咪唑雙陽離子液體親水作用色譜固定相及其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高效液相色譜固定相，具體涉及咪唑雙陽離子液體鍵合硅膠親水作用 色譜固定相以及其制備方法和對極性與親水性物質(zhì)的分離應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為一種現(xiàn)代分離分析技術(shù)，高效液相色譜目前已經(jīng)在食品安全、環(huán)境與藥物檢 測等諸多領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。其中，固定相在色譜分離過程中起著舉足輕重的作用，對 其的開發(fā)研究一直是色譜領(lǐng)域的熱點。親水作用色譜（HILIC)于1990年由Alpert首先提 出，其采用極性固定相，能夠很好的保留反相色譜中不保留或保留弱的極性與親水性化合 物，同時采用與反相色譜類似的水和水溶性溶劑為流動相，解決了正相色譜中樣品的溶解 性與質(zhì)譜的兼容性問題，基于此，親水作用色譜又被稱為含水正相色譜。近年來，HILIC受到 極大的關(guān)注，得到了很好的發(fā)展與應(yīng)用，然而也存在著一些問題，比如，柱效相比于反相色 譜固定相較低，峰形不夠?qū)ΨQ，另外，盡管已經(jīng)有一系列商品化的HILIC固定相(不同極性 基團(tuán)修飾如氨基，酰胺，二醇基，sulfoalkylbetaine等修飾的硅膠和聚合物，或者僅僅是裸 硅膠)，然而考慮到極性基團(tuán)種類與數(shù)量的不同所導(dǎo)致的極性化合物的多樣性，現(xiàn)有HILIC 固定相對極性和親水性物質(zhì)的覆蓋度仍然不夠，滿足不了分離分析的需求。因此，發(fā)展新的 HILIC固定相對于擴(kuò)展其應(yīng)用范圍有重要的意義。
[0003] 離子液體是在室溫或近室溫下呈液態(tài)的由離子構(gòu)成的有機(jī)熔融鹽，其具有一系列 優(yōu)點，較低的熔點、良好的溶解性、較好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、幾乎沒有蒸汽壓，難以揮 發(fā)，目前已在催化、分離、萃取、電化學(xué)等方面得到很好的應(yīng)用，尤其是其可設(shè)計性與多重相 互作用使得其在分離領(lǐng)域得到極大的關(guān)注。在分離領(lǐng)域，離子液體主要用于樣品預(yù)處理和 毛細(xì)管氣相色譜固定相，目前已經(jīng)有商品化的毛細(xì)管氣相色譜固定相出現(xiàn)。近年來，離子液 體鍵合硅膠作為液相色譜固定相的報道引起研究者的興趣，研究表明，離子液體HPLC固定 相具有很好的色譜保留行為，其具有多重相互作用，包括靜電作用、離子交換作用、nn作 用以及偶極相互作用和氫鍵鍵合作用。咪唑離子液體，由于其原料易得，合成簡單，因此液 相色譜固定相方面的應(yīng)用主要涉及咪唑離子液體。目前，所報道的離子液體HPLC固定相都 是基于單陽離子液體，大部分主要呈現(xiàn)反相色譜與離子交換保留行為來分離陰陽離子以及 一些中性化合物。咪唑離子液體通常是由N-單取代咪唑與鹵代烷烴類之間的親核取代反 應(yīng)制備，所制備的離子液體一方面要具備易于進(jìn)行硅膠表面鍵合的功能基團(tuán)（通常來源于 單取代咪唑，比如雙鍵)，另一方面商品化可得到的具備別的功能基團(tuán)的鹵代烷烴類非常有 限，常見的是疏水性的烷烴鏈，所有這些因素使得通過簡單的常規(guī)方法所得到的離子液體 更適合作為反相色譜固定相的鍵合分子。目前也有少量報道關(guān)于離子液體鍵合硅膠作為 HILIC固定相，一種是在離子液體中引入酯基并且咪唑環(huán)正離子位于外側(cè)，另一種是功能化 的陰陽離子分別通過化學(xué)鍵鍵合至硅膠表面，然而，上述方法均涉及額外的合成步驟，而且 所得固定相的柱效并不理想。
[0004] 雙陽離子液體于近年來得到極大的關(guān)注，目前已經(jīng)應(yīng)用于毛細(xì)管氣相色譜固定 相，有機(jī)合成和電化學(xué)等方面并取得很好的結(jié)果。然而，目前為止并沒有雙陽離子液體用于 高效液相色譜固定相方面的報道。之前的研究表明，雙陽離子液體相比于單陽離子液體的 主要優(yōu)勢是更高的熱穩(wěn)定性和更強(qiáng)的可設(shè)計性，而基于線性自由能關(guān)系的Abraham溶劑化 參數(shù)模型表明雙陽離子液體的相互作用參數(shù)與同類型的單陽離子液體相似。Abraham溶劑 化參數(shù)模型所利用的氣相色譜是基于氣-液分配的，不同于液相色譜的保留機(jī)理，也并沒 有考慮在HILIC模式中通常會存在的靜電相互作用。另外，當(dāng)離子液體被固定到支撐材料 的表面時，其液體性質(zhì)丟失，但是其別的獨(dú)特性能和對材料的表面修飾功能并不會改變。因 此，當(dāng)雙陽離子液體被固定相到材料表面時，其會增強(qiáng)表面的離子性和親水性，這將有利用 HILIC模式下對親水性特別是離子型化合物的保留。
[0005] 綜上所述，本發(fā)明提供了咪唑雙陽離子液體鍵合硅膠親水作用色譜固定相及其制 備方法，利用"巰基_烯基"點擊化學(xué)反應(yīng)，將帶烯基的雙陽離子液體鍵合至3-巰基丙基修 飾的硅球表面，與常規(guī)單陽離子液體鍵合硅膠固定相相比，制備方法同樣簡便，并未涉及額 外的步驟。所制備的咪唑雙陽離子液體鍵合硅膠親水作用色譜固定相對典型親水性化合 物如核苷、核酸堿基以及有機(jī)酸均顯示很好的保留與分離選擇性，并且柱效理想，最高可達(dá) 130,000/m，具有良好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了咪唑雙陽離子液體鍵合硅膠親水作用色譜固定相及其制備和應(yīng)用。 該固定相新穎，柱效高，對典型親水化合物具有很好的保留與分離選擇性。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)路線是：
[0008] -種雙陽離子液體鍵合硅膠固定相，該固定相為親水作用色譜固定相，鍵合分子 為咪唑雙陽離子液體，
[0009] 通過"巰基-雙鍵"點擊化學(xué)反應(yīng)，將雙陽離子液體A鍵合至3-巰基丙基修飾的 二氧化硅球表面；
[0010] 化合物A的結(jié)構(gòu)如下：
【主權(quán)項】
1. 咪唑雙陽離子液體親水作用色譜固定相，其特征在于： 該固定相為親水作用色譜固定相，鍵合分子為咪唑雙陽離子液體， 通過"巰基-雙鍵"點擊化學(xué)反應(yīng)，將雙陽離子液體A鍵合至3-巰基丙基修飾的二氧 化娃球表面； 化合物A的結(jié)構(gòu)如下：
其中，n為0或l，m為1~4的正整數(shù)，X-為Br_、NTf2_、PF6-、BF4_、TfO-或者其他形式 的負(fù)離子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定相，其特征在于： 所述固定相中雙陽離子液體A的鍵合摩爾量為2. 0~7.OXl(T5m〇l/g;3_巰基丙基的 鍵合摩爾量為4. 0~12. 5Xl(T5mol/g。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定相，其特征在于：3_巰基丙基修飾的二氧化硅球是通過 (3-疏基丙基）二甲氧基硅烷或（3_疏基丙基）二乙氧基硅烷與干燥的二氧化娃球在無水 甲苯中回流制得的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定相，其特征在于：所述雙陽離子液體可以是一端通過"巰 基-烯基"點擊化學(xué)反應(yīng)連接在硅球表面，也可以是兩端均鍵合至硅球表面。
5. -種如權(quán)利要求1所述的固定相的制備方法，其特征在于：包括如下三個制備步 驟： 1) 以無水甲苯作溶劑，將干燥過的二氧化硅球與（3-巰基丙基）三甲氧基硅烷或 (3-巰基丙基）三乙氧基硅烷以質(zhì)量比1:1~2:1在氬氣保護(hù)下于100~120°C回流反應(yīng) 20~28小時得到表面鍵合有3-巰基丙基的硅球； 2) 2~4g表面鍵合有3-巰基丙基的硅球分散于甲醇中，加入1. 5~5g咪唑雙陽離子 液體A和上述二種原料總質(zhì)量0. 5~2%的引發(fā)劑AIBN，攪拌均勻后加熱至50~70°C在氬 氣保護(hù)下回流24~40小時即得目標(biāo)固定相； 3) 利用勻漿法，將所得到的雙陽離子液體鍵合硅球填料裝填成2. 1_X10cm的液相色 譜柱：將所得到的目標(biāo)固定相填料lg分散在10mL甲醇中制成勻漿液，以40mL甲醇作為頂 替液，在60MPa的壓力下填充至2. 1_X10cm的不銹鋼管柱中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于： 所述化合物A為1，4-雙（3-烯丙基咪唑）丁烷二溴鹽、1，4-雙（3-烯丙基咪唑）丁 燒二（雙-二氟甲基橫醜亞胺）鹽、1，8-雙（3-烯丙基咪唑）半燒二溴鹽、1，8-雙（3-烯 丙基咪唑）辛烷二（雙-三氟甲基磺酰亞胺）鹽或1，4-雙（3-乙烯基咪唑）丁烷二溴鹽、 1，4-雙（3-乙烯基咪唑）丁烷二（雙-三氟甲基磺酰亞胺）鹽、1，8-雙（3-乙烯基咪唑） 辛烷二溴鹽、1，8-雙（3-乙烯基咪唑）辛烷二（雙-三氟甲基磺酰亞胺）鹽中的一種或二 種以上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于： 所述化合物A制備過程為：將N-烯丙基咪唑或N-乙烯基咪唑與1，4_二溴丁烷或 1，8-二溴辛烷以摩爾比2:1~4:1溶解在甲醇溶劑中，氬氣保護(hù)下攪拌加熱回流反應(yīng)2~ 5天，提純后即得淺黃色粘稠的陰離子的雙陽離子液體，然后將其溶于水中，加入2. 4~ 3摩爾當(dāng)量的雙-三氟甲基磺酰亞胺鋰鹽（LiNTf2)的水溶液，再加入與水同等體積的二氯 甲烷后攪拌40~60小時，提純后即得NTf^陰離子的雙陽離子液體。
8. -種權(quán)利要求1所述固定相的應(yīng)用，將其在親水作用色譜模式下對典型親水性化合 物(如核苷、核酸堿基和有機(jī)酸）進(jìn)行分離，顯示很好的保留和分離選擇性。
【專利摘要】本發(fā)明涉及咪唑雙陽離子液體鍵合硅膠親水作用色譜固定相。本發(fā)明還提供了上述親水作用色譜固定相的制備方法，首先制備了N-端烯基的咪唑雙陽離子液體以及在硅球表面接枝了3-巰基丙基基團(tuán)，然后利用“巰基-烯基”點擊化學(xué)反應(yīng)將N-端烯基的咪唑雙陽離子液體鍵合至3-巰基丙基修飾的硅球表面。該雙陽離子液體鍵合硅膠親水作用色譜固定相對典型親水性化合物如核苷、核酸堿基和有機(jī)酸均顯示很好的保留和分離選擇性，且柱效理想，最高可達(dá)130,000/m，作為親水作用色譜固定相顯示良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】B01J20-286, B01J20-30, B01D15-36
【公開號】CN104689807
【申請?zhí)枴緾N201310656229
【發(fā)明人】許國旺, 喬利珍, 石先哲, 路鑫
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月4日