[发明专利]基于硅胶表面共聚反应的色谱分离材料及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及色谱分离材料，具体的说是一种基于硅胶表面共聚反应的硅胶基质键合“非极性/极性共聚固定相”及其制备方法。

背景技术

反相高效液相色谱是当前应用最为广泛的分离分析技术。硅胶基质十八烷基键合固定相是反相色谱最常用的分离材料。但是，十八烷基固定相只能提供单一的疏水作用力，对极性化合物的保留和分离选择性较差。因此，在常规反相固定相的基础上引入极性基团，发展能同时提供疏水作用力和极性相互作用力的键合固定相，补充反相色谱分离过程中的极性选择性是色谱分离技术发展的重要方向[Buszewski，B.et al，Anal.Chem.1997，69，3277-3284]。

当前，在反相固定相中引入极性基团的制备技术主要有两种，即极性包埋技术(polar-embeded)[Silva，C.R.et al，J.Chromatogr.A，2001，913，65-73]和极性封尾技术(polar-endcapped)[Layne，J.et al，J.Chromatogr.A，2002，957，149-164]。通过这两种技术能在非极性键合固定相中引入酰胺、脲基、醇基等极性基团，能有效改善反相固定相的极性选择性。但是，这种两种引入极性基团的技术也存在一定的局限性。极性包埋的方法是在每一个非极性的配基和硅胶之间插入一个极性基团，即极性基团与非极性配基之间的比例基本是1∶1，很难调控极性基团与非极性配基之间的比例。另外，极性基团与非极性配基的空间位置相对固定，难以进行调控。极性封尾的方法是通过键合非极性配基后硅胶表面残余的硅醇基与极性硅烷试剂的反应引入极性基团，极性基团的数量和位置分布更加的不确定。

Wirth等发展了一种利用硅烷试剂在水合硅胶进行水平聚合反应制备色谱固定相的方法[Peter Fairbank，R.W.et al，Anal.Chem.1995，67，3879-3885]。该方法被用于制备丙基/十八烷基混合反相固定相和甲基/十八烷基混合固定相[Peter Fairbank，R.W.et al，J.Chromatogr.A，1999，830，285-291]。另外，该方法还被用于制备3-氯丙基硅胶[Hughes，M.A.et al，Ind.Eng.Chem.Res.2006，45，6538-6547；美国专利：专利号为5,695,882]。该方法为进行硅胶表面共聚反应提供了可能。但是，当前尚未出现使用此方法制备极性反相色谱固定相的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种以“非极性/极性共聚固定相”为功能基团的分离材料及制备该材料的方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明的分离材料的结构式如下：

其中，Silica Gel为硅胶，NP为非极性基团，包括碳原子数为1～30的正链烷基、苯基等。P为极性基团，包括以碳原子数为1～12的正链烷基相连接的氯原子、溴原子、氰基、胺基、苯磺酸基、磺酸基、羧基、季铵基、醇基等。

本发明的分离材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)硅胶加入体积浓度为1％～38％的盐酸或硝酸溶液中，加热回流搅拌1～48小时，过滤，水洗至中性，于100～160℃下干燥至恒重。

(2)步骤(1)所得干燥硅胶置于相对湿度为20％～80％的气氛中24～72小时，使硅胶吸水增重0.5％～10％。

(3)硅胶表面共聚：将步骤(2)所得水合硅胶置于玻璃或者聚四氟乙烯反应容器中，氮气氛围下加入有机溶剂，搅拌均匀，滴加非极性硅烷试剂和极性硅烷试剂混合物，保持温度为20～200℃条件下搅拌2～48小时。

所用有机溶剂为与水不互溶的有机溶剂，包括甲苯、乙苯、二甲苯、正己烷、正庚烷、正戊烷、正辛烷、环己烷等苯系物和烷烃。每克水合硅胶使用2mL～100mL有机溶剂。非极性硅烷试剂结构式为：

其中X为氯原子，甲氧基或乙氧基；n为0～29，A为苯基或甲基。极性硅烷试剂结构式为：

其中X为氯原子，甲氧基或乙氧基；n为1～12，B为氯原子、溴原子、氰基、胺基、苯磺酸基、磺酸基、羧基、季铵基、二醇基等。非极性硅烷试剂和极性硅烷试剂的比例为1/100～100/1。极性硅烷试剂和非极性硅烷试剂总的使用量为每克水合硅胶使用0.5mmol～5mmol硅烷试剂。

(4)洗涤和干燥：将步骤(3)的反应体系冷却至室温，减压过滤并用甲苯、二氯甲烷、甲醇、水、四氢呋喃、甲醇等溶剂洗涤，固体产品在60～100℃条件下干燥12小时。