流22小时后，冷却至室温。反应完成后先用无水甲苯抽滤、洗涤，再用丙酮、乙醚反复抽滤、洗涤，产物在80℃下干燥4小时，60℃真空干燥8小时。
实施例3
(1) 硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比4ml/g，将体积百分比为20%盐酸与5μm孔径硅胶配制成混合物，加热至100℃反应回流6小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，105℃烘6小时，并于50℃真空干燥6小时，得活化硅胶备用；
(2) 硅胶与KH-560键合反应：将5g活化硅胶加入反应容器；再加100ml无水甲苯；搅拌待溶液混合均匀再滴加12ml KH-560；调节温度90℃、机械搅拌、通N2的反应条件下回流18小时后用丙酮抽滤、洗涤，得硅胶与KH-560键合产物；
(3) BOC保护的L-α-丙氨酸与3，5-二甲基苯胺反应：将3.2g BOC保护的L-α-丙氨酸与7.0g EEDQ加入反应容器；再加150ml四氢呋喃(THF)；搅拌待固体完全溶解，再滴加6ml 3，5-二甲基苯胺；氮气保护20℃下反应24小时，再用1mol/ L 的HCl 调pH7，过滤除去固体，30ml乙酸乙酯萃取，减压蒸除溶剂，得BOC保护的手性中间体；
(4) 脱氨基保护：将30ml的三氟乙酸(TFA)和60ml二氯甲烷(DCM)溶液混合加入反应容器；再加入上步得到的BOC保护手性中间体，通N2保护室温下搅拌12小时；反应停止，旋蒸除去溶剂，将剩余物质加入30ml乙酸乙酯中溶解，使用5％ Na2CO3 溶液洗涤至pH为9。减压蒸除乙酸乙酯，得脱去BOC保护基后的手性中间体；
(5) 将偶联KH-560的硅胶与脱氨基保护手性中间体反应：称取2.0g脱氨基保护手性中间体与5.5g偶联KH-560的硅胶混合；再加100ml无水甲苯；温度调节70 ℃, 通N2保护；机械搅拌、回流20小时后，冷却至室温。反应完成后先用无水甲苯抽滤、洗涤，再用丙酮、乙醚反复抽滤、洗涤，产物在80℃下干燥4小时，60℃真空干燥8小时。
实施例4
(1) 硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比5ml/g，将体积百分比为20%盐酸与5μm孔径硅胶配制成混合物，加热至80℃反应回流6小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，105℃烘7小时，并于50℃真空干燥6小时，得活化硅胶备用；
(2) 硅胶与KH-560键合反应：将5g活化硅胶加入反应容器；再加100ml无水甲苯；搅拌待溶液混合均匀再滴加14ml KH-560；调节温度100℃、机械搅拌、通N2的反应条件下回流24小时后用丙酮抽滤、洗涤，得硅胶与KH-560键合产物；
(3) BOC保护的L-α-丙氨酸与3，5-二甲基苯胺反应：将3.2g BOC保护的L-α-丙氨酸与8.0g EEDQ加入反应容器；再加100ml四氢呋喃(THF)；搅拌待固体完全溶解，再滴加2.2ml 3，5-二甲基苯胺；氮气保护20℃下反应24小时，再用1mol/ L 的HCl 调pH7，过滤除去固体，30ml乙酸乙酯萃取，减压蒸除溶剂，得BOC保护的手性中间体；
(4) 脱氨基保护：将20ml的三氟乙酸(TFA)和40ml二氯甲烷(DCM)溶液混合加入反应容器；再加入上步得到的BOC保护手性中间体，通N2保护室温下搅拌8小时；反应停止，旋蒸除去溶剂，将剩余物质加入30ml乙酸乙酯中溶解，使用5％ Na2CO3 溶液洗涤至pH为8。减压蒸除乙酸乙酯，得脱去BOC保护基后的手性中间体；
(5) 将偶联KH-560的硅胶与脱氨基保护手性中间体反应：称取2.5g脱氨基保护手性中间体与5g偶联KH-560的硅胶混合；再加100ml无水甲苯；温度调节70 ℃, 通N2保护；机械搅拌、回流19小时后，冷却至室温。反应完成后先用无水甲苯抽滤、洗涤，再用丙酮、乙醚反复抽滤、洗涤，产物在80℃下干燥4小时，60℃真空干燥8小时。
实施例5
(1) 硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比6ml/g，将体积百分比为20%盐酸与5μm孔径硅胶配制成混合物，加热至90℃反应回流6小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，105℃烘8小时，并于50℃真空干燥6小时，得活化硅胶备用；
(2) 硅胶与KH-560键合反应：将5g活化硅胶加入反应容器；再加100ml无水甲苯；搅拌待溶液混合均匀再滴加15ml KH-560；调节温度100℃、机械搅拌、通N2的反应条件下回流24小时后用丙酮抽滤、洗涤，得硅胶与KH-560键合产物；
(3) BOC保护的L-α-丙氨酸与3，5-二甲基苯胺反应：将3.2g BOC保护的L-α-丙氨酸与10.0g EEDQ加入反应容器；再加100ml四氢呋喃(THF)；搅拌待固体完全溶解，再滴加2.2ml 3，5-二甲基苯胺；氮气保护20℃下反应24小时，再用1mol/ L 的HCl 调pH7，过滤除去固体，30ml乙酸乙酯萃取，减压蒸除溶剂，得BOC保护的手性中间体；
(4) 脱氨基保护：将20ml的三氟乙酸(TFA)和40ml二氯甲烷(DCM)溶液混合加入反应容器；再加入上步得到的BOC保护手性中间体，通N2保护室温下搅拌8小时；反应停止，旋蒸除去溶剂，将剩余物质加入30ml乙酸乙酯中溶解，使用5％ Na2CO3 溶液洗涤至pH为8。减压蒸除乙酸乙酯，得脱去BOC保护基后的手性中间体；
(5) 将偶联KH-560的硅胶与脱氨基保护手性中间体反应：称取1.8g脱氨基保护手性中间体与5g偶联KH-560的硅胶混合；再加100ml无水甲苯；温度调节70 ℃, 通N2保护；机械搅拌、回流18小时后，冷却至室温。反应完成后先用无水甲苯抽滤、洗涤，再用丙酮、乙醚反复抽滤、洗涤，产物在80℃下干燥4小时，60℃真空干燥8小时。
色谱填料的评价
应用实施例1合成的π-碱刷型手性固定相色谱柱填料，以正己烷-异丙醇体积比90:10作为流动相，流速1.0ml/min，对DL-苯乙醇进行分离，得到附图1所示的色谱图。从图中可以看出，实现了基线分离，无拖尾，分析速度快。检测波长： 254nm，检测时间为10分钟。
应用实施例1合成的π-碱刷型手性固定相色谱柱填料，以正己烷-异丙醇体积比为95:5作为流动相，流速1.0ml/min，对DL-1，2-丙酮缩甘油进行分离，得到附图2所示的色谱图。从图中可以看出，峰型对称，实现了基线分离，无拖尾，分析速度快。检测波长： 254nm，检测时间为10分钟。

Claims (3)

1.一种硅胶键合刷型手性固定相色谱填料，其结构式为：
Figure FDA00001626268800011
2.制备权利要求1所述的硅胶键合刷型手性固定相色谱填料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比2-6mL/g，将体积百分比为20%盐酸与5μm孔径硅胶配制成混合物，加热至90-100℃反应回流2-6小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，105℃烘4-8小时，并于50℃真空干燥4-6小时，得活化硅胶备用；
(2)硅胶与KH-560键合反应：将活化硅胶加入反应容器；再加无水甲苯，无水甲苯的加入量为反应容器体积的1/3-2/3；搅拌待溶液混合均匀再滴加KH-560，其中，KH-560的加入量按其与硅胶表面硅羟基摩尔比1-2:2-3计算得到；调节温度80-100℃、机械搅拌、通N2的反应条件下回流18-24小时后用丙酮抽滤、洗涤，得硅胶与KH-560键合产物；
(3)碳酸叔丁基（BOC）保护的L-α-丙氨酸与3，5-二甲基苯胺反应：将BOC保护的L-α-丙氨酸与EEDQ按摩尔比1-2:2.5-3.5加入反应容器；再加四氢呋喃(THF)，THF的加入量为反应容器体积的1/3-2/3；搅拌待固体完全溶解，再滴加BOC保护的L-α-丙氨酸摩尔量1-2倍的3，5-二甲基苯胺；氮气保护20℃下反应18-24小时，1mol/L的HCl调溶液pH＝7，过滤除去固体，30mL乙酸乙酯萃取，减压蒸除溶剂，得BOC保护的手性中间体；
(4)脱氨基保护：将体积比为1:2的三氟乙酸(TFA)和二氯甲烷(DCM)溶液混合加入反应容器，总体积为容器体积的1/3；再加入上步得到的BOC保护手性中间体，通N2保护室温下搅拌8-12小时；反应停止，旋蒸除去溶剂，将剩余物质加入30mL乙酸乙酯中溶解，使用5%Na2CO3溶液洗涤至pH为8-9。减压蒸除乙酸乙酯，得脱去BOC保护基后的手性中间体；
(5)将偶联KH-560的硅胶与脱氨基保护手性中间体反应：称取脱氨基保护手性中间体与偶联KH-560的硅胶按质量比1:1.5-2:3.5混合；再加无水甲苯至反应容器体积的1/3-2/3；温度调节60-80℃,通N2保护；机械搅拌、回流18-24小时后，冷却至室温。反应完成后先用无水甲苯抽滤、洗涤，再用丙酮、乙醚反复抽滤、洗涤，产物在80℃下干燥4-6h，60℃真空干燥6-8小时。
3.根据权利要求1所述的硅胶键合刷型手性固定相色谱填料的应用，其特征在于，以正己烷－异丙醇作为流动相，对DL-苯乙醇、DL-1，2-丙酮缩甘油，进行分离，获得色谱图。
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