專利名稱：杯芳烴鍵合硅膠固定相及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種杯芳烴鍵合硅膠固定相及其制備方法和用途。
蛋白質(zhì)是天然手性大分子，與配體、酶等的相互作用具有高度立體選擇性。蛋白質(zhì)鍵合固定相具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)多數(shù)對(duì)映體不需衍生化就可直接拆分；對(duì)具有生理活性物質(zhì)的拆分也較為理想。但目前蛋白質(zhì)鍵合固定相鍵合量小、成本高、使用壽命較短。冠醚是一類人工合成的具有一定環(huán)腔的大環(huán)聚醚化合物。冠醚鍵合固定相分離主要基于冠醚選擇性地與陽離子或極性化合物形成主-客體包結(jié)配合物，不同配合物的穩(wěn)定性存在差異，從而達(dá)到選擇性分離。由于冠醚，尤其是衍生化的冠醚合成困難，因而這類固定相研究進(jìn)展緩慢。環(huán)糊精鍵合固定相是近十多年來發(fā)展起來的新型固定相，也是研究最多的一類重要的手性固定相。二十世紀(jì)90年代以來，衍生化環(huán)糊精鍵合固定相得到了迅速發(fā)展并有不少已經(jīng)商品化。對(duì)環(huán)糊精進(jìn)行化學(xué)修飾，引入各種基團(tuán)，提高分離選擇性，對(duì)對(duì)映體進(jìn)行手性拆分仍是研究的熱點(diǎn)。但環(huán)糊精環(huán)腔體積大小單一，所涉及的客體對(duì)象主要限于中性分子。分子印跡聚合物固定相(MIPs)是受酶的抗體具有形狀選擇性的特點(diǎn)的啟發(fā)，發(fā)展起來的基于主-客體作用，并主要用于手性拆分的固定相。MIPs對(duì)印跡分子的立體結(jié)構(gòu)具有“記憶”功能，對(duì)預(yù)定的主-客體分子有高選擇性，這是傳統(tǒng)手性柱所不具備的。而這類固定相制備難度大，分離對(duì)象單一，“記憶”功能重現(xiàn)性差，因而應(yīng)用有限。
杯芳烴是一類由苯酚單元通過亞甲基連接而成的大環(huán)化合物。能與中性分子及離子形成包合物，被譽(yù)為繼冠醚和環(huán)糊精之后的第三代超分子化學(xué)主體分子。在離子選擇性電極、催化、L-B膜分離、酶模擬等領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。在色譜領(lǐng)域，Mangia等首次報(bào)道將對(duì)-叔丁基杯[8]芳烴吸附在紅色的硅藻土上成功分離醇類、氯代烴、及芳烴化合物。90年代以來，杯芳烴在色譜中的應(yīng)用不斷取得進(jìn)展。1993年，Park等首次把杯芳烴用于高效液相色譜，將磺化杯[6]添加到流動(dòng)相中，基于溶質(zhì)與杯芳烴形成主-客體包合物的穩(wěn)定性差異，成功地分離了甲氧基苯酚、氨基苯酚及硝基苯酚位置異構(gòu)體。1994年，Shohat等開始在高效毛細(xì)管電泳中采用杯芳烴作添加劑分離氯酚、苯二酚、甲基苯胺的位置異構(gòu)體。程介克等以磺化杯[4]芳烴為添加劑，分離了硝基苯酚、氨基苯酚和苯二酚異構(gòu)體，柱效高達(dá)3×105板/米。報(bào)道表明，杯芳烴在分離PAHs、苯二取代位置異構(gòu)體、氨基酸酯、二肽、堿基、核苷、以及酸堿性藥物等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，展示了杯芳烴在分離科學(xué)中的應(yīng)用潛力。然而，杯芳烴溶解度差，加之作添加劑時(shí)，強(qiáng)紫外吸收干擾檢測(cè)，使之應(yīng)用有限，杯芳烴鍵合固定相的研究隨之成為發(fā)展的主流。
所報(bào)道的杯芳烴鍵合固定相的制備方法有以下幾種硅氫加成、巰氫加成、以及縮合反應(yīng)。這幾種方法都是先通過衍生化反應(yīng)制得杯芳烴硅烷化試劑，然后通過硅膠硅烷化反應(yīng)制備鍵合固定相。反應(yīng)過程長，耗時(shí)，各種有機(jī)中間體、杯芳烴硅烷化試劑純化操作復(fù)雜。Glennon等通過硅氫加成制備了酯化杯[4]芳烴選擇性地分離堿金屬離子，發(fā)現(xiàn)杯[4]芳烴對(duì)Na+具有很高的選擇性，其保留遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它離子。隨后，他們又采用巰氫加成制備酯化杯[6]芳烴。我們實(shí)驗(yàn)室先后分別用N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基三乙氧基硅烷(WD-53)和γ-[(2，3)-環(huán)氧丙氧]丙氧三甲氧基硅烷(KH560)作偶聯(lián)劑合成了對(duì)-叔丁基杯[4][6][8]芳烴鍵合固定相，并研究了它們?cè)诜蛛xPAHs、位置異構(gòu)體、核苷、堿基、磺胺和喹諾酮藥物等方面的應(yīng)用。此外，Krauss和Thomass等分別系統(tǒng)地研究了杯[4][6][8]芳烴在HPLC中的應(yīng)用。其固定相均采用專利方法合成，未提供具體合成路線和技術(shù)。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種杯芳烴鍵合硅膠固定相，其結(jié)構(gòu)式為 式中n＝4～8；But為叔丁基。
本發(fā)明還提供了上述杯芳烴鍵合硅膠固定相的制備方法，在相轉(zhuǎn)移催化劑季銨鹽存在下，將杯芳烴酚鈉鹽與鹵代丙基鍵合硅膠在氮?dú)饣驓鍤庵杏?10～120℃經(jīng)固相縮合反應(yīng)，制得所需杯芳烴硅膠鍵合固定相。
上述杯芳烴酚鈉鹽以氫化鈉和杯芳烴為反應(yīng)物，以無水甲苯為溶劑，在40～100℃條件下制得。
上述杯芳烴包括杯芳烴母體及其衍生物。
本發(fā)明的杯芳烴鍵合硅膠固定相可用作高效液相色譜、微柱液相色譜或毛細(xì)管電色譜分離填料。
本發(fā)明采用固相表面連續(xù)反應(yīng)制備杯芳烴鍵合固定相。鹵代丙基鍵合硅膠(根據(jù)已有技術(shù)制備)是一種弱極性、弱疏水性的固定相，還可以作為中間體進(jìn)一步合成含各種功能團(tuán)的鍵合固定相。本發(fā)明將鹵代丙基硅膠與杯芳烴酚鈉鹽通過固相縮合反應(yīng)制備杯芳烴鍵合固定相；通過醚鍵連接的杯芳烴鍵合固定相穩(wěn)定性高，從固定相分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用三個(gè)亞甲基疏水短鏈連接可對(duì)硅膠表面硅羥基起立體屏蔽作用，降低鍵合硅膠的硅醇效應(yīng)，改善色譜峰對(duì)稱性。所得固定相適用于高效液相色譜、微柱液相色譜和毛細(xì)管電色譜，而且制法較簡單。
實(shí)施例采用氯丙基三乙氧基硅烷為偶聯(lián)劑和四丁基溴化銨為相轉(zhuǎn)移催化劑，對(duì)-叔丁基杯[8]芳烴為原料，Kromasil 5μm球形硅膠為基質(zhì)，制備杯芳烴硅膠鍵合固定相。按一至四步驟制備對(duì)-叔丁基杯[8]芳烴鍵合固定相。經(jīng)紅外光譜、熱分析和元素分析表征，該固定相合成成功。
以氯丙基硅膠與KBr壓片為參比，計(jì)算機(jī)進(jìn)行本底扣除，得對(duì)-叔丁基杯[8]芳烴鍵合固定相的FTIR譜。光譜顯示ν2961.5cm-1；ν2929.7cm-1；ν2847.0cm-1飽和C-H的伸縮振動(dòng)吸收峰；ν1599.1cm-1；ν1577.7cm-1；ν1487.6cm-1苯環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰；ν1477.9cm-1；ν1384.3cm-1CH2、CH3彎曲振動(dòng)峰；ν809.9cm-1對(duì)苯二取代的特征吸收峰。結(jié)果與對(duì)-叔丁基杯[8]芳烴的特征吸收帶基本一致。熱分析顯示固定相失重11.32％，與鍵合反應(yīng)增重基本相符。元素分析結(jié)果見下表表1.對(duì)-叔丁基杯[8]芳烴鍵合相鍵合濃度鍵合相C(％)H(％)鍵合濃度(mmolg-1)CBS 8.98 2.12 0.06CPS 3.21 0.38 0.10附固定相表面杯芳烴濃度α＝W/M(μmolg-1)W為固定相表面杯芳烴重量(g)，M為杯芳烴摩爾質(zhì)量，α為固定相表面杯芳烴濃度(μmolg-1)。α為60～200μmolg-1(與杯芳烴結(jié)構(gòu)有關(guān))。
本發(fā)明先制備鹵代丙基鍵合硅膠介體，中間體經(jīng)過濾、洗滌，除去過量的反應(yīng)物及副產(chǎn)物；減少有機(jī)中間體分離純化等繁復(fù)操作。再將鹵代丙基硅膠與杯芳烴酚鈉鹽通過固相縮合反應(yīng)制備杯芳烴鍵合固定相。杯芳烴酚羥基在NaH作用下轉(zhuǎn)變成鈉鹽，取上層液除去過量的NaH及NaOH副產(chǎn)物，防止強(qiáng)堿對(duì)硅膠基質(zhì)的侵蝕，柱的滲透性明顯得到改善；相轉(zhuǎn)移催化劑的加入，提高反應(yīng)活性和速率。
本發(fā)明固定相在高效液相色譜中的用途按勻漿法高壓填裝不銹鋼高效液相色譜柱(4.6×150mm)用于分離分析。
以甲醇-水(60∶40v/v)為流動(dòng)相，甲苯為溶質(zhì)，測(cè)得對(duì)-叔丁基杯[8]芳烴鍵合硅膠(CBS)柱效為24000塔坂/m。相同裝柱和色譜條件下，氯丙基鍵合硅膠(CPS)和ODS柱的柱效分別為19000、15000塔板/m。CBS柱對(duì)異構(gòu)體尤其是堿性胺類的分離，分離速度快，色譜峰對(duì)稱，柱效高。硝基苯酚異構(gòu)體在CBS上柱效為12000塔板/m而在ODS上，柱效為11500塔板/m；苯二胺異構(gòu)體在CBS上，其柱效為19600塔板/m，；而相應(yīng)在ODS柱上，柱效為6800塔板/m。從堿性溶質(zhì)分離峰形看，溶質(zhì)在CBS、CPS、ODS柱上的對(duì)稱因子分別為1.00-1.30、1.20-1.80、1.17-3.20。明顯改善了ODS柱對(duì)極性異構(gòu)體分離柱效不高及對(duì)堿性物質(zhì)拖尾的現(xiàn)象。這可能是由于對(duì)-叔丁基杯[8]芳烴大的環(huán)腔對(duì)硅羥基起著很好的屏蔽作用。分離實(shí)際樣品如激素。分離速度較ODS柱提高了一倍，并且有機(jī)改性劑含量大為減少，避免了ODS柱分離激素樣品需梯度洗脫的缺點(diǎn)。因此，本發(fā)明制備的杯芳烴鍵合硅膠固定相較傳統(tǒng)的ODS柱分析速度快，分離色譜峰(無論酸中堿性樣品)對(duì)稱，明顯改善了ODS對(duì)堿性物拖尾現(xiàn)象；并且性能穩(wěn)定，固定相不易流失，適用pH范圍2-7。
權(quán)利要求
1.一種杯芳烴鍵合硅膠固定相，其結(jié)構(gòu)式為 式中n＝4～8；But為叔丁基。
2.權(quán)利要求1所述杯芳烴鍵合硅膠固定相的制備方法，其特征在于在相轉(zhuǎn)移催化劑季銨鹽存在下，將杯芳烴酚鈉鹽與鹵代丙基鍵合硅膠在氮?dú)饣驓鍤庵杏?10～120℃經(jīng)固相縮合反應(yīng)，制得所需杯芳烴硅膠鍵合固定相。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于上述杯芳烴酚鈉鹽以氫化鈉和杯芳烴為反應(yīng)物，以無水甲苯為溶劑，在40～100℃條件下制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于杯芳烴為杯芳烴母體或其衍生物。
5.權(quán)利要求1所述杯芳烴鍵合硅膠固定相用作高效液相色譜、微柱液相色譜或毛細(xì)管電色譜分離填料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種杯芳烴鍵合硅膠固定相，其結(jié)構(gòu)式為右式,本發(fā)明還提供了上述杯芳烴鍵合硅膠固定相的制備方法，在相轉(zhuǎn)移催化劑季銨鹽存在下，將杯芳烴酚鈉鹽與鹵代丙基鍵合硅膠在氮?dú)饣驓鍤庵杏?10～120℃經(jīng)固相縮合反應(yīng)，制得所需杯芳烴硅膠鍵合固定相。該法制備的杯芳烴硅膠鍵合固定相性能穩(wěn)定，適用于高效液相色譜、微柱液相色譜、電色譜分離分析。
文檔編號(hào)B01J20/22GK1472003SQ0312819
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者達(dá)世祿, 馮鈺锜, 劉敏, 李來生 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)