CN111889087B - 一种吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的制备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吡啶离子液体功能化β‑环糊精硅胶，是先将硅胶微球与异氰酸酯硅烷超声分散于无水吡啶中，在氮气或氩气氛围保护下升温至50~80℃搅拌反应24~48 h；再将β‑环糊精加入上述反应体系中在60~80℃下搅拌反应24~72 h，然后将卤代异氰酸酯逐滴反应体系中，并在60~100℃下机械搅拌反应24~72 h，离心洗涤，真空干燥，得到吡啶离子液体功能化β‑环糊精硅胶。色谱分离选择性能结果表明，本发明制备的吡啶离子液体功能化β‑环糊精硅胶作为固定相对于双萘酚类手性物质、安息香类手性物质、醇类手性物质具有较好的手性分离选择性。
Description
技术领域
本发明涉及一种液相色谱固定相的制备及应用，具体涉及一种键合相为吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的制备和应用，属于新型色谱固定相技术领域。
背景技术
自上个世纪50年代欧洲出现“海豹婴儿”事件以来，人们对手性药物分离分析的要求逐步提高，药物中所需活性成分对映异构体的分离分析在药物开发起着至关重要作用。高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）作为合成药物和天然产物对映异构体分离分析的重要方法之一，其主要依赖于手性色谱固定相的革新，因此发展新型手性色谱填料是推动色谱分离分析技术应用于新药开发的核心。
β-环糊精（β-cyclodextrin，β-CD）由7个葡萄糖残基以β-1,4-糖苷键结合构成的环状物，又称环麦芽七糖，是一种具有疏水性内表面和亲水性外表面特殊结构的分子，其内空腔不仅可以与分子量在200~400g mol-1的客体分子形成包合物，而且其边缘的羟基官能团很容易被各种类型的取代基修饰形成手性增强的环糊精衍生物，这些特性使得环糊精及其衍生物作为手性选择剂用于液相色谱、气相色谱以及毛细管电泳等手性分离领域。
离子液体（Ionic liquids，ILs），是一类由有机阳离子和阴离子组成的非分子物质，常温常压下一般为液态，其阴阳离子部分的可替换性和可修饰性，使得其成功应用于诸多领域。离子液体能与不同类型的化合物产生疏水（亲水）、静电、离子交换、π-π堆积以及氢键相互作用等作用，目前已有大量关于功能化离子液体作为添加剂或固定相表面的修饰分子用于色谱分离分析领域，并展现出优异的色谱分离性能。
然而，目前关于离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的制备方法复杂，每一步实验均需要分离纯化，过程繁琐。因此，本发明提供了一种简便的制备方法，采用一锅法制备新型的吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相。
发明内容
本发明的目的是提供一种吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶的制备方法。
本发明的另一目的是对上述吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶作为色谱固定相的手性色谱分离性能进行研究。
一、吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶的制备
本发明吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶的制备方法，是先将硅胶微球与异氰酸酯硅烷超声分散于无水吡啶中，在氮气或氩气氛围保护下升温至50~80℃搅拌反应24~48h；再将β-环糊精加入上述反应体系中在60~80℃下搅拌反应24~72 h，然后将卤代异氰酸酯逐滴反应体系中，并在60~100℃下机械搅拌反应24~72 h，离心洗涤，真空干燥，得到吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶。
所述异氰酸酯硅烷偶联剂的结构式为：
式中，R1为甲氧基或乙氧基。
硅胶微球与异氰酸酯硅烷的质量比为1: 0.8~1:1.2。
所述异氰酸酯硅烷与β-环糊精的质量比为1:0.7~1:1.1.
所述卤代异氰酸酯具的结构式为：
式中，X为Cl或Br；m=2或3；
所述异氰酸酯硅烷与卤代异氰酸酯的质量比为1: 0.6~1:1.0。
所得吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶的结构式如下：
式中，R1为甲氧基或乙氧基；X为Cl或Br；m=2或3。
结构式表明，吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶的一端通过与羟基反应将自身修饰于β-环糊精修饰硅胶表面，另一端通过亲核取代反应，将吡啶修饰于β-环糊精硅胶上。
二、吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的结构表征
表1为吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相中各步骤产物的元素分析结果。包括硅胶微球、β-环糊精修饰硅胶、吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶三种材料。元素分析结果表明，成功制备得到了吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相。
三、吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的手性色谱分离性能
1、双萘酚类手性物质的分离
图1和图2分别是吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相在反相模式下对手性混合物I（R/S）-双萘酚、手性混合物Ⅱ（R/S）-二溴双萘酚的色谱图。其中图1的色谱条件为：流动相：甲醇-水（30/70，v/v）；波长：218 nm；柱温：30 ℃；流速：0.8 mL/min。图2的色谱条件为：流动相：甲醇-水（40/60，v/v）；波长：218 nm；柱温：30℃；流速：0.8mL/min）。从图中可以看出，本发明制备的吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相对双萘酚类异构体有良好的手性分离选择性。
2、安息香类手性物质的分离
图3和图4分别为吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相在反相模式下分离两对手性安息香类物质的色谱图。图3为安息香甲醚，色谱条件为流动相：甲醇-水（30/70，v/v）；波长：218 nm；柱温：30℃；流速：0.8 mL/min。图4为安息香乙醚，色谱条件为流动相：甲醇-水（40/60，v/v），其它条件同图3。该结果表明，本发明制备的吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相对于安息香类手性化合物也具有较好的分离选择性。
3、醇类手性物质的分离
图5至图7为吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相在反相模式下分离四对醇类手性物质的色谱图。图5为沙丁胺醇，色谱条件为流动相：甲醇-水（40/60，v/v）；波长：218 nm；柱温：30 ℃；流速：0.8 mL/min。图6为己唑醇，色谱条件同图5。图7为萘乙醇，色谱条件为检测波长：218 nm，其余条件同图6。结果表明，本发明制备的吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相能成功实现三种醇类手性物质的基线分离。
综上所述，本发明相对现有技术具有如下优点：
1、本发明吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相各元素键合量高，在反相模式下对不同类型的手性化合物均具有较高的手性拆分能力，具有良好的市场应用前景；
2、本发明采用一锅法制得了吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相，原料廉价易得，制备工艺简便，易于操作，有利于实现商业化批量生产。
附图说明
图1为（R/S）-双萘酚在吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的色谱分离图。
图2为（R/S）-二溴双萘酚在吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的色谱分离图。
图3为（R/S）-安息香甲醚在吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的色谱分离图。
图4为（R/S）-安息香乙醚在吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的色谱分离图。
图5为（R/S）-沙丁胺醇在吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的色谱分离图。
图6为（R/S）-己唑醇在吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的色谱分离图。
图7为（R/S）-萘乙醇在吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的色谱分离图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相的制备方法做进一步说明。
实施例1
将3.0 gγ-异氰酸酯三乙氧基硅烷偶联剂和3.0 g硅胶微球超声分散于30.0 ml无水吡啶溶剂中，在氮气或氩气氛围保护下升温至75℃机械搅拌反应24 h后，冷却至室温；然后将2.1gβ-环糊精加入上述反应体系中，在70 ℃下搅拌反应36 h；制得β-环糊精修饰硅胶；待混合物冷却至室温后，继续将2.1g3-溴丙基异氰酸酯逐滴加入到上述反应混悬液中，在80℃下机械搅拌反应72 h，冷却至室温，离心洗涤，真空干燥，得到吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相。该硅胶色谱固定相的结构为：
元素分析结果表明，该硅胶色谱固定相的键合量适中，对于双萘酚类手性物质、安息香类手性物质、醇类手性物质分离效果良好。
实施例2
首先将2.4 g γ-异氰酸酯三乙氧基硅烷偶联剂和3.0 g硅胶微球超声分散于24.0 ml无水吡啶溶剂中，在氮气或氩气氛围保护下升温至80 ℃机械搅拌反应24 h后，冷却至室温；然后将2.1gβ-环糊精加入上述反应体系中在65℃下搅拌反应36 h后制得β-环糊精修饰硅胶；待混合物冷却至室温后，继续将1.5g 2-氯乙基异氰酸酯逐滴加入到上述反应混悬液中在100 ℃下机械搅拌反应24h后，冷却至室温，离心洗涤，真空干燥，得到吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相。该硅胶色谱固定相的结构为：
元素分析结果表明，该硅胶色谱固定相各元素的键合量偏低，对于双萘酚类手性物质、安息香类手性物质、醇类手性物质分离效果良好，但较实施例1略差。
实施例3
首先将3.6 g γ-异氰酸酯三甲氧基硅烷偶联剂和3.0 g硅胶微球超声分散于36.0 ml无水吡啶溶剂中，在氮气或氩气氛围保护下升温至50 ℃机械搅拌反应48 h后，冷却至室温；然后将3.0 gβ-环糊精加入上述反应体系中在70 ℃下搅拌反应72 h后制得β-环糊精修饰硅胶；待混合物冷却至室温后，继续将3.0g2-溴乙基异氰酸酯逐滴加入到上述反应混悬液中在70℃下机械搅拌反应48h后，冷却至室温，离心洗涤，真空干燥，得到吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相。该硅胶色谱固定相的结构为：
元素分析结果表明，该硅胶色谱固定相各元素的键合量高，但其对于双萘酚类手性物质、安息香类手性物质、醇类手性物质分离效果良好，但较实施例1略差，峰型拖尾。
实施例4
首先将2.4 g γ-异氰酸酯三乙氧基硅烷偶联剂和3.0 g硅胶微球超声分散于36.0 ml无水吡啶溶剂中，在氮气或氩气氛围保护下升温至70 ℃机械搅拌反应24 h后，冷却至室温；然后将2.6 gβ-环糊精加入上述反应体系中在60 ℃下搅拌反应36 h后制得β-环糊精修饰硅胶；待混合物冷却至室温后，继续将1.5gγ-氯丙基异氰酸酯逐滴加入到上述反应混悬液中在100 ℃下机械搅拌反应24 h后，冷却至室温，离心洗涤，真空干燥，得到吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相。该硅胶色谱固定相的结构为：
元素分析结果表明，该硅胶色谱固定相的键合量偏低，对于双萘酚类手性物质、安息香类手性物质、醇类手性物质分离效果练好，但较实施例1略差。
实施例5
首先将3.0 g γ-异氰酸酯三甲氧基硅烷偶联剂和3.0 g硅胶微球超声分散于36.0 ml无水吡啶溶剂中，在氮气或氩气氛围保护下机械搅拌升温至60 ℃后将2.1gβ-环糊精加入上述反应体系中在80 ℃下搅拌反应72 h后制得β-环糊精修饰硅胶；待混合物冷却至室温后，继续将3.0g2-溴乙基异氰酸酯逐滴加入到上述反应混悬液中在60 ℃下机械搅拌反应48 h后，冷却至室温，离心洗涤，真空干燥，得到吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相。该硅胶色谱固定相的结构为：
该硅胶色谱固定相在反相模式下对于双萘酚类手性物质、安息香类手性物质、醇类手性物质具有最优异的手性分离选择性。
实施例6
首先将2.5 g γ-异氰酸酯三乙氧基硅烷偶联剂和3.0 g硅胶微球超声分散于36.0 ml无水吡啶溶剂中，在氮气或氩气氛围保护下机械搅拌升温至60 ℃后将2.1 gβ-环糊精加入上述反应体系中在80 ℃下搅拌反应24 h后制得β-环糊精修饰硅胶；待混合物冷却至室温后，继续将2.0gγ-溴丙基异氰酸酯逐滴加入到上述反应混悬液中在60 ℃下机械搅拌反应48 h后，冷却至室温，离心洗涤，真空干燥，得到吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相。该硅胶色谱固定相的结构为：
该硅胶色谱固定相在反相模式下对于双萘酚类手性物质、安息香类手性物质、醇类手性物质具有最优异的手性分离选择性。
上述各实施例中，洗涤、干燥的方法为：待反应混合物冷却至室温后，依次用无水吡啶、乙醇、蒸馏水/乙醇（50/50，v/v）混合液、乙醇各离心洗涤三次，再于60 ℃的真空干燥箱中干燥过夜，即得吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶色谱固定相。
Claims (3)
1.吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶作为色谱固定相在分离双萘酚类手性物质中的应用，其特征在于：所述双萘酚类手性物质为（R/S）-双萘酚、（R/S）-二溴双萘酚；所述吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶的结构式如下：
式中，R1为甲氧基或乙氧基；X为Cl或Br；m=2或3。
2.吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶作为色谱固定相在分离安息香类手性物质中的应用，其特征在于：所述安息香类手性物质为（R/S）-安息香甲醚、（R/S）-安息香乙醚；所述吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶的结构式如下：
式中，R1为甲氧基或乙氧基；X为Cl或Br；m=2或3。
3.吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶作为色谱固定相在分离醇类手性物质中的应用，其特征在于：所述醇类手性物质为（R/S）-沙丁胺醇、（R/S）-己唑醇、（R/S）-萘乙醇；所述吡啶离子液体功能化β-环糊精硅胶的结构式如下：
式中，R1为甲氧基或乙氧基；X为Cl或Br；m=2或3。
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