CN116099233B - 一种氨基离子液体色谱填料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及本发明涉及色谱技术领域，具体涉及一种氨基离子液体色谱填料及其制备方法。本发明将离子液体结构和氨基色谱填料相结合设计的式I色谱填料，当n＝5‑9时，本发明的色谱填料对碱性物质的具有较好的分离效果。

Description

一种氨基离子液体色谱填料及其制备方法

技术领域

本发明涉及色谱技术领域，具体涉及一种氨基离子液体色谱填料及其制备方法。

背景技术

离子液体(ionicliquids，ILs)是一种在常温下呈液体的离子化合物，一类新型的软介质和功能材料，多由大体积的有机阳离子和相对小体积的阴离子构成。离子液体良好的热稳定性、高电导率和低粘度，使其对物理变化有一定的抗性，电流易于通过且没有蒸汽压，说明其活泼性不高，低粘度说明易于流动，方便反应合成。不仅可以作为“绿色溶剂”替代有机挥发性溶剂更加环保，其独特的可设计性还可以对其进行调节来适应各种不同的需求，为催化领域、生物技术领域和功能材料领域等领域的发展做出了重要贡献，离子液体在分析化学领域中也得到充分的应用。早期对离子液体在高效液相色谱(HPLC)中的相关应用探索主要集中在使用离子液体作为流动相添加剂上与用作高效液相色谱(HPLC)中有机改性剂的替代品相比，发现离子液体作为低浓度添加剂更为有用。当以低浓度作为添加剂添加到水溶液中时，离子液体仅成为规则盐。它们的特定性质：低熔点，高热稳定性和低蒸气压。

离子液体(ILs)是一种具有低熔点、高选择性和可忽略蒸汽压的有机盐。由于其独特的物理化学性质以及新颖性和可设计性，常作为有机官能化单体被用于高效液相色谱(HPLC)固定相的修饰中，一般将离子液体键合到硅胶填料上，构成一类新型的表面限制离子液体(SCIL)固定相。该新型色谱固定相已经被应用于离子交换色谱(IEC)、反相模式色谱(RPLC)和亲水作用色谱(HILIC)以及混合模式色谱(MMC)等多种色谱模式中，实验证明这类固定相上的分离往往综合了多种分离机理，包括疏水作用、π-π作用、偶极-偶极相互作用、静电作用、氢键作用以及空间位阻效应。合理利用多种分离机理、提升分离能力已成为一个重要的研究点。最常见的SCIL固定相是单阳离子型离子液体改性硅胶固定相，主要包括两类：一类是咪唑鎓离子液体键合的改性硅胶固定相，另一类是喹啉类离子液体改性硅胶固定相。

CN108160061A公开了一种带氨基离子液体修饰氧化石墨烯包裹硅胶基，制备方法为：(1)将表面含有硅羟基的硅胶加入到溶剂甲苯中，然后加入氨丙基三乙氧基硅烷，加热回流进行硅胶表面的氨基化，得氨丙基硅胶；(2)将氨丙基硅胶加入到氧化石墨烯水溶液中，反应得氧化石墨烯修饰的硅胶；(3)带有氨基的离子液体的制备：2溴乙胺氢溴酸盐与1甲基咪唑在溶剂乙腈中进行反应，即得；(4)上氧化石墨烯修饰的硅胶与带有氨基的离子液体在溶剂甲醇中进行反应，离心，去离子水洗涤，干燥，即得。本发明的带氨基离子液体修饰氧化石墨烯包裹硅胶基，可以作为色谱固定相材料进行应用，用于物质的分离分析，具有优良的色谱性能。

CN105664888A提供一种糖基功能化咪唑型离子液体固定相的制备方法，先制备活化硅胶的甲醇匀浆备用，将D-葡萄糖酸内酯和N-(3-氨基丙基)咪唑溶解在乙醇后得到N-咪唑丙基葡糖酰胺，将其与3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷混合溶于乙醇后得到N-三甲基硅基丙基-N’-葡糖酰胺丙基咪唑+碘离子溶液；然后在该溶液中添加硅胶匀浆，加热后得到产物N，N’-三甲氧基丙基葡糖酰胺咪唑离子液体键合硅胶色谱固定相。糖基功能化咪唑型离子液体固定相色谱填料既有硅胶基质的优异物理结构又有功能化糖基的特殊色谱性能，对生物分子化合物有较强的分离性能，且分离效果稳定，该色谱填料具有耐有机溶剂，耐酸性，耐高温等，分离效率高的特点。

CN109926034A公开了一种苯并咪唑离子液体功能化硅胶液相色谱填料的制备方法。本发明借助于两步化学反应，先利用氯丙基硅烷试剂对全多孔球形硅胶表面进行硅烷化反应，制得氯丙基硅胶，再用苯并咪唑(或N-烷基苯并咪唑)对氯丙基硅胶进行胺基化反应，生成苯并咪唑离子液体功能化硅胶，获得液相色谱填料。它是一种多模式填料，兼具反相、阴离子交换两种色谱分离模式，分别分离苯酚类、苯胺类、稠环化合物、无机和有机阴离子，而且表现出良好的选择性和稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种柱效较好的氨基离子液体色谱填料及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种氨基离子液体色谱填料，具有式I的结构：

其中，n＝5-10。

一种所述氨基离子液体色谱填料的制备方法，通过下式制备，

其中n＝5-10。

包括以下步骤：

S1：将式A、式B和碱在溶剂中反应得到式C；

S2：将式C、式D、碱和催化剂在溶剂中加热反应得到式E；

S3：将式E和活化硅胶在溶剂中反应得到式I。

在一些优选的实施方案中，所述S1中，按摩尔份数计，式A:式B:碱＝1-1.5:1:1-3。

在一些优选的实施方案中，所述S1中，溶剂选自非质子性溶剂，具体地可选自二氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯中的至少一种。

在一些优选的实施方案中，所述S1中，碱选自碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、三乙胺、二异丙基乙胺、吡啶中的至少一种。

在一些优选的实施方案中，所述S1中，反应温度为15-35℃。

在一些优选的实施方案中，所述S2中，按摩尔份数计，式C:式D:碱:催化剂＝1-1.5:1:1-3:0.05-0.1。

在一些优选的实施方案中，所述S2中，所述溶剂选自非质子性溶剂，具体地可选自四氢呋喃、N、N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯中的至少一种。

在一些优选的实施方案中，所述S2中，碱选自碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、三乙胺、二异丙基乙胺、吡啶中的至少一种。

在一些优选的实施方案中，所述S2中，催化剂选自碘化钠、碘化钾中的至少一种。

在一些优选的实施方案中，所述S2中，反应温度为60-100℃。

在一些优选的实施方案中，所述S3中，按重量份数计，所述将式E：活化硅胶＝1:1-1.5。

在一些优选的实施方案中，所述S3中，溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。

在一些优选的实施方案中，所述活化硅胶是将硅胶用浓盐酸在加热条件下进行活化得到。

在一些优选的实施方案中，所述浓盐酸的浓度为4-6mol/L，活化温度为80-120℃。

本发明的优势在于：

1、本发明同时将离子液体和氨基对硅胶填料进行衍生化，大大提高了色谱填料对碱性物质的分离柱效。

具体实施方式

式C的制备：

将式A110mmol、式B 100mmol和碳酸钾200mmol在2000mL四氢呋喃中混合，25-30℃反应，检测反应完成后，减压移除溶剂，使用硅胶柱色谱纯化得到式C化合物88mmol。

LC-MS(ESI)m/z:231.2[M+H]⁺

¹H NMR(500MHz,DMSO-d6)δ7.39(s,1H),7.29(s,1H),7.12(s,1H),3.60(d,J＝12.3Hz,1H),3.56(s,9H),3.38(d,J＝12.4Hz,1H),2.23(s,2H),2.14(s,2H).

活化硅胶的制备

将30g硅胶用6mol/L浓盐酸200mL在100℃回流反应5h，过滤，用水洗涤至滤液为至性，120℃下真空干燥6h，得到所述活化硅胶；

实施例1

一种氨基离子液体色谱填料，通过下式制备：

其中n＝5。

将式C 110mmol、式D1 100mmol、碳酸钠200mmol和碘化钠10mmol在2000mL N,N-二甲基甲酰胺中混合，60-65℃反应，检测反应完成后，减压移除溶剂，使用硅胶柱色谱纯化得到式E1化合物88mmol。

LC-MS(ESI)m/z:316.4[M]⁺

¹H NMR(500MHz,DMSO-d6)δ8.08(s,2H),7.49(s,1H),5.82(s,2H),3.74(s,2H),3.55(s,9H),3.12(d,J＝12.5Hz,1H),3.02(d,J＝12.3Hz,1H),2.21(dd,J＝23.1,12.5Hz,2H),2.13–2.04(m,2H),1.98(s,2H),1.90(s,2H),1.71(s,2H),1.50(s,2H).

将E1 5g和活化硅胶5g在甲醇20mL中混合均匀，回流反应8小时，过滤，使用甲醇洗涤，80℃真空干燥12h，即得所述氨基离子液体色谱填料I1。

实施例2

一种氨基离子液体色谱填料，通过下式制备：

其中n＝7，制备条件参考实施例1。

制备得到E2 83mmol。

LC-MS(ESI)m/z:344.4[M]⁺

¹H NMR(500MHz,DMSO-d6)δ8.08(s,1H),7.43(s,0H),5.56(s,1H),3.74(s,1H),3.55(s,4H),3.03(s,1H),2.10(s,1H),2.03(s,1H),1.97(d,J＝10.6Hz,3H),1.78(s,1H),1.57(s,1H),1.52(s,1H),1.47(s,1H).

实施例3

一种氨基离子液体色谱填料，通过下式制备：

制其备中n得＝到9，E3制8备6m条m件ol。参考实施例1。

LC-MS(ESI)m/z:372.4[M]⁺

¹H NMR(500MHz,DMSO-d6)δ8.08(s,2H),7.43(s,1H),5.56(s,2H),3.74(s,2H),3.55(s,9H),3.08(s,2H),2.10(s,2H),2.02(s,2H),1.96(d,J＝7.9Hz,5H),1.78(s,2H),1.62–1.55(m,7H),1.52(s,4H).

对比例1

CN113385157A中实施例一制备得到的烷基封端离子液体键合二氧化硅填料

对比例2

一种氨基离子液体色谱填料，通过下式制备：

其中n＝3，制备条件参考实施例1。

制备得到E4 77mmol。

LC-MS(ESI)m/z:288.6[M]⁺

¹H NMR(500MHz,DMSO-d6)δ8.08(s,1H),7.58(s,1H),7.49(s,1H),5.10(s,1H),4.92(s,1H),3.69(s,2H),3.56(s,9H),3.02(d,J＝12.3Hz,1H),2.92(d,J＝12.5Hz,1H),2.48(s,2H),2.23(d,J＝12.5Hz,1H),2.10(d,J＝12.5Hz,1H),1.99(s,2H),1.95(s,2H).

色谱柱制作

采用高压匀浆技术，设置装柱压力为2500psi，将实施例1-3和对比例1-2制备得到的产品制备成150mm x 4.6mm的分析型HPLC色谱柱。

测试例

使用本发明实施例1-3和对比例1-2制备得到的填料制备成色谱柱，使用色谱柱对麻黄碱、奎宁和茶碱样品的分离效果对色谱柱的性能进行评价。

将待测物按照各物质10mg/L的浓度制备成甲醇的混合溶液，按照以下色谱条件进行测试：

流动相：甲醇/磷酸二氢钾缓冲液(20mM pH 7.8)，30:70(v：v)；

色谱时间：30min；

检测波长：254nm；

柱温:：40℃。

计算色谱柱对各物质的理论塔板数和不对称因子(As)。

理论塔板数＝5.54x(t_R/W_h/2)²x1000/L

其中t_R：保留时间(min)

W_h/2：半峰宽(min)

L：柱长(mm)

As＝b/a

a，b分别为通过1/10h峰高处、平行于峰底的直线被峰两侧及峰高截取的两线段的长度。

测试结果见表1。

表1色谱柱测试数据

可以看出，本发明中，n＝5-9时，得到的色谱填料对碱性物质的柱效和分离效果较好，而当n＝3时，效果较差，说明该烷基链长对最终填料的柱效具有较大的影响。而对比例1中，使用烷基封端的填料，并不适合碱性物质的分离。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种氨基离子液体色谱填料在对碱性物质的分离中的应用，其特征在于，所述碱性物质选自麻黄碱、奎宁、茶碱中的一种，所述氨基离子液体色谱填料具有式I的结构：

其中，n=5-10。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述氨基离子液体色谱填料的制备方法通过下式制备，

其中n=5-10；

包括以下步骤：

S1：将式A、式B和碱在溶剂中反应得到式C；

S2：将式C、式D、碱和催化剂在溶剂中加热反应得到式E；

S3：将式E和活化硅胶在溶剂中反应得到式I。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述S1中，按摩尔份数计，式A:式B:碱=1-1.5:1:1-3。

4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述S1或S2中，溶剂选自非质子性溶剂，具体地选自二氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述S1或S2中，碱选自碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、三乙胺、二异丙基乙胺、吡啶中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述S1中，反应温度为15-35℃。

7.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述S2中，按摩尔份数计，式C:式D:碱:催化剂=1-1.5:1:1-3:0.05-0.1。

8.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述S2中，催化剂选自碘化钠、碘化钾中的至少一种。

9.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述S2中，反应温度为60-100 ℃。

10.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，按重量份数计，式E：活化硅胶=1:1-1.5。