一種醇羥基親水色譜固定相及其製備方法

2023-07-04 00:04:21

專利名稱：一種醇羥基親水色譜固定相及其製備方法
技術領域：
本發明涉及液相色譜固定相，具體的說是一種醇羥基親水色譜固定相及其製備方法；其是採用dick chemistry作為鍵合反應方法的醇羥基親水色 譜固定相。技術背景反相高效液相色譜(RP-HPLC)是目前使用最為廣泛的高效分離技術， 但是反相色譜中使用的疏水固定相(如C18， C8等)對強極性化合物(如 寡糖，糖苷，強極性寡肽等)的保留很弱，甚至不保留。為了對強極性化 合物有較好的保留作用而達到分離的目的，使用極性固定相是一種很好的 途徑。親水作用液相色譜模式(HILIC)是近年來發展起來的用於分離強極 性化合物的色譜技術，類似於正相色譜，使用極性固定相和極性相對較小 的流動相，但與正相色譜不同的是其流動相中含水(水含量一般小於40%) [Alpert， A. J. J C/zrawatogr. 1990， 177-196]。親水作用色譜用於分離強極性化合物(如寡糖，寡肽和極性藥物分子等)已有文獻報導[Strege，M.A. Anal. Chem. 1998， 70， 2439-2445; Strege, M. A. et al， Anal. Chem. 2000, 72， 4629-4633; Wang， X. D. et al， CTzra/watogr.」，2005, 1083， 58~62; Tolstikov, V. V. et al，說'oc/zew. 2002， 301, 298—307; Yoshida， T. ^加/. C&m. 1997， 69, 3038—3043; Risley， D.S. et al，爿"a/. CTze附.2000， 72， 1736-1739; Dallet， P. et al, / Ozrawatogr. 5 2000， 742， 447-452; Olsen， B. A. / 爿2001.913,113-122]。但是，親水作用色譜的固定相依然是使用正相固定相，主要 是直接使用矽膠，氨基，氰基等作為固定相[Guo, Y. et al， J C72rawato^.A 2005, 1074, 71-80; Garbis， S. D. et al，爿wa/.C/7e/w. 2001， 73， 5358-5364]，存在 著重現性差和使用壽命短的問題。例如，鍵合氨基固定相在酸性條件下會發生電離，隨pH變化其表面狀態會發生改變；直接使用矽膠則也會因為矽 羥基在鹼性條件下發生電離而改變表面結構。這些表面結構的變化會對分 離造成不可預測的影響，特別是對重現性和柱子的使用壽命有很大的影響。 目前，專門為親水作用色譜開發的固定相剛剛起步，主要是將含甲醯 胺基，羥基的聚合物鍵合到矽膠上作為親水固定相，商品化的親水作用色譜固定相種類較少[Guo, Y. et al, Ozrawfltogr .A 2005， 1074， 71-80]。目 前，對各類親水作用固定相缺乏系統的比較研究，還沒有被廣泛使用和普 遍接受的親水作用色譜固定相[Guo, Y. et al, 乂 Ozramatogr J， 2005, 1074, 71-80]。"點擊化學"(click chemistry)是美國斯克利普斯研究所(Scripps Research Institute)的K. B. Sharpless教授(2001年諾貝爾化學獎得主)在 2001年提出的一個合成化學概念，其核心內容是以高選擇性，高轉化率， 條件溫和，操作簡單的化學反應來實現功能基團的偶聯，達到高效製備功 能分子和功能材料的目的。當前，最為廣泛使用的"點擊化學"(click chemistry)反應是Huisgen 1，3-diploar cycloaddition反應，其反應-式如下r2、 r2、n'n、、nazides acetylenes"點擊化學"(clickchemistry)已經被應用到固體表面修飾的研究中，但目前 還沒有使用其進行固定相鍵合的報導。 發明內容本發明的目的在於提供了一種新型醇羥基親水色譜固定相及其製備方 法，以滿足在親水作用液相色譜模式下實現對強極性化合物的分離。 為實現上述目的，本發明採用的技術方案為一種醇羥基親水色譜固定相，這種鍵合醇羥基固定相以醇羥基為極性基團，結構新穎，性質穩定，並且結構中含有1， 2， 3-三唑環結構，結構為\ /n其中，X為-OCH3或-OCH2CH3， Y為-CH200C-或者-CH2NHOC-;當 m=0時，n=0;當m=l時，n=0 4。所述的固定相的製備使用click chemistry作為鍵合方法，鍵合醇羥基作 為極性基團，即利用矽膠上的固載的疊氮基團與溶液中含醇羥基分子上修 飾的炔基的l， 3-環加成反應來實現醇羥基的鍵合。首先在矽膠表面引入疊氮基團，然後以水/乙醇或水/甲醇混合體系為反 應溶劑，將修飾有末端炔烴的一元或多元醇分子鍵合到矽膠表面，即得醇 羥基極性固定相。此固定相結構簡單，性質穩定(在酸鹼條件下不發生電 離)，製備過程簡單(室溫下水溶液體系中反應)，高效(click chemistry 選擇性和轉化率都可達100%)。採用該方法製備的極性固定相在水/乙腈 (水含量<40%)流動相中表現出典型的親水作用液相色譜特徵，對極性化 合物有很好的保留和分離選擇性。具體步驟如下a.矽膠表面引入疊氮基團在有機溶劑中加入矽烷偶聯劑、疊氮化鈉 和催化劑，矽垸偶聯劑、疊氮化鈉與催化劑的摩爾比為1 : (1. 2 — 3 ):(0 . 0 1—0. 1 )，於60 130°C條件下反應8 24小時，然後加入經 160°C加熱6 18小時的微球型矽膠，每克矽膠所需矽烷偶聯劑為2-8mmol; 在60~130°C條件下繼續反應12~24小時，用砂芯漏鬥過濾，依次用二氯 甲烷，乙醇，水，丙酮洗滌，所得固體於真空乾燥箱中40~80°C條件下幹
燥6 12小時，即得(3-丙基)疊氮基矽膠； 步驟a所用矽烷偶聯劑有如下結構其中，X為-OCH3或-OCH2CH3， A為Cl-或Br-。該反應為X3SiNa其中，X為-OCH3或-OCH2CH3， A為Cl-或者Br-。所用有機溶劑為 乙腈、甲苯或N，N-二甲基甲醯胺，每克矽膠所需有機溶劑的量為5-20mL;催化劑為碘化鈉或者碘化鉀；球形矽膠是粒徑和孔徑均勻的全多孔矽膠小球，粒徑為5 40,，孔徑為60 300A。b. click chemistry鍵合醇羥基固定相將上述製備的(3-丙基)疊氮基 矽膠中加入體積比為1/10-10/1的水/甲醇或水/乙醇混合溶劑中，每克(3-丙基)疊氮基矽膠所需混合溶劑量為2 0 — 5 0 mL，再加入修飾有末端 炔基的醇羥基化合物、催化劑，修飾有末端炔基的醇羥基化合物加入的摩 爾劑量為矽膠上疊氮的摩爾劑量的1 10倍，最好為2 5倍，催化劑為硫 酸銅和抗壞血酸鈉，所用摩爾劑量分別為修飾有末端炔基的醇羥基化合物 摩爾劑量的1 10%和2 40%;在10 80°C條件下反應24 72小時，用砂芯 漏鬥過濾，依次用乙醇，水，重量濃度2-20%EDTA水溶液，水，丙酮洗 滌，所得固體於真空乾燥箱中40~80°C條件下乾燥6 12小時，即醇羥基 固定相；步驟b所用的修飾有末端炔基的醇羥基化合物的結構為其中Y為-CH200C-或者-CH2NHOC-;當m=0時，n=0;當m-l時， n=0~4。該反應為其中，X為-OCH3或-OCH2CH3， Y為-CH200C-或者-CH2NHOC-; m二0 時，n=0; m=l時，n=0 4。催化劑為硫酸銅和抗壞血酸鈉，所用劑量分別 為修飾有末端炔基的醇羥基化合物劑量的1~10%和2 40% (摩爾比)。200610047965. 1
說明書第4/6頁


圖1為本發明實施例1製備的醇羥基固定相用於親水模式下的色譜圖； 圖2為本發明實施例1製備的醇羥基固定相應用於分離糖的色譜圖。 本發明具有如下優點
1. 採用醇羥基作為極性功能基團，其結構簡單，而且作為極性固定相 在親水作用液相色譜模式下可以實現對強極性化合物的高效分離；
2. 醇羥基作為功能基團，其性質十分穩定，其表面結構不會因為pH 的改變而發生變化，也不容易與溶質分子發生反應，避免了常用的鍵合氨 基固定相結構的不穩定性。
3. 採用clickchemistiy作為鍵合反應方法，可以在溫和的條件下實現高 選擇性和高轉化率的固載。
具體實施例方式
本發明所述的固定相可有效地用於親水作用色譜模式下對極性化合物 的分離。下面結合實施例和附圖，對本發明做進一步說明。實施例僅限於 說明本發明，而非對本發明的限定。
在1000ml三口燒瓶中加入500ml無水甲苯，45mmo1 (約10ml) 3-氯 丙基三乙氧基矽烷，60mmo1 (約4.0g)疊氮化鈉，然後加入3.0mmo1碘化 鈉(約0.5g)作為催化劑，80。C下反應24h，然後加入粒徑為5pm的球形 矽膠顆粒20g, 8(fC下再反應24h，然後依次用二氯甲烷，乙醇，水，丙 酮各洗滌兩次，每次200ml， 60oC真空乾燥12小時即得(3-丙基)疊氮 基矽膠。取2.5g千燥後(3-丙基)疊氮基矽膠於反應器中加入60ml水， 60ml乙醇，5mmo1丙炔醇(約0.3g)，然後加入0.25mmo1硫酸銅和0.75mmo1 抗壞血酸鈉作為催化劑，室溫下反應48h，依次用乙醇，水，10Q/。的EDTA 水溶液，水，丙酮各洗滌兩次，每次100ml，室溫下真空乾燥12小時即得 產品，結構為
把所得醇羥基固定相填料填裝於4.6mm* 150mm的不鏽鋼HPLC色譜 柱中，製得的色譜柱用於測試其在親水色譜模式下對強極性化合物的保留 和分離混合樣品。用於分離萘和尿嘧啶的條件為乙腈/水作為流動相，乙 腈和水的體積比為95比5，流速0.6ml/min，柱溫為30°C，檢測波長為254nm， 色譜圖如1所示(1為萘，2為尿嘧啶)。分離結果顯示，在本發明所提供 的醇羥基柱上，反相色譜柱死時間流出的強極性化合物尿嘧啶得到了很好 的保留，並且與萘得到了很好的基線分離，兩者出峰順序與常規反相柱匕 正好相反，表現出典型的親水作用模式特徵和良好的分離選擇性。
使用實施例1所製備的色譜柱分離在親水作用色譜模式下分離單糖和
實施例1
實施例2
寡糖。以乙腈/水作為流動相，梯度洗脫(水體積含量0-10分鐘5-10%; 10-25分鐘10%)條件下，果糖，葡萄糖，蔗糖，麥芽糖得到了良好的分
離(如圖2所示，圖中1， 2， 3， 4分別為果糖，葡萄糖，蔗糖，麥芽糖)。 實施例3
與實施例1不同之處在於，採用葡萄糖酸丙炔酯代替丙炔醇，按實施 例1的合成步驟可得另一種醇羥基固定相和此固定相填充的色譜柱。固定
相的結構為其結構為
oh ho
實施例4
在500ml三口燒瓶中加入200ml無水甲苯，60mmo1 (約15ml) 3-氯丙 基三乙氧基矽烷，60mmo1 (約4.0g)疊氮化鈉，然後加入5.Ommo1碘化鈉 (約0.5g)作為催化劑，11(fC下反應24h，然後加入粒徑為5pm的球形 矽膠顆粒20g， H0。C下再反應24h，然後依次用二氯甲垸，乙醇，水，丙 酮各洗滌兩次，每次200ml， 60°C真空乾燥12小時即得(3-丙基)疊氮基 矽膠。取2.5g乾燥後(3-丙基)疊氮基矽膠於反應器中加入60ml水，60ml 乙醇，5mmo1丙炔醇(約0.3g)，然後加入0.25mmo1硫酸銅和0.75mmo1 抗壞血酸鈉作為催化劑，室溫下反應48h，依次用乙醇，水，10。/。的EDTA 水溶液，水，丙酮各洗滌兩次，每次100ml，室溫下真空千燥12小時即得 產品，結構為
實施例5
在500ml三口燒瓶中加入300ml無水乙腈，30mmol (約7ml) 3-氯丙 基三乙氧基矽烷，40mmol (約2.6g)疊氮化鈉，然後加入3.0mmol碘化鈉 (約0.5g)作為催化劑，80。C下反應24h，然後加入粒徑為5pm的球形矽 膠顆粒20g， 80。C下再反應24h，然後依次用二氯甲烷，乙醇，水，丙酮 各洗滌兩次，每次200ml， 60°C真空乾燥12小時即得(3-丙基)疊氮基矽 膠。取2.5g乾燥後(3-丙基)疊氮基矽膠於反應器中加入60ml水，60ml 乙醇，5mmol丙炔醇(約0.3g)，然後加入O.lmmol硫酸銅和0.3mmo1抗 壞血酸鈉作為催化劑，室溫下反應48h，依次用乙醇，水，10%的EDTA 水溶液，水，丙酮各洗滌兩次，每次100ml，室溫下真空乾燥12小時即得formula see original document page 8
實施例6
在500ml三口燒瓶中加入300ml無水N，N-二甲基甲醯胺，30mmol(約
7ml)3-氯丙基三乙氧基矽烷，40mmol(約2.6g)疊氮化鈉，然後加入3.0mmo1 碘化鈉(約0.5g)作為催化劑，110°C下反應24h，然後加入粒徑為5pm 的球形矽膠顆粒20g， U0。C下再反應24h，然後依次用二氯甲烷，乙醇， 水，丙酮各洗滌兩次，每次200ml， 60。C真空乾燥12小時即得(3-丙基) 疊氮基矽膠。取2.5g乾燥後(3-丙基)疊氮基矽膠於反應器中加入60ml 水，60ml乙醇，5mmo1丙炔醇(約0.3g)，然後加入O.lmmol硫酸銅和 0.3mmol抗壞血酸鈉作為催化劑，室溫下反應48h，依次用乙醇，水，10% 的EDTA水溶液，水，丙酮各洗滌兩次，每次100ml，室溫下真空乾燥12 小時即得產品，結構為
權利要求
1.一種醇羥基親水色譜固定相，其特徵在於其結構為，其中，X為-OCH3或-OCH2CH3，Y為-CH2OOC-或者-CH2NHOC-；當m＝0時，n＝0；當m＝1時，n＝0～4。
2. —種權利要求l所述的固定相的製備方法，其特徵在於使用Clickchemistry作為鍵合方法，鍵合醇羥基作為極性基團，包括如下步驟a. 矽膠表面引入疊氮基團在有機溶劑中加入矽垸偶聯劑、疊氮化鈉 和催化劑，矽烷偶聯劑、疊氮化鈉與催化劑的摩爾比為l : 1. 2 — 3: 0 . 0 1 — 0 . 1 ，於60~130°C條件下反應8~24小時，然後加入經160°C 加熱6~18小時的微球型矽膠，每克矽膠所需矽烷偶聯劑為2-8mmol;在 60~130°C條件下繼續反應12 24小時，用砂芯漏鬥過濾，依次用二氯甲烷， 乙醇，水，丙酮洗滌，所得固體於真空乾燥箱中40 80。C條件下乾燥6 12 小時，即得(3-丙基)疊氮基矽膠；b. click chemistry鍵合醇羥基固定相將上述製備的(3-丙基)疊氮基 矽膠中加入體積比為1/10~10/1的水/甲醇或水/乙醇混合溶劑中，每克(3-丙基)疊氮基矽膠所需混合溶劑量為2 0 — 5 0 mL，再加入修飾有末端 炔基的醇羥基化合物、催化劑，修飾有末端炔基的醇羥基化合物加入的摩 爾劑量為矽膠上疊氮的摩爾劑量的1~10倍，催化劑為硫酸銅和抗壞血酸 鈉，所用摩爾劑量分別為修飾有末端炔基的醇羥基化合物摩爾劑量的 1 10%和2 40%;在10 80。C條件下反應24 72小時，用砂芯漏鬥過濾， 依次用乙醇，水，重量濃度2-20%EDTA水溶液，水，丙酮洗滌，所得固 體於真空千燥箱中40~80°C條件下乾燥6~12小時，即醇羥基固定相。
3. 按照權利要求2所述的製備方法，其特徵在於步驟a所用的有機 溶劑為乙腈，甲苯或N， N-二甲基甲醯胺;每克矽膠所需有機溶劑的量為5-30 mL。
4. 按照權利要求2所述的製備方法，其特徵在於步驟a所用矽烷偶聯劑有如下結構formula see original document page 2其中，X為-OCH3或-OCH2CH3， A為Cl-或Br-。
5. 按照權利要求2所述的製備方法，其特徵在於步驟a所用的催化 劑為碘化鈉或者碘化鉀。
6. 按照權利要求2所述的製備方法，其特徵在於步驟a所用的球形 矽膠是粒徑和孔徑均勻的全多孔矽膠小球，粒徑為5 40pm，孔徑為 60~300A。
7.按照權利要求2所述的製備方法，其特徵在於步驟b所用的修飾 有末端炔基的醇羥基化合物的結構為其中Y為-CH200C-或者-CH2NHOC-;當m=0時，n=0;當m=l時， n=0~4。
8.按照權利要求2所述的製備方法，其特徵在於步驟b所用的修飾有末端炔基的醇羥基化合物的摩爾比劑量為矽膠上疊氮的摩爾比劑量的2~5倍。
全文摘要
一種醇羥基親水色譜固定相，其結構為右式，其中，X為-OCH3或-OCH2CH3，Y為-CH2OOC-或者-CH2NHOC-；當m＝0時，n＝0；當m＝1時，n＝0～4。本發明採用clickchemistry作為鍵合反應方法首先在矽膠表面引入疊氮基團，然後以水/乙醇或水/甲醇混合體系為反應溶劑，將修飾有末端炔烴的一元或多元醇分子鍵合到矽膠表面，即得醇羥基極性固定相。此固定相結構簡單，性質穩定(在酸鹼條件下不發生電離)，製備過程簡單(室溫下水溶液體系中反應)，高效(clickchemistry選擇性和轉化率都可達100％)。採用該方法製備的極性固定相在水/乙腈(水含量＜40％)流動相中表現出典型的親水作用液相色譜特徵，對極性化合物有很好的保留和分離選擇性。
文檔編號B01J20/288GK101152624SQ20061004796
公開日2008年4月2日 申請日期2006年10月1日 優先權日2006年10月1日
發明者青 徐, 梁鑫淼, 郭志謀, 雷愛文 申請人:中國科學院大連化學物理研究所