CN108079981B - 一种四氮唑/疏水基键合固定相及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液相色谱固定相,其特征在于键合相为巯基‑环氧开环反应键合的巯基四氮唑/疏水基,而且键合相中含有特征的硫醚连接基团,其结构式如下:
Figure DDA0001157372930000011
其中Silica为硅胶,x=0‑10,y=0‑10,
Figure DDA0001157372930000012
Figure DDA0001157372930000013
或‑CnH2n+1(n=1‑20)。本发明还提供了上述液相色谱固定相的制备方法。该方法的特征是使用巯基‑环氧开环反应制备疏水基/四氮唑键合硅胶固定相。首先在硅胶表面引入环氧基团,制备环氧硅胶中间体;然后通过环氧与巯基的开环反应,将巯基四氮唑/疏水基分子键合到环氧硅胶表面,即得疏水基/四氮唑基固定相。该方法为无重金属催化反应,因此最终产物中不含重金属残留,完全避免重金属对产品性能带来的不利影响。

Description

一种四氮唑/疏水基键合固定相及其制备方法
技术领域
本发明涉及液相色谱固定相,具体的说是四氮唑/疏水基键合固定相及其制备方法。
背景技术
高效液相色谱在分离科学中具有重要的地位,反相色谱是当前使用最为广泛的色谱分离模式,硅胶键合C8或C18是最常用的反相色谱固定相[Xue et.al.,J.Chromatogr.A,2009,1216,8623-8629;Aral et.al.,Talanta,2013,116,155-163;Cheng et.al.,J.Chromatogr.A,2013,1302,81-87]。但是,反相色谱主要依靠疏水相互作用实现样品的保留与分离,对极性化合物的保留较短,选择性不足。如何提高极性化合物的保留和极性选择性成为HPLC研究和应用需要解决的重要问题,而固定相的创新是色谱分离永恒的追求。在烷基固定相的结构修饰方面,已经发展了包括极性包埋、极性封尾、极性共聚等多种方法,但是提供的作用力种类仍有限,多种新功能基团如OEG、磷酸酯、酰胺等的键合,可以从多角度改善相互作用力[Rana et.al.,Bulletin of the Korean Chemical Society,2011,32,77-82;Liu et.al.,J.Chromatogr.A,2008,1206,153-159;Guo et.al.,J.Chromatogr.A,2010,1217,4555-4560;Zhang et.al.,J.Chromatogr.A,2015,1388,133-140;Liu et.al.,J.Chromatogr.A,2016,1443,175-180;Janas et.al.,J.Chromatogr.A,2016,1429,198-206;Bocian et.al.,Talanta,2015,143,35-41]。
发展新型反相色谱固定相的目的就是设计结构新颖的键合相,能够提供除疏水作用外的多种作用力,如氢键作用、π–π作用、偶极-偶极作用、电荷作用等,他们能够形成C8、C18的良好补充,提高反相色谱分离极性化合物的选择性。本专利在功能基团上以巯基作为反应活性基团,与硅胶表面修饰的环氧反应,环氧开环反应的效率非常高,并且形成硫醚和羟基结构[Grazu et.al.,Biomacromolecules,2003,4,1495-1501;Grazu et.al.,Biotechnology and Bioengineering,2005,90,597-605;Jian et.al.,J.MaterialsChem.C,2013,1,4481-4489],除此之外,键合相还含有苯基(萘基、烷基)、含氮杂环,提供多种相互作用力。
发明内容
本发明的目的是提供一种液相色谱固定相及其制备方法。该固定相为多基团键合硅胶固定相。该固定相的制备方法简单可靠,用途广泛。
本发明的技术方案是:一种液相色谱固定相,其特征在于键合相为四氮唑/疏水基,而且键合相中含有特征的硫醚连接基团,其结构式如下:
Figure BDA0001157372910000021
其中Silica为硅胶,x=0-10,y=0-10,
Figure BDA0001157372910000022
或-CnH2n+1(n=1-20)。
本发明还提供了上述固定相的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
a.硅胶预处理:硅胶加入质量浓度为1%~38%的盐酸或硝酸溶液中,加热至回流,搅拌1~48小时,过滤,水洗至中性,于80~160℃下干燥至恒重;
b.硅胶表面引入环氧基:将步骤a所得干燥硅胶置于玻璃或者聚四氟乙烯反应容器中,在惰性气体氛围下加入有机溶剂搅拌,滴加环氧硅烷偶联剂,保持温度为60~140℃条件下搅拌2~48小时;反应体系冷却至室温,减压过滤并依次用甲醇、水、四氢呋喃、甲醇洗涤,固体产品在60~90℃条件下干燥6-24小时即得环氧基硅胶;
所述制备方法步骤b所用的有机溶剂为甲醇,乙醇,乙腈,甲苯,二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种;每克硅胶所需有机溶剂的量为5-30mL;
所述制备方法步骤b所用环氧硅烷偶联剂有如下结构:
Figure BDA0001157372910000023
其中,X为-OCH3或-OCH2CH3
所述制备方法步骤b中环氧硅烷偶联剂的使用量为每克硅胶使用0.1mL-2mL;
c.环氧开环化学反应键合疏水固定相:将步骤b所得的环氧基硅胶中加入体积比为1/10~10/1的水/甲醇或水/乙醇混合溶剂中,每克环氧基硅胶所需混合溶剂量为5-50mL,再加入巯基四氮唑/疏水基分子,在40~70℃条件下反应10~100小时;过滤,依次用甲醇,水,甲醇洗涤,所得固体于60~90℃条件下干燥6~48小时,即得键合固定相;
所述制备方法步骤c所用巯基四氮唑/疏水基分子为修饰了巯基的四氮唑/苯基、四氮唑/萘基、0-10碳链长的四氮唑/苯基的一种或多种;
所述步骤c所用巯基四氮唑/疏水基使用量为每克环氧基硅胶使用1~50mmol;
本发明具有如下优点:
1.固定相结构新颖。本发明首次提出以环氧开环反应键合的含有苯基(烷基、萘基)、含氮杂环、羟基、硫醚连接键的多功能基团固定相,可以提供疏水、π–π、氢键、静电等多种相互作用力。
2.应用范围广。本发明提供的键合固定相适合用于天然产物中皂苷、生物碱、雌激素等化合物的选择性分离分析和分离制备。
3.本发明提供的制备方法为无重金属催化反应,因此最终产物中不含重金属残留,完全避免重金属对产品性能带来的不利影响。
4.制备过程安全可靠,环氧开环方法效率高。
5.制备过程简单可靠,有利于实现产业化。
附图说明
图1为实施例9色谱图;1.尿嘧啶;2.硝基苯;3.萘;4.蒽。
图2为实施例10色谱图;1.雌三醇;2.雌激素酮;3.炔雌醇。
图3为实施例11色谱图;1.人参皂苷Rg1;2.人参皂苷Re;3.人参皂苷Rf;4.人参皂苷Rg2;5.人参皂苷Rb1;6.人参皂苷Rb3;7.人参皂苷Rb2。
图4为实施例12色谱图;1.可可碱;2.的士宁;3.秋水仙碱;4.表小檗碱;5.黄连碱。
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
称取10g球形硅胶(粒径为5μm,孔径为10nm,比表面积300m2/g),置于250mL玻璃烧瓶中,加入150mL体积浓度为5%的盐酸溶液,加热回流12小时,冷却至室温,过滤,水洗至中性,150℃干燥24小时。
将干燥后的硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,在通入干燥的氮气的条件下,向硅胶中加入50mL甲苯,搅拌均匀,然后滴加6mL的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷,于115℃条件回流搅拌反应16小时。反应体系过滤,依次用甲醇、水、四氢呋喃、甲醇洗涤,产物在80℃条件下干燥12小时即得环氧基硅胶。
将干燥后的环氧基硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,加入30mL甲醇和30mL水,然后加入10g巯基四氮唑/苯基,65℃条件下搅拌24小时,反应体系冷却至室温,减压过滤并用甲醇、水、甲醇洗涤,固体产品在80℃条件下干燥12小时即得四氮唑/苯基键合固定相。
实施例2
与实施例1的不同之处在于,使用巯基四氮唑/萘基代替巯基四氮唑/苯基,按实施例1的合成步骤可得键合四氮唑/萘基固定相。
实施例3
与实施例1的不同之处在于,使用巯基四氮唑/丁烷基代替巯基四氮唑/苯基,按实施例1的合成步骤可得键合四氮唑/丁烷基固定相。
实施例4
称取10g球形硅胶(粒径为5μm,孔径为10nm,比表面积300m2/g),置于250mL玻璃烧瓶中,加入150mL体积浓度为5%的盐酸溶液,加热回流24小时,冷却至室温,过滤,水洗至中性,150℃干燥24小时。
将干燥后的硅胶置于250mL三口玻璃瓶中,在通入干燥的氮气的条件下,向硅胶中加入100mL N,N-二甲基甲酰胺,搅拌均匀,然后滴加6mL的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷,于130℃条件回流搅拌反应12小时。反应体系过滤,依次用甲醇、水、四氢呋喃、甲醇洗涤,产物在80℃条件下干燥12小时即得环氧基硅胶。
将干燥后的环氧基硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,加入30mL乙醇和30mL水,然后加入10g巯基丙基四氮唑/苯基,50℃条件下搅拌36小时,反应体系冷却至室温,减压过滤并用甲醇、水、甲醇洗涤,固体产品在80℃条件下干燥12小时即得丙基四氮唑/苯基键合固定相。
实施例5
称取10g球形硅胶(粒径为5μm,孔径为10nm,比表面积300m2/g),置于250mL玻璃烧瓶中,加入150mL体积浓度为5%的盐酸溶液,加热回流24小时,冷却至室温,过滤,水洗至中性,150℃干燥24小时。
将干燥后的硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,在通入干燥的氮气的条件下,向硅胶中加入50mL甲醇,搅拌均匀,然后滴加6mL的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷,于130℃条件回流搅拌反应12小时。反应体系过滤,依次用甲醇、水、四氢呋喃、甲醇洗涤,产物在80℃条件下干燥12小时即得环氧基硅胶。
将干燥后的环氧基硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,加入30mL甲醇和30mL水,然后加入10g巯基辛基四氮唑/萘基,50℃条件下搅拌36小时,反应体系冷却至室温,减压过滤并用甲醇、水、甲醇洗涤,固体产品在80℃条件下干燥12小时即得辛基四氮唑/萘键合固定相。
实施例6
称取10g球形硅胶(粒径为5μm,孔径为10nm,比表面积300m2/g),置于250mL玻璃烧瓶中,加入150mL体积浓度为5%的盐酸溶液,加热回流24小时,冷却至室温,过滤,水洗至中性,150℃干燥24小时。
将干燥后的硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,在通入干燥的氮气的条件下,向硅胶中加入50mL乙腈,搅拌均匀,然后滴加6mL的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷,于115℃条件回流搅拌反应12小时。反应体系过滤,依次用甲醇、水、四氢呋喃、甲醇洗涤,产物在80℃条件下干燥12小时即得环氧基硅胶。
将干燥后的环氧基硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,加入30mL乙醇和30mL水,然后加入10g巯基四氮唑/丁基苯基,50℃条件下搅拌36小时,反应体系冷却至室温,减压过滤并用甲醇、水、甲醇洗涤,固体产品在80℃条件下干燥12小时即得四氮唑/丁基苯基键合固定相。
实施例7
称取10g球形硅胶(粒径为5μm,孔径为10nm,比表面积300m2/g),置于250mL玻璃烧瓶中,加入150mL体积浓度为5%的盐酸溶液,加热回流24小时,冷却至室温,过滤,水洗至中性,150℃干燥24小时。
将干燥后的硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,在通入干燥的氮气的条件下,向硅胶中加入50mL乙醇,搅拌均匀,然后滴加6mL的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷,于115℃条件回流搅拌反应12小时。反应体系过滤,依次用甲醇、水、四氢呋喃、甲醇洗涤,产物在80℃条件下干燥12小时即得环氧基硅胶。
将干燥后的环氧基硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,加入30mL乙醇和30mL水,然后加入10g巯基戊基四氮唑/己基苯基,50℃条件下搅拌36小时,反应体系冷却至室温,减压过滤并用甲醇、水、甲醇洗涤,固体产品在80℃条件下干燥12小时即得戊基四氮唑/己基苯基键合固定相。
实施例8
称取10g球形硅胶(粒径为5μm,孔径为10nm,比表面积300m2/g),置于250mL玻璃烧瓶中,加入150mL体积浓度为5%的盐酸溶液,加热回流24小时,冷却至室温,过滤,水洗至中性,150℃干燥24小时。
将干燥后的硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,在通入干燥的氮气的条件下,向硅胶中加入50mL二甲苯,搅拌均匀,然后滴加6mL的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷,于115℃条件回流搅拌反应12小时。反应体系过滤,依次用甲醇、水、四氢呋喃、甲醇洗涤,产物在80℃条件下干燥12小时即得环氧基硅胶。
将干燥后的环氧基硅胶置于100mL三口玻璃瓶中,加入30mL乙醇和30mL水,然后加入10g巯基庚基四氮唑/辛基苯基,50℃条件下搅拌36小时,反应体系冷却至室温,减压过滤并用甲醇、水、甲醇洗涤,固体产品在80℃条件下干燥12小时即得庚基四氮唑/辛基苯基键合固定相。
实施例9
使用实施例1所得色谱固定相1装填4.6×150mm色谱柱,用于反相柱基本评价样品的分离分析。如图1所示,各化合物得到很好的分离。色谱条件为:
色谱柱:4.6×150mm
流动相:乙腈:水=40:60
流速:1mL/min;
柱温:30℃;
检测波长:254nm。
实施例10
使用实施例1所得色谱固定相1装填4.6×150mm色谱柱,用于雌激素分离分析,如图2所示。色谱条件为:
色谱柱:4.6×150mm
流动相:30%乙腈+70%水,经10min达37%乙腈+63%水,并保持
流速:1mL/min;
柱温:30℃;
检测波长:220nm。
实施例11
使用实施例1所得色谱固定相1装填4.6×150mm色谱柱,用于人参皂苷分离分析,如图3所示。色谱条件为:
色谱柱:4.6×150mm
流动相:12%乙腈+88%水,经30min达30%乙腈+70%水
流速:1mL/min;
柱温:30℃;
检测波长:203nm。
实施例12
使用实施例1所得色谱固定相1装填4.6×150mm色谱柱,用于生物碱分离分析,如图4所示。色谱条件为:
色谱柱:4.6×150mm
流动相:A:0.1%甲酸-水;B:乙腈
5%B经20min达50%B
流速:1mL/min;
柱温:30℃;
检测波长:254nm。

Claims (7)

1.一种液相色谱固定相,其特征在于:键合相为巯基-环氧开环反应键合的巯基四氮唑/疏水基,而且键合相中含有特征的硫醚连接基团,其结构式如下:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中Silica为硅胶,x=0-10,y=0-10,R=
Figure DEST_PATH_IMAGE003
Figure DEST_PATH_IMAGE005
或-CnH2n+1,n=1-20;
所述的液相色谱固定相的制备方法步骤如下:
a.硅胶预处理:硅胶加入质量浓度为1%~38%的盐酸或硝酸溶液中,加热至回流,搅拌1~48小时,过滤,水洗至中性,于80~160 oC下干燥至恒重;
b.硅胶表面引入环氧基:将步骤a所得干燥硅胶置于玻璃或者聚四氟乙烯反应容器中,在惰性气体氛围下加入有机溶剂搅拌,滴加环氧硅烷偶联剂,保持温度为60~140 oC条件下搅拌2~48小时;反应体系冷却至室温,减压过滤并依次用甲醇、水、四氢呋喃、甲醇洗涤,固体产品在60~90 oC条件下干燥6-24小时即得环氧基硅胶;
c. 环氧开环化学反应键合巯基四氮唑/疏水基固定相:将步骤b所得的环氧基硅胶中加入体积比为1/10~10/1的水/甲醇或水/乙醇混合溶剂中,每克环氧基硅胶所需混合溶剂量为3-50 mL,再加入巯基四氮唑/疏水基分子,在40~70 oC条件下反应10~100小时;过滤,依次用甲醇,水,甲醇洗涤,所得固体于60~90 oC条件下干燥6~48小时,即得键合疏水基/四氮唑/疏水基固定相。
2.权利要求1所示固定相的制备方法,包括如下步骤:
a.硅胶预处理:硅胶加入质量浓度为1%~38%的盐酸或硝酸溶液中,加热至回流,搅拌1~48小时,过滤,水洗至中性,于80~160 oC下干燥至恒重;
b.硅胶表面引入环氧基:将步骤a所得干燥硅胶置于玻璃或者聚四氟乙烯反应容器中,在惰性气体氛围下加入有机溶剂搅拌,滴加环氧硅烷偶联剂,保持温度为60~140 oC条件下搅拌2~48小时;反应体系冷却至室温,减压过滤并依次用甲醇、水、四氢呋喃、甲醇洗涤,固体产品在60~90 oC条件下干燥6-24小时即得环氧基硅胶;
c. 环氧开环化学反应键合巯基四氮唑/疏水基固定相:将步骤b所得的环氧基硅胶中加入体积比为1/10~10/1的水/甲醇或水/乙醇混合溶剂中,每克环氧基硅胶所需混合溶剂量为3-50 mL,再加入巯基四氮唑/疏水基分子,在40~70 oC条件下反应10~100小时;过滤,依次用甲醇,水,甲醇洗涤,所得固体于60~90 oC条件下干燥6~48小时,即得键合疏水基/四氮唑固定。
3.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤b所用的有机溶剂为甲醇,乙醇,乙腈,甲苯,二甲苯、N, N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺中的一种;每克硅胶所需有机溶剂的量为3-30ml。
4.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤b所用环氧硅烷偶联剂有如下结构:
Figure 14736DEST_PATH_IMAGE006
其中,X为-OCH3或-OCH2CH3
步骤b中环氧硅烷偶联剂的使用量为每克硅胶使用0.1 mL-2 mL。
5.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤c所用巯基四氮唑/疏水基为四氮唑/萘基。
6.按照权利要求5所述的制备方法,其特征在于:步骤c所用0-10碳链长的四氮唑/苯基。
7.按照权利要求2或5所述的制备方法,其特征在于:步骤c所用巯基四氮唑/疏水基分子使用量为每克环氧基硅胶使用1~50 mmol。
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