CN103272573A

CN103272573A - 一种新的杂化介孔硅胶色谱固定相及制备方法

Info

Publication number: CN103272573A
Application number: CN2013101679439A
Authority: CN
Inventors: 狄斌; 钱洁
Original assignee: China Pharmaceutical University
Current assignee: China Pharmaceutical University
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明公开了一种新的杂化介孔硅胶色谱固定相及制备方法。本发明在双模板剂条件下通过共缩聚法将R-(+)-1，1’-联萘-2，2’-二酚基团引入到杂化介孔硅胶表面，并首次应用于色谱固定相。装柱后成功分离了5种联萘类化合物，色谱峰形较好，拆分速度较快。本发明所述及杂化介孔硅胶色谱固定相制备过程简单：以阳离子表面活性剂及三嵌段共聚物为共模板剂，在酸性条件下，由联萘酚衍生物硅源及1，2-双三乙氧基硅基乙烷(BTSE)共缩聚制备而成。本发明所述及杂化介孔硅胶色谱固定相具有较规整球形形貌，粒径分布较均一(3～10μm)，孔径均匀可调(2～10nm)，在色谱固定相应用方面具有广阔的前景。

Description

一种新的杂化介孔硅胶色谱固定相及制备方法

技术领域

本发明涉及杂化介孔硅胶制备及分析技术领域，确切的说，涉及一种新的杂化介孔硅胶色谱固定相及制备方法。

背景技术

自MCM41S系列材料在1992年被报道以来，有序介孔材料的发展越来越受到研究者的关注。这类材料以阳离子表面活性剂作为模板剂，与水解的硅源前体间以静电相互作用，作用较强，因此形成的材料孔道结构有序，能够带来很好的通透性及很大的比表面积。然而，MCM41S系列材料也有自身的缺点，如孔壁较薄，介孔结构在脱除模板剂后容易崩塌。1998年，Zhao等(参考文献1，ZhaoDY，HuoJL，StuckyGD，etal.Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic50to300angstrompores[J].Science，1998，279(5350)：548-552)首次以三嵌段聚合物P123为模板剂，在强酸性条件下合成了SBA-15介孔分子筛，该类介孔分子筛具有较厚的孔壁，很好的克服了MCM41S系列材料的缺点，因此具有很高的水热稳定性。然而，在酸性条件下合成的材料往往难以获得较好的球形形貌，虽有成功案例，但并不多见。因此，制约了这一类材料在色谱固定相领域的应用。

曾有人做过探索，利用阳离子表面活性剂及三嵌段聚合物P123为共模板剂，制得球形形貌的硅胶材料(参考文献2，Guiru Zhu，etal.Synthesis of bifunctionalized mesoporous organosilica spheres for high-performance liquid chromatography，Journal of Chromatography A，1103(2006)：257-264)，很好的结合了两者的优点，所合成的材料不仅孔道有序，并且具有较高的耐碱能力及水热稳定性，这一发现为色谱固定相的制备提供了很好的新颖思路。目前，通过共缩聚法将官能团引入介孔硅胶已有诸多报道，但这类尝试多见于单模板剂为结构导向剂的材料合成(参考文献3，黄莉莉，一种联萘胺衍生物杂化介孔硅胶手性固定相，专利号：201110110327.0)。采用共模板剂法向材料中引入较大官能团并同时保持最终材料的球形形貌，此类成功案例并不多见，这可能是由于大结构的官能团具有强烈的空间位阻作用，影响到模板剂之间以及水解的硅源前体与模板剂之间的相互作用，并影响最终的材料形貌及孔道结构。因此，利用双模板剂法，通过条件的摸索将较大的官能团引入到杂化硅胶色谱固定相中，从而赋予材料新的吸附分离性能，是色谱固定相制备领域一个值得尝试的课题。

本发明采用双模板剂法，通过共缩聚将较大基团R-(+)-1，1’-联萘-2，2’-二酚成功引入到介孔硅胶材料表面，同时很好的保留了材料的球形形貌，并首次将其应用于色谱固定相，初步色谱分离显示，该固定相能在很短时间内快速地分离结构上很接近的联萘类化合物。同时，流速柱压曲线实验很好地证明其有很高的机械强度，因此，该材料在色谱固定相领域有很好的应用前景。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种新的杂化介孔硅胶色谱固定相及制备方法。

技术方案：为了达到上述目的，本发明具体是这样来实现的：

(1)将R-(+)-1，1’-联萘-2，2’-二酚溶解于经干燥处理过的二氯甲烷中，加入三乙胺，于室温下，边搅拌边缓慢滴入异氰酸丙基三乙氧基硅烷(ICPTES)的二氯甲烷溶液，滴毕后，令其室温搅拌2小时，停止搅拌，蒸干溶剂及混合物中的三乙胺，即得硅源R-2-(3-三乙氧基硅基)-丙基氨基甲酰氧基-2’-羟基-1，1’-联萘(M-binol)。

(2)将阳离子表面活性剂及三嵌段共聚物加入由去离子水、醇和盐酸溶液组成的混合溶剂中，搅拌至完全溶解，加入M-binol和1，2-双三乙氧基硅基乙烷(BTSE)混合硅源，剧烈搅拌30分钟，转入不锈钢聚四氟乙烯反应釜中，100℃保持16h。抽滤，去离子水洗至中性，60℃真空干燥。向200ml乙醇中加入2.05g36％HCl溶液得脱模板剂，1g硅胶用200ml脱模板剂，在50℃下搅拌6h脱除模板，抽滤，乙醇洗涤，60℃干燥过夜，脱模板过程需重复一次。如此得到最终产物杂化介孔硅胶。

步骤(1)中用到的二氯甲烷需经干燥处理。

步骤(1)中异氰酸丙基三乙氧基硅烷(ICPTES)加入时，需严格控制其滴加速度。

步骤(1)需在三乙胺存在条件下方可发生。

最终所得硅胶颗粒为规整球形，粒径在3～10um之间，适用于做HPLC色谱柱固定相。

有益效果：本发明首次通过共缩聚法在双模板剂条件下将R-(+)-1，1’-联萘-2，2’-二酚基团引入到杂化介孔硅胶表面，并应用于色谱固定相。该杂化硅胶材料R-(+)-1，1’-联萘-2，2’-二酚基团分布均匀，最终形貌为规整球形，粒径在3～10um之间，装柱尝试分离，发现对联萘类化合物有很好的拆分性能。

具体实施方式

以下的实施例是本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1：

将R-(+)-1，1’-联萘-2，2’-二酚0.858g(3mmol)加入到60ml经干燥处理的二氯甲烷中，加入0.304g(3mmol)三乙胺，室温搅拌下，缓慢滴加0.742g(3mmol)异氰酸丙基三乙氧基硅烷(ICPTES)，滴加完毕后，室温继续搅拌2h，蒸干溶剂及反应体系中的三乙胺，得无色透明粘稠状产物R-2-(3-三乙氧基硅基)-丙基氨基甲酰氧基-2’-羟基-1，1’-联萘(M-binol)0.96g。

实施例2：

将0.12g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、0.696g三嵌段共聚物(P123)加入到由8.7ml2mol/L盐酸溶液、7.14ml乙醇及58.0ml去离子水组成的混合溶剂中，搅拌至完全溶解，将0.48g自制硅源M-binol及777ul1，2-双三乙氧基硅基乙烷(BTSE)混合均匀后，于剧烈搅拌下缓慢加入到上述混合溶液中，室温搅拌30min后转移至不锈钢聚四氟乙烯反应釜中，100℃静置16h。抽滤，去离子水洗至中性，60℃真空干燥过夜。

实施例3：

将0.12g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、0.696g三嵌段共聚物(P123)加入到由7.2ml2mol/L盐酸溶液、7.14ml乙醇及58.0ml去离子水组成的混合溶剂中，搅拌至完全溶解，将0.48g自制硅源M-binol及777ul1，2-双三乙氧基硅基乙烷(BTSE)混合均匀后，于剧烈搅拌下缓慢加入到上述混合溶液中，室温搅拌30min后转移至不锈钢聚四氟乙烯反应釜中，100℃静置16h。抽滤，去离子水洗至中性，60℃真空干燥过夜。

实施例4：

将0.12g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、0.696g三嵌段共聚物(P123)加入到由7.95ml2mol/L盐酸溶液、7.14ml乙醇及58.0ml去离子水组成的混合溶剂中，搅拌至完全溶解，将0.48g自制硅源M-binol及777ul1，2-双三乙氧基硅基乙烷(BTSE)混合均匀后，于剧烈搅拌下缓慢加入到上述混合溶液中，室温搅拌30min后转移至不锈钢聚四氟乙烯反应釜中，100℃静置16h。抽滤，去离子水洗至中性，60℃真空干燥过夜。

实施例5：

向200ml乙醇中加入2.05g36％HCl溶液得脱模板剂，每1g硅胶用200ml脱模板剂，在50℃下搅拌6h脱除模板，抽滤，乙醇洗涤，60℃干燥过夜，脱模板过程重复一次，得最终产物。

实施例6：

取实施例2制备的介孔硅胶，采用匀浆法填装于不锈钢柱管(150mm×2.1mm，I.D.)，装柱压力为35MPa，并采用此自制柱进行色谱分离试验。

图1是实施例2的杂化介孔硅胶的红外吸收光谱图

图2是实施例6所装色谱柱分离5种联萘类化合物色谱图(色谱条件：流动相CH₂Cl₂：正己烷30：70，流速：0.5ml/min，UV：254nm)

这5种化合物结构式是：

图3是实施例6所装色谱柱柱压与流速的关系。

Claims

1.一种新的杂化介孔硅胶色谱固定相，其特征在于，首次将分布有R-(+)-1，1’-联萘-2，2’-二酚基团的杂化介孔硅胶应用于色谱固定相。

2.权利1要求的杂化介孔硅胶色谱固定相，其特征在于，球形粒径为3～10μm，孔径为2～10nm。

3.权利1要求的杂化介孔硅胶色谱固定相制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将适量R-(+)-1，1’-联萘-2，2’-二酚溶于经干燥处理过的二氯甲烷中，加入三乙胺，于室温下，边搅拌边缓慢滴入异氰酸丙基三乙氧基硅烷的二氯甲烷溶液，滴毕后，令其室温搅拌0～3小时，停止搅拌，蒸干溶剂及混合物中的三乙胺，即得硅源R-2-(3-三乙氧基硅基)-丙基氨基甲酰氧基-2’-羟基-1，1’-联萘。

(2)将阳离子表面活性剂及三嵌段共聚物加入由去离子水、醇和盐酸溶液组成的混合溶剂中，搅拌至完全溶解，向上述混合体系中加入步骤(1)中所得硅源和1，2-双三乙氧基硅基乙烷组成的混合硅源，剧烈搅拌后，转入不锈钢聚四氟乙烯反应釜中，100C保持16h～20h；抽滤，去离子水洗至中性，60C真空干燥；用酸性乙醇溶液作为脱模板剂，在50C下搅拌6h脱除模板，抽滤，乙醇洗涤，60℃干燥过夜，脱模板过程需重复一次；如此得到最终产物杂化介孔硅胶。

4.根据权利要求3所述的杂化介孔硅胶色谱固定相制备方法，其特征在于，反应第(1)步中所用二氯甲烷需经干燥处理。

5.根据权利要求3所述的杂化介孔硅胶色谱固定相制备方法，其特征在于，反应第(1)步异氰酸丙基三乙氧基硅烷加入时，需严格控制其滴加速度，使其在尽可能慢的速度下加入到反应体系中，因为R-(+)-1，1’-联萘-2，2’-二酚两个羟基的性质相同，很容易形成双取代的副产物，造成硅源不纯。

6.根据权利要求3所述的杂化介孔硅胶色谱固定相制备方法，其特征在于，反应第(1)步需在三乙胺存在条件下方可发生。

7.根据权利要求3所述的杂化介孔硅胶色谱固定相制备方法，其特征在于，第(2)步反应各组分的摩尔比范围是：R-2-(3-三乙氧基硅基)-丙基氨基甲酰氧基-2’-羟基-1，1’-联萘∶1，2-双三乙氧基硅基乙烷∶阳离子表面活性剂∶三嵌段共聚物∶酸∶醇∶去离子水＝0.3∶0.7∶0.11∶0.04∶(4.80～5.80)∶41.4∶1079.45。

8.根据权利要求3所述的杂化介孔硅胶色谱固定相制备方法，其特征在于，第(2)步所用阳离子表面活性剂是十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵，醇是甲醇或乙醇。