CN103316642A - 一种壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相，该固定相是根据杯芳烃和壳聚糖两种化合物的性质，把它们同时键合到硅胶上，制备出性能优异的液相色谱固定相，该固定相兼具杯芳烃与壳聚糖类固定相的优点，可与溶质发生包结、π-π、氢键作用等，作用位点丰富，具有很好的分离选择性，特别适用于仅靠疏水作用难以分离的物质，如单取代苯、酚类物质；本发明固定相还具有一定的亲水性，可以用于分离极性较强的化合物，如黄酮、磺胺、核苷类化合物等。同时本发明固定相制备方法简单，应用广泛，重现性好，具有很好的应用前景。

Description

一种壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及分离科学技术领域，尤其是涉及一种壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相，本发明还涉及该固定相的制备方法和用途。

背景技术

随着分离科学的发展，高效液相色谱以其高灵敏度、高选择性、高柱效、重复性好和操作简便等特点，在石油、化工、环保、食品、医药、法检、临床和天然产物分析中，扮演着越来越重要的角色，成为分离复杂样品的一项重要技术。

杯芳烃是由苯酚单元通过亚甲基在羟基的邻位桥连而形成的低聚物，具有三维空腔和苯环骨架结构，能够与客体分子发生包结、吸附和π-π等作用，独特的结构特点使其具有良好的分子识别功能，它在色谱领域将有良好的应用前景。壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，它们具有较强的化学反应能力，应用于高效液相色谱中能与很多含有氨基或羟基的化合物产生作用，从而起到较好的分离效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具杯芳烃与壳聚糖类固定相的优点，作用位点丰富，具有很好的分离选择性的壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相，本发明还提供该固定相的制备方法和用途。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相，其结构式为：

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本发明所述壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相的制备方法，包括下述步骤：

第一步，将硅胶浸入盐酸中活化；然后将得到的活化硅胶与胺丙基三乙氧基硅烷一起加入到新蒸的无水甲苯中，在氮气保护下进行反应；得到的氨丙基硅胶再与戊二醛反应；将上述反应所得产物与壳聚糖在醋酸中反应，即得到壳聚糖键合改性硅胶；

第二步，将对叔丁基苯酚与甲醛在碱性条件下反应得到对叔丁基杯[4]芳烃；然后将对叔丁基杯[4]芳烃与1,3-二溴丙烷、K₂CO₃在无水乙腈中反应，得到5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二(3-溴丙氧基)-26,28-二羟基杯[4]芳烃；

第三步，将第一步得到的壳聚糖键合改性硅胶与第二步得到的5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二(3-溴丙氧基)-26,28-二羟基杯[4]芳烃、K₂CO₃在无水乙腈中反应即可得到壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相。

该壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相作为高效液相色谱分离材料的用途。

本发明的优点在于根据杯芳烃和壳聚糖两种化合物的性质，把它们同时键合到硅胶上，制备出性能优异的液相色谱固定相，该固定相兼具杯芳烃与壳聚糖类固定相的优点，可与溶质发生包结、π-π、氢键作用等，作用位点丰富，具有很好的分离选择性，特别适用于仅靠疏水作用难以分离的物质，如单取代苯、酚类物质；本发明固定相还具有一定的亲水性，可以用于分离极性较强的化合物，如黄酮、磺胺、核苷类化合物等。同时本发明固定相制备方法简单，应用广泛，重现性好，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本发明固定相的结构式。

图2是本发明固定相的反应式。

图3-图8是本发明固定相作为高效液相色谱分离材料的分离效果图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相的结构式为：

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本发明壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相可通过如图2所示的反应过程得到。其具体制备方法为：

1 ）硅胶（Ⅰ）的活化：称取20g多孔硅胶(粒径5 μm，孔径100 Å，比表面积300 m²/g)浸入500 ml HCl/H₂O（其中HCl：H₂O 的体积比为1:3）中浸泡24 h，然后磁力搅拌下回流10 h除去金属离子，再用G5砂芯漏斗过滤，用二次重蒸水反复洗至中性，在160℃下干燥10 h脱去表面水,即得活化硅胶，储于干燥器中备用。

）氨丙基三乙氧基硅烷键合硅胶（Ⅱ）的制备：取12 ml氨丙基三乙氧基硅烷于250 ml三口瓶中，加入新蒸的无水甲苯120 ml，搅拌下加入9 g活化硅胶。氮气保护下回流8 h。反应结束后，用G5砂芯漏斗抽滤，依次用甲苯，丙酮，二次重蒸水，丙酮各洗涤三次，80℃下真空干燥24 h，得到氨丙基三乙氧基硅烷键合硅胶。

）戊二醛改性硅胶（Ⅲ）的制备：取150 ml 5%的戊二醛溶液，用0.05 mol/L的磷酸钾溶液调节其pH=7，再加入3.5 g氨丙基硅胶，在25℃下反应3 h；用G5砂芯漏斗过滤，并反复用蒸馏水洗涤，得到戊二醛改性硅胶。

）壳聚糖键合改性硅胶（Ⅳ）的制备：取0.8 g壳聚糖于150 ml圆底烧瓶中，加入80 ml 1%醋酸，搅拌至壳聚糖完全溶解，加入第三步中得到的产物Ⅲ（戊二醛改性硅胶），在4℃下反应5 h，离心，将所得产物分别用2L 1%醋酸、2L蒸馏水洗涤抽滤，置于小烧杯中；加入10 ml 5 mol/L的NaBH₄,放置一夜，用水洗涤、抽滤，在60℃下真空干燥，得到壳聚糖键合改性硅胶。

）对叔丁基杯 [4] 芳烃（Ⅴ）的制备：称取32 g对叔丁基苯酚于1000 ml三口烧瓶中，加入20 ml 36%甲醛，将0.408 g NaOH于2 ml水中溶解后加入，开始搅拌，并缓慢升温；当温度升至100℃左右，反应1 h，通入N₂，待液体产生大量泡沫并凝固后停止搅拌，去N₂，冷却；加入200 ml温热的二苯醚，搅拌，加热，通入N₂，此时温度达到200℃以上，反应液剧烈沸腾，待反应平稳后去N₂，反应3 h，停止加热和搅拌，冷却；加入200 ml乙酸乙酯，搅拌30 min后停止，静置2 h，抽滤，依次用乙酸乙酯、冰乙酸、水、丙酮洗涤，得到对叔丁基杯[4]芳烃。

） 5,11,17,23- 四叔丁基 -25,27- 二 (3- 溴丙氧基 )-26,28- 二羟基杯 [4] 芳烃（Ⅵ）的制备：称取3.24 g(5 mmol)对叔丁基杯[4]芳烃、5.2 ml(50 mmol)1,3-二溴丙烷、1.66 g(12 mmol)K₂CO₃于250 ml圆底烧瓶中，加入125 ml无水乙腈，在氮气保护下回流48 h；蒸出溶剂和未反应的二溴化物，残渣用25 ml 5%盐酸和50 ml氯仿洗涤，萃取分液后，无水MgS0₄干燥，抽滤，将滤液旋转蒸发至干；在硅胶H装填的色谱柱中分离，以二氯甲烷和石油醚作为洗脱剂(体积比l：1)，收集第二个色带，得到5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二(3-溴丙氧基)-26,28-二羟基杯[4]芳烃。

）壳聚糖衍生化杯 [4] 芳烃键合硅胶固定相（Ⅶ）的制备：称取0.7 g第六步得到的产物Ⅵ（5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二(3-溴丙氧基)-26,28-二羟基杯[4]芳烃）、加入第四步得到的产物Ⅳ（壳聚糖键合改性硅胶），和0.25 g K₂CO₃一起置于150 ml圆底烧瓶中，再加入75 ml无水乙腈，在氮气保护下回流48 h；所得产物抽滤，分别用25 ml 5%盐酸和50 ml氯仿洗涤后，即可得到壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相。

本发明壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相的元素分析结果见下表1：

表1 元素分析结果

	N(%)	C(%)	H(%)
				氨丙基硅胶（Ⅱ）	0.906	2.844	0.844
戊二醛改性硅胶（Ⅲ）	0.780	10.23	1.600
				壳聚糖键合改性硅胶（Ⅳ）	0.891	10.70	0.952
聚糖衍生化杯[4]芳烃固定相（Ⅶ）	0.795	12.24	1.326

元素分析结果表明，壳聚糖键合改性硅胶（Ⅳ）的碳、氮含量均高于戊二醛改性硅胶（Ⅲ），表明壳聚糖成功键合到硅胶上面；通过计算得到壳聚糖（以单体计）的键合量为4.53 μmol/m²（以C元素的含量计算）。通过化学反应把杯[4]芳烃键合到改性硅胶Ⅳ上，计算得到杯芳烃的键合量为15.2 μmol/m²（以C元素的含量计算）。

本发明壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相用作高效液相色谱的分离填充料：

1、色谱柱的装填

制备的壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相以四氯化碳作为匀浆液，甲醇作为顶替液，装柱压力为45 MPa，将固定相装入150×4.6 mm i.d.清洗干净的不锈钢管柱中，半小时后，缓慢地降压，停泵。将填满填料的柱子装上滤片和柱接头，标上柱方向、填料、柱尺寸和装柱日期。在0.2~1 ml/min的逐渐升高的流速下用甲醇冲洗一天，使用前再用流动相平衡。

2. 对不同种类化合物的分离

以甲醇-水为流动相，可成功实现对结构近似、分离难度大的物质的分离，如单取代苯、黄酮、酚类、核苷等。具体分离效果见图3-图8。

图3为五种单取代苯的分离。色谱分离条件：流动相为甲醇：水=40:60，流速为0.7mL/min，检测波长为254nm，柱温为30℃。色谱峰：1.苯胺，2.苯酚，3.氯苯，4.溴苯，5.碘苯。

结果显示：五种单取代苯能得到较好的分离。

图4为四种多环芳烃的分离。色谱分离条件：流动相为甲醇：水=75:25，流速为0.7mL/min，检测波长为254nm，柱温为30℃。色谱峰：1.苯，2.邻三联苯，3.蒽，4.屈。

结果显示：四种多环芳烃能完全分离。

图5为三种磺胺的分离。色谱分离条件：流动相为甲醇：水=95:5，流速为1.2mL/min，检测波长为270nm，柱温为30℃。色谱峰：1.磺胺，2.磺胺二甲基嘧啶，3.磺胺甲氧嗪。

结果显示：三种磺胺能得到很好的分离。

图6为五种酚类的分离。色谱分离条件：流动相为甲醇：水=30:70，流速为0.8mL/min，检测波长为275nm，柱温为30℃。色谱峰：1.对苯二酚，2.苯酚，3.间苯二酚，4.对甲酚，5.2,4-二甲酚。

结果显示：五种酚类能得到较好的分离。

图7为四种黄酮的分离。色谱分离条件：流动相为甲醇，流速为1 mL/min，检测波长为254nm，柱温为30℃。色谱峰：1.桔皮素，2.柚皮甙二氢查，3.橙皮素，4.染料木素。

结果显示：四种黄酮能完全分离。

图8为六种核苷的分离。色谱分离条件：流动相为甲醇：水=5:95，流速为1 mL/min，检测波长为260nm，柱温为30℃。色谱峰：1.胞嘧啶，2.尿嘧啶，3.无环鸟苷，4.2,6-二氨基嘌呤，5.鸟嘌呤，6.腺嘌呤。

结果显示：六种核苷能得到较好分离。

Claims (3)

1.一种壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相，其结构式为：

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2.根据权利要求1所述壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：

第一步，将硅胶浸入盐酸中活化；然后将得到的活化硅胶与胺丙基三乙氧基硅烷一起加入到新蒸的无水甲苯中，在氮气保护下进行反应；得到的氨丙基硅胶再与戊二醛反应；将上述反应所得产物与壳聚糖在醋酸中反应，即得到壳聚糖键合改性硅胶；

第二步，将对叔丁基苯酚与甲醛在碱性条件下反应得到对叔丁基杯[4]芳烃；然后将对叔丁基杯[4]芳烃与1,3-二溴丙烷、K₂CO₃在无水乙腈中反应，得到5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二(3-溴丙氧基)-26,28-二羟基杯[4]芳烃；

第三步，将第一步得到的壳聚糖键合改性硅胶与第二步得到的5,11,17,23-四叔丁基-25,27-二(3-溴丙氧基)-26,28-二羟基杯[4]芳烃、K₂CO₃在无水乙腈中反应即可得到壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相。

3.根据权利要求1所述壳聚糖衍生化杯[4]芳烃键合硅胶固定相作为高效液相色谱分离材料的用途。

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