基于三陽離子液體的液相色譜固定相及其制備方法和應用
【專利摘要】本發明涉及三陽離子液體鍵合硅膠液相色譜固定相。本發明還提供了上述液相色譜固定相的制備方法，首先制備了端烯基的三陽離子液體以及在硅球表面接枝了3-巰基丙基基團，然后利用“巰基-烯基”點擊化學反應將端烯基的三陽離子液體鍵合至3-巰基丙基修飾的硅球表面。該三陽離子液體鍵合硅膠液相色譜固定相具有反相疏水保留機理，對典型疏水物質苯系物、稠環類物質均顯示一定的保留和選擇性，且柱效理想，最高可達80,000/m。另外，該三陽離子液體鍵合硅膠液相色譜固定相還顯示典型的親水保留模式，對親水化合物如核苷、核酸堿基和黃酮類物質均顯示很好的保留和分離選擇性，作為親水作用色譜固定相顯示良好的應用前景。
【專利說明】
基于Ξ陽離子液體的液相色譜固定相及其制備方法和應用
技術領域
[0001] 本發明屬于高效液相色譜固定相，具體設及Ξ陽離子液體鍵合硅膠液相色譜固定 相W及其制備方法、分別在親水和反相色譜條件下對親水性物質和疏水性物質的分離應 用。
【背景技術】
[0002] 高效液相色譜是一種重要的現代分離分析技術，目前在很多方面都發揮了至關重 要的作用，包括食品安全、環境監測與藥物分析等領域。而在色譜分離過程中起關鍵作用的 是固定相，因此對其的開發一直是色譜領域的研究熱點。為了提高化合物的覆蓋范圍，從而 提供更廣范圍的選擇性，混合模式固定相的研究和開發引起了研究者的極大興趣，近年來 得到了迅速發展。混合模式固定相通過在同一固定相內引入不同模式的保留機理從而提 高對復雜樣品的選擇性，主要有親水作用/離子交換和反相色譜/離子交換混合模式固定 相，目前在多膚、藥物分子W及蛋白質等的分離中顯示出許多優越的性能，例如可調節的選 擇性、更有效的保留和更好的分離能力。在固定相的開發方面，利用不同的選擇分子對載體 基質進行表面修飾是得到新型固定相的主要途徑，近年來，離子液體作為液相色譜固定相 選擇分子受到極大的關注，得到了較快的發展與應用。研究表明，離子液體表面鍵合液相色 譜固定相具有很好的色譜保留行為，能進行多重相互作用，包括靜電作用、離子交換作用、 η-η作用W及偶極相互作用和氨鍵鍵合作用。目前，所報道的離子液體液相色譜固定相 絕大多數是基于單陽離子液體，主要呈現反相色譜與離子交換保留行為來分離陰陽離子W 及一些中性化合物。最近中國科學院大連化學物理研究所1808研究組制備了基于咪挫雙 陽離子液體的液相色譜固定相，其顯示典型的親水保留行為，對親水性物質具有很好的保 留和分離選擇性，而同類型的單陽離子液體在同樣的親水色譜條件下對親水物質基本沒有 保留，據文獻報道其呈現的是反相色譜保留W及離子交換等。對雙陽離子液體鍵合硅膠固 定相保留機理的研究表明，其呈現多重相互作用的基于親水作用/陰離子交換混合保留機 理，從而具備更寬范圍的色譜選擇性。當雙陽離子液體被固定到硅膠材料的表面時，其液體 性質丟失，但是其獨特性能和對材料的表面修飾功能并不會改變，與單陽離子液體相比增 強了表面的離子性和親水性，運有利于親水色譜模式下對親水性特別是離子型化合物的保 留。
[0003] Ξ陽離子液體是近年來發展起來的，典型結構是由Ξ個帶正電荷的部分連接于中 屯、核上與陰離子組成的，相比于雙陽離子液體其具有更強的可設計性，另外其特殊的結構 和空間排列能夠帶來獨特的性能，比如，Ξ陽離子液體作為毛細管氣相色譜固定相具有獨 特的選擇性，顯示出很好的應用前景。除了游離的Ξ陽離子液體，將Ξ陽離子液體固定于固 態載體上，在催化應用中顯示更高的催化效率和回收率，運是由于其特殊的結構有利于形 成Ξ維催化骨架從而提供更多的催化活性位點。鑒于離子液體特別是雙陽離子液體在鍵合 硅膠液相色譜固定相方面顯示出的優勢與前景，Ξ陽離子液體鍵合至基質表面也具有作為 HPLC固定相的潛力，并且其陽離子數的增加和特殊的排列方式將帶來獨特的色譜行為和溶 劑化性質，然而目前為止還未見相關報道。

【發明內容】

[0004] 本發明提供了 Ξ陽離子液體鍵合硅膠液相色譜固定相及其制備方法和應用。 陽0化]本發明的技術路線是：
[0006] Ξ陽離子液體鍵合硅膠固定相，該固定相可作為親水作用色譜固定相或反相色譜 固定相，鍵合分子為Ξ陽離子液體，
[0007] 通過"琉基-雙鍵"點擊化學反應，將Ξ陽離子液體A鍵合至3-琉基丙基修飾的 二氧化娃球表面制備得到； 陽00引化合物A的結構如下：
[0009]
[0010] 其中，η為0或l，m為1~4的正整數，X為化、NTf2、PFe、BF4或TfO中的一種。 優選為1，3,5-{Ξ (3-乙締基咪挫）甲基} Ξ甲基苯Ξ漠鹽、1，3,5-{Ξ (3-乙締基咪挫） 甲基}立甲基苯立（雙-立氣甲基橫酷亞胺）鹽、1，3,5-{立（3-乙締基咪挫）甲基}苯立 漠鹽、1，3,5-{Ξ (3-乙締基咪挫）甲基}苯立（雙-Ξ氣甲基橫酷亞胺）鹽、1，3,5-{Ξ (3-締丙基咪挫）甲基} Ξ甲基苯Ξ漠鹽、1，3,5-{Ξ (3-締丙基咪挫）甲基} Ξ甲基苯Ξ (雙-Ξ氣甲基橫酷亞胺）鹽、1，3,5-{Ξ (3-締丙基咪挫）甲基}苯立漠鹽、1，3,5-{Ξ (3-締丙基咪挫）甲基}苯立（雙-Ξ氣甲基橫酷亞胺）鹽中的一種或二種W上。
[0011] 所述的固定相中二氧化娃球表面的Ξ陽離子液體A的鍵合摩爾量為1.2~ 6. 5X 10 5mol/g ;二氧化娃球表面的3-琉基丙基的鍵合摩爾量為4. 0~12. 0X 10 5mol/g。
[0012] 所述的3-琉基丙基修飾的二氧化娃球是通過（3-琉基丙基）Ξ甲氧基硅烷或 (3-琉基丙基）Ξ乙氧基硅烷與二氧化娃球在無水甲苯中回流制得的。
[0013] 所述的Ξ陽離子液體A通過"琉基-締基"點擊化學反應鍵合在娃球表面，可W是 一端或兩端鍵合在娃球表面，也可W是Ξ端均鍵合至娃球表面。
[0014] 所述的固定相的制備方法，包括如下Ξ個制備步驟：
[0015] 1) W無水甲苯作溶劑，將二氧化娃球與（3-琉基丙基）Ξ甲氧基硅烷或（3-琉基 丙基）Ξ乙氧基硅烷W質量比1:1~2:1在氣氣保護下于100~120°C回流反應20~30 小時得到表面鍵合有3-琉基丙基的娃球；
[0016] 2)表面鍵合有3-琉基丙基的娃球分散于甲醇中，加入Ξ陽離子液體A，Ξ陽離子 液體A的雙鍵與3-琉基丙基的摩爾比為0. 8-4. 0 :1，并加入表面鍵合有3-琉基丙基的娃球 與Ξ陽離子液體A二種原料總質量0. 5~2%的引發劑AIBN，攬拌均勻后加熱至50~70°C 在氣氣保護下回流24~40小時即得目標固定相；
[0017] 扣利用勻漿法，將步驟。所得到的目標固定相填料1. 2g分散在12mL甲醇中制成 勻漿液，W 50mL甲醇作為頂替液，在60M化的壓力下填充至3. OmmX 15cm的不誘鋼管柱中， 得到Ξ陽離子液體液相色譜固定相。
[0018] 利用所述Ξ陽離子液體鍵合硅膠液相色譜固定相在反相色譜模式下對典型疏水 物質苯系物、稠環類物質、Tanaka測試混合物進行分離，顯示一定的保留和分離選擇性，且 柱效理想，最高可達80, 000/m。此外，該Ξ陽離子液體鍵合硅膠液相色譜固定相還顯示典型 的親水保留模式，對親水化合物如核巧、堿基和黃酬類物質均顯示很好的保留和分離選擇 性，作為親水作用色譜固定相顯示良好的應用前景。
[0019] 本發明提供的固定相結構新穎，柱效高，在親水作用色譜和反相色譜條件下均具 有很好的保留與分離選擇性。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明制備的鍵合至硅膠填料表面的Ξ陽離子液體TCIL1和TCIL2的結構 不意圖； 陽02U 圖2分別為咪挫S陽離子液體TCIL1 (a)和TCIL2 (b)的古NMR譜圖；
[0022] 圖3為苯系物（a)和稠環類物質化）在兩種Ξ陽離子液體固定相上的分離色譜 圖，色譜峰：1.苯，2.甲苯，3.乙苯，4.丙苯，5.下苯，6.戊苯，7.己苯，1'.尿喀晚，2'. 硝基苯，3'.糞，4'.聯苯，5'.巧，6'.菲，7'.巧；流動相：ACN/H2〇(50/50，v/v), 等度洗脫，DAD:254nm ;流速：0. 4mL/min ;柱溫：30°C ;
[0023] 圖4為Tanaka測試混合物在兩種Ξ陽離子液體固定相上的分離色譜圖，色譜 峰：1.節胺，2.尿喀晚，3.苯酪，4.下苯，5.戊苯，6.鄰^聯苯，7. Ξ亞苯；流動相：ACN/ &0(50/50, v/v),等度洗脫；DAD:254nm ;流速：0. 4mL/min ;柱溫：30°C
[0024] 圖5為15種核巧（a)和8種堿基（b)在兩種Ξ陽離子液體固定相上的分離色譜 圖，色譜峰：1.胸腺喀晚核巧，2. 5'-脫氧-5'-甲硫腺巧，3. 1-甲基腺巧，4. N6-甲基腺 巧，5. 5-甲基尿巧，6. 5-甲基胞喀晚，7.尿巧，8.腺巧，9. 7-甲基尿巧，10. 1-甲基尿 巧，11.假尿巧，12.肌巧，13.胞巧，14. 2'-脫氧鳥巧，15.鳥巧.Peaks for化）：1'. 胸腺喀晚，2'.尿喀晚，3' .1-甲基黃嚷嶺，4'.胞喀晚，5'.腺嚷嶺，6'.次黃嚷 嶺，7'.黃嚷嶺，8'.鳥嚷嶺；流動相：A相為&0 (lOmM NH4FA)，B相為ACN/UO (95/5, v/ v，10mMNH4FA)，梯度洗脫10%A起始并保持6min，然后在6-10min內線性增加至30%A 并保持在 30% A ;DAD:254nm ;流速：0. 4mL/min ;柱溫：30°C .
[00巧]圖6為兩種Ξ陽離子液體固定相對21種黃酬混合物（a)和大豆黃酬提取液（b)的 分離圖，色譜峰：1.2'-徑基查爾酬，2.樓黃素，3.刺芒柄花素，4. 5, 7-二徑黃酬，5.澄皮 素，6.抽皮素，7.染料木素，8.大豆素，9.香葉木素，10. ( + )-香澄素，11.芹菜素，12. 根皮素，13.氯化花葵素，14.染料木巧，15.澄皮巧，16.大豆巧，17.川陳皮素，18.黃 衫素，19.根皮巧，20.兒茶素，21.牡荊素.流動相A相為HzOaOmM NH4FA)，B相為ACN/ &0(95/5, v/v，lOmM NH4FA)，梯度洗脫：21種黃酬混合物5% A起始并保持6min，6-12min內 線性增加至30 % A并保持，大豆黃酬提取物5 % A起始保持6min，6-14min內線性升至40 % A 并保持；DAD:254nm ;流速：0. 4mL/min ;柱溫：30°C .
【具體實施方式】
[00%] 下面通過實例進一步闡釋本發明，實例僅限于說明本發明W便于理解，而非對本 發明的限定。
[0027] 實施例一：Ξ陽離子液體的制備
[0028] 將1-乙締基咪挫與2, 4, 6- Ξ漠甲基Ξ甲基苯W摩爾比7:1在甲醇與異丙醇混 合溶劑中，氣氣保護下攬拌加熱回流反應6天，冷卻后，真空旋轉蒸發除去溶劑，剩余混合 物用乙酸乙醋洗涂除去未反應的原料，得到白色固體，即Ξ陽離子液體1，3, 5-{ Ξ (3-乙 締基咪挫）甲基甲基苯Ξ漠鹽，60°C真空干燥。接著，將4gS陽離子液體Ξ漠鹽溶于 水中，在攬拌條件下加入5. 5摩爾Ξ陽離子液體Ξ漠鹽當量的雙-Ξ氣甲基橫酷亞胺裡鹽 (LiNTfz)的水溶液，室溫下攬拌48小時W上后，取出上面水層，然后繼續用水洗涂四次，得 到陰離子為雙-Ξ氣甲基橫酷亞胺的Ξ陽離子液體1，3,5-{Ξ (3-乙締基咪挫）甲基} Ξ 甲基苯Ξ (雙-Ξ氣甲基橫酷亞胺）鹽燈CIL1)。
[0029] 將1-乙締基咪挫與1，3, 5-Ξ (漠甲基）苯W摩爾比7:1在異丙醇溶劑中，氣氣保 護下攬拌加熱回流反應6天，冷卻后，真空旋轉蒸發除去溶劑，剩余混合物用乙酸乙醋洗涂 除去未反應的原料，得到白色固體，即1，3, 5-{ Ξ (3-乙締基咪挫）甲基}苯^漠鹽，60°C 真空干燥。接著，將4gS陽離子液體Ξ漠鹽溶于水中，在攬拌條件下加入5. 5摩爾Ξ陽離 子液體Ξ漠鹽當量的雙-Ξ氣甲基橫酷亞胺裡鹽化iNTfz)的水溶液，室溫下攬拌48小時 W上后，加入與原溶液相等體積的二氯甲燒，靜置分層后除去上層水層，然后繼續用水洗涂 直至洗出液用AgN〇3檢測不到化的存在，旋轉蒸發除去溶劑，得到陰離子為雙-Ξ氣甲基 橫酷亞胺的Ξ陽離子液體1，3, 5-{ Ξ (3-乙締基咪挫）甲基}苯立（雙-Ξ氣甲基橫酷亞 胺）鹽燈CIL2)。其中，圖1為所制備的Ξ陽離子液體TCIL1和TCIL2的結構示意圖，Br陰 離子的Ξ陽離子液體分別W気代水和気代二甲基亞諷作溶劑用核磁共振氨譜進行表征，結 果如圖2所不。
[0030] 實施例二：Ξ陽離子液體鍵合硅膠固定相的制備
[0031] 將二氧化娃球（粒徑5μπι，孔徑lOnm，比表面積310m2gi)分散于無水甲苯中攬拌 均勻，加入相當于娃球表面娃徑基摩爾數1.3倍的（3-琉基丙基）Ξ甲氧基硅烷，在氣氣保 護下加熱回流反應24小時，離屯、，甲醇洗涂五次，得到表面鍵合有3-琉基丙基的二氧化娃 球，真空60°C干燥。
[0032] 通過琉基與雙鍵的點擊化學反應，將所制備的Ξ陽離子液體TCIL1和TCIL2分 別鍵合至表面鍵合有3-琉基丙基的娃球表面。取兩份表面鍵合有3-琉基丙基的娃球各 3. 2g分別分散在兩份甲醇中，其中一份加入Ξ陽離子液體TCIL13. 5g(雙鍵基團摩爾數 為娃球表面琉基的2. 5倍）和二者1. 5 %質量比的引發劑AIBN，另一份加入Ξ陽離子液 體TCIL23. 5g(雙鍵基團摩爾數為娃球表面琉基的2. 5倍）和二者1. 5%質量比的引發劑 AIBN，均在氣氣保護下60°C回流反應25小時，離屯、，甲醇洗涂五次，產物目標固定相真空 60°C干燥。
[0033] 利用勻漿法，將所得到的兩種Ξ陽離子液體鍵合娃球填料裝填成3. OmmX 15cm的 液相色譜柱：將所得到的目標固定相填料1. 2g分散在12mL甲醇中制成勻漿液，W 50mL甲 醇作為頂替液，在60MPa的壓力下填充至不誘鋼管柱中。
[0034] 實施例Ξ :Ξ陽離子液體鍵合硅膠固定相的評價
[0035] 首先，對Ξ陽離子液體鍵合硅膠固定相進行元素分析，結果如下：TCIL鍵合硅膠 (C% 9. 62, Ν% 2. 22, Η% 1. 22)和 TCIL2 鍵合硅膠（C% 9. 21，Ν% 2. 24, Η% 1. 10)，所對應 的表面鍵合量W Ν元素負載量計算分別為0. 73和0. 74 μ mol/m2。
[0036] 其次，評價所制備的兩種基于Ξ陽離子液體的固定相的反相保留行為，在反相色 譜條件下對苯系物、稠環類物質W及Tanaka測試混合物進行分離，分離色譜圖如圖3和 圖4所示。W糞為探針，流動相W ACN/UO (50/50, v/v)等度洗脫，DAD 254皿檢測，流 速為0. 4mL/min的條件下，兩種固定相TCIL1和TCIL2的柱效分別為800(K)plates/m和 73000plates/m。可W看出，基于Ξ陽離子液體的色譜柱具有一定的反相保留行為，在反相 色譜條件下能夠較好的保留疏水物質，并且顯示很好的選擇性。
[0037] 另外，還評價了所制備的Ξ陽離子液體鍵合硅膠固定相在親水作用色譜模式下的 分離選擇性，分別對核巧、堿基W及黃酬類物質進行了分離，結果如圖5和圖6所示。結果 表明，Ξ陽離子液體鍵合硅膠固定相對典型親水物質如核巧和堿基顯示很好的保留和分離 選擇性，并且由于Ξ陽離子液體的多重相互作用使得其在親水作用色譜條件下對黃酬類物 質也顯示較好的保留行為和獨特的選擇性。
[0038] 除此之外，還考察了 Ξ陽離子液體鍵合硅膠固定相在反相條件下流動相中ACN含 量對疏水物質保留的影響和在親水色譜條件下流動相中水含量對親水性物質保留的影響， 結果表明固定相同時具有典型的反相色譜保留行為和親水色譜保留行為。
[0039] 由此可見，Ξ陽離子液體鍵合硅膠固定相不僅顯示一定的反相保留與選擇性，還 具有很好的親水保留行為，其作為RPLC固定相或HILIC固定相具有一定的應用潛力。
【主權項】
1. =陽離子液體液相色譜固定相，其特征在于： 該固定相為親水作用色譜和反相色譜固定相，通過"琉基-雙鍵"點擊化學反應，將= 陽離子液體A鍵合至3-琉基丙基修飾的二氧化娃球表面制備得到； 化合物A的結構如下：其中，n為O或l，m為！~4的正整數，X為化、NTfz、PFe、BFa或TfO中的一種。2. 根據權利要求1所述的固定相，其特征在于： 所述的固定相中二氧化娃球表面的=陽離子液體A的鍵合摩爾量為1.2~ 6. 5X 10 5mol/g ;二氧化娃球表面的3-琉基丙基的鍵合摩爾量為4. 0~12. OX 10 5mol/g。3. 根據權利要求1所述的固定相，其特征在于：所述的3-琉基丙基修飾的二氧化娃球 是通過（3-琉基丙基甲氧基硅烷或（3-琉基丙基乙氧基硅烷與二氧化娃球在無水 甲苯中回流制得的。4. 根據權利要求1所述的固定相，其特征在于：所述的=陽離子液體A通過"琉基-締 基"點擊化學反應鍵合在娃球表面，可W是一端或兩端鍵合在娃球表面，也可W是=端均鍵 合至娃球表面。5. 根據權利要求1所述的固定相，其特征在于： 所述的化合物A優選為1，3, 5-{= (3-乙締基咪挫）甲基甲基苯=漠鹽、 1，3,5-{= (3-乙締基咪挫）甲基}=甲基苯=(雙氣甲基橫酷亞胺）鹽、1，3,5-{= (3-乙締基咪挫）甲基}苯^漠鹽、1，3,5-{ S (3-乙締基咪挫）甲基}苯^ (雙-S氣甲 基橫酷亞胺）鹽、1，3,5-(3-締丙基咪挫）甲基甲基苯=漠鹽、1，3,5-(3-締 丙基咪挫）甲基}=甲基苯=(雙氣甲基橫酷亞胺）鹽、1，3,5-{= (3-締丙基咪挫） 甲基}苯=漠鹽、1，3,5-(3-締丙基咪挫）甲基}苯=(雙氣甲基橫酷亞胺）鹽中 的一種或二種W上。6. -種權利要求1所述的固定相的制備方法，其特征在于：包括如下=個制備步驟， 1. W無水甲苯作溶劑，將二氧化娃球與（3-琉基丙基甲氧基硅烷或（3-琉基丙基） S乙氧基硅烷W質量比1:1~2:1在氣氣保護下于100~120°C回流反應20~30小時得 到表面鍵合有3-琉基丙基的娃球； 2) 表面鍵合有3-琉基丙基的娃球分散于甲醇中，加入=陽離子液體A，=陽離子液體 A的雙鍵與3-琉基丙基的摩爾比為0. 8-4. 0 :1，并加入表面鍵合有3-琉基丙基的娃球與S 陽離子液體A二種原料總質量0. 5~2%的引發劑AIBN，攬拌均勻后加熱至50~70°C在氣 氣保護下回流24~40小時即得目標固定相； 3)利用勻漿法，將步驟2)所得到的目標固定相填料I. 2g分散在12mL甲醇中制成勻漿 液，W 50mL甲醇作為頂替液，在60M化的壓力下填充至3. OmmX 15cm的不誘鋼管柱中，得到 =陽離子液體液相色譜固定相。7. -種權利要求1所述固定相的應用，其特征在于：將固定相在親水作用色譜模式下 對典型親水性化合物進行分離，顯示很好的保留和分離選擇性；將固定相在反相色譜模式 下對典型疏水性物質進行分離，顯示一定的保留和良好的分離選擇性。8. 根據權利要求7所述固定相的應用，其特征在于：所述的典型親水性化合物為核巧、 堿基或黃酬類物質，所述的典型疏水性物質為苯系物、稠環類物質或Tanaka測試混合物。
【文檔編號】G01N1/34GK105983392SQ201510066780
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月6日
【發明人】許國旺, 喬利珍, 石先哲
【申請人】中國科學院大連化學物理研究所