CN107649105A - 一种奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱及其制备方法，先制备环氧基基质整体固定相，然后在其表面共价键合奎宁，即得到奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱。本发明使用非离子液化合物奎宁，通过反应得到离子液基团，从而制得固定化离子液型整体柱，方法巧妙，工艺简单，不需要昂贵的仪器，易于推广。本发明制备的多模式毛细管整体柱在同一根色谱柱上具备π‑π堆叠作用、反相相互作用、离子交换作用、离子排斥作用以及手性分离能力等不同的分离模式，其可适用的分离对象范围广，可满足阴离子、阳离子、中性等多种类型化合物的高效连续分离以及手性对映体分离的要求。

Description

一种奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱及其制备方法

技术领域

本发明属于毛细管色谱柱技术领域，更具体涉及一种奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱及其制备方法。

背景技术

多模式色谱是近年来兴起的一类在同一色谱固定相具有多重分离模式的色谱新方法。多模式色谱的基础是具有多重分离模式的色谱柱。整体柱因其具有多变的表面化学性能和多种多样的表面功能化方式，成为了多模式色谱柱制备领域的关注焦点。离子液（ILs）是由有机阳离子和无机（或有机）阴离子构成，它具有低挥发性、拥有良好的物理化学稳定性以及独特的溶解性等优点，已在不同领域得到了成功的应用。通过将离子液固定到色谱固定相表面，可有效地将离子液的独特性能转移到色谱固定相上。通过离子液的固定化，可使色谱固定相具备π-π堆叠作用、疏水作用、氢键作用、静电相互作用和阴离子交换作用等多种色谱分离模式，并实现了多环芳烃、苯酚类、无机离子和有机酸类等多种不同类型化合物的多模式分离。目前，离子液固定化整体柱的制备方法主要有：直接聚合离子液法（Lin X., Zheng N., Wang J. et al., Analyst, 2013, 138, 5555-5558)、柱后衍生离子液体法（Qiu H., Wang L., Liu X., et al., Analyst, 2009, 134, 460-465）。直接聚合离子液体法通过直接将离子液型单体与交联剂进行共聚，制备离子液固定化整体柱，由于商品化的离子液体型单体的种类有限，大大限制了直接聚合制备方式的使用。柱后衍生离子液体法是在整体固定相表面键合特殊离子液体，实现离子液的固定化。同样，由于可用于固定相表面后衍生的离子液种类也很少，因此固定相后衍生法制备离子液固定化整体柱也难以得到推广。

本发明采用了独特的活性固定相转化法制备离子液固定化整体柱。活性固定相转化法是将带有特殊基团的非离子液化合物与带有活性基团的整体固定相反应，生成离子液型基团，制备离子液固定化整体柱。与前两种方法对比，活性固定相转化法不仅整体固定相的选择范围广，而且可用于反应的非离子液化合物种类多，有望成为制备离子液固定化整体柱的有效途径。

奎宁是制备手性整体柱常用的一种手性选择剂。目前，奎宁功能化手性整体柱的制备方式主要有两种：一是通过奎宁支链上的乙烯基与整体固定相表面的巯基之间的点击化学反应实现奎宁的功能化；二是通过奎宁结构上的9-羟基与带有异氰酸基的试剂作用，制备奎宁衍生物，再利用奎宁衍生物直接参与整体柱制备的共聚反应或用于整体柱表面功能化。与这两种方法不同，本发明利用奎宁的吡啶环与基质整体柱表面环氧基的开环反应实现奎宁的固定化，并将奎宁转化为一种离子液型基团，制备离子液固定化整体柱。通过奎宁的固定化，奎宁的手性分离性能以及奎宁转化的离子液基团的独特性能都被成功引入色谱整体柱，实现了一种具有手性分离能力的多模式整体柱的制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱及其制备方法。本发明使用非离子液化合物，通过反应制得固定化离子液整体柱，方法巧妙，工艺简单，不需要昂贵的仪器，易于推广。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

本发明首先制备环氧基基质整体固定相，然后在其表面共价键合奎宁，即得到奎宁固定化离子液毛细管整体柱。相比于只具有单一色谱模式的整体固定相，本发明制备的多模式毛细管整体柱在同一根色谱柱上具备π-π堆叠作用、反相相互作用、离子交换作用、离子排斥作用以及手性分离能力等不同的分离模式，其适用的分离对象范围广，可满足阴离子、阳离子、中性等多种类型化合物的高效连续分离以及手性对映体分离的要求。

本发明的具体制备步骤如下：

（1）环氧基基质整体固定相制备

制备整体固定相的聚合反应液由甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）、环己醇、十二醇和偶氮二异丁腈（AIBN）组成。各组分所占质量百分数为：GMA25%-40%，EDMA5%-15%，环己醇25%-40%，十二醇20%-35%，以上四种原料按质量百分数之和为100%计，AIBN含量为GMA和EDMA总质量的1%。将聚合反应液用快速漩涡振荡器震荡混匀，使其充分溶解澄清，通氮气5 min，用超声清洗器除气泡。将聚合反应液注入制备整体固定相用的毛细管中，并将管两端密封，浸于60 ℃恒温水浴锅内反应20 h。待反应完成后，以甲醇为流动相，用液相色谱泵冲洗装有整体固定相的毛细管2 h，将其中残留的致孔剂、反应单体以及反应生成的低聚合度物质除去，清洗后制得环氧基基质整体柱。

（2）奎宁的固定化

称取不同质量的奎宁，溶解在一定量的有机溶剂中，再加入适量含盐酸的该有机溶剂溶液，配制成含有盐酸的奎宁有机溶剂溶液。将该溶液混匀，置于冰水浴中超声15 min。再用液相色谱泵将其注入到已制备好的环氧基基质整体柱中，并置于60 ℃水浴中反应12 h。待反应完成后，取出毛细管整体柱置于液相泵上，用适当有机溶剂冲洗整体柱，将残留的未反应物质洗出，得到奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱。

步骤（2）所述的溶解奎宁的有机溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、甲酰胺等中的一种或几种混合。

步骤（2）所述的奎宁溶液所含的盐酸浓度为0.001 mol/L-0.1 mol/L。

步骤（2）所述的奎宁溶液浓度为2 mg/mL-200 mg/mL。

本发明的优点在于：

与现有技术相比，本发明制备的奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱具有以下优点：（1）方法巧妙，工艺简单，易于操作，设备低廉，易推广；（2）在较广泛的pH范围内，该整体柱具有强而稳定的阳极电渗流；（3）在同一根色谱柱上可实现π-π堆叠作用、反相相互作用、离子交换作用、离子排斥作用以及手性分离等多重分离模式。

附图说明

图1是4种多环芳烃及不保留标记物在π-π堆叠作用分离模式下的色谱图。其中:0.N,N-二甲基甲酰胺（DMF,不保留标记物），1.萘，2.芴，3.菲，4.芘。

图2是5种苯系有机酸及不保留标记物在反相/阴离子交换混合模式下的色谱图。其中: 0.DMF（不保留标记物），1.没食子酸，2.对羟基苯甲酸，3.苯甲酸，4.肉桂酸，5.对硝基苯甲酸。

图3是4种β-受体激动剂及不保留标记物在反相/阳离子排斥分离混合模式下的色谱图。其中: 0.DMF（不保留标记物），1.盐酸妥洛特罗，2.盐酸克伦特罗，3.硫酸特布他林，4.盐酸班布特罗。

图4是N-苄氧羰基-DL-天冬氨酸（N-Cbz-DL-Asp）对映体的手性分离色谱图。其中:0.DMF（不保留标记物），L, N-Cbz-L-Asp，D. N-Cbz-D-Asp。

图5是流动相pH值对奎宁固定化离子液毛细管整体柱的电渗流的影响。

具体实施方式

结合实施实例阐述本发明的具体实施方式如下：

实施例1

1. 毛细管的预处理

用0.1 mol/L的HCl溶液冲洗毛细管空柱30分钟，然后用去离子水冲洗10分钟，接着用0.1 mol/L的NaOH冲洗4小时，用去离子水冲洗10分钟，再用甲醇冲洗15分钟，氮气吹干待用；

2. 毛细管内壁的乙烯基硅烷化

在步骤1处理过的毛细管中注入甲醇与乙烯基三甲氧基硅烷体积比为1∶1的混合物，在60 ℃下反应24小时，使毛细管内壁上键合一层带乙烯基的硅烷化物质；然后用甲醇冲洗15分钟；在70 ℃下用氮气吹干毛细管；

3. 环氧基基质整体固定相制备

制备整体固定相的聚合反应液组成如下：30%的甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、10%的乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）、30%的环己醇、30%的十二醇，以及偶氮二异丁腈（AIBN）（含量为GMA和EDMA总质量的1%）。将聚合反应液用快速漩涡振荡器震荡混匀，使其充分溶解澄清，通氮气5 min，用超声清洗器除气泡。将聚合反应液注入制备整体固定相用的毛细管中，并将管两端密封，浸于60 ℃恒温水浴锅内反应20 h。待反应完成后，以甲醇为流动相，用液相色谱泵冲洗装有整体固定相的毛细管2 h，将其中残留的致孔剂、反应单体以及反应生成的低聚合度物质除去。

4. 奎宁的固定化

配制含20 mg/mL奎宁的盐酸乙醇溶液（其中，盐酸浓度为2.4 mmol/L）。将该溶液混匀，置于冰水浴中超声15 min。再用液相色谱泵将其注入到已制备好的环氧基基质整体固定相中，并置于60 ℃水浴中反应12 h。待反应完成后，取出毛细管整体柱置于液相泵上，用乙醇冲洗整体固定相，将残留的未反应物质洗出，得到奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱。

分离试验：

以实施例1的整体柱为固定相，在π-π堆叠作用分离模式下，以5 mmol/L pH5.0的甲酸-甲酸铵溶液/乙腈(40∶60，v/v)为流动相，实现了4种多环芳烃（萘，芴，菲，芘）及不保留标记物（DMF）的分离。见附图1。（其他分离条件为：100 μm内径毛细管柱总长55 cm（有效长度30cm），运行电压+20 kV，辅助压力250 psi，泵流速0.05 mL/min，检测波长202 nm。）

以实施例1的整体柱为固定相，在反相/阳离子排斥分离混合模式下，以5 mmol/LpH4.0的甲酸-甲酸铵溶液/乙腈(50∶50，v/v)为流动相，实现了5种苯系有机酸（没食子酸，对羟基苯甲酸，苯甲酸，肉桂酸，对硝基苯甲酸）及不保留标记物（DMF）的分离。见附图2。（其他分离条件为：100 μm内径毛细管柱总长55 cm（有效长度30 cm），运行电压+20 kV，辅助压力250 psi，泵流速0.05 mL/min，检测波长202 nm。）

以实施例1的整体柱为固定相，在反相/阳离子排斥分离混合模式下，以5 mmol/LpH5.0的甲酸-甲酸铵溶液/乙腈(50∶50，v/v)为流动相，实现了4种β-受体激动剂（盐酸妥洛特罗，盐酸克伦特罗，硫酸特布他林，盐酸班布特罗）及不保留标记物（DMF）的分离。见附图3。（其他分离条件为：100 μm内径毛细管柱总长55 cm（有效长度30 cm），运行电压+20 kV，辅助压力250 psi，泵流速0.05 mL/min，检测波长202 nm。）

以实施例1的整体柱为固定相，以5 mmol/L pH3.0的甲酸-甲酸铵溶液/乙腈(50∶50，v/v)为流动相，实现了N-苄氧羰基-DL-天冬氨酸（N-Cbz-DL-Asp）对映体的手性分离色谱图。见附图4。（其他分离条件为：100 μm内径毛细管柱总长55 cm（有效长度30 cm），运行电压+20 kV，辅助压力250 psi，泵流速0.05 mL/min，检测波长202 nm。）

实施例2

1. 毛细管的预处理

同实施例1。

2. 毛细管内壁的乙烯基硅烷化

同实施例1。

3. 环氧基质整体固定相制备

制备整体固定相的聚合反应液组成如下：30%的甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、10%的乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）、34%的环己醇、26%的十二醇和偶氮二异丁腈（AIBN）（含量为GMA和EDMA总质量的1%）。将聚合反应液用快速漩涡振荡器震荡混匀，使其充分溶解澄清，通氮气5 min，用超声清洗器除气泡。将聚合反应液注入制备整体固定相用的毛细管中，并将管两端密封，浸于60 ℃恒温水浴锅内反应20 h。待反应完成后，以甲醇为流动相，用液相色谱泵冲洗装有整体固定相的毛细管2 h，将其中残留的致孔剂、反应单体以及反应生成的低聚合度物质除去。

4. 奎宁的固定化

配制含30 mg/mL奎宁的盐酸乙腈溶液（其中，盐酸浓度为4.8 mmol/L）。将该溶液混匀，置于冰水浴中超声15 min，再用液相色谱泵将其注入到已制备好的环氧基基质整体固定相中，并置于60 ℃水浴中反应12 h。待反应完成后，取出毛细管整体柱置于液相泵上，用乙腈冲洗整体固定相，将残留的未反应物质洗出，得到奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱。

图5为流动相pH值对该整体柱的电渗流的影响。通过该图说明该整体柱具有不受流动相pH值影响的阳极电渗流，证明固定相表面带有以离子液形式存在的基团。图中实验条件为100 μm内径毛细管柱总长55 cm（有效长度30 cm），运行电压+20 kV，辅助压力250psi，泵流速0.05 mL/min，检测波长202 nm，流动相：5 mmol/L甲酸-甲酸铵溶液/乙腈(50∶50，v/v)，电渗流标记物：DMF。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱的制备方法，其特征在于：通过将奎宁与带有活性环氧基团的基质整体固定相反应，生成离子液型基团，制得奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱。

2.根据权利要求1所述一种奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱的制备方法，其特征在于：所述的制备方法如下：

（1）首先，制备环氧基基质整体柱：其聚合反应液由甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、环己醇、十二醇和偶氮二异丁腈组成，各组分所占质量百分数为：甲基丙烯酸缩水甘油酯 25%-40%，乙二醇二甲基丙烯酸酯5%-15%，环己醇25%-40%，十二醇20%-35%，以上四种材料按质量百分数之和为100%计，偶氮二异丁腈含量为甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯总质量的1%；将聚合反应液注入制备整体柱用的毛细管，置于60℃水浴中反应20 h，清洗后制得环氧基基质整体柱；

（2）然后，称取奎宁，溶解在有机溶剂中，再加入含盐酸的该有机溶剂溶液，配制成含有盐酸的奎宁有机溶剂溶液；将该溶液混匀，置于冰水浴中超声15 min；再用液相色谱泵将其注入到已制备好的环氧基基质整体柱中，并置于60 ℃水浴中反应12 h；待反应完成后，取出毛细管整体柱置于液相泵上，用适当有机溶剂冲洗整体柱，得到奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱。

3.根据权利要求1所述的一种奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的溶解奎宁的有机溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、甲酰胺等中的一种或几种混合。

4.根据权利要求1所述的一种奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的奎宁溶液所含的盐酸浓度为0.001 mol/L-0.1 mol/L。

5.根据权利要求1所述的一种奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的奎宁溶液浓度为2 mg/mL-200 mg/mL。

6.如权利要求1-5中任一所述方法制备的奎宁固定化离子液多模式毛细管整体柱。