201110048690-一种硅胶键合纤维素衍生物色谱填料、制备方法及其应用-申请公开

(10)申请公布号CN102172519A(43)申请公布日2011.09.07CN102172519A*CN102172519A*(21)申请号201110048690.4(22)申请日2011.03.01B01J20/29(2006.01)B01J20/30(2006.01)B01D15/38(2006.01)C08B15/06(2006.01)C07C33/22(2006.01)C07C29/76(2006.01)C07C43/23(2006.01)C07C41/36(2006.01)C07C327/22(2006.01)(71)申请人北京化工大学地址100029北京市朝阳区北京市北三环东路15号(72)发明人魏芸田爱林张芳(54)发明名称一种硅胶键合纤维素衍生物色谱填料、制备方法及其应用(57)摘要一种硅胶键合纤维素衍生物类手性色谱填料、制备方法及其应用属于色谱柱填料领域。制备方法步骤:（1）硅胶活化；（2）KH-550对硅胶的表面修饰得3-氨丙基硅烷化硅胶；（3）微晶纤维素表面羟基衍生制备纤维素-2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)；（4）3-氨丙基硅烷化硅胶表面键合纤维素-2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)得到键合型手性填料。应用上述手性填料，以正己烷－异丙醇作为流动相，对DL-苯乙醇、对戊氧基异苯乙醇、（±）－3-对氯苯基－4－硝基硫代乙酸丁酯、（±）－2-对氯苯基－3－硝基硫代乙酸丙酯进行较好分离。本发明具有柱效高、分离时间短、对手性化合物分离效果好的特点。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页说明书10页附图1页CN102172521A1/2页21.一种硅胶键合纤维素衍生物类手性色谱填料，其结构式为。2.根据制备权利要求1所述的硅胶键合纤维素衍生物手性色谱填料，其特征在于包括以下步骤:1硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比2-6ml/g，将体积百分比为20%盐酸与30nm-300nm孔径硅胶配制成混合物，加热至90-100℃反应回流2-6小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，100-120℃烘4-8小时，并于50℃真空干燥4-8小时，得活化硅胶备用；2KH-550对硅胶的修饰：称取上述已活化的球形硅胶装入三口瓶内，加入反应容器体积的1/3-2/3的无水甲苯、按KH-550与硅胶体积/质量比为2-3：1-2(ml/g)加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，在80-100℃下回流20-28小时，整个过程在N2下保护下进行，冷却、过滤后用甲醇、丙酮及正己烷洗涤，于60℃真空干燥4-10小时得白色固体3-氨丙基硅烷化硅胶；3纤维素-2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)的制备：①微晶纤维素6-位羟基保护：将微晶纤维素与三苯基氯甲烷按质量比1-2:3-5混合，再加无水吡啶，无水吡啶的加入量为反应容器体积的1/3-2/3；在80-100℃、机械搅拌、通N2的反应条件下回流18-24小时后用甲醇抽滤、洗涤，得6-位羟基保护微晶纤维素；②纤维素2,3-位羟基衍生化和6-位羟基去保护：称取1-1.5g①得6-位羟基保护微晶纤维素，加入3,5-二甲基苯基异氰酸酯1-4.5ml，以无水甲苯和吡啶体积比为3-5：1-2的混合液为溶剂，搅拌回流18-24小时，反应完成后加入甲醇和0.6-1.5ml浓盐酸室温搅拌反应一段时间，最后用甲醇抽滤、洗涤、通风橱挥干后，60-100℃真空干燥得到纤维素-2,3-二（3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯）；43-氨丙基硅烷化硅胶表面键合纤维素-2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)得到键合型手性固定相：称取上述反应得到的纤维素-2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)和3-氨丙基硅烷化硅胶硅胶按照质量比1-2：2-3混合，加入吡啶和甲苯体积比为1-2：2-3的混合液体作为溶剂，再加入六亚甲基二异氰酸酯反应，六亚甲基二异氰酸酯体积和3-氨丙基硅烷化硅胶质量比为1-2：2-4(ml/g)，80－100℃、机械搅拌、回流24－48小时后，冷却至室温，先用无水甲苯抽滤、洗涤，再用甲醇反复抽滤、洗涤，产物在60－80℃下干燥6－10h得产品。权利要求书CN102172519ACN102172521A2/2页33.根据权利要求1所述的硅胶键合纤维素衍生物手性色谱填料的应用，其特征在于，以正己烷－异丙醇作为流动相，对DL-苯乙醇、对戊氧基异苯乙醇、（±）－3-对氯苯基－4－硝基硫代乙酸丁酯、（±）－2-对氯苯基－3－硝基硫代乙酸丙酯进行较好分离。权利要求书CN102172519ACN102172521A1/10页4一种硅胶键合纤维素衍生物色谱填料、制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及手性色谱柱填料的制备，尤其涉及键合于硅胶基质上纤维素类衍生物手性高效液相手性色谱填料的制备。背景技术[0002]色谱柱是色谱分离技术的核心，而固定相的研究则是各种高效液相色谱法赖以建立和发展的基础。面对科研和生产中对高纯度物质的需求，开发更有效的制备分离技术、制备色谱的新型填料和手性化合物分离填料是至关重要的。研究开发与手性化合物相适应的分离效率高、选择性好、活性回收和质量回收好、寿命长的固定相是人们始终追求的目标。HPLC-CSP法之所以能拆分对映体，是因为在CSP与外消旋体相互作用时，其中一个对映体与CSP生成不稳定的短暂的对映体复合物，造成柱淋洗时保留时间不同，从而达到拆分的目的。目前己开发出很多用于液相色谱的手性固定相，主要有多糖衍生物、环糊精和蛋白质等。纤维素作为一种天然多糖衍生物，其价格低廉、无毒、生物相容、可降解且环境友好等而得到广泛应用。目前国外已有许多商品化的纤维素类手性柱出售，与其它手性固定相相比，它具有适用范围广、稳定性好和柱容量高等显著优点。国外Okamoto的研究组在多糖类手性CSP的研究是最具代表性和贡献性的，我们跟踪其在高效液相色谱多糖类手性固定相的研究进展，发现纤维素氨基甲酸酯类手性固定相表现出最高的手性识别能力，且分离种类广泛。然而目前大多数销售的纤维素手性柱皆为涂覆型，当使用丙酮、四氢呋喃、氯仿等作为溶剂时会导致固定相的溶解和溶胀而流失，使其失去手性分离能力而影响柱子寿命，因此合成新型键合型手性固定相尤为重要。Okamoto采用空间连接试剂4，4'-二苯基甲基二异氰酸制备了键合型的纤维素手性柱，增加了流动相的使用种类和范围，然而其手性分离能力却比涂覆型低，因为纤维素的手性识别能力与其空间螺旋结构密切相关。本发明采用空间结构简单的六亚甲基二异氰酸酯为连接试剂，将纤维素-二（3,5-二甲基苯基异氰酸酯）键合到氨丙基硅胶表面，从而制备了键合型纤维素手性柱。虽然六亚甲基二异氰酸酯作为连接试剂已有报道，然而却是将其与未修饰的硅胶表面直接相连，对于表面残余的硅羟基最后还要加入封端试剂三甲基氯硅烷进行掩蔽。本文采用3-氨丙基三乙氧基硅烷对硅胶进行修饰，一方面掩蔽了硅胶的表面羟基，一方面提供了可以与异氰酸酯相连的氨基，且最后无需封端，使反应更加简单。发明内容[0003]本发明目的是提供一种硅胶基质上键合微晶纤维素类衍生物高效液相手性色谱填料及其制备方法。[0004]硅胶表面键合纤维素衍生物手性色谱填料，其结构式为;说明书CN102172519ACN102172521A2/10页5（1）硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比2-6ml/g，将体积百分比为20%盐酸与30nm-300nm孔径硅胶配制成混合物，加热至90-100℃反应回流2-6小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，100-120℃烘4-8小时，并于50℃真空干燥4-8小时，得活化硅胶备用；（2）KH-550对硅胶的修饰：称取上述已活化的球形硅胶装入三口瓶内，加入反应容器体积的1/3-2/3的无水甲苯、按KH-550与硅胶体积/质量比为2-3:1-2(ml/g)加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，在80-100℃下回流20-28小时，整个过程在N2下保护下进行。冷却、过滤后用甲醇、丙酮及正己烷洗涤，于60℃真空干燥4-10小时得白色固体3-氨丙基硅烷化硅胶。[0005]（3）纤维素-2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)的制备：①微晶纤维素6-位羟基保护：将微晶纤维素与三苯基氯甲烷按质量比1-2:3-5混合，再加无水吡啶，无水吡啶的加入量为反应容器体积的1/3-2/3；在80-100℃、机械搅拌、通N2的反应条件下回流18-24小时后用甲醇抽滤、洗涤，得6-位羟基保护微晶纤维素；②纤维素2,3-位羟基衍生化和6-位羟基去保护：称取1-1.5g①得6-位羟基保护微晶纤维素，加入3,5-二甲基苯基异氰酸酯1-4.5ml，以无水甲苯和吡啶体积比为3-5：1-2的混合液为溶剂，搅拌回流18-24小时，反应完成后加入甲醇和0.6-1.5ml浓盐酸室温搅拌反应一段时间，最后用甲醇抽滤、洗涤、通风橱挥干后，60-100℃真空干燥得到纤维素-2,3-二（3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯）；反应式：说明书CN102172519ACN102172521A3/10页6（4）3-氨丙基硅烷化硅胶表面键合纤维素-2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)得到键合型手性填料：称取上述反应得到的纤维素-2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)和3-氨丙基硅烷化硅胶按照质量比1-2:2-3混合，加入吡啶和甲苯体积比为1-2:2-3的混合液体作为溶剂，再加入六亚甲基二异氰酸酯反应，六亚甲基二异氰酸酯体积和3-氨丙基硅烷化硅胶质量比为1-2:2-4(ml/g)，80－100℃、机械搅拌、回流24－48小时后，冷却至室温，先用无水甲苯抽滤、洗涤，再用甲醇反复抽滤、洗涤，产物在60－80℃下干燥6－10h得产品。[0006]说明书CN102172519ACN102172521A4/10页7具体实施方式[0007]实施例1：（1）硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比2ml/g，将体积百分比为20%盐酸与硅胶30nm孔径配制成混合物，加热90℃反应回流2小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，100℃烘4小时，并50℃真空干燥4小时，得活化硅胶备用；（2）KH-550对硅胶的修饰：称取上述已活化的球形硅胶2.0g装入250ml三口瓶内，加入反应容器体积的80ml的无水甲苯、加入3-氨丙基三乙氧基硅烷2.0ml，在80℃下回流20小时，整个过程在N2下保护下进行。冷却、过滤后用甲醇、丙酮及正己烷洗涤，于60℃真空干燥4小时得白色固体3-氨丙基硅烷化硅胶。[0008]（3）纤维素-2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)的制备：①微晶纤维素6-位羟基保护：将微晶纤维素（1.5g）与三苯基氯甲烷（4.5g）按质量比1：3混合，再加入无水吡啶80ml，升温至80℃、机械搅拌、通N2的反应条件下回流18小时后用甲醇抽滤、洗涤，得6-位羟基保护微晶纤维素；②纤维素2,3-位羟基衍生化和6-位羟基去保护：称取1.0g上述6-位羟基保护微晶纤维素，加入3,5-二甲基苯基异氰酸酯1ml，以无水甲苯和吡啶体积比为2：1的混合液60ml为溶剂，搅拌回流18小时，反应完成后加入甲醇和0.6ml浓盐酸室温搅拌反应一段时间，最后用甲醇抽滤、洗涤，通风橱挥干，转入60℃真空干燥后得到纤维素-2,3-二（3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯）；（4）称取上述反应得到的纤维素-2,3-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)1.0g和3-氨丙基硅烷化硅胶2g混合，加入以吡啶和甲苯体积比为1：3的混合溶剂40ml，加入0.5ml六亚甲基二异氰酸酯反应，80℃、机械搅拌、回流24小时后，冷却至室温，先用无水甲说明书CN102172519ACN102172521A5/10页8苯抽滤、洗涤，再用甲醇反复抽滤、洗涤，产物在80℃下干燥6h。[0009]实施例2：（1）硅胶活化：按盐酸与硅胶体积质量比2ml/g，将体积百分比为20%盐酸与硅胶100nm孔径配制成混合物，加热95℃反应回流4小时，抽滤、用去离子水洗涤至中性，100℃烘4小时，并50℃真空干燥6小时