反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种反相?强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法。具体方法为：将十八烷基三氯硅烷与3?巯丙基三甲氧基硅烷以平行的方式键合到硅胶表面后，采用双氧水将巯基氧化为磺酸基，使固定相表面同时带有十八烷基和磺酸基两种基团，样品可以通过混合机理的模式实现分离。所发明的固定相制备方法步骤简单、重现性好，可以通过原料配比的简单调节实现两种基团的不同比例键合。制备的混合模式固定相适用于极性化合物在亲水模式下的分离。
【专利说明】
反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种液相色谱固定相，一种同时键合反相与离子交换基团的反相-强 阳离子交换混合色谱固定相，并对该固定相的性能进行了评价。
【背景技术】
[0002] 高效液相色谱法是目前应用最广、发展最快的一种分离分析方法，在生命科学、环 境监测、化学化工等领域发挥着越来越重要的作用，色谱固定相作为高效液相色谱技术的 核屯、之一，其性能的好坏直接影响最终的分离分析结果。反相色谱是目前应用最为广泛的 一种色谱模式，能实现70%W上化合物的分离，但对极性和离子化合物的保留较差。同时在 分离碱性化合物时还因固定相表面娃径基的存在，在高抑条件下产生拖尾现象，为了弥补 反相色谱的不足，相继出现了离子交换色谱、亲水性色谱、凝胶色谱等色谱模式。
[0003] 近年来，随着科学技术的发展，人们所需要分离分析的样品越来越复杂，尤其是多 肤、蛋白等生物样品。单一机理色谱难W满足要求，多维色谱的出现虽然提高了色谱分离的 分辨率，但也存在系统昂贵、操作复杂、流动相兼容性差等问题。混合模式色谱在分离样品 时能提供多重保留机理，与单一模式的色谱相比，混合模式色谱具有高选择性、高载样量、 低成本等优点，已广泛应用于多肤、蛋白质、药物分子等领域中。
[0004] 在国内，梁蠢森等使用极性共聚的方法将疏水性的十八烷基与带正电荷的季氨基 平行键合到硅胶表面，合成了一种反相强阴离子交换混合色谱固定相，该固定相装填的SPE 柱对马兜铃酸起到很好的富集效果。彭西甜等采用一种简单的"混合配体"的方法将辛基与 横酸基键合到硅胶表面，制备了一种反相强阳离子交换混合色谱固定相，并使用碱性样品 作为探针研究了固定相的保留机理。按照同样的思路，彭西甜等通过点击化学的方法将辛 基与簇基键合硅胶表面，制备了一种反相弱阳离子交换混合色谱固定相。该固定相对巧中阳 离子表面活性剂、6种抗抑郁药及巧巾碱性溶质分子均取得良好的分离效果。然而，上述混合 固定相虽然对分离机理和实际应用有了一定研究，但并没有呈现出对性质相差较大的混合 样品的分离优势。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种新的混合色谱固定相的制 备方法，同时还展示了该混合固定相对性质相差较大的混合样品的分离效果。
[0006] 本发明的反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法如下：将硅胶表面 首先同时键合I结构的化合物和Π 结构的化合物； 所述I结构的化合物结构式为：
所述π结构的化合物结构式为：
其中R为甲氧基、乙氧基或C1; 采用双氧水将琉基氧化为横酸基，使固定相表面为同时带有十八烷基和横酸基两种基 团的结构，十八烷基和横酸基两种基团结构的结构式为：
[0007]本发明的反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法，具体步骤如下： a. 酸化多孔硅胶； b. 在化保护下，W无水甲苯作为溶剂，Ξ乙胺作为催化剂，将十八烷基Ξ氯硅烷与3- 琉丙基Ξ甲氧基硅烷W平行的方式键合到经a步骤处理的硅胶表面； C、使用双氧水与甲醇的混合液作为氧化剂，浓硫酸作为催化剂，将硅胶表面的琉基氧 化为横酸基。
[000引本发明的反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法，其中所述a步骤是 称取硅胶于一定浓度的稀盐酸或稀硝酸或稀硫酸溶液中，分散均匀后，在80~120°C下揽拌 回流8~20h，抽滤，用水洗涂至中性;所得硅胶在11(TC下真空干燥12h，得活化硅胶;上述所 用硅胶与稀盐酸、稀硝酸或稀硫酸的比例为Ig: 15~25mM所用稀盐酸、稀硝酸或稀硫酸的浓 度为20%~300/0。
[0009] 本发明的反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法，其中所述b步骤是 W无水甲苯作为溶剂，加入3重量份的活化硅胶和^3重量份的十八烷基Ξ氯硅烷和3-琉丙 基Ξ甲氧基硅烷偶联剂，并加入50~100化Ξ乙胺作为催化剂，化保护下90~120°C下揽拌回 流12~2地;冷却过滤，依次用二氯甲烧、甲醇、水、甲醇洗涂，80°C下真空干燥12h，得到十八 烷基-琉基键合硅胶;上述所用硅胶与甲苯的比例Ig: 15~25ιΛ;所述十八烷基Ξ氯硅烷和3- 琉丙基Ξ甲氧基硅烷偶联剂的摩尔比为2:0.5~2。
[0010] 本发明的反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法，其中所述C步骤向 步骤b中制得的十八烷基-琉基键合硅胶中加入甲醇和浓度为30~40%的过氧化氨溶液，同时 加入浓硫酸，20~40°C条件下揽拌反应20h;过滤，依次用水、甲醇洗涂，在80°C下真空干燥 12h，得到十八烷基-横酸基键合硅胶;所述甲醇与过氧化氨的体积比为1:1~4;所述十八烧 基-琉基键合硅胶与甲醇和浓度为30~40%的过氧化氨溶液的比例为Ig: 20~30ιΛ;所述浓硫 酸与过氧化氨溶液体积比为0.3~0.5mL: 1L。
[0011] 利用本发明的反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法制备的固定相 是一种疏水/强阳离子交换混合色谱固定相，制备方法简单，重现性好。该混合固定相对酸 性、碱性、中性的混合物取得了良好的分离效果。
【附图说明】
[0012]图1是反相-强阳离子交换混合色谱固定相制备的流程图； 图2是反相-强阳离子交换混合色谱固定相分离苯环同系物的色谱图； 图3是反相-强阳离子交换混合色谱固定相分离亲水性物质的色谱； 图4是反相-强阳离子交换混合色谱固定相分离酸性、碱性、中性混合样品的色谱图。
【具体实施方式】 [001引实施例1: 制备方法依次按如下步骤进行： a.称取一定量的硅胶于盐酸溶液中，分散均匀后在l00°C下回流12h，冷却、过滤，用去 离子水多次洗涂至中性。ll0°C条件下真空干燥12h;所用硅胶与盐酸的比例为1肖:201^;所 述稀盐酸溶液的含量为20%。
[0014] b.将酸化后的硅胶加入Ξ口烧瓶中，W无水甲苯作为有机溶剂，分散均匀后缓慢 加入十八烷基二氯硅烷、3-琉丙基二甲氧基硅烷、5化L二乙胺，氮气保护，110 °C下揽拌回流 20h。冷却后依次用二氯甲烧、甲醇、水、甲醇洗涂抽滤。80°C下真空干燥12h，得到十八烷基- 琉基键合硅胶;所述活化硅胶与甲苯的用量为Ig: 15ιΛ;所述十八烷基Ξ氯硅烷与3-琉丙基 Ξ甲氧基硅烷的摩尔比为1:1。
[0015] C.向b中制得的十八烷基-琉基键合硅胶中加入一定比例的甲醇和过氧化氨，机 械揽拌下加入几滴浓硫酸，在25°C条件下揽拌反应20h，依次用去离子水、甲醇洗涂，80°C下 真空干燥12h，得到十八烷基-横酸基键合硅胶;所述过氧化氨的含量为30%;所述甲醇与过 氧化氨的体积比为1:4。
[0016] 实施例2: 制备方法依次按如下步骤进行： a.称取一定量的硅胶于硝酸溶液中，分散均匀后在ll〇°C下回流lOh，冷却、过滤，用去 离子水多次洗涂至中性。ll〇°C条件下真空干燥12h;所用硅胶与盐酸的比例为1肖:251^;所 述稀硝酸溶液的含量为25%。
[0017] b.将酸化后的硅胶加入Ξ口烧瓶中，W无水甲苯作为有机溶剂，分散均匀后缓慢 加入十八烷基二氯硅烷、3-琉丙基二甲氧基硅烷、5化L二乙胺，氮气保护，100 °C下揽拌回流 22h。冷却后依次用二氯甲烧、甲醇、水、甲醇洗涂抽滤。80°C下真空干燥12h，得到十八烷基- 琉基键合硅胶;所述活化硅胶与甲苯的用量为Ig: 20ιΛ;所述十八烷基Ξ氯硅烷与3-琉丙基 Ξ甲氧基硅烷的摩尔比为2:1。
[0018] C.向b中制得的十八烷基-琉基键合硅胶中加入一定比例的甲醇和过氧化氨，机 械揽拌下加入几滴浓硫酸，在30°C条件下揽拌反应20h，依次用去离子水、甲醇洗涂，80°C下 真空干燥12h，得到十八烷基-横酸基键合硅胶;所述过氧化氨的含量为35%;所述甲醇与过 氧化氨的体积比为1:3。
[0019] 实施例3: 制备方法依次按如下步骤进行： a.称取一定量的硅胶于硫酸溶液中，分散均匀后在120°C下回流化，冷却、过滤，用去 离子水多次洗涂至中性。ll〇°C条件下真空干燥12h;所用硅胶与盐酸的比例为1肖：151^;所 述稀硫酸溶液的含量为30%。
[0020] b.将酸化后的硅胶加入Ξ口烧瓶中，W无水甲苯作为有机溶剂，分散均匀后缓慢 加入十八烷基二氯硅烷、3-琉丙基二甲氧基硅烷、5化L二乙胺，氮气保护，120 °C下揽拌回流 1她。冷却后依次用二氯甲烧、甲醇、水、甲醇洗涂抽滤。80°C下真空干燥12h，得到十八烷基- 琉基键合硅胶;所述活化硅胶与甲苯的用量为Ig: 25ιΛ;所述十八烷基Ξ氯硅烷与3-琉丙基 Ξ甲氧基硅烷的摩尔比为4:1。
[0021] C.向b中制得的十八烷基-琉基键合硅胶中加入一定比例的甲醇和过氧化氨，机 械揽拌下加入几滴浓硫酸，在35°C条件下揽拌反应20h，依次用去离子水、甲醇洗涂，80°C下 真空干燥12h，得到十八烷基-横酸基键合硅胶;所述过氧化氨的含量为40%;所述甲醇与过 氧化氨的体积比为1:2。
[0022] 如图1~4所示：图1是反相-强阳离子交换混合色谱固定相制备的流程图。图2是 反相-强阳离子交换混合色谱固定相分离苯环同系物的色谱图（包括1甲苯、2乙苯、3丙苯、4 下苯、5戊苯）。图3是反相-强阳离子交换混合色谱固定相分离亲水性物质的色谱图（包括1 尿巧、2肌巧、3鸟巧）。图4是反相-强阳离子交换混合色谱固定相分离酸性、碱性、中性混合 样品的色谱图，上面是传统C18柱分离效果，下面是混合柱分离效果。（包括1对甲基苯横酸、 2对径基苯甲酸、3节胺、4甲苯、5乙苯、6对苯二胺）。
[0023] 从W上可W看出，本发明的混合固定相对疏水性物质和亲水性物质均存在一定的 分离选择性，由于存在双官能团，在分离酸碱中性混合样品时具有较好的分离选择性。
【主权项】
1. 一种反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法，其特征在于:将硅胶表面 首先同时键合I结构的化合物和Π 结构的化合物； 所述I结构的化合物结构式为：所述Π 结构的化合物结构式为：其中R为甲氧基、乙氧基或C1; 采用双氧水将琉基氧化为横酸基，使固定相表面为同时带有十八烷基和横酸基两种基 团的结构，十八烷基和横酸基两种基团结构的结构式为：2. 根据权利要求1所述的反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法，其特征 在于:步骤如下： a. 酸化多孔硅胶； b. 在化保护下，W无水甲苯作为溶剂，Ξ乙胺作为催化剂，将十八烷基Ξ氯硅烷与3-琉 丙基Ξ甲氧基硅烷W平行的方式键合到经a步骤处理的硅胶表面； C、使用双氧水与甲醇的混合液作为氧化剂，浓硫酸作为催化剂，将硅胶表面的琉基氧 化为横酸基。3. 根据权利要求2所述的反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法，其特征 在于:所述a步骤是称取硅胶于一定浓度的稀盐酸或稀硝酸或稀硫酸溶液中，分散均匀后， 在80~120°C下揽拌回流8~20h，抽滤，用水洗涂至中性;所得硅胶在110°C下真空干燥12h，得 活化硅胶;上述所用硅胶与稀盐酸、稀硝酸或稀硫酸的比例为Ig: 15~2?5ιΛ;所用稀盐酸、稀 硝酸或稀硫酸的浓度为20%~30%。4. 根据权利要求2或3所述的反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法，其 特征在于:所述b步骤是W无水甲苯作为溶剂，加入3重量份的活化硅胶和^3重量份的十八 烷基Ξ氯硅烷和3-琉丙基Ξ甲氧基硅烷偶联剂，并加入50~100μΙΞ乙胺作为催化剂，化保 护下90~120°C下揽拌回流12~24h;冷却过滤，依次用二氯甲烧、甲醇、水、甲醇洗涂，80°C下 真空干燥12h，得到十八烷基-琉基键合硅胶;上述所用硅胶与甲苯的比例Ig: 15~25ιΛ;所述 十八烷基Ξ氯硅烷和3-琉丙基Ξ甲氧基硅烷偶联剂的摩尔比为2:0.5~2。5.根据权利要求2或3所述反相-强阳离子交换混合机理色谱固定相的制备方法，其特 征在于:所述C步骤向步骤b中制得的十八烷基-琉基键合硅胶中加入甲醇和浓度为30~40% 的过氧化氨溶液，同时加入浓硫酸，20~40°C条件下揽拌反应20h;过滤，依次用水、甲醇洗 涂，在8(TC下真空干燥12h，得到十八烷基-横酸基键合硅胶;所述甲醇与过氧化氨的体积比 为1:1~4;所述十八烷基-琉基键合硅胶与甲醇和浓度为30~40%的过氧化氨溶液的比例为 Ig: 20~30ιΛ;所述浓硫酸与过氧化氨溶液体积比为0.3~0.5mL: 1L。
【文档编号】B01J20/287GK105833849SQ201610071726
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】徐基伟, 唐涛, 杨三东, 孙元社, 夏明珠, 王风云, 李彤
【申请人】大连依利特分析仪器有限公司, 南京理工大学