CN103285840B - 液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相及制备方法 - Google Patents
液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种键合量高、键合层稳定，同时包含三嗪环和酰胺两种极性官能团的液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相及制备方法。所得固定相的结构式如下：。
Description
技术领域
本发明涉及一种液相色谱固定相，尤其是一种键合量高、键合层稳定，同时包含三嗪环和酰胺两种极性官能团的液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相及制备方法。
背景技术
高效液相色谱是目前发展最快、应用最为广泛的一种分析分离技术，它以高灵敏度、高选择性、高柱效、重复性好和操作简便等特点，在化学、医药、食品、环保、生化及工业制备等众多领域扮演着越来越重要的角色。色谱分离的核心是色谱柱，而色谱柱的填料又是最为关键的部分。十八烷基键合硅胶（ODS）以其柱效高、稳定性好、适用范围广、使用方便而成为“广谱型”固定相，但是其对于强极性和碱性的有机小分子化合物的分离存在一定的问题。对于强极性化合物，其在反相色谱固定相上的保留很小；而对于碱性化合物，由于固定相上残余硅羟基的存在，使碱性样品的保留时间变长、峰形变宽、拖尾。虽然用离子对试剂对分析物进行衍生化可以提高分析物的保留，改善分析物的拖尾，但是离子对试剂的加入会抑制质谱的信号，降低分析物质谱检测的灵敏度。
近年来，为解决常规十八烷基键合固定相在分离中的缺陷，关于高选择性的色谱固定相的研制及开发成为色谱领域研究的核心内容之一。其中，具有多种分离机理的色谱固定相越来越受到人们的关注。相对于单一模式的色谱固定相只有一种色谱保留机理，此类新型固定相由于嵌入特殊基团而具有多种保留机理，进而可以提供更好的分离选择性。极性官能团的嵌入，一方面可以解决反相色谱中在高的水相中不能润湿固定相孔道的问题，改善分析物在固定相中的传质，增加固定相与分析物的相互作用；另一方面，嵌入的极性官能团与分析物质之间除常见的疏水作用外，还存在着π-π作用、偶极—偶极等多种作用力。
在国内，黄晓佳等人首次在固定相的烷基链中包埋酰胺基团，所得到的固定相在分离碱性化合物时取得了良好的分离效果。酰胺具有良好的亲水性和极性，且属于中性基团，稳定性良好，十分适合作为极性基团嵌入烷基链中制备固定相。之后Rosely等人以异氰酸丙基三乙氧基硅烷和十八硫醇反应制得内嵌硫代氨基甲酸酯官能团的固定相，将其用于分离阿米替林类强碱性抗抑郁药时表现出完美的峰形。但是，上述包埋极性官能团固定相多为嵌入单一的极性基团，在改善碱性化合物拖尾方面取得进展，但对于复杂样品体系如结构相似物或同分异构体的分离中并未表现出良好的分离效果。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种键合量高、键合层稳定，同时包含三嗪环和酰胺两种极性官能团的液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相及制备方法。
本发明的技术解决方案是：一种液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相，其特征在于：所述固定相的结构式为：
。
一种上述液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相的制备方法，其特征在于依次按如下步骤进行：
a. 酸化多孔硅胶；
b. 在惰性条件下，γ-氨丙基三乙氧基硅烷与经酸化的多孔硅胶及甲苯进行反应，制得γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶；
c. 在惰性条件及缚酸剂保护下，γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与三聚氯氰进行反应，制得中间产物A；
d. 在惰性条件下，中间产物A与乙二胺及甲苯反应，制得中间产物B；
e. 在惰性条件及缚酸剂保护下，中间产物B与十二酰氯及甲苯进行反应，制得固定相。
所述a步骤是称取硅胶浸入盐酸溶液中，超声分散均匀后于110℃下回流搅拌12 h~18 h，过滤，用水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤，140 ℃条件下真空干燥12 h；所述硅胶与盐酸溶液的用量比例为1g：20ml；所述盐酸溶液是浓HCl的水稀释液，浓HCl与水的体积比为1：1。
所述b步骤是将酸化后的硅胶置入容器中，氮气保护下加入甲苯，搅拌混合均匀后缓慢加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，110 ~120℃油浴电磁搅拌12
h~24 h，之后依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，60℃真空干燥12 h得到γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶；所述酸化硅胶与甲苯用量比为1g：10ml；所述酸化硅胶与γ氨丙基三乙氧基硅烷物质的量之比为1：1.2~2。
所述c步骤是将γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶加入溶剂中，温度为0~5℃条件下，将三聚氯氰和缚酸剂加入反应体系中，氮气保护下反应12 h～24 h，反应结束后用G4砂芯漏斗过滤，依次用溶剂、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，55℃真空干燥12 h，得到中间产物A；所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与溶剂的用量比为1g：10ml；所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与三聚氯氰物质的量之比为1：2~5，所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与缚酸剂物质的量之比为1：2~8；所述溶剂为甲苯、四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺。
所述d步骤是将中间产物A、乙二胺和甲苯加入至容器中，氮气保护下110~120℃油浴电磁搅拌8
h~12h，之后分别用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，50℃真空干燥12 h，制得中间产物B；所述中间产物A与甲苯的用量比为1g：10ml；所述中间产物A与乙二胺的物质的量之比为1：4~8；
所述e步骤是将中间产物B、甲苯、十二酰氯和缚酸剂加入容器中，氮气保护下110~120℃油浴电磁搅拌12h~24h，之后依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，50℃真空干燥12 h；所述中间产物B与甲苯的用量比为1g：10ml；所述中间产物B与十二酰氯物质的量之比为1：4~8；所述中间产物中间产物B与缚酸剂物质的量之比为1：4~8。
所述缚酸剂为三乙胺、N,N-二异丙基乙二胺或碳酸钾。
所述多孔硅胶为粒径5μm，孔径120Å，比表面积290m2/g或粒径1.8μm，孔径100Å，比表面积390m2/g两种。
本发明于现有技术相比，具有如下优点：
（1）本发明在烷基链中同时嵌入杂环芳烃—三嗪环和酰胺两种极性基团，制备出的固定相结构新颖，能提供多种分子间作用力且具有键合层稳定、键合量高等优点；本发明的固定相不仅具有较强的疏水作用，同时还具有氢键作用、π-π作用等，对溶质分子具有较好的识别和分离性能，在分离一些特定的难分离的物质方面具有独特的优势。
（2）本发明制备方法简便、制备成本较低，具有适用面较广等特点。
附图说明
图1是邻间对苯二胺位置异构体在常规C18色谱柱与本发明实施例固定相上的分离色谱图。
图2是邻间对硝基苯胺位置异构体在常规C18色谱柱本发明实施例固定相上的分离色谱图。
图3是邻间对氨基苯酚位置异构体在常规C18色谱柱本发明实施例固定相上的分离色谱图。
图4是强碱性抗抑郁药在本发明实施例固定相上的分离色谱图。
具体实施方式
实施例1：
制备方法依次按如下步骤进行：
a．称取多孔硅胶浸入盐酸溶液中，超声分散均匀后于110℃下回流搅拌15h，过滤，用水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤，140℃条件下真空干燥12 h；所述硅胶与盐酸溶液的用量比例为1g：20ml；所述盐酸溶液是浓HCl的水稀释液，浓HCl与水的体积比为1：1；所述多孔硅胶为粒径5μm，孔径120Å，比表面积290m2/g；
b．将酸化后的硅胶置入三口烧瓶中，氮气保护下加入甲苯，搅拌混合均匀后缓慢加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，115℃油浴电磁搅拌17 h，之后依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，在真空干燥箱内60℃真空干燥12 h得到γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶；所述酸化硅胶与甲苯用量比为1g：10ml；所述酸化硅胶与γ氨丙基三乙氧基硅烷的物质的量之比为1：1.6；
c. 将γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶加入甲苯中，冰水浴条件控制反应温度为3℃，将三聚氯氰和三乙胺加入反应体系中，氮气保护下反应17 h，反应结束后用G4砂芯漏斗过滤，依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，在真空干燥箱内55℃真空干燥12 h，得到中间产物A；所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与甲苯的用量比为1g：10ml；所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与三聚氯氰的物质的量之比为1：3.5，所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与三乙胺的物质的量之比为1：5；
d. 将中间产物A、乙二胺和甲苯加入至三口烧瓶中，氮气保护下115℃油浴电磁搅拌10h，之后分别用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，真空干燥箱内50℃真空干燥12 h，制得中间产物B；所述中间产物A与甲苯的用量比为1g：10ml；所述中间产物A与乙二胺的物质的量之比为1：6；
e. 将中间产物B、甲苯、十二酰氯和三乙胺加入烧瓶中，氮气保护下115℃油浴电磁搅拌17h，之后依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，在真空干燥箱内50℃真空干燥12 h，得最终产物——固定相；所述中间产物B与甲苯的用量比为1g：10ml；所述中间产物B与十二酰氯的物质的量之比为1：6；所述中间产物中间产物B与三乙胺的物质的量之比为1：6。
实施例2：
制备方法依次按如下步骤进行：
a．称取多孔硅胶浸入盐酸溶液中，超声分散均匀后于110℃下回流搅拌18 h，过滤，用水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤，140 ℃条件下真空干燥12 h；所述硅胶与盐酸溶液的用量比例为1g：20ml；所述盐酸溶液是浓HCl的水稀释液，浓HCl与水的体积比为1：1；所述多孔硅胶为粒径5μm，孔径120Å，比表面积290m2/g；
b．将酸化后的硅胶置入三口烧瓶中，氮气保护下加入甲苯，搅拌混合均匀后缓慢加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，110℃油浴电磁搅拌24h ，之后依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，在真空干燥箱内60℃真空干燥12 h得到γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶；所述酸化硅胶与甲苯用量比为1g：10ml；所述酸化硅胶与γ氨丙基三乙氧基硅烷的物质的量之比为1：1.2；
c. 将γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶加入四氢呋喃中，冰水浴条件控制反应温度为0℃，将三聚氯氰和N,N-二异丙基乙二胺加入反应体系中，氮气保护下反应24 h，反应结束后用G4砂芯漏斗过滤，依次用四氢呋喃、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，在真空干燥箱内55℃真空干燥12 h，得到中间产物A；所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与四氢呋喃的用量比为1g：10ml；所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与三聚氯氰的物质的量之比为1：2，所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与N,N-二异丙基乙二胺的物质的量之比为1：2；
d. 将中间产物A、乙二胺和甲苯加入至三口烧瓶中，氮气保护下110℃油浴电磁搅拌12h，之后分别用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，真空干燥箱内50℃真空干燥12 h，制得中间产物B；所述中间产物A与甲苯的用量比为1g：10ml；所述中间产物A与乙二胺的物质的量之比为1：4；
e. 将中间产物B、甲苯、十二酰氯和N,N-二异丙基乙二胺加入烧瓶中，氮气保护下110℃油浴电磁搅拌24h，之后依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，在真空干燥箱内50℃真空干燥12 h，得最终产物——固定相；所述中间产物B与甲苯的用量比为1g：10ml；所述中间产物B与十二酰氯的物质的量之比为1：4；所述中间产物中间产物B与N,N-二异丙基乙二胺的物质的量之比为1：4。
实施例3：
制备方法依次按如下步骤进行：
a．称取多孔硅胶浸入盐酸溶液中，超声分散均匀后于110℃下回流搅拌12 h，过滤，用水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤，140℃条件下真空干燥12 h；所述硅胶与盐酸溶液的用量比例为1g：20ml；所述盐酸溶液是浓HCl的水稀释液，浓HCl与水的体积比为1：1；所述多孔硅胶为粒径1.8μm，孔径100Å，比表面积390m2/g；
b．将酸化后的硅胶置入三口烧瓶中，氮气保护下加入甲苯，搅拌混合均匀后缓慢加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，120℃油浴电磁搅拌12 h，之后依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，在真空干燥箱内60℃真空干燥12 h得到γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶；所述酸化硅胶与甲苯用量比为1g：10ml；所述酸化硅胶与γ氨丙基三乙氧基硅烷的物质的量之比为1：2；
c. 将γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶加入N,N-二甲基甲酰胺中，冰水浴条件控制反应温度为5℃，将三聚氯氰和碳酸钾加入反应体系中，氮气保护下反应12 h，反应结束后用G4砂芯漏斗过滤，依次用N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，在真空干燥箱内55℃真空干燥12 h，得到中间产物A；所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g：10ml；所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与三聚氯氰的物质的量之比为1：5，所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与碳酸钾的物质的量之比为1：8；
d. 将中间产物A、乙二胺和甲苯加入至三口烧瓶中，氮气保护下120℃油浴电磁搅拌8 h，之后分别用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，真空干燥箱内50℃真空干燥12 h，制得中间产物B；所述中间产物A与甲苯的用量比为1g：10ml；所述中间产物A与乙二胺的物质的量之比为1：8；
e. 将中间产物B、甲苯、十二酰氯和碳酸钾加入烧瓶中，氮气保护下120℃油浴电磁搅拌12h，之后依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，在真空干燥箱内50℃真空干燥12 h，得最终产物——固定相；所述中间产物B与甲苯的用量比为1g：10ml；所述中间产物B与十二酰氯的物质的量之比为1：8；所述中间产物中间产物B与碳酸钾的物质的量之比为1：8。
用现有技术方法，分析实施例1、2、3所得固定相的结构式如下：
实施例1、2、3的反应过程如下：
键合固定相的表征：
本发明实施例1所述的内嵌三嗪环酰胺固定相及各中间产物的元素分析结果如下表1所示，根据碳元素含量计算键合量，每克硅胶上面键合多达0.530mmol。
表1 内嵌三嗪环酰胺固定相制备过程中各中间产物的元素分析结果
| 中间产物 | C (%) | N (%) | H (%) |
| γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶 | 6.418 | 1.725 | 1.989 |
| 中间产物A | 7.825 | 4.021 | 1.832 |
| 中间产物B | 9.591 | 5.384 | 2.226 |
| 固定相 | 18.97 | 5.407 | 3.680 |
本发明实施例1的固定相在实际分离中的应用：
以乙腈-水和甲醇-水为流动相，本发明实施例1固定相对苯胺类、苯酚类、氨基苯酚类、强碱性三环抗抑郁药类物质的保留行为及分离能力，分别如图1、2、3、4所示。
图1为邻间对苯二胺位置异构体（包括1对苯二胺，2间苯二胺，3邻苯二胺）在本发明固定相上的分离色谱图。
图2为邻间对硝基苯胺位置异构体（包括1间硝基苯胺，2对硝基苯胺，3邻硝基苯胺）在本发明固定相上的分离色谱图。
图3为邻间对氨基苯酚位置异构体(包括1对氨基苯酚，2间氨基苯酚，3邻氨基苯酚)在本发明固定相上的分离色谱图，
图4为强碱性抗抑郁药（包括1脱甲丙咪嗪，2阿米替林、3氯米帕明）在本发明固定相上的分离色谱图。
图1、2、3中上图为常规C18色谱柱，下图是本发明实施例固定相。
由以上的分析结果可以看出，本发明的固定相与常规C18色谱柱相比，由于固定相上面含有三嗪环、羰基、氨基等基团，对碱性物质、结构相似物或同分异构体都具有较好的分离，表现出独特的分离选择性。
Claims (6)
1.一种液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相的制备方法，所述固定相的结构式为：
，
其特征在于依次按如下步骤进行：
a.酸化多孔硅胶；
b.在惰性条件下，γ-氨丙基三乙氧基硅烷与经酸化的多孔硅胶及甲苯进行反应，制得γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶；
c.在惰性条件及缚酸剂保护下，γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与三聚氯氰进行反应，制得中间产物A，具体是将γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶加入溶剂中，温度为0~5℃条件下，将三聚氯氰和缚酸剂加入反应体系中，氮气保护下反应12 h～24 h，反应结束后用G4砂芯漏斗过滤，依次用溶剂、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，55℃真空干燥12 h，得到中间产物A；所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与溶剂的用量比为1g：10ml；所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与三聚氯氰物质的量之比为1：2~5，所述γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶与缚酸剂物质的量之比为1：2~8；所述溶剂为甲苯、四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺；
d.在惰性条件下，中间产物A与乙二胺及甲苯反应，制得中间产物B；
e.在惰性条件及缚酸剂保护下，中间产物B与十二酰氯及甲苯进行反应，制得固定相，所述缚酸剂为三乙胺、N,N-二异丙基乙二胺或碳酸钾。
2.根据权利要求1所述的液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相的制备方法，其特征在于所述a步骤是称取硅胶浸入盐酸溶液中，超声分散均匀后于110℃下回流搅拌12 h~18 h，过滤，用水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤，140 ℃条件下真空干燥12 h；所述硅胶与盐酸溶液的用量比例为1g：20ml；所述盐酸溶液是浓HCl的水稀释液，浓HCl与水的体积比为1：1。
3.根据权利要求2所述的液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相的制备方法，其特征在于所述b步骤是将酸化后的硅胶置入容器中，氮气保护下加入甲苯，搅拌混合均匀后缓慢加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，110 ~120℃油浴电磁搅拌12 h~24 h，之后依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，60℃真空干燥12 h得到γ-氨丙基三乙氧基键合硅胶；所述酸化硅胶与甲苯用量比为1g：10ml；所述酸化硅胶与γ氨丙基三乙氧基硅烷物质的量之比为1：1.2~2。
4.根据权利要求3所述的液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相的制备方法，其特征在于所述d步骤是将中间产物A、乙二胺和甲苯加入至容器中，氮气保护下110~120℃油浴电磁搅拌8 h~12h，之后分别用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，50℃真空干燥12 h，制得中间产物B；所述中间产物A与甲苯的用量比为1g：10ml；所述中间产物A与乙二胺的物质的量之比为1：4~8。
5.根据权利要求4所述的液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相的制备方法，其特征在于所述e步骤是将中间产物B、甲苯、十二酰氯和缚酸剂加入容器中，氮气保护下110~120℃油浴电磁搅拌12h~24h，之后依次用甲苯、甲醇、二氯甲烷洗涤抽滤，50℃真空干燥12 h；所述中间产物B与甲苯的用量比为1g：10ml；所述中间产物B与十二酰氯物质的量之比为1：4~8；所述中间产物B与缚酸剂物质的量之比为1：4~8。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的液相色谱仪用内嵌三嗪环酰胺硅胶固定相的制备方法，其特征在于所述多孔硅胶为粒径5μm，孔径120Å，比表面积290m2/g或粒径1.8μm，孔径100Å，比表面积390m2/g。
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