CN103041792A

CN103041792A - 一种氨基甲酸酯型液相色谱固定相及其制备方法

Info

Publication number: CN103041792A
Application number: CN2013100253369A
Authority: CN
Inventors: 郝卫强; 庄韦; 陈强; 孙小丽
Original assignee: Changzhou High-Tech Research Institute Of Nanjing University
Current assignee: Changzhou High-Tech Research Institute Of Nanjing University
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: CN103041792B

Abstract

一种高效液相色谱固定相，其特征在于结构为：

其中：Gel为含有羟基的微粒；R₁为甲基或乙基；m=3-8，n=3-29。本发明具有如下优点：1．结构新颖。本发明在疏水的碳链中内嵌极性的氨基甲酸酯结构，其中烷基位于氨基甲酸酯中酯键的末端（O-烷基），这将有助于通过静电屏蔽的原理消除填料表面硅羟基对分离的影响，同时还可改善色谱填料与纯水流动相的相容性。2．固定相制备过程简单可靠，原料易得，有利于实现批量生产。3．应用范围广。本发明提供的固定相是一种普适型反相色谱固定相，对于大多数极性和非极性化合物具有良好的分离性能，具有良好的市场应用前景。本发明公开了其制法。

Description

一种氨基甲酸酯型液相色谱固定相及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种液相色谱固定相及其制备方法，具体地说，是一种键合相为氨基甲酸烷烃酯的新型反相液相色谱固定相。

背景技术

自从1970年Kirland首次制备出反相液相色谱固定相，反相高效液相色谱已被广泛应用于化学、医药、食品、生物、环境等领域中的分离与纯化。据统计，约有80％的液相色谱分离是在反相色谱模式下进行（Qiu H D,Takafuji M,Liu X,et al.Anal.Bioanal.Chem.2011,399,3307-3322;Kirkland J J.J.Chromatogr.A,2004,1060,50-57;蒋生祥,刘霞.色谱,2007,25,163-173;刘道杰,邓爱霞.化学试剂,2004,26,10-14）。

与涂敷型固定相相比，键合固定相上的配基不易流失，因此具有更好的稳定性，在实践中应用也最为广泛。烷基键合固定相具有良好的普适性，通常只需要调节流动相组成的比例即可实现大多数化合物的分离。但是，经改性的硅胶表面仍存在大量的硅羟基，这就使得某些极性化合物，特别是碱性化合物在反相液相色谱的分离中会出现色谱峰形展宽、拖尾等现象。近年来一些学者通过空间保护的原理来消除硅羟基的影响。例如，Kirkland等（KirklandJ J,Adams Jr J B,Van Straten M A,et al.Anal.Chem.1998,70,4344-4352;Kirkland J J,Henderson J W.J.Chromatogr.Sci.1994,32,473-480）在烷基侧链引入异丙基或异丁基等较大基团，通过“立体保护”的方法减弱硅羟基与样品分子的相互作用。Wirth等（Wirth M J,Fatunmbi H O.Anal.Chem.1992,64,2783-2786;Wirth M J,Fatunmbi H O.Anal.Chem.1993,65,822-826;Fairbank R W P,Xiang Y,Wirth M J.Anal.Chem.1995,67,3879-3885）则通过引入水平聚合相来消除硅羟基对分离的影响。但是这类硅烷试剂制备过程复杂，且价格昂贵。另外，一些学者通过静电屏蔽的原理来消除硅羟基的影响。例如，Buszewski等（Buszewski B,JaroniecM,Gilpin R K.J.Chromatogr.A 1994,673,11-19;Buszewski B,Gadzala-Kopciuch R M,Markuszewski M,et al.Anal.Chem.1997,69,3277-3284）采用长链烷基酸或其酰卤与氨基硅胶发生反应，从而在长链烷基中引入酰胺基团。但是，这种方法存在一些缺点，例如需经过两次有机溶剂洗涤和两次真空干燥过程，溶剂消耗量大；且最后产物的硅胶表面存在未酰化的氨基，这将影响固定相表面配基分布的均匀性以及批量制备的重现性。O’Gara等（O’Gara JE,Alden B A,Walter T H,et al.Anal.Chem.1995,67,3809-3813）采用氯铂酸还原的方法制备N-辛烷基取代氨基甲酸酯固定相。虽然由该法制得的N-烷基键合链在硅胶表面分布均匀且批量制备重复性好，但是固定相制备过程繁琐，且所用试剂昂贵。黄晓佳等（黄晓佳,刘莺,丛润滋,等.色谱,2001,19,293-296）采用硅胶与氨丙基硅烷反应，再与辛酰氯键合的方法，制备得到内嵌极性酰胺基团的反相色谱填料。他们还首次将β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷与辛醇反应，然后键合到硅胶上，制备得到醚型反相色谱固定相（黄晓佳,王俊德,刘学良,等.色谱,2001,19,485-488）。郭志谋等（Guo Z M,Wang C R,Liang T,et al.J.Chromatogr.A,2010,1217,4555-4560）采用Wirth的水平聚合技术，将十八烷基和氯丙基硅烷共聚键合在硅胶的表面，制备出“极性/非极性共聚固定相”。该固定相在酸性条件下对生物碱类化合物表现出良好的分离性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型高效液相色谱固定相及其制备方法。该固定相为键合相是氨基甲酸烷烃酯基的反相液相色谱固定相。该固定相制备方法简单，原料易得，可用于大多数化合物的分离。

本发明的技术方案是：

一种高效液相色谱固定相，其特征在于结构为：

其中：Gel为含有羟基的微粒；R₁为甲基或乙基；m=3-8，n=3-29。

一种制备上述高效液相色谱固定相的方法，其特征在于包括如下步骤：

将硅烷偶联剂和烷醇在有机溶剂存在条件下反应4～24小时，然后，在氮气或氩气氛围保护下，将上述反应液与一种含有羟基的微粒在有机溶剂中于80～130℃搅拌反应8～24小时，过滤，依次用有机溶剂和甲醇洗涤，所得固体于真空干燥箱中40～100℃条件下干燥6～24小时，即得氨基甲酸酯色谱固定相，所述的含有羟基的微粒是硅胶、羟基磷灰石或聚合物，所用的硅烷偶联剂具有如下结构：

X₃Si(CH₂)_mNCO

其中：X为甲氧基或乙氧基；m=3-8。

上述的制备高效液相色谱固定相的方法，其特征在于：所述的有机溶剂是苯、甲苯、二甲苯、乙苯、乙腈或四氢呋喃。

本发明具有如下优点：

1．结构新颖。本发明在疏水的碳链中内嵌极性的氨基甲酸酯结构，其中烷基位于氨基甲酸酯中酯键的末端（O-烷基），这将有助于通过静电屏蔽的原理消除填料表面硅羟基对分离的影响，同时还可改善色谱填料与纯水流动相的相容性。

2．固定相制备过程简单可靠，原料易得，有利于实现批量生产。

3．应用范围广。本发明提供的固定相是一种普适型反相色谱固定相，对于大多数极性和非极性化合物具有良好的分离性能，具有良好的市场应用前景。

附图说明

图1为采用实施例1制备的固定相分离1.尿嘧啶、2.甲苯、3.萘和4.联苯的色谱图。

图2为采用实施例1制备的固定相分离1.苯胺、2.苯酚、3.苯甲醚和4.甲苯的色谱图。

具体实施方式

下面结合实例，对本发明做进一步说明。实例仅限于说明本发明，而非对本发明的限定。

实施例1

在100mL烧瓶中加入5mL异氰酸丙基三乙氧基硅烷、3g十二烷醇和40mL甲苯，加热回流3小时，冷却干燥备用。另取2.5g经盐酸处理的硅胶于200mL烧瓶中，于150℃真空干燥5小时后，在真空驱动下加入上述反应液，在氮气保护下搅拌回流14小时，过滤，依次用甲苯和甲醇洗涤，所得固体于真空干燥箱中80℃条件下干燥12小时，即得氨基甲酸酯色谱固定相。元素分析：C：13.2%，N：0.9%。红外光谱：2930和2858cm^-1烷基特征吸收峰，1703cm^-1羰基特征吸收峰，1530cm^-1酰胺键特征吸收峰。元素分析和红外光谱结果证实固定相结构为：

实施例2

在500mL烧瓶中加入30mL异氰酸丙基三乙氧基硅烷、25g十二烷醇和250mL甲苯，加热回流3小时，冷却干燥备用。另取30g经盐酸处理的硅胶于1000mL烧瓶中，于150℃真空干燥5小时后，在真空驱动下加入上述反应溶液，在氮气保护下搅拌回流14小时，过滤，依次用甲苯和甲醇洗涤，所得固体于真空干燥箱中80℃条件下干燥12小时，即得氨基甲酸酯色谱固定相。元素分析：C：11.8%，N：0.8%。红外光谱：2930和2859cm^-1烷基特征吸收峰，1703cm^-1羰基特征吸收峰，1533cm^-1酰胺键特征吸收峰。元素分析和红外光谱结果证实固定相结构为：

实施例3

与实施例1不同之处在于使用十八烷醇代替十二烷醇。元素分析：C：16.3%，N：0.8%。红外光谱：2930和2858cm^-1烷基特征吸收峰，1703cm^-1羰基特征吸收峰，1530cm^-1酰胺键特征吸收峰。元素分析和红外光谱结果证实固定相结构为：

实施例4

与实施例1不同之处在于使用辛醇代替十二烷醇。元素分析：C：8.1%，N：1.2%。红外光谱：2930和2859cm^-1烷基特征吸收峰，1703cm^-1羰基特征吸收峰，1530cm^-1酰胺键特征吸收峰。元素分析和红外光谱结果证实固定相结构为：

实施例5

与实施例1不同之处在于使用三十烷醇代替十二烷醇。元素分析：C：25.3%，N：0.72%。红外光谱：2930和2858cm^-1烷基特征吸收峰，1703cm^-1羰基特征吸收峰，1530cm^-1酰胺键特征吸收峰。元素分析和红外光谱结果证实固定相结构为：

实施例6

与实施例1不同之处在于使用羟基磷灰石代替硅胶。元素分析：C：8.4%，N：0.6%。红外光谱：2930和2859cm^-1烷基特征吸收峰，1703cm^-1羰基特征吸收峰，1533cm^-1酰胺键特征吸收峰。元素分析和红外光谱结果证实固定相结构同实施例1，其中Gel为羟基磷灰石。

实施例7

与实施例1不同之处在于使用键合葡萄糖酸内酯的聚苯乙烯/二乙烯基苯微球代替硅胶，四氢呋喃代替甲苯。元素分析：N：0.72%。红外光谱：2930和2858cm^-1烷基特征吸收峰，1703cm^-1羰基特征吸收峰，1530cm^-1酰胺键特征吸收峰。元素分析和红外光谱结果证实固定相结构同实施例1，其中Gel为聚苯乙烯/二乙烯基苯微球。

实施例8

与实施例1不同之处在于使用异氰酸丙基三甲氧基硅烷代替异氰酸丙基三乙氧基硅烷。元素分析：C：12.2%，N：0.82%。红外光谱：2930和2858cm^-1烷基特征吸收峰，1703cm^-1羰基特征吸收峰，1530cm^-1酰胺键特征吸收峰。元素分析和红外光谱结果证实固定相结构为：

实施例9

用实施例1制备的固定相，匀浆法充填于150mm，内径4.6mm不锈钢柱中，所得色谱柱用于分离样品混合物。图1为评价反相色谱固定相常用的芳烃混合物，即1尿嘧啶、2甲苯、3萘、4联苯的色谱图。色谱条件如下：流动相甲醇与水的体积比为80比20，流速1mL/min，柱温25℃，检测波长254nm。

实施例10

用实施例1制备的固定相、相同与实施例9方法制得的色谱柱，分离弱酸、弱碱、极性和非极性化合物，即1苯胺、2苯酚、3苯甲醚、4甲苯，色谱结果如图2，其色谱条件为：流动相甲醇与水的体积比为65比35，其余条件同实施例9。

由上述实施例的结果可以看到，本发明的键合固定相制备过程简单，原料易得，且节省有机溶剂。所得到的反相液相色谱固定相可有效地用于极性和非极性化合物的分离。

Claims

1.一种高效液相色谱固定相，其特征在于结构为：

2.一种制备权利要求1所述高效液相色谱固定相的方法，其特征在于包括如下步骤：

X₃Si(CH₂)_mNCO

其中：X为甲氧基或乙氧基；m=3-8。

3.根据权利要求2所述的制备高效液相色谱固定相的方法，其特征是：所述的有机溶剂是苯、甲苯、二甲苯、乙苯、乙腈或四氢呋喃。