CN103007906A

CN103007906A - 一种聚合物包覆硅胶手性色谱固定相及其制备方法

Info

Publication number: CN103007906A
Application number: CN2012104703651A
Authority: CN
Inventors: 姜久英; 王海燕; 周瑾丹
Original assignee: JIANGSU YIPU TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU YIPU TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开了一种聚合物包覆硅胶手性色谱固定相及其制备方法，属于材料化学技术领域。上述的色谱固定相的结构是在表面包覆有接枝了叠氮基的环糊精的聚合物层的硅胶微球的上。采用的制备方法是：应用原子转移自由基聚合法，以甲基丙烯酸甲基丁炔醇酯为单体，二乙烯苯为交联剂，在硅胶微球表面包覆含有炔基的聚合物层，之后通过点击化学接枝含有叠氮基的环糊精，得到手性色谱固定相。本发明的优点为该固定相中聚合物包覆层可控性好，耐溶剂性强，且柱效高，手性分离效果好，应用范围广。

Description

一种聚合物包覆硅胶手性色谱固定相及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种手性分离固定相的制备方法，特别涉及一种硅胶基质表面包覆聚合物层的固定相的制备方法，属于材料化学技术领域。

背景技术

对于高效液相色谱，环糊精不但可以键合到固定相载体上，也可用于流动相添加剂。从应用上看，手性流动相添加剂具有一定优点，该方法在技术上容易实现，且可以在常规的色谱柱上实现手性分离。但应用手性流动相添加剂的方法也有较多难以克服的缺点，限制了其应用，如：(1)环糊精在流动相中溶解度较低，难以达到理想的浓度；(2)形成的包结物溶解性可能变差，则会析出，堵塞进样口或柱入口；(3)用流动相添加剂的方法具有相对较小的选择能力。这些问题如果使用环糊精键合固定相则可避免。

环糊精及其衍生物键合固定相的制备有多种方法，根据环糊精键合到硅胶上方式的不同，主要分成以下两类：

Ⅰ首先把空间臂键合到硅胶上，在空间臂的另一端留出一个活性基团用于接枝环糊精。

Ⅱ以硅烷试剂为空间臂，其一端先和环糊精中的羟基偶联，之后再把空间臂的另一端键合到硅胶上。

与流动相添加剂方法比较，以上两种环糊精键合硅胶色谱固定相均能得到好的对映体选择能力。

目前，以活性可控自由基聚合(Controlled/Living Radical Polymerization，CRP)方法修饰硅胶基质表面，通过包覆聚合物的方法制备色谱固定相已取得了令人瞩目的发展。其中，原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization，ATRP)方法具有许多独特优势：(1)适用的单体种类广泛,包括(甲基)丙烯酸酯类、苯乙烯类、丙烯酰胺类以及一些含有羟基或羧基的单体。(2)引发剂中除了带有卤原子,还可以带有羧基、胺基等官能团。官能团的存在不会影响活性/可控反应的进行,因此这种方法可方便地制备端基确定的,特别是一些两亲性嵌段共聚物。(3)ATRP方法适合于多种聚合体系，特别是水相体系。

以活性自由基聚合法修饰硅胶微球表面，可形成均匀的聚合物包覆层，有效改变载体表面的性质。作为色谱固定相，既具备硅胶化学键合固定相的高效、耐压等特点，又具有有机聚合物基质稳定性好，适用于pH值范围宽的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚合物包覆硅胶手性色谱固定相，包覆层可控性好，耐溶剂性强，且柱效高，手性分离效果好，应用范围广。

另一个目的是提供一种聚合物包覆硅胶手性色谱固定相的制备方法，工艺简单，原料易获取，条件温和。

一种聚合物包覆硅胶手性色谱固定相，具有如下结构：

其中x>1，y>1，n>1；结构中的环糊精(Cyclodextrin，简称CD)是α环糊精、β环糊精或者γ环糊精。

采用的制备方法是：

步骤(1)、以环己酮为溶剂，在2,2’-联吡啶(2,2’-bipyridine，简称BPY)和溴化亚铜(CuBr)存在以及N₂保护条件下，表面接枝ATRP引发剂的硅胶(简称Br-sil)、二乙烯苯和甲基丙烯酸甲基丁炔醇酯(2-methyl-3-butyn-2-ol methacrylate，简称MBMA)进行反应；

上述步骤(1)中，反应温度最好是105～115℃；反应时间最好是3～5小时；

步骤(2)、分别用EDTA-2Na饱和溶液和丙酮洗涤步骤(1)产物，得到包覆聚合物的硅胶基质(简称poly-sil)；

步骤(3)、以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，在2,2’-联吡啶、CuBr存在和N₂保护下条件下，叠氮单取代的环糊精(mono-6-deoxy-6-azido-CD)与步骤(2)所得的包覆聚合物的硅胶基质进行反应；

上述步骤(3)中，反应温度最好是75～85℃；反应时间最好是25～35小时。

步骤(4)、用EDTA-2Na饱和溶液洗去步骤(3)反应后吸附在硅球表面的铜离子，再用丙酮洗去未反应物，得到接枝环糊精的手性色谱固定相(简称CD-poly-sil)。

进一步地，在进行制备步骤前，最好对表面接枝ATRP引发剂的硅胶进行真空干燥。

上述的表面接枝ATRP引发剂的硅胶合成方法可参考Analyst,2010,135,1785-1792，其中溴元素在硅胶表面的密度最好是0.9微摩尔每平方米。

步骤(1)中、每克的表面接枝ATRP引发剂所需要的溴化亚铜、2,2’-联吡啶、甲基丙烯酸甲基丁炔醇酯和二乙烯苯的摩尔量是0.6～0.7mmol、1.1～1.5mmol、3.0～4.0mmol、3.0～4.0mmol。

步骤(3)中、每克的包覆聚合物的硅胶基质所需要的2,2’-联吡啶、CuBr、叠氮单取代的环糊精的摩尔量是：0.15～0.25mmol、0.05～0.15mmol、0.1～0.2mmol。

上述的叠氮单取代的环糊精可以是叠氮单取代的α、β或者γ环糊精。

有益效果

本发明提供的聚合物包覆硅胶手性色谱固定相，包覆层可控性好，耐溶剂性强，且柱效高，手性分离效果好，应用范围广。制备工艺简单，原料易获取，条件温和。

附图说明

图1是本发明提供的聚合物包覆硅胶手性色谱固定相制备方法示意图。

图2～5分别为扑尔敏、氯噻酮、扁桃酸和安息香在手性色谱固定相(CD-poly-sil)上的分离色谱图。

具体实施方式

实施例1包覆聚合物的硅胶基质的制备

在硅胶表面引发ATRP包覆聚合物层：取圆底三口烧瓶，依次加入表面接枝ATRP引发剂的硅胶2.1克，甲基丙烯酸甲基丁炔醇酯1.09毫升(7.18mmol)、二乙烯苯1.00毫升(7.18mmol)和环己酮30毫升，通N₂ 10分钟后，加入2,2’-联吡啶0.4475克(2.87mmol)和CuBr 0.2068克(1.44mmol)，N₂保护下，110℃反应4小时。溴元素在硅胶表面的密度是0.9微摩尔每平方米。反应完成后，将反应混止聚悬液倾入无水乙醇中，停合反应，用饱和EDTA-2Na水溶液洗去吸附在硅球表面的铜离子，再用丙酮洗去未反应物，真空干燥，得到包覆聚合物的硅胶基质。

实施例2包覆聚合物的硅胶基质的制备

与实施例1的区别在于：各原料用量是表面接枝ATRP引发剂的硅胶2.1克、溴化亚铜1.26mmol、2,2’-联吡啶2.31mmol、甲基丙烯酸甲基丁炔醇酯6.3mmol、二乙烯苯6.3mmol。聚合反应时间是3小时，温度是105℃。同样可以制备出包覆聚合物的硅胶基质。

实施例3包覆聚合物的硅胶基质的制备

与实施例1的区别在于：各原料用量是表面接枝ATRP引发剂的硅胶2.1克、溴化亚铜1.47mmol、2,2’-联吡啶3.15mmol、甲基丙烯酸甲基丁炔醇酯8.4mmol、二乙烯苯8.4mmol。聚合反应时间是5小时，温度是115℃。同样可以制备出包覆聚合物的硅胶基质。

实施例4接枝环糊精的手性色谱固定相的制备

手性色谱固定相的合成：取圆底三口烧瓶，加入叠氮基取代的β-环糊精（mono-6-deoxy-6-azido-β-CD）0.5克(0.33mmol)，用30毫升干燥的N,N-二甲基甲酰胺溶解，加入2.1克包覆聚合物的硅胶基质，通N₂ 20分钟后，加入CuBr 0.0317克(0.22mmol)和2,2’-联吡啶0.0686克(0.44mmol)，在80℃下，反应30小时，反应过程中一直保持在N₂环境中。反应完成后，用EDTA-Na₂饱和水溶液洗去吸附在硅球表面的铜离子，再用丙酮洗去未反应物，真空干燥，得到接枝环糊精的手性色谱固定相。

实施例5接枝环糊精的手性色谱固定相的制备

与实施例4的区别在于：各原料用量是包覆聚合物的硅胶基质2.1g，2,2’-联吡啶0.315mmol、CuBr 0.105mmol、叠氮单取代的β-环糊精0.21mmol。在85℃下，反应35小时，同样可以制备出接枝环糊精的手性色谱固定相。

实施例6接枝环糊精的手性色谱固定相的制备

与实施例4的区别在于：各原料用量是包覆聚合物的硅胶基质2.1g，2,2’-联吡啶0.525mmol、CuBr 0.315mmol、叠氮单取代的β-环糊精0.42mmol。在75℃下，反应25小时，同样可以制备出接枝环糊精的手性色谱固定相。

实施例7接枝环糊精的手性色谱固定相的制备

与实施例4的区别在于：分别采用叠氮单取代的α-环糊精和叠氮单取代的γ-环糊精进行接枝环糊精的手性色谱固定相的制备，本发明的技术方案也可以实现。

实施例8固定相的分离性能试验

将实施例4中接枝环糊精的手性色谱固定相(CD-poly-sil)，装入150×4.6毫米的不锈钢色谱柱中，采用高效液相色谱法，考察限进色谱固定相对手性药物扑尔敏、扁桃酸、安息香和氯噻酮的分离能力。色谱条件和色谱分离能力见表1和图1～4。从表中可以看出，本发明提供的手性色谱固定相对于手性药物具有良好的分离能力。对于扑尔敏、扁桃酸、氯噻酮，其分离度可以达到1.49以上；对于安息香的分离度也能达到1.09。

表1本发明手性色谱固定相对手性药物的分离能力

色谱条件：150×4.6毫米的不锈钢色谱柱；检测波长：254nm；流速：0.5毫升/分钟，（k₁为首先流出的对映体的保留因子）。流动相，扁桃酸和氯噻酮：甲醇/(0.3%三乙胺乙酸缓冲液,pH 4.9)(15/85,v/v)，安息香：甲醇/(0.3%三乙胺乙酸缓冲液,pH 4.9)(5/95,v/v)，扑尔敏：乙腈/(0.3%三乙胺乙酸缓冲液,pH 6.8)(25/75,v/v)。

Claims

1.一种聚合物包覆硅胶手性色谱固定相，其结构是：

其中x>1，y>1，n>1，所述结构中的环糊精是α环糊精、β环糊精或者γ环糊精。

2.一种制备如权利要求1所述的聚合物包覆硅胶手性色谱固定相的方法，包括以下步骤：

步骤(1)、以环己酮为溶剂，在2,2’-联吡啶和溴化亚铜存在以及N₂保护条件下，表面接枝ATRP引发剂的硅胶、二乙烯苯和甲基丙烯酸甲基丁炔醇酯进行反应；

步骤(2)、分别用EDTA-2Na饱和溶液和丙酮洗涤步骤(1)产物，得到包覆聚合物的硅胶基质；

步骤(3)、以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，在2,2’-联吡啶、溴化亚铜存在和N₂保护下条件下，叠氮单取代的环糊精与步骤(2)所得的包覆聚合物的硅胶基质进行反应；

步骤(4)、用EDTA-2Na饱和溶液洗去步骤(3)反应后吸附在硅球表面的铜离子，再用丙酮洗去未反应物，得到接枝环糊精的手性色谱固定相。

3.根据权利要求2所述的制备聚合物包覆硅胶手性色谱固定相的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，反应温度是105～115℃；反应时间是3～5小时。

4.根据权利要求2所述的制备聚合物包覆硅胶手性色谱固定相的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，每克的表面接枝ATRP引发剂所需要的溴化亚铜、2,2’-联吡啶、甲基丙烯酸甲基丁炔醇酯和二乙烯苯的摩尔量是0.6～0.7mmol、1.1～1.5mmol、3.0～4.0mmol、3.0～4.0mmol。

5.根据权利要求2所述的制备聚合物包覆硅胶手性色谱固定相的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，反应温度是75～85℃；反应时间是25～35小时。

6.根据权利要求2所述的制备聚合物包覆硅胶手性色谱固定相的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，每克的包覆聚合物的硅胶基质所需要的2,2’-联吡啶、溴化亚铜、叠氮单取代的环糊精的摩尔量是：0.15～0.25mmol、0.05～0.15mmol、0.1～0.2mmol。

7.根据权利要求2所述的制备聚合物包覆硅胶手性色谱固定相的方法，其特征在于：所述的叠氮单取代的环糊精是叠氮单取代的α、β或者γ环糊精中的一种。

8.根据权利要求2所述的制备聚合物包覆硅胶手性色谱固定相的方法，其特征在于：在所述的步骤(1)之前，还需要对表面接枝ATRP引发剂的硅胶进行真空干燥。