CN114276257A - 氨基功能化的柱五芳烃固定相的制备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于色谱分析领域，具体涉及氨基功能化的柱五芳烃固定相、毛细管气相色谱柱及其制备与应用。以1,4‑对苯二酚为原料，经醚化、环合、胺化、肼解五步化学反应得到氨基功能化的柱五芳烃衍生物。通过在柱芳烃单体的下沿引入长链官能团，进而在环合后得到具有较高分子识别能力的主体分子。柱芳烃集中了前四代超分子主体化合物的优势，同时通过引入长烷基链与氨基改善柱芳烃的成膜性能、提高柱芳烃的热稳定性。发明制备的P5A‑C10‑2NH₂作为气相色谱的固定相在分离甲基萘异构体、二甲苯酚异构体、苯甲醛异构体、卤代苯异构体等化合物方面体现了良好的分离性能，制备方法简单易行。

Description

氨基功能化的柱五芳烃固定相的制备及其应用

技术领域：

本发明属于色谱分析领域，具体涉及氨基功能化的柱五芳烃固定相、毛细管气相色谱柱及其制备与应用。

背景技术：

色谱法自20世纪初发明以来，随着科学技术的不断发展，已成为分析化学的重要组成部分。色谱分析法因其分析速度快、分离效率高、检测性能高、灵敏度好、选择性好特点，成为现代分离分析科学中最重要的一种方法，已广泛应用在生命科学、材料科学、医药科学、环境科学、食品科学、法庭科学以及航天科学等领域。气相色谱法是对复杂物质进行定性和定量分析的最佳手段之一，它的出现使色谱技术从最初的定性分离分析技术发展为具有定量分离分析的测定手段，极大的促进了色谱技术和理论的发展。而毛细管气相色谱的出现又是气相色谱中的一个重要的里程碑，它与传统的填充柱相比在分离效率和分析速度方面都有了新的提高。

色谱分离的好坏与色谱的很多操作条件有关，如：固定相的选择；载气线速度；流动相的种类；柱温以及进样口、检测器的温度等。其中固定相的选择是提高色谱柱分离性能的关键因素，它决定了毛细管气相色谱柱能否满足高柱效、高稳定性、低活性、高精度的要求。同时随着科技的不断发展，目前固定相及其色谱柱中存在的问题使已经难以满足日益增长的实际分析应用。尤其是在对一些理化性质相似的结构/位置异构体的分离、高沸点样品以及一些复杂样品中各类组分的分离难度越来越大。因此近年来，国内外研究生不断研究和发展新型的气相色谱固定相，致力于解决那些高沸点、复杂及不稳定样品的分离与分析问题。

超分子化合物其独特结构应用在色谱上作为固定相分离分析复杂的混合物体现了其特殊的分离能力，目前环糊精、冠醚以及杯芳烃这三类超分子化合物因其独特的三维结构，被用作毛细管固定相的研究已取得了很大的进展，而柱芳烃用作色谱固定相却鲜有报道。柱芳烃因其独特的三维结构，具备多种优良的特点，其中包括：高度对称、刚性和富电荷的柱状结构；可自由调节的空腔大小且空腔上下缘具有电负性较强的氧原子；柱环具有一定诱导契合能力，可络合客体分子从而进行主客体识别；易功能化，可通过引入不同的官能团得到不同类型的主体化合物；热稳定性、化学稳定性良好。此外，作为第五代超分子主体化合物，柱芳烃具有了四种大环分子的不同优点，高度对称性的柱状结构与葫芦脲的南瓜型对称性结构类似；其苯环重复单元结构与杯芳烃类似；柱芳烃边缘的多个对称性结构与功能化的环糊精有着高度的相似性，因此他具备前四代超分子化合物不同的优点。目前柱芳烃已在分子传感器、单分子人工跨膜通道、温敏材料、分子识别等领域表现出了优异的性能。

超分子化合物作为气相色谱固定相均具有较好的选择性，通过功能化柱芳烃能够改善柱芳烃的成膜性、热稳定性、化学稳定性等。目前已报道应用在气相色谱领域的超分子化合物有环糊精、冠醚以及杯芳烃，柱芳烃及其衍生物在气相色谱的应用鲜有报道，同时目前尚无氨基功能化的柱五芳烃(P5A-C10-2NH₂)用作气相色谱分离的研究报道。

发明内容：

发明目的：

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明目的在于：提供一种以氨基功能化的柱五芳烃作为毛细管气相色谱柱的固定相的制备方法，并通过静态涂渍法制备得到毛细管气相色谱柱，提供上述毛细管气相色谱柱的应用。

技术方案：

一种氨基功能化的柱五芳烃固定相，其特征在于：氨基功能化的柱五芳烃P5A-C10-2NH₂固定相化学式为：

2.一种所述氨基功能化的柱五芳烃固定相的制备方法，其特征在于：按照以下步骤执行：

步骤1、双卤代烃醚化：将1,4-对苯二酚与1,10-二溴癸烷、碳酸钾、18-冠醚-6和2-丁酮加热反应，反应完成，降温，后处理，纯化，得到中间体(Ⅰ)；

步骤2、单卤代烃醚化：将1,4-对苯二酚与1-溴癸烷、氢氧化钾和乙醇加热反应，反应完成，降温，后处理，纯化，得到中间体(Ⅱ)；

步骤3、环合：在25℃下，将步骤1所得到的中间体(Ⅰ)、步骤2所得到的中间体(Ⅱ)、多聚甲醛、三氟化硼乙醚和1,2-二氯乙烷环合，反应结束后，经后处理、纯化后，得到中间体(Ⅲ)；

步骤4、胺化：将步骤3中所得的中间体(Ⅲ)与邻苯二甲酰亚胺钾、N,N-二甲基甲酰胺加热反应，反应结束后降温，后处理，得到中间体(Ⅳ)；

步骤5、肼解：将步骤4中所合成的中间体(Ⅳ)、水合肼和四氢呋喃加热回流反应，反应结束后降温，经后处理、纯化后得P5A-C10-2NH₂(Ⅴ)，制得的P5A-C10-2NH₂(Ⅴ)在毛细管气相色谱柱上粒径分布均匀。

所述步骤1中的加热反应的温度是80～85℃；反应时间范围是16-18h；降温到25℃；1,4-对苯二酚与1,10-二溴癸烷的摩尔比为1：4～4.3；1,4-对苯二酚与碳酸钾的摩尔比为1：5～5.2；1,4-对苯二酚与18-冠醚-6的摩尔比为1：60～62；1,4-对苯二酚、1,10-二溴癸烷、碳酸钾、18-冠醚-6、2-丁酮的质量与体积比是1g：10.9～11.70g：6.28～13.05g：0.039～0.040g：35～40mL；纯化时使用柱层析，且洗脱剂中石油醚：二氯甲烷的体积比为5:1。

所述步骤2中的80～85℃；反应时间范围是8～10h；降温到25℃；1,4-对苯二酚与1-溴癸烷的摩尔比为1：3～3.1；1,4-对苯二酚与氢氧化钾的摩尔比是1：3～3.1；1,4-对苯二酚、1-溴癸烷、氢氧化钾、乙醇的质量与体积比是1.1g：6.63～6.85g：1.68～1.74g：25mL；纯化时重结晶，且溶剂中乙醇：二氯甲烷的体积比为20:1。

所述步骤3中的反应是在25℃下进行；反应时间范围是3～4h；中间体(Ⅰ)与中间体(Ⅱ)的摩尔比是1：4～4.1；中间体(Ⅰ)与多聚甲醛的摩尔比是1：5～5.1；中间体(Ⅰ)与三氟化硼乙醚的摩尔比是1：5～5.2；中间体(Ⅰ)、中间体(Ⅱ)、多聚甲醛、三氟化硼乙醚、1,2-二氯乙烷的质量与体积比是0.96g：2.751～2.807g：0.264～0.269g：1.250～1.275g：50mL；纯化时使用柱层析，且洗脱剂中石油醚：二氯甲烷的体积比为10:1。

所述步骤4中的加热反应的温度是55～60℃；反应时间范围是16～24h；降温到25℃；中间体(Ⅲ)与邻苯二甲酰亚胺钾的摩尔比是1：10～10.1；中间体(Ⅲ)、邻苯二甲酰亚胺钾、N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比是0.303g：0.259～0.261g：10mL；纯化时使用柱层析，且洗脱剂中石油醚：二氯甲烷的体积比为1:1。

所述步骤5中的加热反应的温度是67～70℃；反应时间范围是22～24h；降温到25℃；中间体(Ⅳ)与水合肼、四氢呋喃的质量体积比是0.207g：1.5～1.6mL：10～12mL；纯化时使用柱层析，且洗脱剂中二氯甲烷：甲醇：三乙胺的体积比为10:1:0.02。

一种所述的制备方法的毛细管气相色谱柱，其特征在于：由氨基功能化的柱五芳烃固定相通过静态法制备得到。

一种所述的毛细管气相色谱柱的应用，其特征在于：毛细管气相色谱柱能够分离取代的萘异构体、取代的苯酚异构体、取代的苯甲醛异构体、9组顺反异构体和24组分复杂混合物；其中，取代的萘异构体为：2-甲基萘、1-甲基萘，2,6-二甲基萘、1,3-二甲基萘、2,3-二甲基萘、1,2-二甲基萘；取代的苯酚异构体优选为：2,6-二甲基苯酚、2,5-二甲基苯酚、2,3-二甲基苯酚、3,5-二甲基苯酚、3,4-二甲基苯酚；取代的苯甲醛异构体为：邻甲基苯甲醛、间甲基苯甲醛、对甲基苯甲醛，邻氰基苯甲醛、间氰基苯甲醛、对氰基苯甲醛；9组顺反异构体包括：顺式-橙花叔醇与反式-橙花叔醇、顺式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇与反式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、顺式-4-叔丁基环己醇与反式-4-叔丁基环己醇、顺式-巴豆酰氯与反式-巴豆酰氯、顺式-十氢化萘与反式-十氢化萘、顺式-2-甲基-4-丙基-1,3-氧硫杂环己烷与反式-2-甲基-4-丙基-1,3-氧硫杂环己烷、顺式-1,2,3-三氯丙烯与反式-1,2,3-三氯丙烯、顺式-2,5-二甲基四氢呋喃与反式-2,5-二甲基四氢呋喃、顺式-2,5-二甲氧基四氢呋喃与反式-2,5-二甲氧基四氢呋喃；24组分复杂混合物由以下组分组成：2-己酮，乙苯，正壬烷，正丙苯，己酸甲酯，1,3-二氯苯，1-己醇，正十一烷，1-庚醇，邻甲苯胺，正十二烷，1-辛醇，1,3-二溴苯，1,2,3-三氯苯，正十三烷，间氯硝基苯，癸酸甲酯，正十四烷，1-癸醇，十一酸甲酯，2,5-二甲苯酚，1-十一醇，3,5-二甲苯酚，正十六烷。

一种所述的毛细管气相色谱柱的应用，其特征在于：毛细管气相色谱柱能够分离卤代苯异构体：邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯，邻二溴苯、间二溴苯、对二溴苯，邻氯硝基苯、间氯硝基苯、对氯硝基苯，1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3,5-三氯苯。

优点及效果：

(1)本发明以1,4-对苯二酚为原料，首先通过醚化反应得到中间体(Ⅰ)和中间体(Ⅱ)，其次中间体(Ⅰ)与中间体(Ⅱ)经过环合反应得到中间体(Ⅲ)，再由中间体(Ⅲ)经过胺化反应得到中间体(Ⅳ)，最后由中间体(Ⅳ)经过肼解反应得到氨基功能化的柱五芳烃衍生物P5A-C10-2NH₂(Ⅴ)(如图1)。在整个实验操作过程中流程简单，反应条件温和。所用原料价格便宜、毒性小，生产成本较低，固定相的结构新颖并且分离效果明显，所得最终产品稳定性能良好。

(2)本发明所制得的氨基功能化的柱五芳烃衍生物P5A-C10-2NH₂结合了柱芳烃结构特点和氨基功能化的优势，并互相弥补各自的缺点。其中，柱芳烃具有刚性、可自由调节、富电子的空腔，柱环的柔韧性良好具有一定诱导契合能力，从而可以识别客体分子；通过在柱芳烃单体的下沿引入长链官能团进而在环合后得到具有较高分子识别能力的主体分子；柱芳烃集中了前四代超分子主体化合物的优势，同时通过引入长烷基链与氨基改善柱芳烃的成膜性能、提高柱芳烃的热稳定性。

(3)本发明所制得的氨基功能化的柱五芳烃衍生物P5A-C10-2NH₂具有独特的结构，其中柱环与烷基链、氨基等官能团使得此固定相在实际应用中具有良好的效果，与不同的分析物间具有多种不同弱相互作用力，其中包括：范德华力、氢键、π-π相互作用、偶极-偶极相互作用、CH-π相互作用等，使得P5A-C10-2NH₂柱具有良好的分离效果。

(4)本发明首次将P5A-C10-2NH₂作为毛细管气相色谱柱的固定相，P5A-C10-2NH₂完美的结合了柱芳烃结构特点与氨基功能化的优点，使得这一类新型材料作为毛细管气相色谱柱的固定相成为现实，为色谱分离的研究提供更加丰富的分离材料。

(5)本发明首次将P5A-C10-2NH₂作为毛细管气相色谱柱的固定相，其热稳定性良好，高达296℃(如图2)。

(5)本发明首次选用P5A-C10-2NH₂作为色谱分离固定相，通过静态涂渍法制备得到的毛细管气相色谱柱，该色谱柱具有较好的柱效(如图3)。

(6)本发明所制得的P5A-C10-2NH₂柱对不同的分析物具有良好的分离性能，能够分离取代的萘异构体，其中包括甲基萘异构体(如图4)：2-甲基萘、1-甲基萘，二甲基萘异构体(如图5)：2,6-二甲基萘、1,3-二甲基萘、2,3-二甲基萘、1,2-二甲基萘；二甲苯酚异构体(如图6)：2,6-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,3-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚；取代的苯甲醛异构体，其中包括甲基苯甲醛异构体(如图7)：邻甲基苯甲醛、间甲基苯甲醛、对甲基苯甲醛，氰基苯甲醛异构体(如图8)：邻氰基苯甲醛、间氰基苯甲醛、对氰基苯甲醛；卤代苯异构体(如图9)，其中包括卤素单取代苯异构体：邻氯硝基苯、间氯硝基苯、对氯硝基苯，卤素双取代苯异构体：邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯，邻二溴苯、间二溴苯、对二溴苯，卤素三取代苯异构体：1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3,5-三氯苯；9组顺反异构体(如图10)，其中包括顺式-橙花叔醇、反式-橙花叔醇，顺式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、反式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇，顺式-4-叔丁基环己醇、反式-4-叔丁基环己醇，顺式-巴豆酰氯、反式-巴豆酰氯，顺式-十氢化萘、反式-十氢化萘，顺式-2-甲基-4-丙基-1,3-氧硫杂环己烷、反式-2-甲基-4-丙基-1,3-氧硫杂环己烷，顺式-1,2,3-三氯丙烯、反式-1,2,3-三氯丙烯，顺式-2,5-二甲基四氢呋喃、反式-2,5-二甲基四氢呋喃，顺式-2,5-二甲氧基四氢呋喃、反式-2,5-二甲氧基四氢呋喃。

(7)本发明所制得的P5A-C10-2NH₂柱分离24组分复杂混合物，其中包括：2-己酮，乙苯，正壬烷，正丙苯，己酸甲酯，1,3-二氯苯，1-己醇，正十一烷，1-庚醇，邻甲苯胺，正十二烷，1-辛醇，1,3-二溴苯，1,2,3-三氯苯，正十三烷，间氯硝基苯，癸酸甲酯，正十四烷，1-癸醇，十一酸甲酯，2,5-二甲苯酚，1-十一醇，3,5-二甲苯酚，正十六烷。分离效果优于聚硅氧烷商品柱HP-35(如图11)。

附图说明：

图1是本发明以1,4-对苯二酚为原料制备得到的氨基功能化的柱五芳烃P5A-C10-2NH₂的反应图。

图2是氨基功能化的柱五芳烃固定相的热重图。

图3是以萘作为被测物在120℃下测得本发明制得的毛细管气相色谱柱的柱效(Golay曲线)图。

图4是本发明制得的毛细管气相色谱柱分离不同极性不同类型的甲基萘异构体：2-甲基萘、1-甲基萘。

图5是本发明制得的毛细管气相色谱柱分离不同极性不同类型的二甲基萘异构体：2,6-二甲基萘、1,3-二甲基萘、2,3-二甲基萘、1,2-二甲基萘。

图6是本发明制得的毛细管气相色谱柱分离不同极性不同类型二甲苯酚异构体：2,6-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,3-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚。

图7是本发明制得的毛细管气相色谱柱分离不同极性不同类型的甲基苯甲醛异构体：邻甲基苯甲醛、间甲基苯甲醛、对甲基苯甲醛。

图8是本发明制得的毛细管气相色谱柱分离不同极性不同类型的氰基苯甲醛异构体：邻氰基苯甲醛、间氰基苯甲醛、对氰基苯甲醛。

图9是本发明制得的毛细管气相色谱柱分离卤代苯异构体，其中包括二氯苯异构体：邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯，二溴苯异构体：邻二溴苯、间二溴苯、对二溴苯，氯硝基苯异构体：邻氯硝基苯、间氯硝基苯、对氯硝基苯，三氯苯异构体：1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3,5-三氯苯，其中(a)：二氯苯异构体，(b)二溴苯异构体，(c)氯硝基苯异构体，(d)三氯苯异构体的色谱图。

图10是本发明制得的毛细管气相色谱柱分离不同极性的9组顺反异构体，其中(a)：顺式-2-甲基-4-丙基-1,3-氧硫杂环己烷、反式-2-甲基-4-丙基-1,3-氧硫杂环己烷，(b)：顺式-4-叔丁基环己醇、反式-4-叔丁基环己醇，(c)：顺式-2,5-二甲基四氢呋喃、反式-2,5-二甲基四氢呋喃，(d)：顺式-2,5-二甲氧基四氢呋喃、反式-2,5-二甲氧基四氢呋喃，(e)：顺式-1,2,3-三氯丙烯、反式-1,2,3-三氯丙烯，(f)：顺式-巴豆酰氯、反式-巴豆酰氯，(g)：顺式-橙花叔醇、反式-橙花叔醇，(h)：顺式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、反式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇，(i)：顺式-十氢化萘、反式-十氢化萘的色谱图。

图11是本发明制得的毛细管气相色谱柱分离不同极性不同类型的24组分复杂混合物样品与商品柱HP-35分离对照。

图12是本发明制得的毛细管气相色谱柱图。

附图标记说明：

1：2-己酮，2：乙苯，3：正壬烷，4：正丙苯，5：己酸甲酯，6：1,3-二氯苯，7：1-己醇，8：正十一烷，9：1-庚醇，10：邻甲苯胺，11：正十二烷，12：1-辛醇，13：1,3-二溴苯，14：1,2,3-三氯苯，15：正十三烷，16：间氯硝基苯，17：癸酸甲酯，18：正十四烷，19：1-癸醇，20：十一酸甲酯，21：2,5-二甲苯酚，22：1-十一醇，23：3,5-二甲苯酚，24：正十六烷。

具体实施方式：

下面通过具体实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明的原理：

如图1所示，本发明以1,4-对苯二酚为原料，首先通过醚化反应得到中间体(Ⅰ)和中间体(Ⅱ)，其次中间体(Ⅰ)与中间体(Ⅱ)经过环合反应得到中间体(Ⅲ)，再由中间体(Ⅲ)经过胺化反应得到中间体(Ⅳ)，最后由中间体(Ⅳ)经过肼解反应得到氨基功能化的柱五芳烃衍生物P5A-C10-2NH₂(Ⅴ)，制得的P5A-C10-2NH₂在色谱柱上粒径分布均匀。

本发明所制得的氨基功能化的柱五芳烃衍生物P5A-C10-2NH₂结合了柱芳烃结构特点和氨基功能化的优势。其中，柱芳烃具有刚性、可自由调节、富电子的空腔，柱环的柔韧性良好具有一定诱导契合能力，从而可以识别客体分子；通过在柱芳烃单体的下沿引入非极性的长烷基链官能团以及极性的氨基官能团进而在环合后得到具有较高分子识别能力的主体分子；柱芳烃的三维刚性富电子结构，以及非极性的长烷基链官能团以及极性的氨基官能团使得柱芳烃的成膜性能、热稳定性良好。

本发明首先以传统的氯化钠微晶沉积法对毛细管柱内表面进行粗糙化色谱柱预处理，其次采用静态涂渍法制柱，使固定液均匀的分散在毛细管柱的内壁上，最后在氮气保护下将涂渍好的毛细管色谱柱采用程序升温的方法老化，即完成P5A-C10-2NH₂毛细管色谱柱的制备。

本发明氨基功能化的柱五芳烃P5A-C10-2NH₂固定相的合成方法是以1,4-对苯二酚为原料通过醚化反应得到中间体式(Ⅰ)和中间体式(Ⅱ)，其次中间体式(Ⅰ)与中间体式(Ⅱ)经过环合反应得到中间体式(Ⅲ)，再由中间体式(Ⅲ)经过胺化反应得到中间体式(Ⅳ)，最后由中间体式(Ⅳ)经过肼解反应得到式(Ⅴ)。

实施例1：

将1.0g(9.08mmol)1,4-对苯二酚、11.70g(39.00mmol)1,10-二溴癸烷、6.52g(47.18mmol)碳酸钾和0.04g(0.15mmol)18-冠醚-6加入到40mL的2-丁酮中，加热至85℃反应16h，降温，过滤，滤饼用100mL二氯甲烷洗涤。将滤液蒸干，得11.20g黄色粘稠粗品，进行柱层析纯化，洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝5:1(V:V)，得到中间体(Ⅰ)白色固体：1.91g。m.p.89.9-90.6℃.IR(KBr,cm^-1):643.84(C-Br),1036.54(C-O-C),1216.81(C-O-C),1438.73(C＝C),1461.43(C＝C),1473.71(C＝C),1508.01(C＝C),2850.71(CH₂),2918.83(CH₂),2933.37(CH₃).

将1.1g(10mmol)1,4-对苯二酚、6.85g(31mmol)1-溴癸烷、1.74g(31mmol)氢氧化钾加入至25mL乙醇中，加热至81℃反应10h，降温，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至中性。用二氯甲烷：乙醇＝1:20(V:V)重结晶2次(2×80mL)，得到中间体(Ⅱ)白色固体；3.015g。m.p.70.1-70.8℃.IR(KBr,cm^-1):1028.65(C-O-C),1231.65(C-O-C),1463.21(C＝C),1473.74(C＝C),1509.98(C＝C),2849.81(CH₂),2871.68(CH₂),2955.00(CH₃).

将步骤(1)中所得的0.96g(1.76mmol)中间体(Ⅰ)和步骤(2)所得的2.75g(7.04mmol)中间体(Ⅱ)、0.265g(8.82mmol)多聚甲醛、1.25g(8.81mmol)三氟化硼乙醚和50mL的1,2-二氯乙烷加入100mL单口烧瓶中，在25℃下反应3h，加入50mL去离子水，有机相用80mL饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，蒸干，得3.412g绿色粗品，进行柱层析纯化，洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝10:1(V:V)，得到中间体(Ⅲ)白色固体：0.485g。m.p.72.4-74.8℃.¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ:6.97(s,2H),6.88(m,8H),4.06(s,4H),3.90(s,10H),3.74(s,20H),1.84(d,J＝20.0Hz,24H),1.37(s,20H),1.37-0.98(m,116H),0.88(t,J＝6.3Hz,24H).IR(KBr,cm^-1):611.52(C-Br),1051.93(C-O-C),1208.46(C-O-C),1405.46(C＝C),1472.99(C＝C),1499.13(C＝C),1609.56(C＝C),2852.09(CH₂),2921.99(CH₃).MALDI-TOFMS:m/z calcd for C₁₃₅H₂₂₈Br₂O₁₀:2171.11(100％)；found:2206.55[M+Cl]^-(100％).

将步骤(3)中所得的0.303g(0.14mmol)中间体(Ⅲ)、0.261g(1.41mmol)邻苯二甲酰亚胺钾和10mL的N,N-二甲基甲酰胺加入50mL单口烧瓶中，于55℃下反应24h，降至室温，加入50mL饱和食盐水析出淡黄色固体，用去离子水洗涤3次(3×10mL)，烘干得0.280g淡黄色粗品，进行柱层析纯化，洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝1:1(V:V)，得到中间体(Ⅳ)淡黄色固体：0.258g。m.p.78.7-81.6℃.¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ:7.84(dd,J＝5.2,3.2Hz,4H),7.70(dd,J＝5.2,3.2Hz,4H),6.86(s,8H),6.84(s,2H),3.93(s,10H),3.88-3.71(m,20H),3.71-3.56(m,4H),1.77(s,24H),1.57-1.46(m,20H),1.39-1.02(m,116H),0.83(q,J＝7.2Hz,24H).IR(KBr,cm^-1):1051.95(C-O-C),1207.50(C-O-C),1467.56(C＝C),1499.16(C＝C),1610.85(C＝C),1716.91(C＝O),2851.56(CH₂),2921.67(CH₃).

将步骤(4)中所得的0.207g(0.09mmol)中间体(Ⅳ)、1.5mL水合肼和10mL的四氢呋喃加入到50mL单口烧瓶中，于67℃下反应24h，降至室温，抽滤，蒸干滤液，得0.200g淡黄色粘稠粗品，进行柱层析纯化，洗脱剂为二氯甲烷：甲醇：三乙胺＝10:1:0.02(V:V:V)，得到终产P5A-C10-2NH₂(Ⅴ)淡黄色固体：0.107g。m.p.89.9-91.9℃.¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ:7.00(s,2H),6.86(s,8H),4.10-3.70(m,30H),1.84(s,24H),1.58(s,24H),0.98-1.28(m,116H),0.94-0.77(m,24H).IR(KBr,cm^-1):1052.51(C-O-C),1207.98(C-O-C),1472.54(C＝C),1499.57(C＝C),2851.33(CH₂),2920.77(CH₃),3275.82(NH₂).MALDI-TOF MS:m/z calcdfor C₁₃₅H₂₃₂N₂O₁₀:2043.35(100％)；found:2043.78[M]⁺(100％).

实施例2：

本实施例与实施例1不同的是：反应条件不同、步骤4纯化方式不同

将2g(18.16mmol)1,4-对苯二酚、21.80g(72.65mmol)1,10-二溴癸烷、12.56g(90.82mmol)碳酸钾和0.08g(0.30mmol)18-冠醚-6加入至70mL 2-丁酮中，85℃下反应16h，降温，过滤，滤饼用100mL二氯甲烷洗涤。将滤液收集蒸干，得20.250g黄色粘稠粗品，进行柱层析纯化，洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝5:1(V:V)，得到中间体(Ⅰ)：4.04g。

将2.2g(20mmol)1,4-对苯二酚、13.26g(60mmol)1-溴癸烷、3.37g(60mmol)氢氧化钾加入至50mL乙醇中，85℃下反应8h，降温，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至中性。用二氯甲烷：乙醇＝1:20(V:V)重结晶2次(2×150mL)，得到中间体(Ⅱ)：6.01g。

将步骤(1)中所得的1.44g(2.64mmol)中间体(Ⅰ)和步骤(2)所得的4.22g(10.80mmol)中间体(Ⅱ)、0.404g(13.45mmol)多聚甲醛、1.94g(13.67mmol)三氟化硼乙醚和75mL的1,2-二氯乙烷加入150mL单口烧瓶中，在25℃下反应3.5h后，加入100mL去离子水，有机相用100mL饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，蒸干，得7.21g绿色粗品，进行柱层析纯化，洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝10:1(V:V)，得到中间体(Ⅲ)：0.740g

将步骤(3)中所得的0.303g(0.14mmol)中间体(Ⅲ)、0.520g(2.81mmol)邻苯二甲酰亚胺钾和10mL的N,N-二甲基甲酰胺加入50mL单口烧瓶中，60℃下反应16h后，降至室温，加入60mL饱和食盐水析出淡黄色固体，去离子水洗涤3次(3×10mL)，烘干得到中间体(Ⅳ)：0.300g；

将步骤(4)中所得的0.250g(0.108mmol)中间体(Ⅳ)、1.9mL水合肼和12mL的四氢呋喃加入50mL单口烧瓶中，67℃下反应24h后，降至室温，抽滤，蒸干滤液，得0.509g白色粘稠粗品，使用柱层析纯化，且洗脱剂为二氯甲烷：甲醇：三乙胺＝10:1:0.02(V:V:V)，得到终产P5A-C10-2NH₂(Ⅴ)：0.131g。

实施例3：

本实施例与实施例1不同的是：反应条件不同、步骤4纯化方式不同。

将2g(18.16mmol)1,4-对苯二酚、21.80g(72.65mmol)1,10-二溴癸烷、12.56g(90.82mmol)碳酸钾和0.08g(0.30mmol)18-冠醚-6加入至70mL 2-丁酮中，83℃下反应18h后，降温，过滤，滤饼用100mL二氯甲烷洗涤。将滤液收集蒸干，得20.801g黄色粘稠粗品，进行柱层析纯化，洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝5:1(V:V)，得到中间体(Ⅰ)：4.20g。

将4.4g(40mmol)1,4-对苯二酚、26.52g(120mmol)1-溴癸烷、6.73g(120mmol)氢氧化钾加入至100mL乙醇中，85℃下反应8h，降温，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至中性。用二氯甲烷：乙醇＝1:20(V:V)重结晶2次(2×150mL)，得到中间体(Ⅱ)：12.66g。

将步骤(1)中所得的2.88g(5.27mmol)中间体(Ⅰ)和步骤(2)所得的8.43g(21.60mmol)中间体(Ⅱ)、0.807g(26.87mmol)多聚甲醛、3.88g(27.34mmol)三氟化硼乙醚和150mL的1,2-二氯乙烷加入250mL单口烧瓶中，25℃下反应4h后，加入100mL去离子水，有机相用100mL饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，蒸干，得15.681g绿色粗品，进行柱层析纯化，洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝10:1(V:V)，得到中间体(Ⅲ)：1.53g

将步骤(3)中所得的0.606g(0.28mmol)中间体(Ⅲ)、0.518g(2.80mmol)邻苯二甲酰亚胺钾和20mL的N,N-二甲基甲酰胺加入50mL单口烧瓶中，60℃下反应16h后，降至室温，加入80mL饱和食盐水析出淡黄色固体，去离子水洗涤3次(3×40mL)，烘干得到中间体(Ⅳ)：0.602g；

将步骤(4)中所得的0.517g(0.224mmol)中间体(Ⅳ)、3.8mL水合肼和25mL的四氢呋喃加入50mL单口烧瓶中，70℃下反应22h后，降至室温，抽滤，蒸干滤液，得0.509g白色粘稠粗品，进行柱层析纯化，洗脱剂为二氯甲烷：甲醇：三乙胺＝10:1:0.02(V:V:V)，得到终产P5A-C10-2NH₂(Ⅴ)：0.270g。

实施例4：

本发明毛细管色谱柱的制备：

(1)截取长度10m内径250μm的石英毛细管。首先用二氯甲烷冲洗10min,然后在氮气保护下于200℃对其老化2-3h，使毛细管柱内的杂质在高温下随氮气流出。

(2)称取1.31g研磨后的NaCl粉末，置于10mL无水甲醇溶液中，强力搅拌45min，得到饱和的氯化钠甲醇溶液。取6mL饱和溶液加入强力搅拌的8mL三氯甲烷溶液中，再加入0.6mL无水甲醇溶液，搅拌5min，再加入8mL三氯甲烷溶液继续搅拌2min，得到饱和胶体溶液。完成对毛细管柱内表面的粗糙化。

(3)在适当的氮气压力下，将该饱和胶体溶液压入毛细管中，观察毛细管出口流出液的状态，当流出液的浑浊度与原饱和溶液相当时，即认为NaCl微粒已在柱内壁沉积完毕。然后用氮气将柱内溶液吹出，在氮气保护下，于200℃重结晶3h。

(4)本实验采用静态法制柱，将P5A-C10-2NH₂溶解于二氯甲烷溶液中，配制成浓度为0.15％(w/v)的固定液，超声处理5min，以除去固定液中的气泡，否则抽真空无法进行。

(5)用注射器将固定液推入毛细管色谱柱，直到固定液充满整个色谱柱，然后将毛细管一端密封，另一端接真空系统，在40℃恒温水浴中使溶剂慢慢蒸发出去，固定液就可均匀的分散在毛细管柱的内壁上。

(6)在氮气保护下将涂渍好的毛细管色谱柱采用程序升温的方法老化：从40℃保持30min，然后以1℃/min的速率升到160℃，保持7h，即完成色谱柱的老化，得到毛细管气相色谱柱。

实施例5：

毛细管色谱柱分离效果实施例：

(1)如图3所示，采用实施例4制得的毛细管气相色谱柱测定萘的Golay曲线，具体色谱条件是：柱箱温度120℃，载气：氮气，载气流速：3.0mL/min，最低理论板高度为：0.43mm。

(2)实施例制得的毛细管气相色谱柱分离取代的萘异构体

选取不同的萘异构体作为分离的分析物，其中包括甲基萘异构体：2-甲基萘、1-甲基萘，二甲基萘异构体：2,6-二甲基萘、1,3-二甲基萘、2,3-二甲基萘、1,2-二甲基萘。色谱分离条件：40℃保持1min，以10℃/min的升温速率升到160℃，载气流速0.6mL/min。

图4是毛细管气相色谱柱分离不同极性不同类型的甲基萘的色谱图，图5是毛细管气相色谱柱分离不同极性不同类型的二甲基萘的色谱图。

(3)实施例制得的毛细管气相色谱柱分离不同极性不同类型的二甲苯酚

图6是实施例制得的毛细管气相色谱柱分离二甲苯酚异构体：2,6-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,3-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚的色谱图，实施例制得的毛细管气相色谱柱能够有效分离取代的苯酚类异构体。色谱分离条件：40℃保持1min，以10℃/min的升温速率升到160℃，载气流速0.6mL/min。

(4)实施例制得的毛细管气相色谱柱分离取代的苯甲醛异构体异构体

图7是实施例制得的毛细管气相色谱柱分离邻甲基苯甲醛、间甲基苯甲醛、对甲基苯甲醛的色谱图，实施例制得的毛细管气相色谱柱能够有效分离对甲基苯甲醛异构体。色谱分离条件：40℃保持1min，以10℃/min的升温速率升到160℃，载气流速0.6mL/min。

(5)实施例制得的毛细管气相色谱柱分离卤代苯异构体

选取12组分卤代苯异构体作为分离的分析物，其中包括：二氯苯异构体、二溴苯异构体、氯硝基苯异构体、三氯苯异构体。色谱分离条件：40℃保持1min，以10℃/min的升温速率升到160℃，载气流速0.6mL/min。

图8是实施例制得的毛细管气相色谱柱分离卤代苯异构体的色谱图，其中，a是二氯苯异构体，b是二溴苯异构体，c是氯硝基苯异构体，d是三氯苯异构体。如图8所示，实施例制得的毛细管气相色谱柱能够有效分离卤代苯异构体。

(6)实施例制得的毛细管气相色谱柱分离9组顺反异构体

选取18组分顺反异构体作为分析物，采用实施例制得的毛细管气相色谱柱分离上述异构体。色谱分离条件：40℃保持1min，以10℃/min的升温速率升到160℃，载气流速0.6mL/min。

图9是实施例制得的毛细管气相色谱柱分离不同极性的9组顺反异构体的色谱图，其中，a：顺式-2-甲基-4-丙基-1,3-氧硫杂环己烷、反式-2-甲基-4-丙基-1,3-氧硫杂环己烷，b：顺式-4-叔丁基环己醇、反式-4-叔丁基环己醇，c：顺式-2,5-二甲基四氢呋喃、反式-2,5-二甲基四氢呋喃，d：顺式-2,5-二甲氧基四氢呋喃、反式-2,5-二甲氧基四氢呋喃，e：顺式-1,2,3-三氯丙烯、反式-1,2,3-三氯丙烯，f：顺式-巴豆酰氯、反式-巴豆酰氯，g：顺式-橙花叔醇、反式-橙花叔醇，h：顺式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、反式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇，i：顺式十氢化萘、反式十氢化萘。如图9所示，实施例制得的毛细管气相色谱柱能够完全分离每一组顺反异构体，表现出P5A-C10-2NH₂固定相分离顺反异构体的优势，分离时快速且高效。

(7)实施例制得的毛细管气相色谱柱分离24组分复杂混合物

选取24组分复杂混合物作为分析物，采用实施例制得的毛细管气相色谱柱分离上述样品。色谱分离条件：40℃保持1min，以10℃/min的升温速率升到160℃，载气流速0.6mL/min。

图11是毛细管气相色谱柱分离24组分复杂混合物的色谱图，其中，1：2-己酮，2：乙苯，3：正壬烷，4：正丙苯，5：己酸甲酯，6：1,3-二氯苯，7：1-己醇，8：正十一烷，9：1-庚醇，10：邻甲苯胺，11：正十二烷，12：1-辛醇，13：1,3-二溴苯，14：1,2,3-三氯苯，15：正十三烷，16：间氯硝基苯，17：癸酸甲酯，18：正十四烷，19：1-癸醇，20：十一酸甲酯，21：2,5-二甲苯酚，22：1-十一醇，23：3,5-二甲苯酚，24：正十六烷。如图11所示，通过实施例制得的毛细管气相色谱柱对24组分复杂混合物的分离效果良好，分析物的种类较多、极性范围较广泛。展现了P5A-C10-2NH₂固定相适合分离复杂混合物的良好特性，且分离的效果优于聚硅氧烷商品柱HP-35。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氨基功能化的柱五芳烃固定相，其特征在于：氨基功能化的柱五芳烃P5A-C10-2NH₂固定相化学式为：

2.一种如权利要求1所述氨基功能化的柱五芳烃固定相的制备方法，其特征在于：按照以下步骤执行：

步骤1、双卤代烃醚化：将1,4-对苯二酚与1,10-二溴癸烷、碳酸钾、18-冠醚-6和2-丁酮加热反应，反应完成，降温，后处理，纯化，得到中间体(Ⅰ)；

步骤2、单卤代烃醚化：将1,4-对苯二酚与1-溴癸烷、氢氧化钾和乙醇加热反应，反应完成，降温，后处理，纯化，得到中间体(Ⅱ)；

步骤3、环合：在25℃下，将步骤1所得到的中间体(Ⅰ)、步骤2所得到的中间体(Ⅱ)、多聚甲醛、三氟化硼乙醚和1,2-二氯乙烷环合，反应结束后，经后处理、纯化后，得到中间体(Ⅲ)；

步骤4、胺化：将步骤3中所得的中间体(Ⅲ)与邻苯二甲酰亚胺钾、N,N-二甲基甲酰胺加热反应，反应结束后降温，后处理，得到中间体(Ⅳ)；

步骤5、肼解：将步骤4中所合成的中间体(Ⅳ)、水合肼和四氢呋喃加热回流反应，反应结束后降温，经后处理、纯化后得P5A-C10-2NH₂(Ⅴ)，制得的P5A-C10-2NH₂(Ⅴ)在毛细管气相色谱柱上粒径分布均匀。

3.根据权利要求2所述的氨基功能化的柱五芳烃固定相的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的加热反应的温度是80～85℃；反应时间范围是16-18h；降温到25℃；1,4-对苯二酚与1,10-二溴癸烷的摩尔比为1：4～4.3；1,4-对苯二酚与碳酸钾的摩尔比为1：5～5.2；1,4-对苯二酚与18-冠醚-6的摩尔比为1：60～62；1,4-对苯二酚、1,10-二溴癸烷、碳酸钾、18-冠醚-6、2-丁酮的质量与体积比是1g：10.9～11.70g：6.28～13.05g：0.039～0.040g：35～40mL；纯化时使用柱层析，且洗脱剂中石油醚：二氯甲烷的体积比为5:1。

4.根据权利要求2所述的氨基功能化的柱五芳烃固定相的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的80～85℃；反应时间范围是8～10h；降温到25℃；1,4-对苯二酚与1-溴癸烷的摩尔比为1：3～3.1；1,4-对苯二酚与氢氧化钾的摩尔比是1：3～3.1；1,4-对苯二酚、1-溴癸烷、氢氧化钾、乙醇的质量与体积比是1.1g：6.63～6.85g：1.68～1.74g：25mL；纯化时重结晶，且溶剂中乙醇：二氯甲烷的体积比为20:1。

5.根据权利要求2所述的氨基功能化的柱五芳烃固定相的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的反应是在25℃下进行；反应时间范围是3～4h；中间体(Ⅰ)与中间体(Ⅱ)的摩尔比是1：4～4.1；中间体(Ⅰ)与多聚甲醛的摩尔比是1：5～5.1；中间体(Ⅰ)与三氟化硼乙醚的摩尔比是1：5～5.2；中间体(Ⅰ)、中间体(Ⅱ)、多聚甲醛、三氟化硼乙醚、1,2-二氯乙烷的质量与体积比是0.96g：2.751～2.807g：0.264～0.269g：1.250～1.275g：50mL；纯化时使用柱层析，且洗脱剂中石油醚：二氯甲烷的体积比为10:1。

6.根据权利要求2所述的氨基功能化的柱五芳烃固定相的制备方法，其特征在于：所述步骤4中的加热反应的温度是55～60℃；反应时间范围是16～24h；降温到25℃；中间体(Ⅲ)与邻苯二甲酰亚胺钾的摩尔比是1：10～10.1；中间体(Ⅲ)、邻苯二甲酰亚胺钾、N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比是0.303g：0.259～0.261g：10mL；纯化时使用柱层析，且洗脱剂中石油醚：二氯甲烷的体积比为1:1。

7.根据权利要求2所述的氨基功能化的柱五芳烃固定相的制备方法，其特征在于：所述步骤5中的加热反应的温度是67～70℃；反应时间范围是22～24h；降温到25℃；中间体(Ⅳ)与水合肼、四氢呋喃的质量体积比是0.207g：1.5～1.6mL：10～12mL；纯化时使用柱层析，且洗脱剂中二氯甲烷：甲醇：三乙胺的体积比为10:1:0.02。

8.一种如权利要求2所述的制备方法的毛细管气相色谱柱，其特征在于：由氨基功能化的柱五芳烃固定相通过静态法制备得到。

9.一种如权利要求8所述的毛细管气相色谱柱的应用，其特征在于：毛细管气相色谱柱能够分离取代的萘异构体、取代的苯酚异构体、取代的苯甲醛异构体、9组顺反异构体和24组分复杂混合物；其中，取代的萘异构体为：2-甲基萘、1-甲基萘，2,6-二甲基萘、1,3-二甲基萘、2,3-二甲基萘、1,2-二甲基萘；取代的苯酚异构体优选为：2,6-二甲基苯酚、2,5-二甲基苯酚、2,3-二甲基苯酚、3,5-二甲基苯酚、3,4-二甲基苯酚；取代的苯甲醛异构体为：邻甲基苯甲醛、间甲基苯甲醛、对甲基苯甲醛，邻氰基苯甲醛、间氰基苯甲醛、对氰基苯甲醛；9组顺反异构体包括：顺式-橙花叔醇与反式-橙花叔醇、顺式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇与反式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、顺式-4-叔丁基环己醇与反式-4-叔丁基环己醇、顺式-巴豆酰氯与反式-巴豆酰氯、顺式-十氢化萘与反式-十氢化萘、顺式-2-甲基-4-丙基-1,3-氧硫杂环己烷与反式-2-甲基-4-丙基-1,3-氧硫杂环己烷、顺式-1,2,3-三氯丙烯与反式-1,2,3-三氯丙烯、顺式-2,5-二甲基四氢呋喃与反式-2,5-二甲基四氢呋喃、顺式-2,5-二甲氧基四氢呋喃与反式-2,5-二甲氧基四氢呋喃；24组分复杂混合物由以下组分组成：2-己酮，乙苯，正壬烷，正丙苯，己酸甲酯，1,3-二氯苯，1-己醇，正十一烷，1-庚醇，邻甲苯胺，正十二烷，1-辛醇，1,3-二溴苯，1,2,3-三氯苯，正十三烷，间氯硝基苯，癸酸甲酯，正十四烷，1-癸醇，十一酸甲酯，2,5-二甲苯酚，1-十一醇，3,5-二甲苯酚，正十六烷。

10.一种如权利要求8所述的毛细管气相色谱柱的应用，其特征在于：毛细管气相色谱柱能够分离卤代苯异构体：邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯，邻二溴苯、间二溴苯、对二溴苯，邻氯硝基苯、间氯硝基苯、对氯硝基苯，1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,3,5-三氯苯。

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