RU2366502C2 - Наногибридные функциональные сепарационные материалы на основе модифицированных наночастиц металлов и способ их получения - Google Patents
Наногибридные функциональные сепарационные материалы на основе модифицированных наночастиц металлов и способ их получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366502C2 RU2366502C2 RU2007139813/15A RU2007139813A RU2366502C2 RU 2366502 C2 RU2366502 C2 RU 2366502C2 RU 2007139813/15 A RU2007139813/15 A RU 2007139813/15A RU 2007139813 A RU2007139813 A RU 2007139813A RU 2366502 C2 RU2366502 C2 RU 2366502C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carrier
- nanohybrid
- adsorbed
- metal nanoparticles
- sulfur
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Предложен способ получения наногибридного сорбента для разделения органических веществ, включающий получение адсорбированных на носителе наночастиц металлов путем перемешивания раствора упомянутых частиц с носителем с последующей фильтрацией и промывкой и их модификацию серосодержащими органическими соединениями, в качестве которых используют тиолы и дисульфиды. Полученный сорбент содержит носитель с адсорбированными наночастицами металла и лиганды на основе серосодержащих органических соединений, закрепленные на поверхности наночастиц ковалентно. Изобретение позволяет обеспечить воспроизводимое получение стабильных сорбентов, позволяющих проводить разделение широкого круга органических соединений, и повышение селективности полученных сорбентов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области органической и аналитической химии, а также материаловедению и может быть использовано как в хроматографии для разделения рацематов оптически активных соединений, так и для выделения индивидуальных изомеров и контроля энантиомерной чистоты (например, аминокислот, пестицидов и биологически активных соединений).
Известны функциональные сепарационные материалы для разделения рацемических смесей, получаемые иммобилизацией путем адсорбции на минеральном носителе гидрофобных производных оптически активных аминокислот (US 4851382, B01J 20/22, 1989). В качестве носителя используют SiO2. Модифицирование происходит в динамическом режиме, последовательно производным аминокислоты, с последующей координацией иона металла (меди) на поверхности носителя. Максимальный коэффициент селективности (α) наблюдался при разделении смеси энантиомеров глутаминовой кислоты и составил 1.64.
Однако такие сорбенты нестабильны в водно-органических и органических подвижных фазах, а способы их получения достаточно сложны.
Наиболее близким является наногибридный функциональный сепарационный материал, содержащий наночастицы золота, полученные на неорганическом носителе после реакции восстановления соли золота на предварительно модифицированном солями олова силикагеле (US 6277489, 08.21.2001). Полученные наночастицы золота, закрепленные на силикагеле, первоначально модифицировали органическими лигандами, которые в дальнейшем модифицировали другими более сложными органическими молекулами.
Недостатком сорбентов является их низкая стабильность, за счет отсутствия ковалентной связи между используемым носителем и хиральными лигандами. Последние легко вымываются из хроматографической колонки органическими растворителями, и потому колонка может использоваться только в водных средах и для разделения только водорастворимых рацематов, что, в свою очередь, свидетельствует о достаточно узкой области применения описываемых материалов. Кроме того, сам синтез этих материалов является многостадийным процессом.
Задачей настоящего изобретения является разработка стабильных сепарационных материалов, позволяющих проводить разделение широкого круга соединений, повышение их селективности и обеспечение воспроизводимого получения и упрощения технологии.
Поставленная задача решается способом получения наногибридного сорбента для разделения органических веществ, включающим получение адсорбированных на носителе наночастиц металлов и их модификацию серосодержащими органическими соединениями, отличающимся тем, что наночастицы металла адсорбированы на носителе путем перемешивания раствора упомянутых частиц с носителем, с последующей фильтрацией и промывкой, в качестве серосодержащих органических соединений используют тиолы и дисульфиды.
Наиболее стабильные результаты он проявляет, когда в качестве серосодержащих соединений он содержит тиолы и дисульфиды, а также серосодержащие аминокислоты, например цистеин, и их производные.
В качестве носителя он может содержать как органический носитель, например полистирол, так и неорганический носитель, например оксид кремния или оксид алюминия.
Наивысшая селективность проявляется при использовании в качестве наночастиц металла наночастиц золота, серебра, меди или палладия.
Еще одним аспектом изобретения является способ получения наногибридного функционального сепарационного материала, описанного выше, включающий получение последовательно соединенных носителя, наночастиц металла и лигандов, новизна которого заключается в том, что предварительно наночастицы металла адсорбируют на носителе, а затем к ним присоединяют лиганд, модификацией их серосодержащими органическими соединениями.
Осуществление вышеописанной последовательности операций приводит к образованию ковалентных связей между органическим серосодержащим лигандом и наночастицами золота, что значительно увеличивает стабильность получаемых материалов. При этом наночастицы металла, предварительно адсорбированные на поверхности носителя, являются одним из центров взаимодействия энантиомеров (оптические изомеры) с поверхностью сорбента, что усиливает взаимодействие определяемого вещества с наногибридным материалом, и, следовательно, увеличивает удерживание соединений друг с другом.
Техническим результатом, получаемым при осуществлении предлагаемого изобретения являются:
- стабильность сорбента (в процессе работы сорбент не теряет своих свойств);
- простота синтеза сорбента (сорбент получен в две препаративно удобные стадии);
- коммерческая доступность реагентов для синтеза;
- повышение их селективности (в среднем коэффициент разделения составил 1.7) и обеспечение воспроизводимого получения.
На фиг.1 приведена общая схема закрепления низкомолекулярных селекторов на носителях (схема получения предложенного наногибридного материала на основе модифицированных наночастиц металла, адсорбированных на поверхности носителя).
1) носитель;
2) носитель с адсорбированными наночастицами металла;
3) носитель с адсорбированными наночастицами металла, модифицированными низкомолекулярным селектором.
На фиг.2 приведены схема получения наногибридного материала на основе модифицированных наночастиц золота, адсорбированных на поверхности оксида кремния (а), изображение поверхности оксида кремния с адсорбированными наночастицами золота, полученное методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) (б).
На фиг.3 приведена хроматограмма рацемической смеси фенопрофена. Колонка 100×4,6. Подвижная фаза: гексан/изопропанол (70/30). Скорость потока 2 мл/мин, λ=254 нм.
На фиг.4 приведена хроматограмма рацемической смеси пиндолола. Колонка 150×4,6. Подвижная фаза: ацетонитрил/метанол/уксусная кислота/триэтиламин (60/40/0,2/0,2). Скорость потока 2 мл/мин, λ=230 нм.
Приведенные ниже примеры подтверждают, но не исчерпывают предлагаемое изобретение.
Пример 1. Способ получения модифицированного оксида алюминия
Получение модифицированного оксида алюминия проводили по схеме, представленной на фиг.1. Навеску оксида алюминия (2 г) (носитель) с диаметром частиц 10-40 мкм суспензируют в 20 мл раствора наночастиц золота при медленном перемешивании (30-40 об/мин) на магнитной мешалке при комнатной температуре. Смесь перемешивают в течение 1 часа, фильтруют и промывают последовательно водой и этиловым спиртом, получая, таким образом, оксид алюминия с адсорбированными наночастицами золота. В другую колбу помещают раствор серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, в качестве которого был взят L-цистеин (10-3 М, 25 мл), в воде и модифицируют им полученный оксид алюминия с адсорбированными наночастицами золота, для чего смесь перемешивают 1 час, фильтруют, промывают водой и спиртом. В результате получают наногибридный функциональный сепарационный материал, содержащий в качестве носителя оксид алюминия с адсорбированными наночастицами золота, которые ковалентно закреплены с лигандами на основе серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, - L-цистеина.
Полученным сорбентом набивают хроматографическую колонку размером 4,6×150 мм под давлением 200-300 Бар. Разделение на сорбентах, модифицированных полученным наногибридным функциональным сепарационным материалом, осуществляют в неводных подвижных фазах, т.е. в нормально-фазовом или полярно-органическом вариантах хроматографии. Таким образом, авторам удалось найти новый удобный способ модификации поверхности оксида алюминия, который превосходит описанные ранее по простоте приготовления, устойчивости и коммерческой доступности.
Энантиомеры пиндолола разделяли на колонке с оксидом алюминия (4,6×150 мм) в полярно-органическом варианте ВЭЖХ с использованием подвижной фазы ацетонитрил/метанол и добавкой уксусной кислоты и триэтиламина (60/40/0,2/0,2), скоростью потока 2 мл/мин. Время удерживания первого изомера tR1'=2,75, второго tR2'=3,32. Коэффициент селективности разделения α=1,21. При многократном повторении анализа сорбент не терял своих хроматографических свойств. Детектирование проводили спектрофотометрическим детектором при длине волны 230 нм.
Пример 2. Способ получения модифицированного оксида кремния
Получение модифицированного оксида кремния проводили по схеме, представленной на фиг.1. Навеску оксида кремния (2 г) с диаметром частиц 5 мкм суспензируют в 20 мл раствора наночастиц золота при медленном перемешивании (30-40 об/мин) на магнитной мешалке при комнатной температуре. Смесь перемешивают в течение 1 часа, фильтруют и промывают последовательно водой и этиловым спиртом. В другую колбу помещают раствор серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, - L-цистеина (10-3 М, 25 мл), в воде и модифицированный оксид кремния, смесь перемешивают 1 час, фильтруют, промывают водой и спиртом. В результате получают наногибридный функциональный сепарационный материал, содержащий в качестве носителя оксид кремния с адсорбированными наночастицами золота, которые ковалентно закреплены с лигандами на основе серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, - L-цистеина (фиг.2).
Полученным сорбентом набивают хроматографическую колонку размером 4,6×150 мм и 4,6×100 мм под давлением 200-300 Бар. Разделение на сорбентах, модифицированных низкомолекулярным селектором, осуществляют в неводных подвижных фазах, т.е. в нормально-фазовом или полярно-органическом вариантах хроматографии (фиг.3 и фиг.4). Энантиомеры фенопрофена разделяли на колонке (4,6×100 мм) с силикагелем в нормально-фазовом варианте ВЭЖХ с использованием подвижной фазы гексан/изопропанол (70/30), скоростью потока 2 мл/мин. Время удерживания первого изомера tR1'=1,05, второго tR2'=1,79. Коэффициент селективности разделения α=1,7. При многократном повторении анализа сорбент не терял своих хроматографических свойств. Детектирование проводили спектрофотометрическим детектором при длине волны 254 нм. Энантиомеры пиндолола разделяли на колонке с силикагелем (4,6×150 мм) в полярно-органическом варианте ВЭЖХ с использованием подвижной фазы ацетонитрил/метанол и добавкой уксусной кислоты и триэтиламина (60/40/0,2/0,2), скоростью потока 2 мл/мин. Время удерживания первого изомера tR1'=1,58, второго tR2'=1,82. Коэффициент селективности разделения α=1,15. При многократном повторении анализа сорбент не терял своих хроматографических свойств. Детектирование проводили спектрофотометрическим детектором при длине волны 230 нм.
Пример 3. Способ получения модифицированного оксида кремния
Получение модифицированного оксида кремния проводили по схеме, представленной на фиг.1. Навеску оксида кремния (2 г) с диаметром частиц 5 мкм суспензируют в 20 мл раствора наночастиц меди при медленном перемешивании (30-40 об/мин) на магнитной мешалке при комнатной температуре. Смесь перемешивают в течение 1 часа, фильтруют и промывают последовательно водой и этиловым спиртом. В другую колбу помещают раствор серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, - L-цистеина (10-3 М, 25 мл), в воде и модифицированный оксид кремния, смесь перемешивают 1 час, фильтруют, промывают водой и спиртом. В результате получают наногибридный функциональный сепарационный материал, содержащий в качестве носителя оксид кремния с адсорбированными наночастицами меди, которые ковалентно закреплены с лигандами на основе серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, - L-цистеина.
Пример 4. Способ получения модифицированного оксида кремния
Получение модифицированного оксида кремния проводили по схеме, представленной на фиг.1. Навеску оксида кремния (2 г) с диаметром частиц 5 мкм суспензируют в 20 мл раствора наночастиц серебра при медленном перемешивании (30-40 об/мин) на магнитной мешалке при комнатной температуре. Смесь перемешивают в течение 1 часа, фильтруют и промывают последовательно водой и этиловым спиртом. В другую колбу помещают раствор серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, - L-цистеина (10-3 М, 25 мл), в воде и модифицированный оксид кремния, смесь перемешивают 1 час, фильтруют, промывают водой и спиртом. В результате получают наногибридный функциональный сепарационный материал, содержащий в качестве носителя оксид кремния с адсорбированными наночастицами серебра, которые ковалентно закреплены с лигандами на основе серосодержащего органического соединения из группы тиолов, - L-цистеина.
Пример 5. Способ получения модифицированного оксида кремния
Получение модифицированного оксида кремния проводили по схеме, представленной на фиг.1. Навеску оксида кремния (2 г) с диаметром частиц 5 мкм суспензируют в 20 мл раствора наночастиц палладия при медленном перемешивании (30-40 об/мин) на магнитной мешалке при комнатной температуре. Смесь перемешивают в течение 1 часа, фильтруют и промывают последовательно водой и этиловым спиртом. В другую колбу помещают раствор серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, - L-цистеина (10-3 М, 25 мл), в воде и модифицированный оксид кремния, смесь перемешивают 1 час, фильтруют, промывают водой и спиртом. В результате получают наногибридный функциональный сепарационный материал, содержащий в качестве носителя оксид кремния с адсорбированными наночастицами палладия, которые ковалентно закреплены с лигандами на основе серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, - L-цистеина.
Аналогично были получены наногибридные функциональные сепарационные материалы, содержащие в качестве носителя оксид алюминия с адсорбированными наночастицами серебра, меди, палладия, которые ковалентно закреплены с лигандами на основе серосодержащего органического соединения.
Пример 6. Способ получения модифицированного полистирола
Получение модифицированного полистирола проводили по схеме, представленной на фиг.1. Навеску полистирола (2 г) с диаметром частиц 5 мкм суспензируют в 20 мл раствора наночастиц золота при медленном перемешивании (30-40 об/мин) на магнитной мешалке при комнатной температуре. Смесь перемешивают в течение 1 часа, фильтруют и промывают последовательно водой и этиловым спиртом. В результате получают наногибридный функциональный сепарационный материал, содержащий в качестве носителя полистирол с адсорбированными наночастицами золота, которые ковалентно закреплены с лигандами на основе серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, - L-цистеина.
Пример 7. Способ получения модифицированного оксида кремния
Получение модифицированного оксида кремния проводили по схеме, представленной на фиг.1. Навеску оксида кремния (2 г) с диаметром частиц 5 мкм суспензируют в 20 мл раствора наночастиц золота при медленном перемешивании (30-40 об/мин) на магнитной мешалке при комнатной температуре. Смесь перемешивают в течение 1 часа, фильтруют и промывают последовательно водой и этиловым спиртом. В другую колбу помещают раствор серосодержащего органического соединения, являющегося аминокислотой, относящейся к группе тиолов, - L-цистеамина (10-3 М, 25 мл), в воде и модифицированный оксид кремния, смесь перемешивают 1 час, фильтруют, промывают водой и спиртом. В результате получают наногибридный функциональный сепарационный материал, содержащий в качестве носителя оксид кремния с адсорбированными наночастицами золота, которые ковалентно закреплены с лигандами на основе серосодержащего органического соединения из группы дисульфидов - цистеамина.
Таким образом, разработаны стабильные сепарационные материалы, позволяющие проводить разделение широкого круга соединений, в том числе разделение изомеров оптически активных соединений, в частности относящиеся к классу N-гидроксипропиламинов (β-блокаторов), профенов, широко использующихся в фармакологии и медицине.
Разработан способ получения сорбентов, позволяющий обеспечить его воспроизводимое получение и упрощение технологии, позволяющий многократно уменьшить время и стоимость синтеза сорбентов.
Claims (4)
1. Способ получения наногибридного сорбента для разделения органических веществ, включающий получение адсорбированных на носителе наночастиц металлов и их модификацию серосодержащими органическими соединениями, отличающийся тем, что наночастицы металла адсорбируют на носителе путем перемешивания раствора упомянутых частиц с носителем с последующей фильтрацией и промывкой, в качестве серосодержащих органических соединений используют тиолы и дисульфиды.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что носитель выбирают из ряда: оксид кремния, оксид алюминия, полистирол.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что наночастицы выбирают из ряда: золото, серебро, медь.
4. Наногибридный сорбент для разделения органических веществ, содержащий носитель с адсорбированными наночастицами металла и ковалентно присоединенные к наночастицам серосодержащие лиганды, отличающийся тем, что он получен способом, охарактеризованным в п.1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007139813/15A RU2366502C2 (ru) | 2007-10-29 | 2007-10-29 | Наногибридные функциональные сепарационные материалы на основе модифицированных наночастиц металлов и способ их получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007139813/15A RU2366502C2 (ru) | 2007-10-29 | 2007-10-29 | Наногибридные функциональные сепарационные материалы на основе модифицированных наночастиц металлов и способ их получения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007139813A RU2007139813A (ru) | 2009-05-10 |
| RU2366502C2 true RU2366502C2 (ru) | 2009-09-10 |
Family
ID=41019452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007139813/15A RU2366502C2 (ru) | 2007-10-29 | 2007-10-29 | Наногибридные функциональные сепарационные материалы на основе модифицированных наночастиц металлов и способ их получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2366502C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543170C2 (ru) * | 2012-08-03 | 2015-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ получения наногибридного функционального сепарационного материала на основе модифицированного носителя и модифицированных наночастиц металла |
| RU2555030C2 (ru) * | 2012-08-03 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Наногибридный функциональный сепарационный материал на основе модифицированного носителя и модифицированных наночастиц металла |
-
2007
- 2007-10-29 RU RU2007139813/15A patent/RU2366502C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543170C2 (ru) * | 2012-08-03 | 2015-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ получения наногибридного функционального сепарационного материала на основе модифицированного носителя и модифицированных наночастиц металла |
| RU2555030C2 (ru) * | 2012-08-03 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Наногибридный функциональный сепарационный материал на основе модифицированного носителя и модифицированных наночастиц металла |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007139813A (ru) | 2009-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hong et al. | Recent advances in the preparation and application of monolithic capillary columns in separation science | |
| Fanali | Enantiomers separation by capillary electrochromatography | |
| JP7005515B2 (ja) | 荷電表面逆相クロマトグラフィ材料による両親媒性強塩基性部分で修飾されたグリカンの分析方法 | |
| US6398962B1 (en) | Use of monolithic sorbents for preparative chromatographic separation | |
| Gavioli et al. | Preparative enantiomer separation of dichlorprop with a cinchona-derived chiral selector employing centrifugal partition chromatography and high-performance liquid chromatography: a comparative study | |
| JP3808500B2 (ja) | 分離剤としての大環状抗生物質 | |
| JP2008521600A (ja) | 混合様式アニオン交換型分離材料 | |
| EP2021093B1 (en) | A method for generating metal chelating affinity ligands | |
| AU2007230174B2 (en) | Polymeric Sulfated Surfactants for Capillary Electrophoresis (CE) and CE-Mass Spectrometry (CE-MS) | |
| Prosuntsova et al. | New composite stationary phase for chiral high-performance liquid chromatography | |
| KR20060124720A (ko) | 광학 이성체용 분리제 | |
| RU2366502C2 (ru) | Наногибридные функциональные сепарационные материалы на основе модифицированных наночастиц металлов и способ их получения | |
| KR20050105496A (ko) | 금속 킬레이트 친화성 리간드의 형성 방법 | |
| Sobańska | Emerging or underestimated silica-based stationary phases in liquid chromatography | |
| EP0270095A2 (en) | Packing material for liquid chromatography | |
| CN103193898B (zh) | L-苯丙氨酸衍生β-环糊精键合硅胶的合成及其对丙氨酸对映体的分离应用 | |
| US20050054878A1 (en) | Method for separation of enantiomeric isomers by simulated moving bed chromatography | |
| CN104557718B (zh) | 一种rho沸石型2-乙基咪唑锌多孔材料的制备方法及其应用 | |
| JP2005517196A (ja) | エナンチオ選択的カチオン交換材料 | |
| Hellinghausen et al. | Cyclofructans as chiral selectors: an overview | |
| US5051176A (en) | Packing material for liquid chromatography | |
| CN1451961A (zh) | 一种杯芳烃键合硅胶固定相的制备方法 | |
| Anan’eva et al. | Separation of β-blocker enantiomers on silica modified with gold nanoparticles with immobilized macrocyclic antibiotic vancomicin | |
| JP2004003897A (ja) | クロマトグラフィー用担体、前処理用担体及びキット | |
| CA2517752C (en) | A method of preparing affinity ligands |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101030 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130827 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141030 |