專利名稱：芘基鍵合硅膠固定相的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芘基鍵合硅膠固定相的制備方法。
背景技術(shù)：
高效液相色譜是當(dāng)代應(yīng)用最廣泛的分析方法和分離手段之一，它不僅可以用于多種混合物的制備分離，而且可以同時(shí)用于定性和定量分析，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究的各個(gè)部門和社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。在液相色譜系統(tǒng)中，決定分析結(jié)果和分離程度好壞的核心部件在于色譜柱。因此，新型柱填料的研制一直是色譜工作者關(guān)注的重要課題。在近代液相色譜固定相中，以微粒硅膠為基質(zhì)的化學(xué)鍵合相填料在整個(gè)高效液相色譜的應(yīng)用占80％左右。這是由于硅膠除了具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、容易控制的孔結(jié)構(gòu)和比表面積、較好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性以及專一的表面化學(xué)反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)外，還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)就是其表面含有豐富的硅羥基，與有機(jī)硅反應(yīng)，可形成化學(xué)穩(wěn)定的Si-O-Si-C鍵，這是硅膠可以進(jìn)行表面化學(xué)鍵合或改性的基礎(chǔ)。硅膠表面鍵合有機(jī)分子，主要通過硅烷化反應(yīng)完成，并可在鍵合有機(jī)小分子基礎(chǔ)上進(jìn)一步反應(yīng)引入極性、離子交換、大環(huán)手性等基團(tuán)。根據(jù)不同的分離對(duì)象，常選擇不同結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的鍵合有機(jī)分子即改性劑，以達(dá)到最佳的色譜性能。目前常用的改性劑包括C18、C4、C8、氨基、羥基等，其中C18、C4、C8等常用于分離疏水性不同的物質(zhì)，尤其以十八烷基鍵合硅烷化微粒硅膠為代表的固定相應(yīng)用最為廣泛。
近年來，在環(huán)境與藥物分析中，對(duì)于使用高效液相色譜分離富含電子的藥物、農(nóng)藥、環(huán)境污染物等已引起人們的關(guān)注。而含有芳烴的鍵合固定相由于可與這類溶質(zhì)發(fā)生π-π或n-π作用特別適用于解決這類分離問題。一般來說，芳烴鍵合固定相的分離機(jī)理主要是基于以下四種類型分子間作用(1)π-π作用；(2)偶極-偶極作用或稱電荷轉(zhuǎn)移作用；(3)疏水作用；(4)其他，如靜電作用，包結(jié)絡(luò)合作用等。
苯基鍵合硅膠固定相是芳烴固定相中出現(xiàn)最早、發(fā)展最為完善的固定相之一。除此，含有多個(gè)苯環(huán)的大環(huán)芳烴鍵合硅膠固定相也引起了人們的關(guān)注，如萘基、蒽基、芘基、暈苯鍵合硅膠固定相等，與苯基鍵合固定相相比，由于硅膠表面所鍵合的芳環(huán)基團(tuán)分子體積增大，苯環(huán)數(shù)目增加，芳環(huán)的π電子密度也增加，與溶質(zhì)之間的π-π作用，電荷轉(zhuǎn)移作用增強(qiáng)，對(duì)溶質(zhì)的分離選擇性增大。在所有的大環(huán)芳烴固定相中，芘基鍵合硅膠固定相應(yīng)用的最為廣泛，該固定相是一個(gè)含大π電子體系的電子給體固定相，該固定相不但具有很強(qiáng)的平面識(shí)別能力，且具有高電荷轉(zhuǎn)移能力，能很好的分離富勒烯、環(huán)己烷衍生物、多氯代聯(lián)苯及多氯代聯(lián)苯二惡因類化合物等。C.H.Lochmüller等和Nobuo Tanaka等均制備了芘基鍵合硅膠固定相。C.H.Lochmüller等將3-溴芘通過正丁基鋰鋰化，生成3-鋰芘，然后與烯丙基溴反應(yīng)，得到3-芘烯丙基，將其與二甲基氫氯硅烷進(jìn)行氫硅加成反應(yīng)，從而得到[3-(3-芘基)丙基]二甲基氯硅烷，再與硅膠進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)而得到芘基鍵合硅膠固定相，同樣Nobuo Tanaka等制備2-(1-芘基)乙基二甲基硅烷，再與硅膠進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)。C.H.Lochmüller等制備芘基鍵合硅膠固定相的合成路線如下 綜上所述，盡管芘基鍵合硅膠固定相因其特殊性質(zhì)有廣泛用途，但以前制備芘基鍵合硅膠固定相中芘基硅烷偶聯(lián)劑的制備復(fù)雜，繁瑣。從而導(dǎo)致芘基鍵合硅膠的成本高，制備復(fù)雜，難以推廣使用。因此，本發(fā)明提出一種芘基丁酸鍵合硅膠固定相的新方法。將分析純芘基丁酸和干燥氯化亞砜反應(yīng)，生成芘基丁酰氯。選擇3-氨基丙基三甲氧基硅烷作偶聯(lián)劑，通過生成酰氨而將芘基鍵合到硅膠上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制備簡單、易于應(yīng)用的芘基鍵合硅膠固定相的制備方法。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是芘基鍵合硅膠固定相的制備方法，將芘基丁酸和氯化亞砜按1∶1.2～1.5的摩爾比例加熱回流反應(yīng)8～24小時(shí)，減壓蒸出氯化亞砜，制得芘基丁酰氯；然后通過偶聯(lián)劑3-氨基丙基三甲氧基硅烷作為連接芘基酰氯與硅膠的中間適配體，進(jìn)行鍵合反應(yīng)制得芘基鍵合硅膠固定相；其中芘基酰氯與硅膠、偶聯(lián)劑的用量的重量比為1∶0.15～0.55∶0.25～0.85(重量比，根據(jù)硅膠比表面計(jì)算硅羥基摩爾量來計(jì)算)。
按照本發(fā)明，以3-氨基丙基三甲氧基硅烷為連接芘基酰氯與硅膠的中間適配體，，可采用逐步鍵合硅膠法將中間適配體先偶聯(lián)硅膠再與芘基酰氯反應(yīng)，或用鍵合硅膠法或先將中間適配體與芘基酰氯反應(yīng)得到帶芘基的硅烷化試劑最后鍵合硅膠來制備芘基鍵合硅膠固定相。
按照本發(fā)明，可先將硅膠在無水甲苯中與偶聯(lián)劑3-氨基丙基三甲氧基硅烷于N2氛中、以三乙胺為催化劑、100-120℃反應(yīng)8～24小時(shí)，冷卻，抽濾，洗滌，真空干燥制得氨基偶聯(lián)劑鍵合硅膠，然后將氨基鍵合硅膠與芘基酰氯在無水甲苯中，于N2氛中、以三乙胺為催化劑、100-120℃反應(yīng)8～24小時(shí)，冷卻，抽濾，洗滌得到芘基鍵合硅膠固定相。
或者，在冰浴條件下，在0.1-1克/毫升的芘基酰氯的無水甲苯溶液中加入催化劑量的三乙胺，以0.2～2ml/min的滴加速度逐滴加入氨基偶聯(lián)劑，然后于N2氛中、0～100℃反應(yīng)8～24小時(shí)，再加入硅膠，于N2氛中、100-120℃反應(yīng)8～24小時(shí)，冷卻，抽濾，洗滌，得到芘基鍵合硅膠固定相。
本發(fā)明提供的上述芘基鍵合硅膠的制備方法，以偶聯(lián)劑作芘基和硅膠間的連接物。其合成路線為先將偶聯(lián)劑3-氨基丙基三甲氧基硅烷與硅膠反應(yīng)，再通過偶聯(lián)劑上的活性基團(tuán)氨基與配體芘基酰氯反應(yīng)，從而將芘基鍵合到硅膠上；其合成路線為 或者，先將偶聯(lián)劑3-氨基丙基三甲氧基硅烷與配體芘基酰氯反應(yīng)，最后與硅膠反應(yīng)；其合成路線為 將本發(fā)明的方法與前述背景技術(shù)所述方法比較，不難看出，后者反應(yīng)步驟多，中間產(chǎn)物需提純處理，過程復(fù)雜，繁瑣，成本高，不利于普及使用。而本發(fā)明的合成過程中，無副反應(yīng)，產(chǎn)率高，有兩步是固液反應(yīng)，產(chǎn)物易于處理，生成的芘基酰氯在空氣中較穩(wěn)定，不易水解，過程簡單，重現(xiàn)性好，成本低，如以芘基丁酸為原料，固定相成本每克不高于人民幣150.00元。從而有利于芘基鍵合硅膠固定相的廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明制備芘基鍵合硅膠固定相可用于分離富勒烯、全氯代芳烴、硝基芳烴、稠環(huán)芳烴等。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1)芘基丁酰氯的合成取經(jīng)真空干燥過的芘基丁酸固體0.5g于50ml圓底燒瓶中，加入干燥的氯化亞砜20ml，油浴加熱回流攪拌反應(yīng)24h，減壓蒸餾，將氯化亞砜全部蒸出，剩余的固體為芘基丁酰氯，呈黑色，因其為大環(huán)芳烴酰氯，不象一般的小分子酰氯容易水解，在空氣中較穩(wěn)定。待用。
(2)氨基偶聯(lián)劑鍵合硅膠反應(yīng)取2.5g經(jīng)真空干燥過的硅膠于100ml三口燒瓶中，加入55ml經(jīng)處理過的無水甲苯和1.5g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷，磁力攪拌，滴入3滴(約0.5ml)三乙胺。于N2氛中在100-120℃油浴中加熱回流，反應(yīng)24h后，冷卻，抽濾，依次用甲苯，丙酮洗滌，120℃下真空干燥5h后待用。
(3)芘基丁酸鍵合硅膠的制備取(2)中的氨基鍵合硅膠于100ml三口燒瓶中，加入到已完全溶解芘基丁酰氯的甲苯溶液(最好用經(jīng)熱干燥的甲苯溶液)，磁力攪拌，滴入3滴(約0.5ml)三乙胺。于N2氛中在100-120℃油浴中加熱回流，反應(yīng)24h后，冷卻，抽濾，依次用甲苯，丙酮洗滌。
實(shí)施例2(1)芘基丁酰氯的合成取經(jīng)真空干燥過的芘基丁酸固體0.5g于50ml圓底燒瓶中，加入干燥的氯化亞砜20ml，油浴加熱回流攪拌反應(yīng)12h，減壓蒸餾，將氯化亞砜全部蒸出，剩余的固體為芘基丁酰氯。待用。
(2)芘基丁酰氯與氨基偶聯(lián)劑生成酰胺在(1)中生成的芘基丁酰氯中加入20ml干燥甲苯，加熱使其溶解完全，倒入100ml三口燒瓶中，通入干燥N2，冷卻，在冰浴的條件逐滴(0.5ml/min)加入1.5g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷和0.5g三乙胺，10min后常溫反應(yīng)12h。
(3)芘基丁酸鍵合硅膠的制備取2.5g經(jīng)真空干燥過的硅膠直接加入(2)的反應(yīng)中，于N2氛中在100-120℃油浴中加熱回流，反應(yīng)24h后，冷卻，抽濾，依次用甲苯，丙酮洗滌。
實(shí)施例3(1)芘基乙酰氯的合成取經(jīng)真空干燥過的芘基乙酸固體0.5g于50ml圓底燒瓶中，加入干燥的氯化亞砜20ml，油浴加熱回流攪拌反應(yīng)12h，減壓蒸餾，將氯化亞砜全部蒸出，剩余的固體為芘基乙酰氯，待用。
(2)氨基偶聯(lián)劑鍵合硅膠反應(yīng)取2.5g經(jīng)真空干燥過的硅膠于100ml三口燒瓶中，加入55ml經(jīng)處理過的無水甲苯和1.5g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷，磁力攪拌，加入1ml三乙胺。于N2氛中在100-120℃油浴中加熱回流，反應(yīng)24h后，冷卻，抽濾，依次用甲苯，丙酮洗滌，120℃下真空干燥5h后待用。
(3)芘基乙酸鍵合硅膠的制備取(2)中的氨基鍵合硅膠于100ml三口燒瓶中，加入已完全溶解芘基乙酰氯的熱干燥甲苯溶液中，磁力攪拌，加入1ml三乙胺。于N2氛中在100-120℃油浴中加熱回流，反應(yīng)24h后，冷卻，抽濾，依次用甲苯，丙酮洗滌。
實(shí)施例4(1)芘基乙酰氯的合成取經(jīng)真空干燥過的芘基乙酸固體0.5g于50ml圓底燒瓶中，加入干燥的氯化亞砜20ml，油浴加熱回流攪拌反應(yīng)12h，減壓蒸餾，將氯化亞砜全部蒸出，剩余的固體為芘基乙酰氯。待用。
(2)芘基乙酰氯與氨基偶聯(lián)劑生成酰胺在(1)中生成的芘基乙酰氯中加入20ml干燥甲苯，加熱使其溶解完全，倒入100ml三口燒瓶中，通入干燥N2，冷卻，在冰浴的條件逐滴(0.5ml/min)加入1.5g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷和0.5g三乙胺，10min后常溫反應(yīng)24h。
(3)芘基乙酸鍵合硅膠的制備取2.5g經(jīng)真空干燥過的硅膠直接加入(2)的反應(yīng)中，于N2氛中在100-120℃油浴中加熱回流，反應(yīng)24h后，冷卻，抽濾，依次用甲苯，丙酮洗滌。
實(shí)施例5將實(shí)施例1和實(shí)施例2中的芘基丁酸改為芘基丙酸或其他芘基羧酸，在相同的條件下可制得相應(yīng)的芘基羧酸鍵合硅膠。
實(shí)施例6芘基丁酸鍵合硅膠固定相分離富勒烯常溫下，以芘基丁酸鍵合硅膠為固定相，甲苯為流動(dòng)相，流速為1ml/min，檢測波長為380nm，進(jìn)樣C60和C70，進(jìn)樣體積達(dá)到0.8mL(C60和C70的飽和溶液)，兩者均可得到基線分離，分離因子達(dá)到2.0。說明該固定相可用于C60和C70的制備分離。對(duì)制備富勒烯的殘余碳渣經(jīng)150ml氯化苯索氏提取后的溶液濃縮后，作為樣品進(jìn)樣，以甲苯為流動(dòng)相，流速為1ml/min，檢測波長為410nm，部分高富勒烯可得到分離。
實(shí)施例7芘基丁酸鍵合硅膠固定相分離全氯代芳烴常溫下，以甲苯為流動(dòng)相，流速為1ml/min，檢測波長為300nm，進(jìn)樣全氯代苯、全氯代苊烯、全氯代苯并苊烯等全氯代芳烴混樣，得到了很好的分離效果。
實(shí)施例8芘基丁酸鍵合硅膠固定相分離稠環(huán)芳烴常溫下，以純甲醇為流動(dòng)相，流速為1ml/min，檢測波長為254nm，進(jìn)樣16種復(fù)雜稠環(huán)芳烴，大部分得到了分離。
實(shí)施例9以除芘基丁酸鍵合硅膠固定相外的其它芘基羧酸鍵合硅膠固定相對(duì)實(shí)施例6，7，8中各分離對(duì)象在相應(yīng)條件下進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到相同的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.芘基鍵合硅膠固定相的制備方法，其特征在于將芘基丁酸和氯化亞砜按1∶1.2～1.5的摩爾比例加熱回流反應(yīng)8～24小時(shí)，減壓蒸出氯化亞砜，制得芘基丁酰氯；然后通過偶聯(lián)劑3-氨基丙基三甲氧基硅烷作為連接芘基酰氯與硅膠的中間適配體，進(jìn)行鍵合反應(yīng)制得芘基鍵合硅膠固定相；其中芘基酰氯與硅膠、偶聯(lián)劑的用量的重量比為1∶0.15～0.55∶0.25～0.85。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于以3-氨基丙基三甲氧基硅烷為連接芘基酰氯與硅膠的中間適配體，采用將中間適配體先偶聯(lián)硅膠再與芘基酰氯反應(yīng)的方法，或先將中間適配體與芘基酰氯反應(yīng)得到帶芘基的硅烷化試劑最后鍵合硅膠的方法來制備芘基鍵合硅膠固定相。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于先將硅膠在無水甲苯中與偶聯(lián)劑3-氨基丙基三甲氧基硅烷于N2氛中、以三乙胺為催化劑、100-120℃反應(yīng)8～24小時(shí)，冷卻，抽濾，洗滌，真空干燥制得氨基偶聯(lián)劑鍵合硅膠，然后將氨基鍵合硅膠與芘基酰氯在無水甲苯中，于N2氛中、以三乙胺為催化劑、100-120℃反應(yīng)8～24小時(shí)，冷卻，抽濾，洗滌得到芘基鍵合硅膠固定相。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于冰浴條件下，在0.1-1克/毫升的芘基酰氯的無水甲苯溶液中加入催化劑量的三乙胺，以0.2～2ml/min的滴加速度逐滴加入氨基偶聯(lián)劑，然后于N2氛中、0～100℃反應(yīng)8～24小時(shí)，再加入硅膠，于N2氛中、100-120℃反應(yīng)8～24小時(shí)，冷卻，抽濾，洗滌，得到芘基鍵合硅膠固定相。
全文摘要
本發(fā)明涉及芘基鍵合硅膠固定相的制備方法，將芘基丁酸和氯化亞砜按1∶1.2～1.5的摩爾比例加熱回流反應(yīng)8～24小時(shí)，減壓蒸出氯化亞砜，制得芘基丁酰氯；然后通過偶聯(lián)劑3－氨基丙基三甲氧基硅烷作為連接芘基酰氯與硅膠的中間適配體，進(jìn)行鍵合反應(yīng)制得芘基鍵合硅膠固定相；其中芘基酰氯與硅膠、偶聯(lián)劑的用量的重量比為1∶0.15～0.55∶0.25～0.85。本發(fā)明的合成過程中，無副反應(yīng)，產(chǎn)率高，有兩步是固液反應(yīng)，產(chǎn)物易于處理，生成的芘基酰氯在空氣中較穩(wěn)定，不易水解，過程簡單，重現(xiàn)性好，成本低。從而有利于芘基鍵合硅膠固定相的廣泛應(yīng)用。本發(fā)明制備芘基鍵合硅膠固定相可用于分離富勒烯、全氯代芳烴、硝基芳烴、稠環(huán)芳烴等。
文檔編號(hào)G01N30/00GK1580760SQ20041001316
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月17日
發(fā)明者馮鈺锜, 余瓊衛(wèi), 達(dá)世祿 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)