CN102489271A - 耐碱性硅胶色谱填料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了耐碱性高效液相色谱硅胶填料的一种制备方法，特别涉及采用短碳链有机硅烷偶联剂进行硅胶表面有机杂化处理的方法，制备表面耐碱性的硅胶基质，再进行固定相的键合。本发明先使用短碳链有机硅烷偶联剂在全多孔球形硅胶表面进行部分硅羟基的键合反应，将硅胶表面部分覆盖短碳链，使硅胶表面被有机杂化，制备表面有机覆盖层薄且较为均匀的耐碱性硅胶，再进行表面固定相的键合，最后进行封尾，制得耐碱性的硅胶色谱填料。本发明所制得的硅胶色谱填料不但具有耐碱性的特殊优点，而且可以减小残余硅羟基效应，并能掩盖硅胶表面的金属杂质，具有很好的应用潜力。
Description
技术领域
本发明属于高效液相色谱硅胶填料的制备方法，特别涉及采用硅胶表面有机杂化技术，制备耐碱性的硅胶基质，再进行固定相键合，制备耐碱性硅胶色谱填料。制备的硅胶色谱填料，在碱性流动相条件下有较长的使用寿命，还能够减弱残余硅羟基效应而利于分离碱性化合物，并可以覆盖硅胶表面的金属杂质消除非特异性吸附。
背景技术
延长色谱填料使用寿命和减弱残余硅羟基效应一直是色谱工作者所关注的研究内容。传统硅胶基质高效液相色谱填料通常采用两步键合反应的制备方法，即先键合固定相分子，然后进行封尾。该方法具有一定的局限性。首先，两步键合法制备的硅胶色谱填料表面有机层覆盖密度较低，长期使用缓冲盐或碱性溶液流动相会导致硅胶填料基质塌陷、固定相流失，色谱柱报废。其次，固定相键合反应过程中由于反应活性低导致多数硅羟基未参与反应，即使在封尾反应过程中存在硅胶表面固定相分子的位阻效应，导致残余硅羟基超过原硅羟基总数的50％。残余硅羟基一方面使硅胶表面易于亲水导致碱性条件下寿命降低，另一方面在pH大于2时硅羟基电离为负离子，对碱性化合物等电正性分析物存在静电作用，导致色谱峰拖尾，分离度和柱效降低。
要想提高硅胶色谱填料的使用寿命和减小残余硅羟基效应，应该提高硅胶表面的有机层覆盖率。我们采用硅胶表面有机杂化处理的方法，在硅胶表面形成一层薄且较为均匀的短碳链覆盖层，该有机薄层不但可以提高硅胶表面的疏水性，而且可以覆盖部分硅羟基，获得耐碱性的硅胶色谱填料基质。在耐碱性的硅胶色谱填料基质上再进行键合固定相分子和封尾反应，制备耐碱性硅胶色谱填料。通过本方法所制备的耐碱性硅胶色谱填料，可以提高碱性条件下的使用寿命，消除部分残余硅羟基效应。此外，表面有机杂化的硅胶还可以通过有机薄层掩盖硅胶表面残余的金属杂质，减小金属杂质在色谱分离过程中的不良影响。
发明内容
本发明的目的是提供耐碱性的高效液相色谱硅胶填料的一种制备方法，通过硅胶表面有机杂化技术，制备表面覆盖有机杂化层的耐碱性硅胶基质，再键合固定相分子制备出残余硅羟基效应弱、耐碱性强的高效液相色谱硅胶填料。
本发明通过如下措施来实现：
将全多孔球形硅胶表面进行有机杂化后，再进行有机硅烷的键合，最后进行封尾，制得耐碱性的高效液相色谱硅胶填料。
本类耐碱性高效液相色谱硅胶填料的制备方法包括以下A、B两个步骤：
A.表面有机杂化硅胶的制备
将已活化的全多孔球形硅胶加入反应容器中，以甲苯作反应溶剂，机械搅拌均匀，加入适量的短碳链有机硅烷偶联剂，惰气保护，搅拌回流。反应完毕后冷却，抽滤，依次用甲苯、乙醇、乙醇-水(v/v，1∶1)、水、甲醇洗涤，真空干燥得到表面有机杂化硅胶。
B.耐碱性硅胶色谱填料的制备
将表面有机杂化硅胶加入反应容器中，以甲苯作反应溶剂，机械搅拌均匀，加入适量有机硅烷，惰气保护，搅拌回流。反应完毕后冷却，抽滤，依次用甲苯、乙醇、乙醇-水(v/v，1∶1)、甲醇洗涤，真空干燥得到有机硅烷修饰的硅胶。将有机硅烷修饰的硅胶进行封尾，制得耐碱性的硅胶色谱填料。
本发明在表面杂化硅胶基质的制备中，采用硅胶表面有机杂化方法，在活化硅胶表面键合短碳链有机硅烷偶联剂，将全多孔球形硅胶表面部分覆盖短碳链的有机薄层，制备表面耐碱性的硅胶基质。
本发明在表面杂化硅胶基质的制备中，采用短碳链有机硅烷偶联剂作为硅胶表面有机杂化的试剂，是指甲基三甲(乙)氧基硅烷、乙基三甲(乙)氧基硅烷、亚乙基桥链六甲(乙)氧基硅烷、丙基桥链六甲(乙)氧基硅烷等。
本发明在表面杂化硅胶基质的制备中，硅胶、短碳链有机硅烷偶联剂、甲苯的质量比为1∶0.025-0.25∶8-12。
本发明在表面杂化硅胶基质以及耐碱性硅胶填料的制备中，用高纯氮气或氩气进行惰气保护，搅拌回流时间为6-48h。
本发明在耐碱性硅胶填料的制备中，用有机硅烷进行固定相分子的键合，有机硅烷为十八烷基三氯硅烷、十八烷基甲(异丙)基二氯硅烷、十八烷基二甲(异丙)基氯硅烷、十八烷基三甲(乙)氧基硅烷、十八烷基甲(异丙)基二甲(乙)氧基硅烷、十八烷基二甲(异丙)基甲(乙)氧基硅烷、十二(八或苯)烷基三氯硅烷、十二(八或苯)烷基甲(异丙)基二氯硅烷、十二(八或苯)烷基二甲(异丙)基氯硅烷、十二(八或苯)烷基三甲(乙)氧基硅烷、十二(八或苯)烷基甲(异丙)基二甲(乙)氧基硅烷、十二(八或苯)烷基二甲(异丙)基甲(乙)氧基硅烷、氨丙基硅烷试剂、环氧丙基硅烷试剂、氰丙基硅烷试剂等。
本发明在耐碱性硅胶填料的制备中，采用封尾试剂进行封尾处理，封尾试剂采用三甲基氯硅烷或是三甲基氯硅烷和六甲基二硅氮烷的混合物(体积比1∶1-2)，搅拌回流时间为24-48h。
本发明与原有的色谱填料相比具有以下优点：
1.通过该发明制备的填料，表面的有机层覆盖率大，残余硅羟基效应弱，残余金属杂质影响小，色谱性能稳定。
2.通过该发明制备的填料，在缓冲盐溶液或碱性流动相条件下寿命长，填料表面的固定相分子流失小，分析重现性高。
3.通过该发明制备的填料，在分析碱性化合物时，色谱峰形对称性好，柱效和分离度较高。
4.通过该发明制备的填料，硅胶表面有机层覆盖度较高，表面疏水性较强。
附图说明
图1是耐碱性硅胶色谱填料的制备示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，通过实例进行说明：
实施例1：耐碱性碳十八硅胶色谱填料的制备
依次包括以下A、B两个步骤：
A.表面有机杂化硅胶的制备
5.0g已活化的全多孔球形硅胶加入反应容器中，加入50ml甲苯，机械搅拌均匀，加入0.5g亚乙基桥链六乙氧基硅烷，高纯氮气保护，搅拌回流12h。反应完毕后冷却，抽滤，依次用200ml甲苯、200ml乙醇、200ml乙醇-水(v/v，1∶1)、200ml水、200ml甲醇洗涤，70℃下真空干燥12h，得到表面亚乙基杂化硅胶。
B.耐碱性硅胶色谱填料的制备
5.0g表面亚乙基杂化硅胶加入反应容器中，加入50ml甲苯，机械搅拌均匀，加入2.5g十八烷基二甲基氯硅烷，高纯氮气保护，搅拌回流24h。反应完毕后冷却，抽滤，依次用200ml甲苯、200ml乙醇、200ml乙醇-水(v/v，1∶1)、200ml甲醇洗涤，70℃下真空干燥12h，得到十八烷基修饰的硅胶。5.0g十八烷基修饰的硅胶加入反应容器中，加入50ml甲苯，机械搅拌均匀，加入5.0g三甲基氯硅烷，高纯氮气保护，搅拌回流24h。反应完毕后冷却，抽滤，依次用200ml甲苯、200ml乙醇、200ml乙醇-水(v/v，1∶1)、200ml甲醇洗涤，70℃下真空干燥12h，得到耐碱性的碳十八硅胶色谱填料。
实施例2：耐碱性碳十二硅胶色谱填料的制备
依次包括以下A、B两个步骤：
A.表面有机杂化硅胶的制备
5.0g已活化的全多孔球形硅胶加入反应容器中，加入50ml甲苯，机械搅拌均匀，加入0.25g甲基三乙氧基硅烷，氩气保护，搅拌回流12h。反应完毕后冷却，抽滤，依次用200ml甲苯、200ml乙醇、200ml乙醇-水(v/v，1∶1)、200ml水、200ml甲醇洗涤，70℃下真空干燥12h，得到表面甲基杂化硅胶。
B.耐碱性硅胶色谱填料的制备
5.0g表面甲基杂化硅胶加入反应容器中，加入50ml甲苯，机械搅拌均匀，加入5.0g十二烷基三甲氧基硅烷，高纯氮气保护，搅拌回流24h。反应完毕后冷却，抽滤，依次用200ml甲苯、200ml乙醇、200ml乙醇-水(v/v，1∶1)、200ml甲醇洗涤，70℃下真空干燥12h，得到十二烷基修饰的硅胶。5.0g十二烷基修饰的硅胶加入反应容器中，加入50ml甲苯，机械搅拌均匀，加入2.5g三甲基氯硅烷和2.5g六甲基二硅氮烷，氩气保护，搅拌回流36h。反应完毕后冷却，抽滤，依次用200ml甲苯、200ml乙醇、200ml乙醇-水(v/v，1∶1)、200ml甲醇洗涤，70℃下真空干燥12h，得到耐碱性的碳十二硅胶色谱填料。
实施例3：耐碱性碳八硅胶色谱填料的制备
依次包括以下A、B两个步骤：
A.表面有机杂化硅胶的制备
5.0g已活化的全多孔球形硅胶加入反应容器中，加入50ml甲苯，机械搅拌均匀，加入0.125g乙基三甲氧基硅烷，高纯氮气保护，搅拌回流12h。反应完毕后冷却，抽滤，依次用200ml甲苯、200ml乙醇、200ml乙醇-水(v/v，1∶1)、200ml水、200ml甲醇洗涤，70℃下真空干燥12h，得到表面乙基杂化硅胶。
B.耐碱性硅胶色谱填料的制备
5.0g表面乙基杂化硅胶加入反应容器中，加入50ml甲苯，机械搅拌均匀，加入3.0g辛基二甲基甲氧基硅烷，高纯氮气保护，搅拌回流36h。反应完毕后冷却，抽滤，依次用200ml甲苯、200ml乙醇、200ml乙醇-水(v/v，1∶1)、200ml甲醇洗涤，70℃下真空干燥12h，得到辛基修饰的硅胶。5.0g辛基修饰的硅胶加入反应容器中，加入50ml甲苯，机械搅拌均匀，加入2.5g三甲基氯硅烷和2.5g六甲基二硅氮烷，氩气保护，搅拌回流48h。反应完毕后冷却，抽滤，依次用200ml甲苯、200ml乙醇、200ml乙醇-水(v/v，1∶1)、200ml甲醇洗涤，70℃下真空干燥12h，得到耐碱性的碳八硅胶色谱填料。
Claims (7)
1.耐碱性硅胶色谱填料的制备方法，其特征在于方法依次包括以下A、B两个步骤：
A.表面有机杂化硅胶的制备
将已活化的全多孔球形硅胶加入反应容器中，以甲苯作反应溶剂，机械搅拌均匀，加入适量的短碳链有机硅烷偶联剂，惰气保护，搅拌回流。反应完毕后冷却，抽滤，依次用甲苯、乙醇、乙醇-水(v/v，1∶1)、水、甲醇洗涤，真空干燥得到表面有机杂化硅胶。
B.耐碱性硅胶色谱填料的制备
将表面有机杂化硅胶加入反应容器中，以甲苯作反应溶剂，机械搅拌均匀，加入适量有机硅烷，惰气保护，搅拌回流。反应完毕后冷却，抽滤，依次用甲苯、乙醇、乙醇-水(v/v，1∶1)、甲醇洗涤，真空干燥得到有机硅烷修饰的硅胶。将有机硅烷修饰的硅胶进行封尾，制得耐碱性的硅胶色谱填料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于表面有机杂化硅胶的制备步骤中采用硅胶表面有机杂化的方法，在活化硅胶表面键合短碳链有机硅烷偶联剂薄层，制备表面被有机薄层杂化的硅胶。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于有机杂化硅胶的制备步骤中短碳链有机硅烷偶联剂是指甲基三甲(乙)氧基硅烷、乙基三甲(乙)氧基硅烷、亚乙基桥链六甲(乙)氧基硅烷、丙基桥链六甲(乙)氧基硅烷等。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于表面有机杂化硅胶的制备步骤中硅胶、短碳链有机硅烷偶联剂、甲苯的质量比为1∶0.025-0.25∶8-12。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于用高纯氮气或氩气进行惰气保护，搅拌回流时间为6-48h。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于耐碱性硅胶色谱填料的制备步骤中有机硅烷为十八烷基三氯硅烷、十八烷基甲(异丙)基二氯硅烷、十八烷基二甲(异丙)基氯硅烷、十八烷基三甲(乙)氧基硅烷、十八烷基甲(异丙)基二甲(乙)氧基硅烷、十八烷基二甲(异丙)基甲(乙)氧基硅烷、十二(八或苯)烷基三氯硅烷、十二(八或苯)烷基甲(异丙)基二氯硅烷、十二(八或苯)烷基二甲(异丙)基氯硅烷、十二(八或苯)烷基三甲(乙)氧基氯硅烷、十二(八或苯)烷基甲(异丙)基二甲(乙)氧基硅烷、十二(八或苯)烷基二甲(异丙)基甲(乙)氧基硅烷、氨丙基硅烷试剂、环氧丙基硅烷试剂、氰丙基硅烷试剂等。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于耐碱性硅胶色谱填料的制备步骤中封尾试剂采用三甲基氯硅烷或是三甲基氯硅烷和六甲基二硅氮烷的混合物(体积比1∶1-2)。
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