專利名稱：一種介孔二氧化硅基纖維素鍵合手性固定相的制備方法
技術領域：
本發明涉及液相色譜手性固定相，具體說是將介孔二氧化硅微球作為基質制備多糖類鍵合手性固定相的方法。
背景技術：
自趙東元等在酸性條件下采用兩親的三嵌段聚醚(P123)為模板合成了規整有序、 具有二維直孔道六方相的介孔二氧化硅SBA-15以來，引起了廣泛的關注。由于其具有高的比表面積和吸附容量、規則的孔道結構、孔徑分布窄等特點，而且還有較高的水熱穩定性、 機械強度高的優點，在催化、吸附分離，色譜等研究領域有著廣泛地應用前景。近幾年來， SBA-15球形材料(介孔氧化硅球)已被應用與多種模式的色譜分離，例如反相色譜、電色譜、 離子交換色譜、超高壓液相色譜等，均得到較好的分離效果。目前，利用高效液相色譜手性固定相法，分離或制備手性化合物，已經越來越多地應用于現代許多的研究領域。手性固定相法的關鍵是手性分離材料，盡管眾多類型的手性分離材料相繼被合成，分別利用分離各種不同類型的手性化合物，其中以大孔硅膠為載體的涂敷型和鍵合型多糖類的手性分離材料的應用最為廣泛，但是也存在著明顯的不足涂敷型雖然其拆分能力強，但是對流動相的選擇受限，如三氯甲烷、四氫呋喃等溶劑能溶解或溶脹涂敷的多糖衍生物。雖然現有的鍵合型能克服這些弱點，但由于所用的大孔硅膠比表面和孔徑的限制致使上載的多糖衍生物不夠高，導致手性拆分制備的容量不高，使得獲得單一對映體的代價昂貴。粒徑微米級的介孔氧化硅球，具有高的比表面積、規則的孔道結構且孔徑分布窄， 良好的水熱穩定性和機械強度，是理想的高效液相色譜載體材料。因此，把介孔氧化硅球作為手性液相色譜的載體材料，不僅可改善載體的傳質效能、利用其高的比表面積提高多糖類衍生物的上載量增加手性拆分容量，同時若把手性選擇劑有效的鍵合到其表面，還可克服流動相的選擇性受限的問題，對手性分離科學的發展和應用具有重要的意義。現有文獻有關纖維素鍵合手性固定相的制備方法的報道，多采用在乙醇、水和三甲基氯硅烷體系中，把帶有少量三乙氧基硅丙基的纖維素-三(3，5- 二甲基苯基氨基甲酸酯)通過水解縮聚交聯到大孔硅膠上，對縮聚交聯后殘存的硅羥基同時一鍋完成封端。但該方法重復性差，容易出現對殘存硅羥基封端不好的現象，致使用此類手性固定相拆分胺類消旋體時出現特異性吸附。因此，應發展對殘存硅羥基的有效封端方法，消除此類現象的發生，滿足此類手性固定相在基礎研究和應用研究等領域中進行手性拆分的應用。
發明內容
本發明目的在于提供一種以介孔二氧化硅球為載體的鍵合型手性固定相的制備方法，以提高多糖類衍生物的鍵合量，改善手性固定相的分離能力。為實現上述的目的，本發明采用的技術方案為
一種介孔氧化硅基纖維素鍵合手性固定相的制備方法，對以三嵌段共聚物P123為模板制備的介孔氧化硅球氨丙基化后，把帶有少量三乙氧硅丙基殘基的纖維素-三(3，5- 二甲基苯基氨基甲酸酯)通過三乙氧硅丙基殘基的水解縮聚進行化學鍵合，再以六甲基二硅胺烷為原料對殘留硅羥基進行有效的封端，得到介孔氧化硅為基體的纖維素鍵合手性固定相。前面所述的制備方法，優選的方案在于具體步驟如下
1)取適量的纖維素衍生物溶解在四氫呋喃中，加入氨丙基化介孔氧化硅球，旋轉蒸發除去四氫呋喃，得氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物；
2)把氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物，在含有少量吡啶的乙醇中加熱回流進行水解縮聚，過濾分離、真空干燥后分散到干燥的甲苯中，氮氣保護下用六甲基二硅胺烷進行封端，分離所得產物并依次用甲苯、四氫呋喃、丙酮、異丙醇徹底洗滌后，真空干燥，得到以介孔氧化硅球為基體的纖維素鍵合手性固定相。所述的制備方法，優選的方案在于步驟1)所謂的纖維素衍生物是纖維素-三 (3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯-三乙氧基硅丙基氨基甲酸酯)，三乙氧基硅丙基氨基甲酸酯占纖維素中羥基總量的29Γ3%，優選2. 5%。所述的制備方法，優選的方案在于步驟1)所用各物料的質量比例為，纖維素衍生物四氫呋喃氨丙基介孔氧化硅球=1 40^60 1.2^1.3 (優選為，纖維素衍生物四氫呋喃氨丙基介孔氧化硅球=1 45 1.25)。所述的制備方法，優選的方案在于步驟1)旋轉蒸發時的溫度控制為30 40°C (優選為35°C)。所述的制備方法，優選的方案在于步驟2)所用乙醇的質量濃度是85-95% (優選 90%) ο所述的制備方法，優選的方案在于步驟2)所用各物料的質量比例為，氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物干燥甲苯六甲基二硅胺烷=1 50^80 0. 5^1 (優選為，氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物干燥甲苯六甲基二硅胺烷=1 6 0.8)。所述的制備方法，優選的方案在于步驟2)用六甲基二硅胺烷進行封端時溫度控制為8(T90°C (優選為85°C)。所述的制備方法，優選的方案在于步驟2)真空干燥時溫度控制為5(T60°C (優選為55°C)，時間是10 15 h (優選為12 h)。采用勻漿法把制備的鍵合型手性填料裝入不銹鋼柱管，裝柱后，在手性色譜模式下用流動相洗脫至基線平衡后，進行手性化合物消旋體的拆分。本發明涉及介孔氧化硅基鍵合手性固定相的制備方法，具體地說就是一種以介孔氧化硅球為載體，通過鍵合纖維素衍生物制備成高效液相色譜手性固定相的方法，三嵌段共聚物P123為模板劑制備的介孔氧化硅球，用氨丙基三乙氧基硅烷對其氨丙基化后，把帶有少量三乙氧硅丙基殘基的纖維素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)通過三乙氧硅殘基的水解縮聚交聯進行化學鍵合，用六甲基二硅胺烷為原料對殘留硅羥基進行有效的封尾， 得到介孔氧化硅為載體的纖維素鍵合手性固定相。本發明制備的纖維素鍵合手性固定相， 手性選擇劑的擔載量高、封尾效果和重復性好，可用多種流動相對手性消旋體進行手性拆分，應用范圍廣泛。本發明具有如下優點(1)應用范圍廣泛。本發明所制備的介孔二氧化硅基纖維素鍵合型手性固定相的方法，可擴展到淀粉類和殼聚糖類鍵合手性固定相的制備。另外，由于分子間的縮聚作用將多糖類衍生物固定介孔二氧化硅微球上，可以在常規和非常規的流動相下進行手性拆分。(2)手性選擇劑的鍵合量大。介孔二氧化硅具有高的比表面積、大的孔徑、規則的孔道結構，可以上載較多的手性選擇劑，提高鍵合量增加手性識別位點。適用于手性化合物的液相色譜半制備。(3)制備過程簡單、重復性好，有利于手性固定相的商品化。本發明所用的基本原料經濟、制備過程溫和、所需設備簡單，適于大規模生產。制備的鍵合手性固定相可以避免手性選擇劑的流失，與涂敷型相比具有更好的流動相兼容性。
圖1是實施例1中所用介孔氧化硅球的電鏡照片；
圖2是實施例1中制備纖維素鍵合手性固定相過程的示意圖； 圖3是實施例1中所拆分的消旋體的化學結構圖。
具體實施例方式下面通過具體實例和附圖，對本發明做進一步說明。實例僅限于說明本發明，而非對本發明的限定。實施例中所用原料皆可從市場購買，比如P123、TMB、TE0S、微晶纖維素、異氰酸丙基三乙氧基硅烷、3，5-二甲基苯基異氰酸酯、六甲基二硅胺烷、氨丙基三乙氧基硅烷、 所用溶劑等分別購自百靈威科技有限公司和阿拉丁試劑有限公司。另外，介孔氧化硅球 (參考:Yu Hanj Su Seong Leej Jackie Y. Yingj Spherical Siliceous Mesocellular Foam Particles for High-Speed Size Exclusion Chromatography, Chem· Mater.， 2007，19，2292-2298 ；Huihui Wan, Lin Liuj Cunman Li，et al. Facile synthesis of mesoporous SBA-15 silica spheres and its application for high-performance liquid chromatography, J. Colloid Interf. Sci, , 2009，337，420-426)和纖維素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯-三乙氧基硅丙基氨基甲酸酯)(參考Τ. Ikaij C. Yamamotoj Μ. Kamigaitoj et al, Immobilized—type chiral packing materials for HPLC based on polysaccharide derivatives, J. Chromatogr. B, 2008，875，2-11), 采用現有已知方法合成。實施例1 一種介孔氧化硅基纖維素鍵合手性固定相的制備方法
把1. 5 g的介孔氧化硅球(平均粒徑，4.5 //m；比表面積，546 m2/g ；孔徑，21 nm)進行活化干燥后，放入到干燥的250 mL三口燒瓶中，裝上溫度計和回流冷凝管，加入80 g的無水甲苯(提前用金屬鈉干燥)和15 g的氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，氮氣保護，電磁攪拌、加熱回流1(T15 h;反應完成后，進行過濾分離，依次用無水甲苯、丙酮各洗滌三次，晾干；再在5(T60°C真空干燥4飛h，得到干燥的1.9 g氨丙基化介孔氧化硅球。取1 g纖維素放入到干燥的100 mL三口燒瓶中，放入50 60 g的干燥的吡啶(提前用氫化鈣干燥)，裝上溫度計和回流冷凝管，氮氣保護，電磁攪拌下，10(Tll(TC溶脹2(Γ24 h;加入0.15 g異氰酸丙基三乙氧基硅烷，反應15 h后再加入3，5-二甲基苯基異氰酸酯6^8 g的3，5-二甲基苯基異氰酸酯，繼續反應M h。把反應體系冷卻至室溫后，將反應物倒入盛有大量甲醇的燒杯中，過濾、甲醇洗滌、真空干燥，即得到含有三乙氧基硅丙基氨基甲酸酯的纖維素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)。取上述產物1.5 g溶解在60 g THF 中，加入1. 9 g的氨丙基化的介孔氧化硅球，在30 40°C，采用旋轉蒸發法將將溶劑溶劑旋干，得到氨丙基介孔氧化硅球纖維素衍生物的復合物；
取2 g的氨丙基介孔氧化硅球纖維素衍生物的復合物，放入到100 mL的燒瓶中，加入 18 g乙醇、2 g水和0.5 g的吡啶，電磁攪拌、加熱回流纊3 h進行水解縮聚交聯，分離后， 在5(T60°C真空干燥1(T15 h;干燥完畢后，將其轉移到干燥的250 mL三口燒瓶中，加入100 g無水甲苯和1.5 g六甲基二硅胺烷，氮氣保護、電磁攪拌，在8(T90°C進行封端，所得產品分別用甲苯、四氫呋喃、丙酮和異丙醇進行徹底洗滌，在50°C真空干燥備用。
把所制備的介孔二氧化硅基鍵合型手性分離材料，采用勻漿法裝入250 mmX4. 6 mm i.d.的不銹鋼柱管中，在手性色譜模式下以在不同的流動相下對多種不同的手性化合物(見圖1)進行拆分，拆分結果見表1，表1是十種消旋體在手性固定相上用三種流動相進行對映體分離的色譜拆分結果。 表1采用制備的手性固定相對手性消旋體的拆分結果*
mmt卿￠.10)_(90 9 1) ·ΤΛ(90. 1)VΛ KCtΛ 幻’a ^13 29145 23814 701413 40？231 35 2762 ^5 17 TS148 .3+77 To 0597 07 T 2155 Ti3.9S 11872^6 22 0._1.43 3 23 IJl 0 6341 97I 16 0S58 32I M2 !34491 19 155r4 3.5144 112647I 30[Trj -Sj= - i ‘594120 OSS6■1 25IJO 207 241 120 94Ii m1 IO 03172 ISI 16 1 042 351.21L4.j2541 12 0 9!S4 7421312402 02310129279 6￠291 9.S113 ！ 223UlLS420 1 30 ！ 56107 621 17 t020 951-30!432(9I 10 Oil
* H，正己烷；I，異丙醇；C，三氯甲烷；T，四氫呋喃武，先洗脫對映體的保留因子；a， 對映異構體的分離因子;尺，對映異構體的分離度。色譜條件流速，ImL rnirT1;檢測波長， 254 nm ；定量管，20 μ L ；分離溫度，室溫；死時間用均三叔丁基苯測定；流動相，分別為正己烷異丙醇(V:V，90:10)，正己烷三氯甲烷異丙醇(V:V:V，90:9:1)，正己烷四氫呋喃異丙醇(V:V:V，90:9:1)。實施例2 —種介孔氧化硅基纖維素鍵合手性固定相的制備方法，具體步驟如下
1)取適量的介孔氧化硅球進行活化、干燥后，用氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)進行氨丙基化，分離后用無水甲苯、丙酮洗滌三次、在50°C真空干燥4 h得到氨丙基化的介孔氧化硅球；
所用各物料的質量比例為，介孔氧化硅球KH-550 無水甲苯=1.0 10 50。2)取適量的纖維素衍生物[纖維素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯-三乙氧基硅丙基氨基甲酸酯)，三乙氧基硅丙基氨基甲酸酯占纖維素中羥基總量的洲]溶解在四氫呋喃中，加入氨丙基化介孔氧化硅球，在30°C旋轉蒸發除去四氫呋喃，得到氨丙基介孔氧化硅球纖維素衍生物的復合物；
所用各物料的質量比例為，纖維素衍生物四氫呋喃氨丙基介孔氧化硅球=1 40 1. 2。3)把氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物，在90%的乙醇中(含少量吡啶)加熱回流進行水解縮聚，過濾分離、真空干燥后分散到干燥的甲苯中，氮氣保護下在80°C用六甲基二硅胺烷進行封端，分離所得產物并依次用甲苯、四氫呋喃、丙酮、異丙醇徹底洗滌后，在50°C 真空干燥10h，得到以介孔氧化硅球為基體的纖維素鍵合型手性填料；
所用物料的質量比例為，氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物干燥甲苯六甲基二硅胺烷=1 50 0. 5。采用勻漿法把制備的鍵合型手性填料裝入不銹鋼柱管，裝柱后，在手性色譜模式下用流動相洗脫至基線平衡后，進行手性化合物消旋體的拆分。實施例3 —種介孔氧化硅基纖維素鍵合手性固定相的制備方法，具體步驟如下
1)取適量的介孔氧化硅球進行活化、干燥后，用氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)進行氨丙基化，分離后用無水甲苯、丙酮洗滌三次、在60°C真空干燥6 h得到氨丙基化的介孔氧化硅球；所用各物料的質量比例為，介孔氧化硅球KH-550 無水甲苯=1.0 15 60。2)取適量的纖維素衍生物[纖維素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯-三乙氧基硅丙基氨基甲酸酯)，三乙氧基硅丙基氨基甲酸酯占纖維素中羥基總量的3% ]溶解在四氫呋喃中，加入氨丙基化介孔氧化硅球，在40°C旋轉蒸發除去四氫呋喃，得到氨丙基介孔氧化硅球纖維素衍生物的復合物；所用各物料的質量比例為，纖維素衍生物四氫呋喃 氨丙基介孔氧化硅球=1 60 1.3。3)把氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物，在90%的乙醇中(含少量吡啶)加熱回流進行水解縮聚，過濾分離、真空干燥后分散到干燥的甲苯中，氮氣保護下在90°C用六甲基二硅胺烷進行封端，分離所得產物并依次用甲苯、四氫呋喃、丙酮、異丙醇徹底洗滌后，在60°C 真空干燥15 h，得到以介孔氧化硅球為基體的纖維素鍵合型手性填料；所用物料的質量比例為，氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物干燥甲苯六甲基二硅胺烷=1 80 1。采用勻漿法把制備的鍵合型手性填料裝入不銹鋼柱管，裝柱后，在手性色譜模式下用流動相洗脫至基線平衡后，進行手性化合物消旋體的拆分。
權利要求
1.一種介孔二氧化硅基纖維素鍵合手性固定相的制備方法，其特征在于對以三嵌段共聚物P123為模板制備的介孔氧化硅球氨丙基化后，把帶有少量三乙氧硅丙基殘基的纖維素-三(3，5- 二甲基苯基氨基甲酸酯)，通過三乙氧硅丙基殘基的水解縮聚進行化學鍵合，再以六甲基二硅胺烷為原料對殘留硅羥基進行有效的封端，得到介孔氧化硅為基體的纖維素鍵合手性固定相。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于具體步驟如下1)取適量的纖維素衍生物溶解在四氫呋喃中，加入氨丙基化介孔氧化硅球，旋轉蒸發除去四氫呋喃，得氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物；2)把氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物，在含有少量吡啶的乙醇中加熱回流進行水解縮聚，過濾分離、真空干燥后分散到干燥的甲苯中，氮氣保護下用六甲基二硅胺烷進行封端，分離所得產物并依次用甲苯、四氫呋喃、丙酮、異丙醇徹底洗滌后，真空干燥，得到以介孔氧化硅球為基體的纖維素鍵合手性固定相。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟1)所謂的纖維素衍生物是纖維素-三(3，5- 二甲基苯基氨基甲酸酯-三乙氧基硅丙基氨基甲酸酯)，三乙氧基硅丙基氨基甲酸酯占纖維素中羥基總量的29Γ3%，優選2. 5%。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟1)所用各物料的質量比例為， 纖維素衍生物四氫呋喃氨丙基介孔氧化硅球=1 40^60 1.2^1.3 (優選為，纖維素衍生物四氫呋喃氨丙基介孔氧化硅球=1 45 1.25)。
5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟1)旋轉蒸發時的溫度控制為 30 40°C (優選為:35°C)。
6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟2)所用乙醇的質量濃度是 85-95% (優選 90%)。
7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟2)所用各物料的質量比例為，氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物干燥甲苯六甲基二硅胺烷=1 50^80 0. 5^1 (優選為，氨丙基介孔氧化硅球纖維素復合物干燥甲苯六甲基二硅胺烷=1:6: 0. 8)。
8.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟2)用六甲基二硅胺烷進行封端時溫度控制為8(T90°C (優選為85°C)。
9.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟2)真空干燥時溫度控制為 50^600C (優選為55°C)，時間是10 15 h (優選為12 h)。
全文摘要
本發明涉及介孔氧化硅基鍵合手性固定相的制備方法，具體地說就是一種以介孔氧化硅球為載體，通過鍵合纖維素衍生物制備成高效液相色譜手性固定相的方法，三嵌段共聚物P123為模板劑制備的介孔氧化硅球，用氨丙基三乙氧基硅烷對其氨丙基化后，把帶有少量三乙氧硅丙基殘基的纖維素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)通過三乙氧硅殘基的水解縮聚交聯進行化學鍵合，用六甲基二硅胺烷為原料對殘留硅羥基進行有效的封尾，得到介孔氧化硅為載體的纖維素鍵合手性固定相。本發明制備的纖維素鍵合手性固定相，手性選擇劑的擔載量高、封尾效果和重復性好，可用多種流動相對手性消旋體進行手性拆分，應用范圍廣泛。
文檔編號C08G77/06GK102516400SQ20111039841
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者李文智, 杜明霞, 蒲錫鵬, 邵鑫 申請人:聊城大學