專利名稱：烷基胺硅膠毛細管整體柱及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種毛細管電色譜柱，尤其是烷基胺硅膠毛細管整體柱及其制 備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
毛細管電色譜(CEC)是一種結(jié)合了高效液相色譜及高效毛細管電泳兩大技 術(shù)優(yōu)勢的新型分離分析方法，具有高效、高選擇性、高分辨及快速分離的特點。 CEC開辟了高效微分析領(lǐng)域的新途徑而成為當(dāng)代色譜學(xué)發(fā)展的一個新方向(羅國 安，王義明，陳令新，梁瓊麟，毛細管電色譜及其在生命科學(xué)中的應(yīng)用.北京， 2005，科學(xué)出版社)。
通常使用的電色譜柱為顆粒填充柱，該類柱的填充和塞子的制作十分復(fù)雜 繁瑣，而且塞子的存在被認為是填充柱產(chǎn)生氣泡的原因，也正是兩端塞子的穩(wěn) 定性影響了柱子的穩(wěn)定性，這些因素正制約著電色譜的進一步發(fā)展。整體柱具 有制備簡單、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、通透性和重現(xiàn)性好、無需制備塞子等優(yōu)點，被譽 為新一代的色譜分離介質(zhì)(E. Kiodzinska , D. Moravcova , P. Janderab, B. Buszewski, J！Ozramatogr. 乂 2006, 1109, 51-59)。硅膠整體柱作為電色譜整體柱家 族的一員，有其它整體柱無可比擬的優(yōu)越性，如高的機械強度、良好的耐溶劑 性能、耐高低溫性能等，代表了電色譜的一種發(fā)展方向。
硅膠基質(zhì)垸基鍵合固定相在毛細管電色譜分析中的應(yīng)用最為廣泛。目前， 在毛細管電色譜實踐中，超過半數(shù)采用的是非極性固定相(如C18和C8)以反相模 式分離中性化合物，反相電色譜分離模式為極性和中性物質(zhì)的分離提供了相當(dāng) 滿意的分離效果(Klaus K. Unger; Marion Huber; Karin Walhagen; Tom P. Hennessy; Milton T. W. Hearn,」"a/. C7^附.2002， 74, 200A-2007A)，但是對于強極性和堿性化合物的分離分析卻是一個挑戰(zhàn)(Jing Dong, Junjie Ou, Xiaoli Dong, Renan Wu, Mingliang Ye, Hanfa Zou， J. 5^. 5W， 2007, 30, 2986-2992)。對于強極 性物質(zhì)，因為在反相模式下，為了增加極性物質(zhì)的保留，使用了含有大量緩沖 鹽水溶液的流動相，由于固定相表面不能與流動相充分潤濕，容易在界面產(chǎn)生 氣泡，導(dǎo)致電滲流中斷，實驗失敗。而對于堿性化合物，由于填料對堿性物質(zhì) 的強非特異性吸附，由此導(dǎo)致色譜峰拖尾嚴(yán)重，檢測靈敏度下降。采取在流動 相中加入三乙胺和乙二胺等添加劑可較好地改善色譜峰的對稱性，但由于在流 動相中添加競爭堿，會增加流動相的電導(dǎo)，從而增加焦耳熱效應(yīng)，使體系更容 易產(chǎn)生氣泡；而且由于競爭堿中和了部分硅羥基的負電荷，因此產(chǎn)生的電滲流 也比較小。近年來，色譜工作者為改善極性和堿性化合物的電色譜分離分析， 制備了各種改性硅膠鍵合相。如Shi等(Z. -G. Shi， Y. -Q. Feng， L. Xu， M. Zhang and S. -L. Da， 2004, 63， 593-598)用二氧化鋯包覆硅膠整體柱，然后用磷酸鹽
和十八烷基磷酸修飾制得了峰對稱性較好的電色譜整體固定相；Progent等 (Fr6d6ric Progent and Myriam Taverna, / CAra腿tog :爿2004， "/052， 181-189沐 用包埋季胺陽離子的C21烷基鍵合相研究多肽的電色譜行為。Ding等(Guosheng Ding, Zhenliang Da, Ruijuan Yuan， James J. Bao，五/ecfrap/zoras7's， 2006, 27， 3363-3372)制備了一種反相-弱陰離子交換混合模式硅膠基質(zhì)整體柱，但應(yīng)用于 極性和堿性化合物的硅膠基質(zhì)整體柱的報道還很少(Sebastiaan Eeltink Wim Th. Kok Electrophoresis 2006， 27, 84-96)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型反相電色譜硅膠基質(zhì)整體柱即烷基胺硅膠 毛細管整體柱，以滿足在簡單的色譜條件下實現(xiàn)包括中性、酸性和堿性化合物 在內(nèi)的大多數(shù)有機化合物的分離分析。本發(fā)明的烷基胺硅膠毛細管整體柱，包括毛細管和固定相，固定相結(jié)構(gòu)為 下式
OH
<formula>formula see original document page 6</formula>
式中"^Si代表硅膠毛細管整體柱，
R代表正鏈烷基， ^代表氫或正鏈烷基。
優(yōu)選
R代表碳原子數(shù)從6個至30個的正鏈烷基，
&代表氫或碳原子數(shù)從1個至20個的正鏈垸基。
最優(yōu)選
R代表碳原子數(shù)從8個至18個的正鏈烷基， Ri代表氫或碳原子數(shù)從1個至20個的正鏈烷基。
本發(fā)明還提供垸基胺硅膠毛細管整體柱的制備方法，該制備方法的具體合
成步驟如下先制備出硅膠毛細管整體柱，然后制得含環(huán)氧基的硅膠毛細管整
體柱，最后接上烷基胺得到烷基胺硅膠毛細管整體柱。
本發(fā)明的垸基胺硅膠毛細管整體柱的制備方法中，硅膠毛細管整體柱為采
用溶膠-凝膠法制備的。即由四甲氧基硅垸(TMOS)和甲基三甲氧基硅垸(MTMS) 作為共聚反應(yīng)混合前驅(qū)體、聚乙二醇(PEG)為相分離誘導(dǎo)劑、尿素為制中孔劑及 乙酸為催化劑，在經(jīng)預(yù)處理的石英毛細管內(nèi)水解縮聚成凝膠，經(jīng)陳化、熱處理 制得中孔、干燥和老化等凝膠后續(xù)處理得到。
本發(fā)明通過下述方法來制得含環(huán)氧基的硅膠毛細管整體柱將含環(huán)氧丙垸 基團的硅垸偶聯(lián)劑溶解在10 15倍(體積比)的有機溶劑中，通過高壓輸液泵 以在柱衍生化的方式與硅膠毛細管整體柱上的硅羥基反應(yīng)，其反應(yīng)溫度為105 115°C，反應(yīng)時間為4h-8h，
<formula>formula see original document page 6</formula>
反應(yīng)式中+Si代表硅膠毛細管整體柱，X代表甲氧基、乙氧基或氯。
所用含環(huán)氧丙烷基團的硅烷偶聯(lián)劑有3 —縮水甘油基丙基三甲氧基硅烷或
3 —縮水甘油基三乙氧基硅垸、3—縮水甘油基丙基二甲基一氯硅烷，所用有機
溶劑有甲苯，乙醇，N， N-二甲基甲酰胺。
烷基胺硅膠毛細管整體柱的制備方法中，烷基胺通過柱上衍生化的方式鍵 合到含環(huán)氧基的硅膠毛細管整體柱上。首先將垸基胺溶解在有機溶劑中，通過 高壓輸液泵注入含環(huán)氧基的硅膠毛細管整體柱中，以在線柱內(nèi)改性方式進行表 面化學(xué)修飾，其反應(yīng)溫度為30 90°C，反應(yīng)時間為4h-8h，
<formula>formula see original document page 7</formula>
反應(yīng)式中^Si代表硅膠毛細管整體柱， R代表正鏈烷基，
Ri代表氫或正鏈垸基。
所用的烷基胺用下式表示R —NH —& ，式中R代表碳原子數(shù)從6個
至30個的正鏈垸基，優(yōu)選碳原子數(shù)8個至18個的正鏈烷基，R,代表H或碳原
子數(shù)從1個至20個的正鏈烷基，所用有機溶劑有甲醇，乙醇。
本發(fā)明也提供烷基胺硅膠毛細管整體柱在中性、酸性和堿性有機化合物中 的應(yīng)用。
該整體柱是在硅膠整體柱表面上鍵合帶極性基團的取代基，然后再鍵合正 鏈垸基而制成，即該固定相內(nèi)部具有親水性，外部具有疏水性。內(nèi)部親水性的 基團不僅具有對極性化合物氫鍵作用和增加固定相的親水性，而且在酸性和中 性流動相條件下產(chǎn)生較強的正電滲流。對于極性化合物，由于固定相親水性的 提高，能有效實現(xiàn)極性化合物的電色譜分離。對于堿性化合物，由于帶正電荷 的質(zhì)子化胺基離子靜電屏蔽作用，可避免堿性溶質(zhì)與殘留硅羥基作用而導(dǎo)致嚴(yán) 重的峰拖尾現(xiàn)象；本發(fā)明是關(guān)于采用偶聯(lián)劑將伯胺或仲胺共價鍵合在一種含羥 基的硅膠整體柱上，得到一種在電色譜分離分析包括中性、酸性和堿性化合物在內(nèi)的有機化合物時具有良好色譜峰對稱性的柱填料，尤其是采用硅垸偶聯(lián)劑 把伯胺或仲胺鍵合在硅膠整體柱上。
本發(fā)明以溶膠-凝膠方法先制備無機硅膠整體柱，再通過柱上衍生化反應(yīng)引 入烷基胺功能基團。所得硅膠整體柱具有硅膠基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)滲透性和機械強度高、 耐溶劑性能好等優(yōu)點；硅膠整體柱表面鍵合功能基團提供了一種混合模式的分
離機理，即同時具有產(chǎn)生疏水性烷基鏈和一個親水的胺基基團結(jié)構(gòu)單元。正鏈 烷基能夠起到很好的色譜分配作用。而胺基基團不僅具有對極性化合物的氫鍵 作用和增加固定相的親水性，而且在酸性和中性流動相條件下還能夠作為陰離 子交換劑和產(chǎn)生較強的正向電滲流。對于極性化合物的電色譜分離，可使用較
低含量有機改性劑(<40%)的流動相，而不會產(chǎn)生氣泡干擾中斷實驗。對于堿性 有機化合物，可避免帶正電荷的堿性溶質(zhì)與殘留硅羥基作用導(dǎo)致嚴(yán)重的峰拖尾 現(xiàn)象；以本發(fā)明的垸基胺硅膠毛細管整體柱作為電色譜固定相，可利用反相電 色譜模式或混合作用模式來分離極性、非極性和堿性有機化合物。
本發(fā)明所用的整體柱的基質(zhì)是帶有羥基的具有相互交聯(lián)的骨架和多孔網(wǎng)絡(luò)
結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，機械強度高，耐溶劑性能好的硅膠整體柱。本發(fā)明所述
的固定相在酸性和中性條件下極性胺基電離帶正電荷，產(chǎn)生較大的正向電滲
流，可有效地用于有機化合物的電色譜分離，特別是極性和堿性有機化合物的分離。


圖1為一種烷基胺硅膠毛細管整體柱的固定相結(jié)構(gòu)式； 圖2為一種烷基胺硅膠毛細管整體柱的掃描電鏡圖； 圖3為圖1所示整體柱柱體與管壁連接處的掃描電鏡圖； 圖4為烷基胺硅膠毛細管整體柱對苯同系物的分離電色譜圖； 圖5為垸基胺硅膠毛細管整體柱對極性苯酚類化合物的分離電色譜圖； 圖6為垸基胺硅膠毛細管整體柱對堿性苯胺類化合物的分離電色譜圖。
具體實施例方式
實施例1:(1)硅膠整體柱的制備取內(nèi)徑為75pm,外徑365(im石英毛細管，依次 用lmol/L的NaOH溶液浸洗過夜，二次水，鹽酸，二次水、丙酮、無水乙醚 沖洗lh ，然后在通N2下180。C干燥3h，兩端封口備用。0.22g聚乙二醇(t^ =10000)、 0.225g的尿素溶于2.5mL0.01mol/L乙酸溶液中，其中滴加lmL四甲 氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷(9/l,v/v)，冰浴下劇烈攪拌，待溶液成透明均一 的溶膠，注入經(jīng)預(yù)處理好的毛細管中，兩端用硅橡膠封口，放入恒溫水浴4(TC 下陳化25h，取出，于12(TC下熱處理3h，以獲得適當(dāng)?shù)谋缺砻婧涂捉Y(jié)構(gòu)。截 掉封口，用水沖洗出未反應(yīng)物質(zhì)，再用水、無水乙醇沖洗并在6(TC下烘干，放 置氣相色譜儀柱溫箱中33(TC老化25h即得硅膠毛細管整體柱(基質(zhì))。
(2) 環(huán)氧基硅膠整體柱的制備
硅膠毛細管整體柱床層用6M鹽酸處理約2h，去離子水沖洗至中性，接入 氣相色譜儀柱溫箱內(nèi)N2吹掃下18(TC熱處理1 h完成活化。5mL3 —縮水甘油基 丙基三甲氧基硅烷和40mL無水甲苯混合均勻，用高壓輸液泵引入毛細管柱中進 行柱上硅烷化表面化學(xué)修飾，于ll(TC恒溫反應(yīng)lh，該步驟重復(fù)4次。反應(yīng)完 成后依次用無水甲苯、甲醇、丙酮沖洗，然后在N2吹掃下，5(TC干燥2 h。
(3) 烷基胺硅膠整體柱的制備
3g正十四烷基胺溶于40mL甲醇中，用高壓輸液泵將此溶液引入環(huán)氧基硅 膠整體柱中，于8(TC恒溫反應(yīng)lh，該步驟重復(fù)4次。反應(yīng)完成后，依次用甲醇、 乙腈、緩沖溶液沖洗，即得正十四烷基胺硅膠毛細管整體柱。其掃描電鏡圖見 圖2、圖3。
用2.5g正癸胺代替正十四胺，按實施例1的步驟進行，得正癸垸基胺毛細 管整體柱。實施例3
用實施例l制備的烷基胺硅膠毛細管整體柱，截取總長度為30cm，有效長 度為20cm，在CEC模式下，以pH=2.5、離子濃度10mmol/L、乙腈醋酸鹽 (60/40,v/v)的緩沖液為流動相，外加電壓-15kV、檢測波長214nm條件下，對 苯的同系物進行分離，對應(yīng)峰分別1.苯，2.甲苯，3.乙苯，4.丙苯，5.丁苯，6. 戊苯,7.已苯。其譜圖如圖4所示。 實施例4
用實施例1制備的垸基胺硅膠毛細管整體柱，以pH=2.5、離子濃度 10mmol/L、乙腈醋酸鹽(30/70,v/v)的緩沖液為流動相，外加電壓-15kV 、 檢測波長214mn條件下對六種極性苯酚類化合物進行了分離。對應(yīng)峰分別1.苯 酚，2.對硝基苯酚，3. 二硝基苯酚，4.鄰氯苯酚，5.鄰硝基苯酚，6.二氯苯酚。其 譜圖如圖5所示。
實施例5
用實施例1制備的烷基胺硅膠毛細管整體柱，分離苯胺堿性有機化合物。 其分離條件如下流動相乙腈與醋酸鹽緩沖液的體積比為70比30 ，醋酸鹽 緩沖液pH為3，檢測波長為254nm,其余實驗分離條件同實施例4。對應(yīng)峰分 別1. 二苯胺，2.(x萘胺，3.鄰聯(lián)甲苯胺,4.鄰苯二胺。其譜圖如圖6所示。
權(quán)利要求
1、一種烷基胺硅膠毛細管整體柱，包括毛細管和固定相，其特征在于固定相結(jié)構(gòu)為下式式中 id="icf0002" file="A2008100734360002C2.tif" wi="10" he="3" top= "64" left = "48" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>代表硅膠毛細管整體柱，R代表正鏈烷基，R1代表氫或正鏈烷基。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基胺硅膠毛細管整體柱，其特征在于R代表碳原子數(shù)從6個至30個的正鏈烷基，R,代表氫或碳原子數(shù)從1個至20個的正鏈烷基。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的烷基胺硅膠毛細管整體柱，其特征在于 R代表碳原子數(shù)從8個至18個的正鏈烷基，R,代表氫或碳原子數(shù)從1個至20個的正鏈烷基。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基胺硅膠毛細管整體柱的制備方法，其特征 在于具體合成步驟如下先制備出硅膠毛細管整體柱，然后制得含環(huán)氧基的硅膠毛細管整體柱，最后接上烷基胺得到烷基胺硅膠毛細管整體柱。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的烷基胺硅膠毛細管整體柱的制備方法，其特征 在于所述的硅膠毛細管整體柱為采用溶膠-凝膠;去制備的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的烷基胺硅膠,管整體柱的制備方法，其特征 在于由四甲氧基硅烷(TM0S)和甲基三甲氧基硅烷(M頂S)作為共聚反應(yīng)混合前驅(qū) 體、聚乙二醇(PEG)為相分離誘導(dǎo)劑、尿素為制中孔劑及乙酸為催化劑，在經(jīng)預(yù) 處理的石英毛細管內(nèi)水解縮聚成凝膠，經(jīng)陳化、熱處理制得中孔、干燥和老化 等凝膠后續(xù)處理得到。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的烷基胺硅膠毛細管整體柱的制備方法，其特征 在于含環(huán)氧丙烷基團的硅垸偶聯(lián)劑溶解在10 15倍(體積比)的有機溶劑中， 通過高壓輸液泵以在柱衍生化的方式與硅膠毛細管整體柱上的硅羥基反應(yīng)，其 反應(yīng)溫度為105 115°C，反應(yīng)時間為4h-8h，<formula>formula see original document page 2</formula>反應(yīng)式中代表硅膠毛細管整體柱， X代表甲氧基、乙氧基或氯。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的烷基胺硅膠毛細管整體柱制備方法，其特征在于所用含環(huán)氧丙垸基團的硅烷偶聯(lián)劑有3 —縮水甘油基丙基三甲氧基硅烷或3 一縮水甘油基三乙氧基硅烷、3—縮水甘油基丙基二甲基一氯硅垸，所用有機溶 劑有甲苯，乙醇，N， N-二甲基甲酰胺。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的垸基胺硅膠毛細管整體柱的制備方法，其特征 在于烷基胺通過柱上衍生化的方式鍵合到含環(huán)氧基的硅膠毛細管整體柱上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的烷基胺硅膠毛細管整體柱的制備方法，其特征 在于垸基胺溶解在有機溶劑中，通過高壓輸液泵注入含環(huán)氧基的硅膠毛細管整 體柱中，以在線柱內(nèi)改性方式進行表面化學(xué)修飾，其反應(yīng)溫度為30 9(TC，反 應(yīng)時間為4h-8h，<formula>formula see original document page 3</formula>反應(yīng)式中"^Si代表硅膠毛細管整體柱， R代表正鏈烷基，Ri代表氫或正鏈烷基。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的垸基胺硅膠毛細管整體柱制備方法，其特征在 于所用的烷基胺用下式表示R —NH —R1 ，式中R代表碳原子數(shù)從6個至 30個的正鏈烷基，優(yōu)選碳原子數(shù)8個至18個的正鏈烷基，Rl代表H或碳原子 數(shù)從1個至20個的正鏈垸基，所用有機溶劑有甲醇，乙醇。
12、 權(quán)利要求1所述的烷基胺硅膠毛細管整體柱在中性、酸性和堿性有機 化合物中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型反相電色譜硅膠基質(zhì)整體柱，即烷基胺硅膠毛細管整體柱，以滿足在簡單的色譜條件下實現(xiàn)包括中性、酸性和堿性化合物在內(nèi)的大多數(shù)有機化合物的分離分析。特別對堿性有機化合物，可有效改善色譜峰對稱性。本發(fā)明的烷基胺硅膠毛細管整體柱，包括毛細管和固定相，固定相結(jié)構(gòu)式中Si代表硅膠毛細管整體柱，R代表正鏈烷基，R₁代表氫或正鏈烷基。本發(fā)明還提供烷基胺硅膠毛細管整體柱的制備方法，其具體合成步驟如下先制備出硅膠毛細管整體柱，然后制得含環(huán)氧基的硅膠毛細管整體柱，最后接上烷基胺得到烷基胺硅膠毛細管整體柱。本發(fā)明也提供了烷基胺硅膠毛細管整體柱在中性、酸性和堿性有機化合物中的應(yīng)用。
文檔編號B01J20/291GK101306263SQ20081007343
公開日2008年11月19日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者葉芳貴, 順 王, 趙書林 申請人:廣西師范大學(xué)