CN112516976B - 一种制备功能柱层析硅胶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制备功能柱层析硅胶的方法。该方法包括以下步骤：(1)使用浓度为2‑4M的盐酸和普通硅胶按照1∶1‑3∶1混合，至少反应12h后，将活化硅胶烘干；(2)向活化硅胶中加入0.5‑1当量交联剂和1当量修饰剂，使用有机溶剂溶解，加热回流后烘干；(3)柱层析装柱，使用淋洗溶剂将柱子压实，并持续保持淋洗液流动10min，将未反应的氨基和修饰剂冲洗干净。该方法在手性物质分离、高极性物质纯化和具有羟基反应活性物质纯化等传统柱层析无法应用的领域有很强的潜力和价值，大大改善材料提纯效果。

Description

一种制备功能柱层析硅胶的方法
技术领域
本发明涉及一种制备功能柱层析硅胶的方法，属于材料加工领域。
背景技术
柱层析技术又叫柱色谱技术，通常它是指在圆柱形管内填充柱层析硅胶，形成一个固定相，将样品添加到柱子上，使用不同组分的溶剂组成的流动相将样品从柱子上洗脱下来，根据混合物中不同物质在固定相和流动相中分配系数不同而实现物质分离的方法。通常来讲，极性越小的物质与硅胶表面作用越弱移动距离越大，能够率先通过柱层析。柱层析由于操作简单，成本低，已经被广泛应用于实验室和工业生产的有机反应后处理操作中。但是由于硅胶表面关键作用基团羟基的局限性，在越来越多的化合物提纯中，传统柱层析方法的局限性也逐渐显露，这主要包括无法进行手性混合物分离、大极性混合物分离效率低、无法进行羟基反应活性物质分离等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备功能柱层析硅胶的方法，以克服传统柱层析分离物种局限、效率低等缺点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种制备功能柱层析硅胶的方法，包括以下步骤：
(1)使用浓度为2-4M的盐酸和普通硅胶按照1：1-3：1混合，至少反应12h后，将活化硅胶烘干；
(2)向活化硅胶中加入0.5-1当量交联剂和1当量修饰剂，使用有机溶剂溶解，加热回流12h后烘干；
(3)柱层析装柱，使用淋洗溶剂将柱子压实，并持续保持淋洗液流动10min，将未反应的交联剂和修饰剂冲洗干净。
所述交联剂包括但不限于1，6-双(三甲氧基硅烷基)己烷、1，8-双(三氯甲硅烷基)辛烷等。
所述修饰剂包括但不限于苯基等芳香基衍生物、十八烷基等烷基衍生物和D-乳酸等手性化合物衍生物修饰的三氯硅烷、二氯硅烷、氯硅烷、三烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷和烷氧基硅烷等。
所述有机溶剂包括但不限于甲苯、二甲苯、正庚烷等沸点较高的溶剂。
本发明的有益效果是：
本发明的方法主要包括浓盐酸活化柱层析硅胶、硅胶颗粒交联和功能分子修饰。硅胶颗粒交联，可以调节硅胶颗粒大小，调节硅胶分离速率。功能分子修饰可将特定功能的分子基团固定在硅胶表面，从而改变柱层析硅胶和物质间相互作用，实现物质分离和提纯。该方法可以通过基团修饰以适应不同混合物特性，同时通过交联剂改善分子粒度，大大提高分离效率，在手性物质分离、高极性物质纯化和具有羟基反应活性物质纯化等传统柱层析无法应用的领域有很强的潜力和价值，大大改善材料提纯效果。
本发明的方法操作简单，成本低，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为实施例1中所得硅胶的粒度分布测试图。
图2为实施例2中所得硅胶的粒度分布测试图。
图3为实施例3中所得硅胶的粒度分布测试图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不受这些实施例的限定。
实例1：二氯二(3-苯基丙基)硅烷提纯
二氯二(3-苯基丙基)硅烷制过程中会产生单取代产物二氯(3-苯基丙基)硅烷，同时硅氯键可与同硅胶表面羟基反应，因此提纯需要去除单取代产物并避免硅氯进反应。
用量筒量取50mL浓盐酸/83mL水配成3M盐酸；量90mL硅胶加入到3M盐酸中酸化，反应过夜。反应12h后，先使用旋转蒸发仪除去多余HCl，再在120℃烘箱干燥12h；
向90mL硅胶中加入5mL 1，6-双(三甲氧基硅烷基)己烷和10mL十八烷基三氯硅烷，甲苯做溶剂，110℃回流过夜；后处理直接旋干甲苯，放烘箱烘过夜。硅胶粒度分布测试结果如图1，硅胶粒度由70μm增长为400μm，并且分布范围扩大。
干燥后的硅胶干法上柱，使用500mL重蒸后的正己烷将残留1，6-双(三甲氧基硅烷基)己烷和十八烷基三氯硅烷洗脱并将层析柱压实。300mg混合样品干法上柱，使用重蒸后的正己烷做淋洗液，1h后收集第二个淋洗点，3小时后收集完成，旋干。相同条件下柱层析相比于未交联硅胶节约时间30min。使用正己烷重结晶，得到固体230mg，产率76.7％，元素分析样品纯度99.7％。
实例2：化合物(1)的分离
磷酸衍生物分子极性大，与普通硅胶作用强烈，分子移动缓慢，同时分子溶解性差，容易造成拖尾，影响分离效果。综上选用苯基三氯硅烷修饰，适当减弱极性相互作用，增强π-π耦合相互作用，加快分子淋洗位移，同时杂质Rf值相差较大，可提高交联剂1，8-双(三氯甲硅烷基)辛烷计量，增加硅胶粒度，提高产物分离效率。
用量筒量取50mL浓盐酸/83mL水配成3M盐酸；量90mL硅胶加入到3M盐酸中酸化，反应12h后，先使用旋转蒸发仪除去多余HCl，再在120℃烘箱干燥12h；
向90mL硅胶中加入8mL 1，8-双(三氯甲硅烷基)辛烷和10mL苯基三氯硅烷，甲苯做溶剂，110℃回流过夜；后处理直接旋干甲苯，放真空干燥箱60℃处理12h，将残留苯基三氯硅烷除去。硅胶粒度分布测试结果如图2，硅胶粒度由70μm增长为1200μm，并且粒度分布扩大，分散度变大。
柱层析装柱，使用淋洗溶剂将柱子压实，并持续保持淋洗液流动10min，将未反应的交联剂和修饰剂冲洗干净。取256mg混合样、少量修饰硅胶四氢呋喃10mL混合，并使用旋转蒸发仪抽干，使样品吸附于硅胶表面，干法上柱，使用重蒸后的四氢呋喃和正己烷1∶1做淋洗液，1h后收集第二个淋洗点，使用四氢呋喃做淋洗剂，3小时后收集完成，旋干，相比于未使用交联剂相同条件下缩短时间3h。使用四氢呋喃重结晶，得到固体180mg，产率70.3％，元素分析样品纯度99.2％。
实例3：手性化合物D-乳酸分离和提纯
乳酸具有两种不同手性的分子构型D-乳酸和L-乳酸。这两种物质化学极性相似很难用传统的柱层析分离。
用量筒量取50mL浓盐酸/83mL水配成3M盐酸；量90mL硅胶加入到3M盐酸中酸化，反应12h后，先使用旋转蒸发仪除去多余HCl，再在120℃烘箱干燥12h；
向90mL硅胶中加入5mL 1，8-双(三氯甲硅烷基)辛烷和10mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，甲苯做溶剂，氩气保护下，室温搅拌12h。将反应后的硅胶使用抽滤系统得到滤渣，多余的3-氨丙基三乙氧基硅烷随滤液除掉。
使用10g D-乳酸溶解于200mL四氢呋喃中，加入步骤2中滤渣，回流12h，使得乳酸的羧基与3-氨丙基三乙氧基硅烷氨基反应完全。随后使用旋转蒸发仪将多余溶剂除去，在真空干燥箱60℃处理6h。硅胶粒度分布测试结果如图3，硅胶粒度由70μm增长为600μm，并且分布范围扩大，分散度扩大。
柱层析装柱，使用淋洗溶剂将柱子压实，并持续保持淋洗液流动10min，将未反应的交联剂和修饰剂冲洗干净。取100mg混合样、少量修饰硅胶四氢呋喃5mL混合，并使用旋转蒸发仪抽干，使样品吸附于硅胶表面，干法上柱，使用重蒸后的四氢呋喃和正己烷1∶4做淋洗液，1h后收集第二个淋洗点，使用四氢呋喃做淋洗剂，3小时后收集完成，旋干。相同条件下，相比于未使用交联剂缩短时间2h。使用四氢呋喃和正己烷重结晶，得到固体65mg，产率65％，手性高效液相色谱分析纯度97.1％。

Claims (2)

1.一种制备功能柱层析硅胶的方法，其特征在于，所述功能柱层析硅胶用于磷酸衍生物或手性化合物的纯化，该方法包括以下步骤：
(1)使用浓度为2-4M的盐酸和普通硅胶按照1:1-3:1混合，至少反应12h后，将活化硅胶烘干；
(2)向活化硅胶中加入0.5-1当量交联剂和1当量修饰剂，使用有机溶剂溶解，加热回流12h后烘干；所述交联剂为1,8-双(三氯甲硅烷基)辛烷；所述修饰剂为苯基三氯硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷；
(3)柱层析装柱，使用淋洗溶剂将柱子压实，并持续保持淋洗液流动10min，将未反应的交联剂和修饰剂冲洗干净。
2.如权利要求1所述的制备功能柱层析硅胶的方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯、二甲或正庚烷。
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