CN110090630B - 一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料及其制备方法和应用，通过在硅球表面键合温敏材料N‑异丙基丙烯酰胺和手性拆分剂β‑环糊精得到一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料。本发明制备的填料既具备硅胶填料的高机械强度、好的物理和化学性能等优异的物化结构，同时将制备的填料作为高效液相色谱柱的固定相时，还具有手性拆分能力和反相模式分离效果，具有亲疏水性质可切换、分离速度快、分离选择性高等优点，能够弥补传统手性固定相在复杂手性样品分析中的不足，提高分离效率与分离速度。

Description

一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于高效液相色谱填充材料技术领域，具体涉及一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料及其制备方法和应用。
背景技术
手性固定相是高效液相色谱法手性分离与分析的核心部分，目前已经开发出环糊精类、蛋白质类、多糖衍生物类、大环抗生素类、刷型类以及冠醚类等手性固定相。目前关于色谱手性识别机理为“三点作用”理论，即手性拆分必须具有三个相互作用，且其中之一必须为立体选择性，其他两个作用力包括氢键作用、亲疏水作用、π-π电子相互作用、包合作用、范德华力等。智能响应材料N-异丙基丙烯酰胺在低温状态时，聚合物链以分子间的氢键存在，亲水性的基团(C＝O以及N＝H键等)暴露在链外，可以与客体分子形成氢键，此时呈现亲水性；当在高温状态下时，C＝O与N＝H等键之间会形成分子内的氢键，而聚合物链中的疏水性基团暴露在外面，从而使智能响应材料表现为疏水性。通过将智能响应材料与手性拆分剂键合可以增加手性拆分作用力种类，并且不同的作用力可以实现在线调节，即在一根色谱柱上实现多种作用力的切换以及联用，将会极大地拓展传统CSPs的拆分范围，并为复杂基质中的手性分离与分析问题提供帮助。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料；本发明的目的之二在于提供一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的制备方法；本发明目的之三在于提供一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的在高效液相色谱中的应用。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料，所述填料包含硅球以及键合在硅球表面的温敏材料N-异丙基丙烯酰胺和手性拆分剂β-环糊精，所述填料的结构式如下：
Figure BDA0002059275510000021
其中
Figure BDA0002059275510000022
2、上述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)硅球表面修饰引发剂：将多孔硅球加入到酸溶液中，用0.1～5mol/L HCl超声使其均匀分散，在50～110℃条件下，搅拌反应1～24h，过滤且用水洗涤至中性，150℃真空条件下干燥得到活化的硅球；将活化的硅球用甲苯超声悬浮，按照1：0.2～10，g/mmol的质量摩尔比加入硅烷化引发剂，在20～110℃的温度下反应3～24h后，用甲醇、二氯甲烷和丙酮依次洗涤，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～10h，得到键合硅烷化引发剂的硅球；
(2)硅球表面生成智能响应材料：按照1～5：1的摩尔比将N-异丙基丙烯酰胺和对硝基苯基丙烯酸酯加入到异丙醇中，超声溶解，惰性气体保护下加入催化剂，混合搅拌0.5～2h后，加入步骤(1)中键合硅烷化引发剂的硅球，在20～110℃的温度下反应3～24h，反应结束后用甲醇、EDTA溶液、水和丙酮依次洗涤，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～10h，得到聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球，所述键合硅烷化引发剂的硅球与所述N-异丙基丙烯酰胺和对硝基苯基丙烯酸酯摩尔总量的质量摩尔比为1：0.2～100，g/mmol，所述键合硅烷化引发剂的硅球与所述催化剂的质量摩尔比为1：0.2～10，g/mmol；
(3)硅球表面生成β-环糊精：向在有机溶剂中加入氨基化β-环糊精，超声溶解后加入步骤(2)中聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球，20～110℃的温度下反应3～36h，反应结束后用甲醇、乙醇和丙酮依次洗涤，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～10h，即可得到智能响应手性固定相填料，所述聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球与所述氨基化β-环糊精质量摩尔比为1：0.2～100，g/mmol。
优选的，步步骤(1)中所述酸溶液为盐酸；所述多孔硅球的粒径为2～10μm，孔径为
Figure BDA0002059275510000031
所述硅烷化引发剂为((氯甲基)苯乙基)三甲氧基硅烷。
优选的，步骤(2)中所述惰性气体包含氮气或者氩气中的至少一种。
优选的，步骤(2)中所述催化剂为CuR2、CuR和三(2-二甲氨基乙基)胺的混合物，其中R为氯或者溴，所述CuR2、CuR和三(2-二甲氨基乙基)胺的摩尔比为1：1～10：1～10。
优选的，步骤(3)中所述有机溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或者甲苯中的任意一种或几种。
优选的，步骤(2)中所述对硝基苯基丙烯酸酯按照以下方法制备：
将对硝基苯酚用0.05～1mol/L碱溶液超声溶解后，放入以乙醇为介质的低温反应器中搅拌至温度下降至-5～5℃，逐滴加入丙烯酰氯，搅拌反应0.5～4h后，转移至10～35℃室温下继续反应0.5～4h，用乙酸乙酯萃取后收集乙酸乙酯层，旋转蒸发除去乙酸乙酯后，常温常压或常温真空干燥，即可得到对硝基苯基丙烯酸酯，所述对硝基苯酚与所述丙烯酰氯的摩尔比为1：1～3。
优选的，步骤(3)中所述氨基化β-环糊精按照以下方法制备：
a制备磺酰化β-环糊精中间体：将β-环糊精用0.05～1mol/L碱溶液超声溶解后，放入以乙醇为介质的低温反应器中搅拌至温度下降至-5～5℃，逐滴加入对甲苯磺酰氯或者对甲苯磺酰氯溶解在乙腈或甲醇中形成的溶液，搅拌反应0.5～5h，用1～12mol/L的HCl中和溶液至pH为6～8，抽滤，收集沉淀用50～98℃热水进行重结晶，重复0～5次，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～12h得到磺酰化β-环糊精中间体，所述β-环糊精与所述对甲苯磺酰氯的摩尔比为1：1～9；
b制备氨基化β-环糊精中间体：按照1:1～9，g:mL的质量体积比将步骤a中所述磺酰化β-环糊精中间体超声溶解在乙二胺溶液中，50～100℃反应3～9h，旋转蒸发除去乙二胺，加入丙酮抽滤，收集沉淀，将沉淀复溶于体积比为0～9：3的水与醇的混合溶剂中，加入丙酮抽滤收集沉淀，重复0～5次，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～12h得到氨基化β-环糊精中间体。
优选的，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者碳酸氢钠溶液。
3、上述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料在高效液相手性色谱柱中的的应用，所述应用为将所述手性色谱填料作为高效液相手性色谱柱的固定相用于手性试剂的拆分或者手性药物的拆分。
优选的，所述手性试剂包括1-苯丙醇、氧化苯乙烯和2-苯基丙酸。
优选的，所述手性药物包括布洛芬和拉贝洛尔。
优选的，所述拆分时的流速为0.6～1.2mL/min，检测波长为214nm或254nm，柱温为10～60℃。
4、上述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相色谱固定相中基于反相模式的应用，所述固定相用于含有不同数目碳原子烷基链取代的苯类、联苯类、多环芳烃类、黄酮类和苯甲酸类物质的分离。
优选的，所述分离时的流速为0.6～1.2mL/min，检测波长为214nm或254nm，柱温为10～60℃。
本发明的有益效果在于
1、本发明公开的高效液相色谱填料采用聚合物包裹硅胶而制备成的基底材料，其既具备硅胶填料的机械强度高、物理和化学性质好等优异物理结构，其聚合物层与分析物之间又可产生特殊的手性选择性，且聚合物的理化性质可随环境变化而变化；
2、本发明公开的高液相色谱填料，将智能响应材料和β-环糊精功能单体共聚到硅球表面，基于智能响应材料化学性质可切换的特性，可在高温时收缩，表现为疏水性，增加与疏水性手性化合物的疏水作用力，在低温时膨胀，表现为亲水性，增加与亲水性手性化合物的亲水作用力、氢键作用力等，从而实现不同的分离效果；
3、本发明公开的高液相色谱填料，将智能响应材料和β-环糊精功能单体共聚到硅球表面，基于智能响应材料化学性质可切换的特性，可在高温时将吸附在固定相表面的残余亲水性手性化合物快速洗脱，在低温时将吸附在固定相表面的残余疏水性手性化合物快速洗脱，降低对色谱柱的污染，实现柱再生。
4、本发明制备得到的高效液相色谱填料在作为高效液相色谱的固定相时，能够分别起到反相作用，对疏水性化合物起到良好的分离作用。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：
图1为一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的制备流程图，其中CPTMS为硅烷化引发剂，Sil-Cl为键合硅烷化引发剂的硅球，PNPA为对硝基苯基丙烯酸酯，NIPAM为智能响应单体N-异丙基丙烯酰胺，Sil-IP为聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)硅球，CD为β-环糊精，CD-Ts为磺酰化β-环糊精，CD-NH2为氨基化β-环糊精，Sil-ICD为基于环糊精的智能响应手性色谱填料；
图2为扫描电镜图，其中A为硅球的扫描电镜图、B为基于环糊精的智能响应手性色谱填料的扫描电镜图；
图3为基于环糊精的智能响应手性色谱填料制备过程中各硅球的X射线光电子能谱图：a为活化的硅球，b为键合硅烷化引发剂的硅球，c为聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)硅球，d为基于环糊精的智能响应手性色谱填料；
图4为基于环糊精的智能响应手性色谱填料制备过程中各硅球的红外光谱图：a为活化的硅球，b为键合硅烷化引发剂的硅球，c为聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)硅球，d为基于环糊精的智能响应手性色谱填料；
图5为基于环糊精的智能响应手性色谱填料制备过程中各硅球的热重分析图：a为活化的硅球，b为键合硅烷化引发剂的硅球，c为聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)硅球，d为基于环糊精的智能响应手性色谱填料；
图6将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相手性色谱柱的固定相分离1-苯丙醇手性化合物得到的色谱图：A为30℃时的色谱图；B为10～60℃时的色谱图；
图7将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相手性色谱柱的固定相分离氧化苯乙烯手性化合物得到的色谱图：A为30℃时的色谱图；B为10～60℃时的色谱图；
图8将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相手性色谱柱的固定相分离2-苯基丙酸手性化合物得到的色谱图：A为30℃时的色谱图；B为10～60℃时的色谱图；
图9将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相手性色谱柱的固定相分离布洛芬手性药物得到的色谱图：A为30℃时的色谱图；B为10～60℃时的色谱图；
图10将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相手性色谱柱的固定相分离盐酸拉贝洛尔手性药物得到的色谱图：A为30℃时的色谱图；B为10～60℃时的色谱图；
图11将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相色谱柱的固定相分离多环芳烃类(A)、位置异构体类(B)、烷基苯类(C)、黄酮类(D)和苯甲酸类(E)物质时的色谱图。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
制备基于环糊精的智能响应手性色谱填料：
(1)将7.0g对硝基苯酚超声溶解于0.05mol/L氢氧化钠后，放入以乙醇为介质的低温反应器中搅拌至温度下降为-5℃，逐滴加入9mL丙烯酰氯，搅拌反应2h后，转移至室温下继续反应0.5h，用乙酸乙酯萃取后收集乙酸乙酯层，使用旋转蒸发仪除去大部分乙酸乙酯后，常温常压或常温真空干燥后得对硝基苯基丙烯酸酯中间体。
(2)将70gβ-环糊精用0.4mol/L氢氧化钠溶液超声溶解后，放入以乙醇为介质的低温反应器中搅拌至温度下降至-1℃，逐滴加入11.67g对甲苯磺酰氯的乙腈溶液，搅拌反应3h后，用5mol/L HCl中和溶液pH至7，抽滤收集沉淀，用热水重结晶，重复3次，55℃条件下真空干燥12h得到磺酰化β-环糊精中间体。
(3)将10g磺酰化β-环糊精超声溶解在60mL乙二胺溶液中，75℃反应6h，使用旋转蒸发仪除去大部分乙二胺，加入大量丙酮，抽滤收集沉淀，沉淀于体积比为1:3的水与醇混合溶剂中复溶后，加入大量丙酮抽滤收集沉淀，重复2次，55℃条件下真空干燥12h得到氨基化β-环糊精中间体。
(4)将5g硅球用1mol/L HCl超声使其均匀分散，在90℃条件下，搅拌反应3h，过滤且用水洗涤至中性，150℃真空条件下干燥得活化的硅球；将2.5g活化的硅球用50mL甲苯超声悬浮，加入0.68mL((氯甲基)苯乙基)三甲氧基硅烷常温下反应16h后，用甲醇、二氯甲烷和丙酮依次洗涤，55℃条件下真空干燥12h得到键合硅烷化引发剂的硅球。
(5)将2.79g N-异丙基丙烯酰胺和1.19g对硝基苯基丙烯酸酯超声溶解在40mL异丙醇中，氮气保护下加入0.213g氯化亚铜、0.029g氯化铜和0.517g三(2-二甲氨基乙基)胺催化剂体系，搅拌混合0.5h后，加入2.5g键合硅烷化引发剂的硅球室温下反应16h后，用甲醇、EDTA溶液、水和丙酮依次洗涤，55℃条件下真空干燥12h得到聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球。
(6)将5.884g氨基化β-环糊精超声溶解在60mL二甲亚砜中，加入2.0g聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球90℃的温度下反应24h后，用甲醇、乙醇和丙酮依次洗涤，55℃条件下真空干燥12h得到智能响应手性固定相填料，其结构式为
Figure BDA0002059275510000071
对基于环糊精的智能响应手性色谱填料制备过程(如图1所示)中各硅球和进行扫描电镜分析，得到如图2所示的扫描电镜图片，其中A为活化的硅球，B为基于环糊精的智能响应手性色谱填料，由图2中裸硅球表面光滑而聚合物修饰硅球表面粗糙可以看出经过本发明提供的制备方法的确实可以在硅球上键合N-异丙基丙烯酰胺智能响应材料和β-环糊精手性拆分剂，得到所述产物即基于环糊精的智能响应手性色谱填料。
对基于环糊精的智能响应手性色谱填料制备过程中各硅球和进行X射线光电子能谱检测，得到如图3所示X射线光电子能谱图，其中a为活化的硅球，b为键合硅烷化引发剂的硅球，c为聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)硅球，d为基于环糊精的智能响应手性色谱填料，可从聚合物修饰硅球谱图上的N 1s和Cl 2p峰判断聚合物已被成功修饰在硅球上。
对基于环糊精的智能响应手性色谱填料制备过程中各硅球进行元素分析，其结果如表1所示，证明在活化的硅球上存在含C以及含N的功能基团。
表1制备过程中各硅球进行元素分析结果
Figure BDA0002059275510000072
分别对基于环糊精的智能响应手性色谱填料制备过程中各硅球进行红外光谱扫描，得到如图4所示的红外光谱图，其中a为活化的硅球，b为键合硅烷化引发剂的硅球(Sil-Cl)，c为聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)硅球(Sil-IP)，d为基于环糊精的智能响应手性色谱填料(Sil-ICD)，由图4中Sil-ICD红外谱线上的2928cm-1、2819cm-1、1646cm-1、1525cm-1、1338cm-1、972cm-1以及865cm-1等特征峰可以看出经过本发明提供的制备方法确实可以在硅球上键合N-异丙基丙烯酰胺智能响应材料和β-环糊精手性拆分剂，得到所述产物即基于环糊精的智能响应手性色谱填料。
再进一步对多齿化氨基极性内嵌型混合模式高效液相色谱填料过程中各物质进行热重分析，所得谱图如图5所示，其中a为活化的硅球，b为键合硅烷化引发剂的硅球(Sil-Cl)，c为聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)硅球(Sil-IP)，d为基于环糊精的智能响应手性色谱填料(Sil-ICD)，由此可进一步证明由本发明的制备方法能够成功在硅球表面键合N-异丙基丙烯酰胺智能响应材料和β-环糊精手性拆分剂，得到所述产物即基于环糊精的智能响应手性色谱填料。
实施例2
制备基于环糊精的智能响应手性色谱填料：
(1)将7.0g对硝基苯酚超声溶解于0.05mol/L氢氧化钠后，放入以乙醇为介质的低温反应器中搅拌至温度下降为-5℃，逐滴加入4mL丙烯酰氯，搅拌反应0.5h后，转移至10℃下继续反应4h，用乙酸乙酯萃取后收集乙酸乙酯层，使用旋转蒸发仪除去大部分乙酸乙酯后，常温真空干燥后得对硝基苯基丙烯酸酯中间体。
(2)将14gβ-环糊精用0.05mol/L氢氧化钠溶液超声溶解后，放入以乙醇为介质的低温反应器中搅拌至温度下降至-5℃，将21.16g对甲苯磺酰氯溶解在甲醇中后逐滴加入，搅拌反应0.5h后，用1mol/L HCl中和溶液pH至6，抽滤收集沉淀，用50～98℃的热水进行重结晶，重复3次，在常温真空条件下干燥5h以上，得到磺酰化β-环糊精中间体。
(3)将5g磺酰化β-环糊精超声溶解在45mL乙二胺溶液中，100℃反应3h，使用旋转蒸发仪除去大部分乙二胺，加入大量丙酮进行抽滤清洗，收集沉淀，将收集的沉淀复溶与甲醇中，再加入大量丙酮抽滤收集沉淀，重复2次，常温下真空干燥5h以上，得到氨基化β-环糊精中间体。
(4)将5g硅球用0.1mol/L HCl超声使其均匀分散，在50℃条件下搅拌反应24h，过滤且用水洗涤至中性，150℃真空条件下干燥得活化的硅球；
将2.5g活化的硅球用50mL甲苯超声悬浮，加入0.5mL((氯甲基)苯乙基)三甲氧基硅烷与20℃下反应24h后，依次用甲醇、二氯甲烷和丙酮洗涤，常温真空干燥5h以上，得到键合硅烷化引发剂的硅球。
(5)将0.028g N-异丙基丙烯酰胺和0.05g对硝基苯基丙烯酸酯超声溶解在40mL异丙醇中，氩气保护下加入0.005mol催化剂(其中催化剂由摩尔比为1:1:1的氯化亚铜、氯化铜和三(2-二甲氨基乙基)胺组成)，搅拌混合1.0h后，加入2.5g键合硅烷化引发剂的硅球在20℃下反应24h后，依次用甲醇、EDTA溶液、水和丙酮进行洗涤，常温真空干燥5h以上，得到聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球。
(6)将0.29g氨基化β-环糊精超声溶解在60mL N,N-二甲基甲酰胺中，加入2.0g聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球在20℃的温度下反应36h后，依次用甲醇、乙醇和丙酮洗涤，常温真空干燥5h以上，即可得到智能响应手性固定相填料，其结构式为：
Figure BDA0002059275510000091
实施例3
制备基于环糊精的智能响应手性色谱填料：
(1)将7.0g对硝基苯酚超声溶解于1.0mol/L氢氧化钠后，放入以乙醇为介质的低温反应器中搅拌至温度下降为5℃，逐滴加入12.2mL的丙烯酰氯，搅拌反应4h后，转移至35℃下继续反应1h，用乙酸乙酯萃取后收集乙酸乙酯层，使用旋转蒸发仪除去大部分乙酸乙酯后，常温常压下进行干燥后得对硝基苯基丙烯酸酯中间体。
(2)将250gβ-环糊精用1.0mol/L氢氧化钠溶液超声溶解后，放入以乙醇为介质的低温反应器中搅拌至温度下降至5℃，逐滴加入209.96g对甲苯磺酰氯溶液，搅拌反应5h后，用12mol/L HCl中和溶液pH至8，抽滤收集沉淀，用50～98℃的热水进行重结晶，重复5次，100℃条件下真空干燥2h，得到磺酰化β-环糊精中间体。
(3)将150g磺酰化β-环糊精超声溶解在150mL乙二胺溶液中，100℃反应3h，使用旋转蒸发仪除去大部分乙二胺，加入大量丙酮，抽滤收集沉淀，将沉淀再溶于体积比为3:1的水与醇混合形成的溶液中，加入大量丙酮抽滤洗涤，收集沉淀，重复2次，100℃条件下真空干燥2h，得到氨基化β-环糊精中间体。
(4)将5g硅球用5mol/L HCl超声使其均匀分散，在110℃条件下搅拌反应1h，过滤且用水洗涤至中性，150℃真空条件下干燥得活化的硅球；将2.5g活化的硅球用50mL甲苯超声悬浮，加入25mL((氯甲基)苯乙基)三甲氧基硅烷于110℃下反应3h后，依次用甲醇、二氯甲烷和丙酮洗涤，100℃条件下真空干燥10h，得到键合硅烷化引发剂的硅球。
(5)将23.36g N-异丙基丙烯酰胺和8.05g对硝基苯基丙烯酸酯超声溶解在40mL异丙醇中，氮气保护下加入0.03mol催化剂(其中催化剂由摩尔比为1:10:10的溴化亚铜、溴化铜和三(2-二甲氨基乙基)胺组成)，搅拌混合2h后，加入2.5g键合硅烷化引发剂的硅球于110℃下反应3h后，依次用甲醇、EDTA溶液、水和丙酮洗涤，100℃条件下真空干燥2h，得到聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球。
(6)将47.9g氨基化β-环糊精超声溶解在60mL甲苯中，加入2.0g聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球110℃的温度下反应3h后，依次用甲醇、乙醇和丙酮洗涤，110℃条件下真空干燥3h得到智能响应手性固定相填料，其结构式为：
Figure BDA0002059275510000101
色谱性能评价
将实施例1中合成的填料作为固定相，用高压匀浆法制备出高效液相色谱柱，其色谱柱的规格如下：内径：4.6mm；柱长：150mm。
当考察1-苯丙醇在固定相上的保留机制时：选取乙腈/0.1％乙酸水为流动相，流速为1.0mL/min，检测波长为254nm，柱温为30℃，得到的色谱图如图6中A所示，当柱温为10～60℃时其色谱图如图6中B所示，根据不同温度下1-苯丙醇在固定相上保留时间差异证明将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相色谱柱的固定相时温度对含有亲水基团的手性化合物(如1-苯丙醇)洗脱行为有比较明显的影响。
当考察氧化苯乙烯在固定相上的保留机制时：选取乙腈/0.1％乙酸水为流动相，流速为1.0mL/min，检测波长为254nm，柱温为30℃，得到的色谱图如图7中A所示，当柱温为10～60℃时其色谱图如图7中B所示，根据不同温度下氧化苯乙烯在固定相上保留时间差异证明将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相色谱柱的固定相，降低温度可在一定程度上加速疏水性手性化合物的洗脱。
当考察2-苯基丙酸在固定相上的保留机制时：选取乙腈/20mM乙酸铵水(pH 3.1)为流动相，流速为1.0mL/min，检测波长为214nm，柱温为30℃，得到的色谱图如图8中A所示，当柱温为10～60℃时其色谱图如图8中B所示，根据不同温度下2-苯基丙酸在固定相上保留时间差异证明将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相色谱柱的固定相，温度能影响含有亲水基团的手性化合物的洗脱行为。
当考察布洛芬在固定相上的保留机制时：选取乙腈/20mM乙酸铵水(pH 3.1)为流动相，流速为1.0mL/min，检测波长为214nm，柱温为30℃，得到的色谱图如图9中A所示，当柱温为10～60℃时其色谱图如图9中B所示，根据不同温度下布洛芬在固定相上保留时间差异证明将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相色谱柱的固定相时，温度能影响含有亲水基团的手性化合物的洗脱行为。
当考察盐酸拉贝洛尔在固定相上的保留机制时：选取乙腈/甲醇/0.1％乙酸水为流动相，流速为1.0mL/min，检测波长为214nm，柱温为30℃，得到的色谱图如图10中A所示，当柱温为10～60℃时其色谱图如图10中B所示，根据不同温度下盐酸拉贝洛尔在固定相上保留时间差异证明将基于环糊精的智能响应手性色谱填料作为高效液相色谱柱的固定相时，温度能影响含有亲水基团的手性化合物的洗脱行为。
当考察苯系物在固定相上的保留机制时：选取乙腈/水或乙腈/20mM乙酸铵水为流动相，流速为1.0mL/min；检测波长为254nm或者214nm；柱温为30℃，得到的色谱图如图11所示，其中图A为苯、萘、芴、蒽和三亚苯的色谱图，B为邻二苯基苯、间三联苯、对三联苯和三亚苯的色谱图，C为甲苯、乙苯、正丙苯、正丁苯和正戊苯的色谱图，D为商陆素、芦丁、三萘酚、槲皮素和杨梅素的色谱图，E为间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸、苯甲酸和邻羟基苯甲酸的色谱图，可证明基于环糊精的智能响应高效液相色谱填料作为固定相时能够在反相模式下检测并分离苯系物。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料，其特征在于，所述填料包含硅球以及键合在硅球表面的温敏材料N-异丙基丙烯酰胺和手性拆分剂β-环糊精，所述填料的结构式如下：
Figure FDA0003547262460000011
其中
Figure FDA0003547262460000012
所述智能响应手性色谱填料按照以下步骤的方法制备：
(1)硅球表面修饰引发剂：将多孔硅球加入到酸溶液中，用0.1～5mol/L HCl超声使其均匀分散，在50～110℃条件下，搅拌反应1～24h，过滤且用水洗涤至中性，150℃真空条件下干燥得到活化的硅球；将活化的硅球用甲苯超声悬浮，按照1：0.2～10，g/mmol的质量摩尔比加入硅烷化引发剂，在20～110℃的温度下反应3～24h后，用甲醇、二氯甲烷和丙酮依次洗涤，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～10h，得到键合硅烷化引发剂的硅球；
(2)硅球表面生成智能响应材料：按照1～5∶1的摩尔比将N-异丙基丙烯酰胺和对硝基苯基丙烯酸酯加入到异丙醇中，超声溶解，惰性气氛保护下加入催化剂，混合搅拌0.5～2h后，加入步骤(1)中键合硅烷化引发剂的硅球，在20～110℃的温度下反应3～24h，反应结束后用甲醇、EDTA溶液、水和丙酮依次洗涤，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～10h，得到聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球，所述键合硅烷化引发剂的硅球与所述N-异丙基丙烯酰胺和对硝基苯基丙烯酸酯摩尔总量的质量摩尔比为1∶0.2～100，g/mmol，所述键合硅烷化引发剂的硅球与所述催化剂的质量摩尔比为1∶0.2～10，g/mmol；
(3)硅球表面生成β-环糊精：向在有机溶剂中加入氨基化β-环糊精，超声溶解后加入步骤(2)中聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球，20～110℃的温度下反应3～36h，反应结束后用甲醇、乙醇和丙酮依次洗涤，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～10h，即可得到智能响应手性固定相填料，所述聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球与所述氨基化β-环糊精质量摩尔比为1∶0.2～100，g/mmol。
2.权利要求1所述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)硅球表面修饰引发剂：将多孔硅球加入到酸溶液中，用0.1～5mol/L HCl超声使其均匀分散，在50～110℃条件下，搅拌反应1～24h，过滤且用水洗涤至中性，150℃真空条件下干燥得到活化的硅球；将活化的硅球用甲苯超声悬浮，按照1∶0.2～10，g/mmol的质量摩尔比加入硅烷化引发剂，在20～110℃的温度下反应3～24h后，用甲醇、二氯甲烷和丙酮依次洗涤，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～10h，得到键合硅烷化引发剂的硅球；
(2)硅球表面生成智能响应材料：按照1～5∶1的摩尔比将N-异丙基丙烯酰胺和对硝基苯基丙烯酸酯加入到异丙醇中，超声溶解，惰性气氛保护下加入催化剂，混合搅拌0.5～2h后，加入步骤(1)中键合硅烷化引发剂的硅球，在20～110℃的温度下反应3～24h，反应结束后用甲醇、EDTA溶液、水和丙酮依次洗涤，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～10h，得到聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球，所述键合硅烷化引发剂的硅球与所述N-异丙基丙烯酰胺和对硝基苯基丙烯酸酯摩尔总量的质量摩尔比为1∶0.2～100，g/mmol，所述键合硅烷化引发剂的硅球与所述催化剂的质量摩尔比为1∶0.2～10，g/mmol；
(3)硅球表面生成β-环糊精：向在有机溶剂中加入氨基化β-环糊精，超声溶解后加入步骤(2)中聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球，20～110℃的温度下反应3～36h，反应结束后用甲醇、乙醇和丙酮依次洗涤，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～10h，即可得到智能响应手性固定相填料，所述聚(N-异丙基丙烯酰胺-对硝基苯基丙烯酸酯)键合硅球与所述氨基化β-环糊精质量摩尔比为1∶0.2～100，g/mmol。
3.根据权利要求2所述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述酸溶液为盐酸；所述多孔硅球的粒径为2～10μm，孔径为
Figure FDA0003547262460000021
所述硅烷化引发剂为((氯甲基)苯乙基)三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求2所述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述惰性气氛包含氮气或者氩气中的至少一种；步骤(2)中所述催化剂为CuR2、CuR和三(2-二甲氨基乙基)胺的混合物，其中R为氯或者溴，所述CuR2、CuR和三(2-二甲氨基乙基)胺的摩尔比为1∶1～10∶1～10。
5.根据权利要求2所述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述有机溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或者甲苯中的任意一种或几种。
6.根据权利要求2所述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述对硝基苯基丙烯酸酯按照以下方法制备：
将对硝基苯酚用0.05～1mol/L碱溶液超声溶解后，放入以乙醇为介质的低温反应器中搅拌至温度下降至-5～5℃，逐滴加入丙烯酰氯，搅拌反应0.5～4h后，转移至10～35℃下继续反应0.5～4h，用乙酸乙酯萃取后收集乙酸乙酯层，旋转蒸发除去乙酸乙酯后，常温常压或常温真空干燥，即可得到对硝基苯基丙烯酸酯，所述对硝基苯酚与所述丙烯酰氯的摩尔比为1∶1～3。
7.根据权利要求2所述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述氨基化β-环糊精按照以下方法制备：
a制备磺酰化β-环糊精中间体：将β-环糊精用0.05～1mol/L碱溶液超声溶解后，放入以乙醇为介质的低温反应器中搅拌至温度下降至-5～5℃，逐滴加入对甲苯磺酰氯或者对甲苯磺酰氯溶解在乙腈或甲醇中形成的溶液，搅拌反应0.5～5h，用1～12mol/L的HCl中和溶液至pH为6～8，抽滤，收集沉淀用50～98℃热水进行重结晶，重复0～5次，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～12h得到磺酰化β-环糊精中间体，所述β-环糊精与所述对甲苯磺酰氯的摩尔比为1∶1～9；
b制备氨基化β-环糊精中间体：按照1∶1～9，g:mL的质量体积比将步骤a中所述磺酰化β-环糊精中间体超声溶解在乙二胺溶液中，50～100℃反应3～9h，旋转蒸发除去乙二胺，加入丙酮抽滤，收集沉淀，将沉淀复溶于体积比为0～9∶3的水与甲醇或者乙醇形成的混合溶剂中，加入丙酮抽滤收集沉淀，重复0～5次，常温真空干燥5～24h或50～100℃条件下真空干燥2～12h得到氨基化β-环糊精中间体。
8.根据权利要求6或7任一项所述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者碳酸氢钠溶液。
9.权利要求1所述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料在高效液相手性色谱柱中的应用，其特征在于，将所述手性色谱填料作为高效液相手性色谱柱的固定相用于手性试剂的拆分或者手性药物的拆分，所述手性试剂包括1-苯丙醇、氧化苯乙烯和2-苯基丙酸，所述手性药物包括布洛芬和拉贝洛尔。
10.权利要求1所述一种基于环糊精的智能响应手性色谱填料在高效液相色谱反相模式中的应用，其特征在于，将所述手性色谱填料作为高效液相色谱反相模式的固定相用于含有不同数目碳原子烷基链取代的苯类、联苯类、多环芳烃类、黄酮类和苯甲酸类物质的分离。
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