一種鍵合型色譜柱固定相及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于色譜分離領(lǐng)域，具體涉及一種鍵合型色譜柱固定相及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高效液相色譜法是建立在經(jīng)典液相色譜的基礎(chǔ)上，引入了氣相色譜的技術(shù)和理論 而發(fā)展起來的一種現(xiàn)代柱色譜分離分析方法，它的分析速度、分離效率和靈敏度都遠高于 經(jīng)典的液相色譜法。有機-無機雜化氧化硅的出現(xiàn)則為色譜分離了新的發(fā)展方向，它的優(yōu) 點在于固定相的極性可以通過雜化氧化硅中有機部分的改變來調(diào)節(jié)，覆蓋了從正相色譜柱 到反相色譜柱不同極性的填料；另外，有機-無機雜化氧化硅的均一性和孔道可以精細地 控制，使得材料原則上包括了通過物質(zhì)極性分離和基于尺寸排阻效應(yīng)分離兩種分離機理。 色譜柱是液相色譜儀的核心，固定相是色譜柱的關(guān)鍵。
[0003] 橋聯(lián)聚倍半硅氧烷是有機-無機雜化材料中具有特殊性能的一類新型雜化材料。 這類雜化材料由于自身結(jié)構(gòu)的特殊性，不僅兼具無機物和有機物的特性，而且表現(xiàn)出一系 列的優(yōu)越性能，在催化、光電材料、吸附、色譜分離等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。例如，中國 專利申請CN201280008744. 7提供了具有一個被多面體式寡聚倍半硅氧烷（P0SS)共價改性 的表面的新穎材料，P0SS可以被直接接枝到固體載體上或者它可以通過一種共價結(jié)合到 固體載體和P0SS兩者的連接物被間接接枝到固體載體上，但制備過程略繁瑣，合成步驟復(fù) 雜；中國專利申請CN02100230. 4公開了一種色譜用金屬柱管的脫活處理方法，將聚倍半硅 氧烷預(yù)聚體溶于低沸點有機溶劑中，形成6-30%的預(yù)聚體溶液，在室溫下，將該預(yù)聚體溶液 由載氣攜帶以線性流速為2-5厘米/秒涂覆于金屬柱管內(nèi)壁，然后在惰性氣氛保護下室溫 下脫除溶劑，程序升溫固化。
[0004] 有關(guān)聚倍半硅氧烷在色譜分離領(lǐng)域的研究和應(yīng)用已經(jīng)越來越受到人們關(guān)注。硅膠 基質(zhì)由于具有良好的機械強度以及耐化學性、熱穩(wěn)定性，而在液相色譜中應(yīng)用較多；但是現(xiàn) 有硅膠固定相修飾工藝較為復(fù)雜、比表面積小、針對性弱，以及在堿性介質(zhì)中不太穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種鍵合型色譜柱固定相的制備方法，通過化學鍵合的方 法將芳基橋聯(lián)倍半硅氧烷修飾到載體硅膠表面，從而得到一種新型的色譜柱固定相，合成 簡易，可以對多種苯的衍生物進行高效的分離。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種鍵合型色譜柱固定相的制 備方法，包括以下步驟： (1) 將硅膠球置入反應(yīng)器中，然后加入2 mol/L~8 mol/L的鹽酸水溶液，室溫下回流 2~10小時，得到混合物； (2) 抽濾上述混合物；濾餅經(jīng)去離子水洗滌后再分別經(jīng)丙酮、乙醚洗滌；最后經(jīng)過真空 干燥得到干燥的硅膠球； (3) 將上述真空干燥后的硅膠球分散在去離子水中，攪拌條件下加入混合溶液；所述 混合溶液含有表面活性劑、水、醇、堿溶液；所述硅膠球與所述表面活性劑的摩爾比為1 : (100~150);所述水、醇、堿溶液的體積比為100 : (50~90) : (1~5); (4)攪拌下，再向混合溶液中加入芳基有機娃試劑；室溫攪拌6~18小時后過濾，濾餅 經(jīng)無水乙醇與鹽酸的混合液索氏提取6~24小時，得到的固體干燥后為鍵合型色譜柱固定 相。
[0007] 上述技術(shù)方案中，步驟（1)中，所述硅膠球為商品級色譜柱填料，平均粒徑在3~ l〇Mm;硅膠球與鹽酸水溶液的質(zhì)量比為1 : (10~40)。
[0008] 上述技術(shù)方案中，步驟（2)中，所述濾餅經(jīng)去離子水洗滌具體為用去離子水洗滌濾 餅至洗滌廢液的pH值為5~8 ;真空干燥具體為于真空干燥箱中，在20°C~60 °C下干燥 12~24小時。
[0009] 上述技術(shù)方案中，步驟（3 )中，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨（CTAB )、 十六烷基三甲基氯化銨（CTAC)、十八烷基三甲基溴化銨（STAB )、十二烷基苯磺酸鈉 （SDBS ) 或者十二烷基磺酸鈉（SDS);所述醇為甲醇、乙醇或者異丙醇；所述堿溶液為K0H溶液、NaOH 溶液或者氨水。表面活性劑在水溶液中發(fā)生聚集，其聚集體作為模板劑在硅膠球表面形成 微孔。
[0010] 上述技術(shù)方案中，步驟（4)中，所述芳基有機娃試劑是指含有芳基的有機娃化合 物，化學結(jié)構(gòu)通式為：、、、、'R、、、、、、紐;
[0011] 主要為1，4_二(三乙氧基硅基）苯、1，3_二(三乙氧基硅基）苯、4, 4' -雙(三乙 氧基硅基）-1，Γ -聯(lián)苯、3,3' -雙(三乙氧基硅基）-1，Γ -聯(lián)苯、5,5' -雙(三乙氧基硅 基）-2, 2' -聯(lián)吡啶、5, 5' -雙(三乙氧基硅基）-3, 3' -聯(lián)吡啶。
5, 5' -雙(三乙氧基硅基）-3, 3' -聯(lián)吡啶 5, 5' -雙(三乙氧基硅基）-2, 2' -聯(lián)吡啶 上述技術(shù)方案中，在1400~2000rpm的攪拌條件下，再向混合溶液中加入芳基有機娃 試劑。
[0013] 上述技術(shù)方案中，步驟（4)中，所述無水乙醇與鹽酸的混合液中，無水乙醇與鹽酸 的體積比為8 : 1。
[0014] 本發(fā)明還公開了根據(jù)上述步驟制備的鍵合型色譜柱固定相。本發(fā)明通過化學鍵合 的方法將芳基橋聯(lián)倍半硅氧烷修飾到載體硅膠表面，得到的色譜柱的固定相具有較高的比 表面積以及窄的粒徑分布，對芳基化合物有良好的分離效果；并且通過改變不同的有機基 團，可以滿足不同的分離需求。因此本發(fā)明還公開了上述鍵合型色譜柱固定相在制備高效 液相色譜柱中的應(yīng)用。優(yōu)選的，本發(fā)明產(chǎn)品用勻漿法填充在4.6 mmX 250 mm的HPLC柱中， 得到高效液相色譜柱。
[0015] 由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點： 1) 本發(fā)明公開的鍵合型色譜柱固定相的制備方法中，工藝路線簡單、原料便宜易得、操 作方便；無需復(fù)雜條件以及精密儀器，常溫常壓空氣中反應(yīng)即可得到產(chǎn)物； 2) 本發(fā)明通過化學鍵合的方法將芳基橋聯(lián)倍半硅氧烷修飾到載體硅膠表面，得到的色 譜柱固定相具有較高的比表面積以及窄的粒徑分布，對芳基化合物有良好的分離效果；并 且通過改變不同的有機基團，可以滿足不同的分離需求； 3) 本發(fā)明中的色譜柱固定相力學性更好，耐化學性、熱穩(wěn)定性優(yōu)異，特別是固定相在 堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性以及抗水解性好，克服了現(xiàn)有硅膠基質(zhì)不耐水解、不宜在堿性環(huán)境下 測試的缺陷。
【附圖說明】
[0016] 圖1為實施例一得到的鍵合型色譜柱固定相的掃描電子顯微鏡照片圖； 圖2為實施例一制備的HPLC柱對于苯、甲苯、間甲酚、對二甲苯和均三甲苯的分離圖； 圖3為實施例二制備的HPLC柱對于苯、甲苯、間甲酚、對二甲苯、均三甲苯、硝基苯、氯 化芐和氯苯的分離圖。
【具體實施方式】
[0017] 實施例一 1、 稱取4 g粒徑為5 mm的硅膠球放置于前形瓶中，加入4 mol/L的鹽酸水溶液50 mL， 室溫回流2小時，得到混合物； 2、 將上述得到的混合物進行抽濾，抽濾得到的濾餅用大量的去離子水洗滌至濾液呈中 性，之后分別用丙酮、乙醚洗滌固體，最后放置于真空干燥箱中，在室溫下干燥過夜； 3、 將步驟2中得到的固體取450mg超聲分散在25mL去離子水中，攪拌條件下加入含有 335mg表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨、135mL無水乙醇、200mL去離子水、2. 5mL飽和氨 水的混合溶液中； 4、 在轉(zhuǎn)速為1500rmp的攪拌條件下，向步驟3所得到的混合溶液中快速加入225μL 4,4' -雙(三乙氧基硅基）-1，Γ -聯(lián)苯，保持攪拌8個小時后，過濾，得到的固體用90mL無 水乙醇和鹽酸的混合溶液(體積比為8:1)進行索氏提取24小時，真空干燥，得到最終產(chǎn)品 鍵合型色譜柱固定相； 5、 將上述鍵合型色譜柱固定相用勻漿法填充在4.6 mmX 250 mm的HPLC柱中，得到色 譜柱A，用于芳基化合物的分析。
[0018] 圖1中a和b分別為初始的硅球和上述得到的鍵合型色譜柱固定相的掃描電子顯 微鏡照片。從照片中可以看出包覆4, 4' -雙(三乙氧基硅基）-1，Γ -聯(lián)苯后的材料和初始 的硅球一樣，都保持了很好的球形結(jié)構(gòu)。經(jīng)過對兩種樣品粒徑分布的表征，初始硅球的平均 粒徑為5. 44 mm，包覆聯(lián)苯后的平均粒徑為5. 56 mm，通過計算，包覆的聚倍半硅氧烷的殼層 的厚度大約為60 nm。
[0019] 圖2為上述制備的HPLC柱對于苯、甲苯、間甲酚、對二甲苯和均三甲苯的混合物 進行分離圖，所選取流動相溶劑為水和乙腈，水：乙腈比例為80:20,柱溫為40 °C，流速為 1 mL/min，UV檢測波長：210 nm，實驗所用半制備高效液相色譜儀為Waters系列產(chǎn)品，其中 栗和系統(tǒng)控制器型號為Delta 600,檢測器型號為2487。填料中的聯(lián)苯基團極性較小，適合 用于反相色譜分離，聯(lián)苯基團與含有不飽和基團的化合物形成強烈的Ji-Ji相互作用，適 用于苯的衍生物。間甲酚的極性相對較大，它在流動相中的溶解性也較好，分配系數(shù)K值較 小，在固定相上的保留相對較弱，最先流出色譜柱，而均三甲苯的極性小，隨著水含量的增 加，溶解度也降低，使得它的流出時間也比較長。從實驗結(jié)果來看，所選取的五種樣品達到 了基線分離，表明該色譜柱固定相對于芳香類化合物有很好的分離效果。
[0020] 實施例二 1，稱取4 g粒徑為5 mm的硅膠球放置于前形瓶中，加入50 mL 4 mol/的鹽酸水溶液， 回流2小時，得到混合物； 2, 將上述得到的混合物進行抽濾，抽濾得到的固體用大量的去離子水洗滌至濾液呈中 性，之后分別用丙酮、乙醚洗滌固體，最后放置于真空干燥箱中，在25 °C的溫度下干燥過 夜； 3, 將步驟2中得到的固體取450mg超聲分散在25mL去離子水中，攪拌條件下加入含有 288mg表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨、135mL無水乙醇、200mL去離子水、2. 5mL飽和氨 水的混合溶液中； 4, 在轉(zhuǎn)速為1500rmp的攪拌條件下，向步驟3所得到的混合溶液中快速加入225μL 3,3' -雙(三乙氧基硅基）-1，Γ -聯(lián)苯，保持攪拌8個小時后，過濾，得到的固體用90mL無 水乙醇和鹽酸的混合溶液(體積比為8:1)進行索氏提取24小時，真空干燥，得到最終產(chǎn)品 鍵合型色譜柱固定相； 5, 將上述鍵合型色譜柱固定相用勻漿法填充在4.6 mmX 250 mm的HPLC柱中，得到色 譜柱B。
[0021] 圖3為上述制備的色譜柱B對于苯、甲苯、間甲酚、對二甲苯、均三甲苯、硝基苯、 氯化芐以及氯苯這八種混合物進行分離的圖，所選取流動相溶劑分別為水和乙腈，且水：乙 腈比例為80 :20，柱溫為40°(：，流速為1