一种邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱

摘要

本发明公开了一种邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱及其应用，是以邻菲罗啉为离子液体，经毛细管预处理、柱床制备、柱床修饰制得所述整体柱。邻菲罗啉所带正电荷能够提供离子交换位点，同时具有大π共轭系统的吡啶环且结构对称，用其制备的有机-硅胶杂化毛细管整体柱具有π-π相互作用、氢键作用以及静电相互作用等多种作用力，可达到较好的分离效果；同时，本发明制备的整体柱既免去了传统填充柱装填等繁琐操作，及烧结塞子导致的气泡产生等问题，又克服了开管柱容量低、相比小的缺点，其性质稳定，重现性好，可在较大pH范围内使用，其电渗流大小可以通过调节流动相的pH来控制，对苯酚类和苯胺类物质具有较好的分离效果。

权利要求

1.一种邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱，其特征在于：以邻菲罗啉为离子液体，经毛细管预处理、柱床制备、柱床修饰制得所述有机-硅胶杂化毛细管整体柱；

所述柱床制备是先将聚乙二醇和尿素溶于0.01 mol/L醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后置于0 ℃冰浴中，逐滴加入四甲氧基硅烷和氯丙基三甲氧基硅烷，剧烈搅拌4 h，得到透明均一的溶胶混合物；将所得溶胶混合物超声震荡5 min后注入预处理好的毛细管中，将毛细管两端封口，于55 ℃水浴中反应12 h，再分别用重蒸水和甲醇冲洗；

所述柱床修饰是先将含邻菲罗啉和碘化钠的甲醇水溶液超声处理5 min后，注入制备好的毛细管中，80 ℃水浴12 h，再分别用重蒸水和甲醇冲洗，即得修饰后的有机-硅胶杂化毛细管整体柱。

2. 根据权利要求1所述邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱，其特征在于：

所述甲醇水溶液是将甲醇和水按体积比1:1混合，其中邻菲罗啉的浓度为30-60 mg/mL，碘化钠的浓度为10 mg/mL。

说明书

一种邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱

技术领域

[0001] 本发明属于毛细管色谱柱技术领域，具体涉及一种邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱及其应用。

背景技术

[0002] 毛细管电色谱是近年在电泳技术和高效液相色谱基础上发展起来的一种高效、快速的新型微柱分离方法。作为电色谱分离技术的重要组成部分，毛细管电色谱柱可分为开管柱、填充柱和整体柱，其中毛细管整体柱克服了开管柱相比不足的缺点，同时避免了填充柱需制作塞子的步骤，具有制备简单、渗透性好、柱效高等优点。

[0003] 离子液体（IL）是由分子量相对较大、结构非对称的有机阳离子和较小的无机阴离子组成，具有熔点低（一般小于或等于100℃）、稳定性高和在有机或无机溶液中的溶解性好等优点，是值得研究的一类新型介质或“软”功能材料(soft materials)。Wang等（Analytica chimica acta. 2012, 712 (27): 1-8）将1-乙烯基-3-辛基咪唑氯盐与十二烷基甲基丙烯酸酯（LMA）通过热引发自由基共聚反应制备了一个新型整体柱，不仅可在较大的pH（2.0-12.0）范围内产生反向电渗流，还能有效消除毛细管壁对碱性化合物的吸附，对分离中性和带电化合物具有很好的效果，这也是首次报道把离子液体用作功能单体制备有机聚合物整体柱。贾等（Journal of Chromatography A, 2011, 1218 (22): 3459-3465）通过化学键合N-甲基咪唑离子液制备功能化硅胶整体柱，应用了包括π-π相互作用、氢键作用以及静电相互作用等多种作用力，成功实现了多种分离机制混合存在同一分离柱上，可有效分离无机离子、苯酚类、苯甲酸类、烷基苯等多种不同类型的化合物。Han等（Journal of Chromatography A, 2003, 985 (1-2): 447-454）成功的将N-甲基咪唑修饰到有机-硅胶杂化整体柱上，由于其在酸性pH值下产生反向电渗流，对四种芳香烃的分离呈现了典型的反相色谱模式，还可同时对七种无机阴离子进行分离。邻菲罗啉含有两个吡啶环，可提供大量的离子交换位点。目前，邻菲罗啉作为一种新的离子液体，尚无用于有机-硅胶杂化柱的相关报道。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱及其应用，该有机-硅胶杂化毛细管整体柱既免去了传统填充柱装填等复杂繁琐的操作，及烧结塞子导致的气泡产生等问题，又克服了开管柱容量低、相比小的缺点，其化学性质稳定，重现性好，与样品有更多的作用位点，对苯酚类和苯胺类物质具有良好的分离效果。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0006] 一种邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱，以邻菲罗啉为离子液体，经毛细管预处理、柱床制备、柱床修饰制得所述有机-硅胶杂化毛细管整体柱。

[0007] 其制备方法包括如下步骤：

[0008] 1）毛细管预处理：取适当长度毛细管柱，依次通水0.5 h、1 M盐酸1 h、水0.5 h、1 M氢氧化钠0.5 h后，塞住两端于100℃反应3 h；再通水0.5 h、0.1 M盐酸0.5 h、水0.5 h、甲醇0.25 h、丙酮0.25 h，然后180 ℃氮吹3 h；

[0009] 2）柱床制备：将聚乙二醇和尿素溶于0.01 mol/L醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后置于0℃冰浴中，逐滴加入四甲氧基硅烷和氯丙基三甲氧基硅烷，剧烈搅拌4 h，得到透明均一的溶胶混合物；将溶胶混合物超声震荡5min后注入预处理好的毛细管中，将毛细管两端封口，于55 ℃水浴中反应12 h，再分别用重蒸水和甲醇冲洗，得到氯丙基-硅胶杂化毛细管整体柱；

[0010] 3）柱床修饰：将含邻菲罗啉和碘化钠的甲醇水溶液超声处理5 min后，注入制备好的毛细管中，80 ℃水浴12 h，再分别用重蒸水和甲醇冲洗，即得修饰后的有机-硅胶杂化毛细管整体柱。

[0011] 所述甲醇水溶液是将甲醇和水按体积比1:1混合，其中邻菲罗啉的浓度为30-60 mg/mL，碘化钠的浓度为10 mg/mL。

[0012] 所述邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱通过调节有机相、缓冲盐的盐浓度和pH值来改变其电渗流大小，可用于分离苯酚类和苯胺类物质。

[0013] 本发明的显著优点在于：

[0014] （1）本发明利用邻菲罗啉修饰有机-硅胶杂化毛细管整体柱，由于邻菲罗啉所带正电荷能够提供离子交换位点，同时具有大π共轭系统的吡啶环且结构对称，用其制备的整体柱具有π-π相互作用、氢键作用以及静电相互作用等多种作用力，可以提高分离效果。

[0015] （2）本发明利用邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱，既免除了传统填充柱装填等复杂繁琐的操作，及烧结塞子导致的气泡产生等问题，又克服了开管柱容量低和相比小的缺点，具有性质结构稳定，重现性好的优点。

附图说明

[0016] 图1为氯丙基-硅胶杂化毛细管毛细管整体柱（柱A）和邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱（柱B）中不同pH值的流动相对电渗流的影响。

[0017] 图2为邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱中不同乙腈含量与四个小分子保留因子的关系图。

[0018] 图3为邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱中不同乙腈含量与5种苯酚类化合物保留因子的关系图。

[0019] 图4为邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱中不同乙腈含量与4种苯胺类化合物保留因子的关系图。

具体实施方式

[0020] 为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

[0021] 实施例1

[0022] 1）毛细管预处理：取若干相同毛细管柱，分别依次通水0.5 h、1 M盐酸1 h、水0.5 h、1 M氢氧化钠0.5 h后，塞住两端于100℃反应3 h；再通水0.5 h、0.1 M盐酸0.5 h、水0.5 h、甲醇0.25 h、丙酮0.25 h，然后180 ℃氮吹3 h；

[0023] 2）柱床制备：将660 mg聚乙二醇和900 mg尿素置于圆底烧杯中，加入5.0 mL0.01 mol/L醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后置于0 ℃冰浴中，逐滴加入1800 μL四甲氧基硅烷和600 μL氯丙基三甲氧基硅烷，剧烈搅拌4 h，得到透明均一的溶胶混合物；移取1.0 mL溶胶混合物，于离心管中超声震荡5 min，再分别将其注入预处理好的毛细管中，将毛细管两端封口，于55 ℃水浴中反应12 h，再用重蒸水和甲醇冲洗，得到氯丙基-硅胶杂化毛细管整体柱（柱A）；

[0024] 3）柱床修饰：将60 mg/mL邻菲罗啉和10 mg/mL碘化钠溶入甲醇水(1:1，v/v)混合溶液中，超声处理5 min制得邻菲罗啉溶液；取部分氯丙基-硅胶杂化毛细管整体柱，分别注入所得邻菲罗啉溶液，80 ℃水浴12 h，再分别用重蒸水和甲醇冲洗，得到邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱（柱B）。

[0025] 以本实施例制得的邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱（内径75 μm，总长55 cm，有效长度35 cm）测定流动相pH在3-9范围内对电渗流的影响，结果如图1；测定条件为：50%磷酸三乙胺缓冲液（pH 7.0，10 mmol/L）-50%乙腈为流动相，分离电压+20 kV，检测波长214 nm，流速0.1 mL/min，压力3.4 MPa，以硫脲作为电渗流标记物；以所制得的氯丙基-硅胶杂化毛细管整体柱为对照，其分离电压-20 kV，其他条件相同。

[0026] 实施例2

[0027] 以实施例1制得的邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱，测定流动相中不同乙腈含量（乙腈含量为40%-98%）与四个小分子（甲苯、二甲基甲酰胺、甲酰胺、硫脲）保留因子的关系（测定条件同实施例1），结果如图2。

[0028] 从图2可以看出，在乙腈含量大于90%时，本实施例杂化毛细管整体柱呈现亲水保留机理。

[0029] 实施例3

[0030] 以实施例1制得的邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱，测定不同乙腈含量与5种苯酚类化合物（间苯三酚、对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、苯酚）保留因子的关系，结果如图3；其中磷酸三乙胺缓冲液为pH 7.0、1.0 mmol/L，乙腈含量为10 %-30 %，分离电压-20 kV，其余测定条件同实施例1。

[0031] 从图3可以看出，随乙腈含量升高，5种苯酚类化合物的保留因子有所降低，本实施例杂化毛细管整体柱表现为典型的反相保留机理。

[0032] 实施例4

[0033] 以实施例1制得的邻菲罗啉修饰的有机-硅胶杂化毛细管整体柱，测定不同乙腈含量与4种苯胺类化合物（磺胺、二苯胺、邻硝基苯胺、甲萘胺）保留因子的关系，结果如图4；其中磷酸三乙胺缓冲液为pH 7.0、3.0 mmol/L，乙腈含量为30 %-70 %，分离电压-20 kV，其余测定条件同实施例1。

[0034] 从图4可以看出，随乙腈含量升高，4种苯胺类化合物的保留因子有所降低，本实施例杂化毛细管整体柱表现为典型的反相保留机理。

[0035] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。