CN113042017B

CN113042017B - 一种基于单一选择体的混合模式液相色谱填料的制备方法

Info

Publication number: CN113042017B
Application number: CN202110140190.7A
Authority: CN
Inventors: 张明亮; 陆仁玲; 陈敏; 韩海峰; 张大兵
Original assignee: Jiangsu Hande Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Hande Technology Co ltd
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2041-02-02
Also published as: CN113042017A

Abstract

本发明公开了一种基于单一选择体的混合模式液相色谱填料的制备方法，通过选择性酰胺化技术，先获得带有酰胺/胺多重极性基团的硅烷，然后将该硅烷固载于硅胶，最后用常规碱性小分子封尾剂掩蔽残余硅羟基，制得一类新型高效液相色谱固定相。由本发明所述的方法中，所采用选择性酰胺化具有反应专一性，制备工艺使用一锅多步反应法，减少溶剂使用量，所获得填料表面化学性质是均质的，并且具有显著碱性和优异的亲水性，解决了常规的混合模式填料非均质，应用时混杂无序的，填料批次重复性和色谱重现性不稳定的缺点。

Description

一种基于单一选择体的混合模式液相色谱填料的制备方法

技术领域

本发明属于高效液相色谱填充材料技术领域，具体涉及一种基于单一选择体的混合模式液相色谱填料的制备方法。

背景技术

液相色谱法已经成为近代分析化学中发展最快、应用最广的分离分析技术，它在化学、医药、食品、环保、生化及工业制备等领域发挥越来越重要的作用。色谱固定相是高效液相色谱系统的最核心部分，为了满足分析复杂样品时的高选择性和高灵敏度的要求，发展分离效率高和选择性好的新型色谱固定相已成为分离科学领域研究的热点。

迄今已出现相当数量的反相/亲水/离子交换三重混合模式色谱填料，表现出优异的多模式适应性，使用环境不再局限于单一色谱模式，为结构复杂的分析物的分离提供了可靠高效的媒介。尽管混合模式色谱填料的优点突出，它们也存在相当多的可改进之处，最明显的一点是迄今未出现过基于单一选择体的混合模式填料，已报道的填料要么是通过同时键合两种或多种性质互补的硅烷得到，要么是在预先衍生化的硅胶上（例如氨丙基硅胶）进行非均相反应继续键合功能分子（例如十八酰氯）得到，不论方法为何，最终填料的表面化学性质均是非均质的，发挥色谱保留能力的选择体比例不确定，填料的批次重复性和色谱性能的重现性也不确定。鉴于以上事实，设计一种基于单一选择体的混合模式色谱填料具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于为解决通过同时键合两种或多种性质互补的硅烷或者是在预先衍生化的硅胶上进行非均相反应得到的混合模式键合填料，其表面化学性质均是非均质的，发挥色谱保留能力的选择体是混杂无序的，填料的批次重复性和色谱性能的重现性是不确定的的问题，提供一种反应具有专一性的，硅球表面键合带有酰胺/胺多重极性基团的硅烷的混合模式液相色谱硅胶填料的制备方法。

本发明所述的一种基于单一选择体的混合模式液相色谱填料的制备方法，具体包括以下步骤：

A.将一元羧酸与N,N-羰基二咪唑在芳香烃中反应，再加入多胺硅烷溶进行选择性酰胺化反应，得到酰胺化多胺硅烷；

B.将上述酰胺化多胺硅烷与硅胶键合，得到键合硅胶填料；

C.将上述键合硅胶填料加入封尾剂进行封尾，得到基于单一选择体的混合模式液相色谱填料。

步骤A具体为：一元羧酸在芳香烃中共沸脱水，加入N,N-羰基二咪唑，反应0.5~1h，将多胺硅烷溶解于芳香烃中，并在0.5~1 h内滴加至上述制得的混合溶液中，滴完后继续反应4~6 h；

步骤B具体为：将硅胶加入步骤A制得的反应液中，回流反应20~30 h，过滤除去溶剂，填料依次用芳香烃、乙醇、甲醇和丙酮洗涤，干燥，得到键合硅胶填料；

步骤C具体为：将步骤B制得的键合硅胶填料置于芳香烃溶液中，加热至100~110°C，滴入封尾剂，滴加时间为1~2 h，滴完后继续反应12~24 h，过滤除去溶剂，填料依次用芳香烃、乙醇、甲醇和丙酮洗涤，干燥，得到基于单一选择体的混合模式液相色谱填料。

所述步骤A中，一元羧酸、羰基二咪唑、多胺硅烷的摩尔比为1:0.99~1.01:0.98~0.99。

所述步骤A、步骤B、步骤C中，芳香烃为甲苯、二甲苯、乙苯或苯。

所述步骤A中，一元羧酸为包括正构、异构链状及环状脂肪酸、芳香羧酸、芳香脂肪酸。

所述步骤A中，多胺硅烷符合以下通式：，

其中L和m为任意不小于1的自然数，n为任意不小于2的自然数，R为氢原子或其他烃基取代基，X至少有一个是烷氧基。

所述步骤C中，封尾剂为三甲基氯硅烷、三甲基溴硅烷、三甲基硅咪唑、三甲基硅基二甲胺、N,O-双三甲硅基三氟乙酰胺、六甲基二硅氮烷。

所述步骤B和C中，硅胶填料为硅球表面键合带有酰胺/胺多重极性基团的硅烷。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、本发明采用的选择性酰胺化具有反应专一性，只能够将末位伯胺转化为酰胺，其余氨基不参与反应；

2、填料基于单一选择体制备，其表面化学性质是均质的，发挥色谱保留能力的选择体是整齐有序的，批次重复性和色谱性能的重现性都很稳定；

3、该型填料适用于混合模式色谱，首先填料具有显著碱性，可以在反相模式下的中性流动相中高效分离碱性物质，其次可以在酸性流动相中分离阴离子型化合物，再者该类填料具有优异的亲水性，可以在纯水中使用，也可以使用高比例的乙腈/缓冲盐流动相在亲水相互作用模式下使用；

5、酰胺的合成和键合在一锅内进行，避免了多次过滤干燥，减小了溶剂用量。

附图说明

图1为一种基于单一选择体的混合模式液相色谱填料的制备流程图；

图2为芳香酸在十八酰二乙烯三胺键合色谱填料和C18色谱填料上的色谱分离图；

图3为十八酰二乙烯三胺键合色谱填料在RP和HILIC模式下分离胞苷（C）、尿苷（U）、鸟苷（G）、胸苷（T）和腺苷（A）的色谱分离图；

图4为不同批次二十二酰己二胺硅烷色谱填料上尿嘧啶、苯、萘、芴的色谱分离图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，通过实施例进行说明。

实施例1：十八酰二乙烯三胺键合色谱填料制备

步骤A：十八酸39.8 g溶于400 mL二甲苯中，共沸脱去体系中的微量水分，降温至100摄氏度后分批加入22.7 g N,N-羰基二咪唑，搅拌0.5h，再滴入N-三甲氧基硅基丙基二乙烯三胺37.2 g，并在0.5h内滴完，保持温度不变继续反应6 h。

步骤B：向步骤A得到的反应液中一次性投入100 g全多孔球形硅胶（Fuji硅胶，直径10 μm，比表面积350 m²/g），回流反应20 h，过滤除去溶剂，填料依次用二甲苯、乙醇、甲醇和丙酮洗涤，干燥，得到键合硅胶填料。

步骤C：将B中的硅胶产物置于400 mL甲苯中，加热至100摄氏度，然后滴入10 g三甲基硅咪唑，滴加时间为2 h，滴完后回流反应12 h，过滤除去溶剂，填料依次用二甲苯、乙醇、甲醇和丙酮洗涤。

有机元素分析测得填料碳含量为19.80%，氮含量为3.64%。

实施例2：十八酰乙二胺色谱填料制备

步骤A：十八酸25.6 g在200 mL甲苯中，共沸脱去体系中的微量水分，降温至100摄氏度后分批加入14.6 g N,N-羰基二咪唑，搅拌45分钟，再滴入N-三甲氧基硅基丙基乙二胺20 g，并在45分钟内滴完，保持温度不变继续反应4 h。

步骤B：向步骤A得到的反应液中一次性投入50 g全多孔球形硅胶（Daiso硅胶，直径10 μm，比表面积450 m²/g），回流反应24 h，过滤除去溶剂，填料依次用甲苯、乙醇、甲醇和丙酮洗涤，干燥，得到键合硅胶填料。

步骤C：将B中的硅胶产物置于200 mL甲苯中共沸脱水，然后滴入10 g三甲基氯硅烷，滴加时间为1.5 h，滴完后回流反应20 h，过滤除去溶剂，填料依次用甲苯、乙醇、甲醇和丙酮洗涤。

有机元素分析测得填料碳含量为18.2%，氮含量为2.51%。

实施例3：二十二酰己二胺硅烷色谱填料制备

步骤A：二十二酸120 g在1.0 L苯中，共沸脱去体系中的微量水分，降温至100摄氏度，向其内分批加入56.8 g N,N-羰基二咪唑，搅拌1小时，再滴入N-三甲氧基硅基丙基己二胺97.5 g，并在1 h内滴完，保持温度不变继续反应5 h。

步骤B：向步骤A得到的反应液中一次性投入250 g全多孔球形硅胶（Fuji硅胶，直径10 μm，比表面积350 m²/g），回流反应30 h，过滤除去溶剂，填料依次用苯、乙醇、甲醇和丙酮洗涤，干燥，得到键合硅胶填料。

步骤C：将B中的硅胶产物置于1000 mL甲苯中共沸脱水，然后滴入25.6 g N -三甲基硅基二甲胺，滴加时间为1 h。滴完后回流反应18 h。过滤除去溶剂，填料依次用苯、乙醇、甲醇和丙酮洗涤。

有机元素分析测得填料碳含量为21.3%，氮含量为2.34%。

反向离子交换测试：使用实施例1所得的填料和C18色谱填料对芳香酸进行分析测试。色谱条件：60%甲醇/40%20mmol/L 的磷酸盐缓冲液为流动相，温度为30℃。由图2可以看出，实施例1所得的十八酰二乙烯三胺键合色谱填料可以在酸性流动相中高效的分离阴离子型化合物。

RP（反相模式）和HILIC（亲水相互作用模式）下分离标准品测试：使用实施例1所得的填料在RP和HILIC模式下分离分析胞苷（C）、尿苷（U）、鸟苷（G）、胸苷（T）和腺苷（A）。色谱条件：2.5%乙腈水溶液RP洗脱，25℃；90%乙腈/10%醋酸铵缓冲液（50mm）HILIC洗脱，30℃。由图3可以看出，实施例1所得的十八酰二乙烯三胺键合色谱填料可以在反相模式下的中性流动相中高效分离碱性物质，也可以在使用高比例的乙腈/缓冲盐流动相在亲水相互作用模式下使用，分离效果良好。

填料批次差异性测试：用实施例3中的不同批次的填料进行标准品尿嘧啶、苯、萘、芴的分离分析测试，填料直径为10微米，柱管规格为4.6 mm×250 mm，流动相为85%甲醇，柱温为30摄氏度。由图4可以看出，实施例3所得的不同批次的填料对几种标准的分离效果差异不大，色谱图中的保留时间未发生明显变化，说明该方法的得到的基于单一选择体的混合模式液相色谱硅胶填料其表面化学性质是均质的，发挥色谱保留能力的选择体是整齐有序的，批次重复性和色谱性能的重现性良好。

Claims

1.一种基于单一选择体的混合模式液相色谱填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述多胺硅烷为N-三甲氧基硅基丙基二乙烯三胺、N-三甲氧基硅基丙基乙二胺或N-三甲氧基硅基丙基己二胺；

B.将上述酰胺化多胺硅烷与硅胶键合，得到键合硅胶填料；

C.将上述键合硅胶填料加入封尾剂进行封尾，得到基于单一选择体的混合模式液相色谱填料；

所述封尾剂为三甲基硅咪唑、三甲基硅基二甲胺、N,O-双三甲硅基三氟乙酰胺、六甲基二硅氮烷、三甲基氯硅烷。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤A具体为：一元羧酸在芳香烃中共沸脱水，加入N,N-羰基二咪唑，反应0.5～1h，将多胺硅烷溶解于芳香烃中，并在0.5～1h内滴加至上述制得的混合溶液中，滴完后继续反应4～6h。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤B具体为：将硅胶加入步骤A制得的反应液中，回流反应20～30h，过滤除去溶剂，填料依次用芳香烃、乙醇、甲醇和丙酮洗涤，干燥，得到键合硅胶填料。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤C具体为：将步骤B制得的键合硅胶填料置于芳香烃溶液中，加热至100～110℃，滴入封尾剂，滴加时间为1～2h，滴完后继续反应12～24h，过滤除去溶剂，填料依次用芳香烃、乙醇、甲醇和丙酮洗涤，干燥，得到基于单一选择体的混合模式液相色谱填料。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述一元羧酸、羰基二咪唑、多胺硅烷的摩尔比为1:0.99～1.01:0.98～0.99。

6.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述芳香烃为甲苯、二甲苯、乙苯或苯。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述一元羧酸为正构、异构链状及环状脂肪酸、芳香羧酸、芳香脂肪酸。

8.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：所述的硅胶填料为硅球表面键合带有酰胺/胺多重极性基团的硅烷。