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CN108906009A - 一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料及其制备方法和应用 Download PDF

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CN108906009A
CN108906009A CN201810796752.1A CN201810796752A CN108906009A CN 108906009 A CN108906009 A CN 108906009A CN 201810796752 A CN201810796752 A CN 201810796752A CN 108906009 A CN108906009 A CN 108906009A
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China
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dopamine
liquid phase
efficient liquid
dendroid
silicon ball
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CN201810796752.1A
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王路军
周迪
祖凤娇
张开莲
任秀君
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Southwest Medical University
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Southwest Medical University
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/281Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
    • B01J20/282Porous sorbents
    • B01J20/285Porous sorbents based on polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料及其制备方法和应用,所述填料通过在硅球表面修饰基于多巴胺的树枝状分子制备而成,其制备方法为首先将硅球进行活化,在活化的硅球表面进行氨基化处理,再将单体丁二醇二缩水甘油醚和单体多巴胺在氨基化的硅球表面发生共聚反应,从而得到一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料。本发明制备的混合模式高效液相色谱填料能够极大地增强色谱的分离能力,弥补单一的色谱模式在复杂样品分析中的不足,制备成高效液相色谱柱后具备疏水、亲水、离子交换以及静电排斥作用,具有分离速度快、分离选择性高等特点。

Description

一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料及其制 备方法和应用
技术领域
本发明属于色谱填充材料技术领域,具体涉及一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料及其制备方法和应用。
背景技术
单一的色谱模式在分析复杂样品时往往具有很大的局限性,例如在反相色谱中,分离疏水性相近的样品是一件较为困难的事情;亲水作用的色谱常常需要使用较高比例的有机相从而在很大程度上限制了样品的溶解度,故亲水作用色谱在用于样品的大规模分离上受到了很大的限制。几乎每种色谱模式都在特定的条件下存在各自的局限。
混合模式色谱填料能同时提供多种作用力,可以实现根据样品的不同特性进行分离,混合模式的研究大多集中在对色谱填料的设计,两种或多种机理混合使用,往往在分离选择性和色谱峰形等方面能得到不同于单一模式操作的效果,分离的选择性以及色谱峰形等都能得到极大的改善与提高。多种保留机理的存在将十分利于复杂样品的分离工作,将其应用到代谢组学、蛋白质组学、中药提取物分离等相关分离工作中都可以获得很好的分离结果。
因此,有必要研究新的色谱填料及其制备方法,从而提高分离的选择性。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的之一在于提供一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料;本发明的目的之二在于提供一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料的制备方法;本发明的目的之三在于提供一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料在正相/反相/离子交换模式下的应用。
为实现上述发明目的,本发明提供如下技术方案:
1、一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料,所述填料为硅球表面循环修饰树枝状分子。
进一步,所述树枝状分子为一种基于多巴胺的聚合物,
进一步,所述树枝状分子的结构通式如下:
2、一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)硅球氨基化处理:采用酸对硅球进行活化处理后再用硅烷化试剂对硅球表面进行氨基化处理,得到氨基化的硅球;
(2)硅球表面修饰树状分子:将单体丁二醇二缩水甘油醚和单体多巴胺在步骤(1)中制得的氨基化的硅球表面发生共聚反应,得到一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料。
进一步,所述步骤(1)和所述步骤(2)在溶剂中进行,所述溶剂包括干燥甲苯、甲醇和水中的一种或两种。
进一步,步骤(1)所述所述硅球的粒径为2-10μm,孔径为
进一步,步骤(1)所述酸为盐酸,所述硅烷化试剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
优选的:所述步骤(1)硅球氨基化处理的具体操作步骤为:
a、将2.5g硅球在75mL浓度为1mol/L的HCl溶液中超声使其分散均匀,在90℃的温度条件下,搅拌反应3h,反应结束后过滤,用水洗涤至中性,150℃条件下真空干燥过夜得到活化的硅球(Sil);
b、将步骤a得到的活化的硅球加入到干燥甲苯中,超声悬浮,在氮气保护下加入1.87mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷,在110℃的温度下反应12h,然后过滤,再依次用水、甲醇、丙酮清洗,最后在55℃温度条件下真空干燥即得到氨基化的硅球(Sil-NH2);
优选的,所述步骤(2)硅球表面修饰树枝状分子的具体操作步骤为:
a、将步骤(1)制得的氨基化的硅球加入水中,超声悬浮,加入3.45mL单体丁二醇二缩水甘油醚,在80℃的温度条件下,搅拌反应3h,过滤,然后依次用水、甲醇清洗,最后在55℃温度条件下真空干燥过夜;
b、以1:3的体积比将水、甲醇混合形成混合溶剂,将经步骤a经过丁二醇二缩水甘油醚处理过的硅球加入到混合溶剂中,超声悬浮,在氮气保护以及避光条件下加入3.56g单体盐酸多巴胺,然后在80℃的温度条件下反应3h,过滤,并依次用水、甲醇、冲洗干净,在55℃的温度条件下真空干燥过夜;
c、依次按照步骤a、b,在相同条件下重复循环反应3次,得到树枝状混合模式高效液相色谱填料。
3、一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料在高效液相色谱中基于疏水作用分离疏水性物质的应用。
4、一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料在高效液相色谱中基于亲水作用分离亲水性物质的应用。
5、一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料在高效液相色谱中基于离子交换作用分离酸性物质的应用。
6、一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料在高效液相色谱中基于静电排斥作用分离碱性物质的应用。
本发明的有益效果在于:
1、本发明公开了一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料,既具备硅胶填料的机械强度高、物理和化学性质好等优异物理结构,还结合了修饰的物树状分子具有大量的表面功能团、高度支化、对称的特点,从而能够提供高密度的疏水、亲水以及阴离子交换基团。
2、本发明公开了一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料的制备方法,制备方法简单,可操作性强。
3、本发明公开了一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料在正相/反相/离子交换模式下的应用,具有分离速度快、分离选择性高等优点,能够极大地增强色谱的分离能力,弥补单一的色谱模式在复杂样品分析中的不足,具有疏水作用、亲水作用、离子交换作用以及静电排斥作用。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图:
图1为基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料的制备流程图;
图2为基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料制备过程中各物质的热重分析图;
图3为基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料制备过程中各物质的红外光谱分析图;
图4为烷基苯类疏水性物质在高效液相色谱柱中的色谱分离图(a)以及保留时间随着流动相中乙腈含量增加时的变化趋势图(b);
图5为多环芳烃类疏水性物质在高效液相色谱柱中的色谱分离图(a)以及保留时间随着流动相中乙腈含量增加时的变化趋势图(b);
图6为联苯类疏水性物质在高效液相色谱柱中的色谱分离图(a)以及保留时间随着流动相中乙腈含量增加时的变化趋势图(b);
图7为核苷和碱基类亲水性物质在高效液相色谱柱中的色谱分离图(a)以及保留时间随着流动相中乙腈含量增加时的变化趋势图(b);
图8为黄酮类亲水性物质在高效液相色谱柱中的色谱分离图(a)以及保留时间随着流动相中乙腈含量增加时的变化趋势图(b);
图9为芳香酸类酸性物质在高效液相色谱柱中的色谱分离图(a)以及保留时间随着流动相pH变化时的变化趋势图(b);
图10为苯酚类酸性物质在高效液相色谱柱中的色谱分离图(a)以及保留时间随着流动相pH变化时的变化趋势图(b);
图11为苯胺类碱性物质在高效液相色谱柱中的色谱分离图(a)以及保留时间随着流动相pH变化时的变化趋势图(b)。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
1、硅球氨基化处理:(1)称取硅球2.5g,用75mL HCl(1mol/L)在90℃条件下搅拌反应3h,过滤,用纯净水洗涤至中性,然后在150℃条件下真空干燥过夜,得到活化的硅球(Sil),备用;(2)将经步骤(1)处理过的硅球用干燥甲苯超声悬浮,在氮气保护下加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)1.87mL(0.2M),在110℃下反应12h,然后过滤依次用水、甲醇、丙酮清洗,然后在55℃条件下真空干燥过夜,得到产物氨基化的硅球(Sil-NH2);
2、硅胶表面修饰树状分子:(1)取氨基化后的硅球,用水超声悬浮,加入丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)3.45mL(0.47M),在80℃下搅拌反应3h,过滤,用水、甲醇依次清洗,然后在55℃条件下真空干燥过夜得到产物Sil-BDDE;(2)取反应后的硅球,以甲醇和水以体积比1:3混合作为混合溶剂,在氮气保护及避光条件下加入多巴胺3.56g(0.47M),在80℃下搅拌反应3h,过滤,用水、甲醇依次清洗,然后在55℃条件下真空干燥过夜,得到产物Sil-G1-BDDE-DA;(3)依次按(1)、(2)步骤重复反应3次,过滤,用水、甲醇依次清洗,然后在55℃条件下真空干燥过夜,分别得到产物Sil-G2-BDDE-DA、Sil-G3-BDDE-DA、Sil-G4-BDDE-DA。
一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料(Sil-G4-BDDE-DA)的制备流程图如图1所示,其中Sil为活化的硅球,APTES为3-氨丙基三乙氧基硅烷,BDDE为丁二醇二缩水甘油醚。
分别对硅球及修饰后的硅球进行元素分析(表1)、热重分析(图2)及红外光谱分析(图3),根据元素分析以及图谱分析结果,可证明经过本发明的制备方法能够将基于多巴胺的树枝状分子成功键合至硅球表面。
表1硅球以及修饰后的硅球元素分析结果
基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料的色谱性能评价
正相作用的原理:将所述填料作为高效液相色谱柱的固定相,当流动相中乙腈含量增加时,亲水物质的保留时间增加;反相作用的原理:将所述填料作为高效液相色谱柱的固定相,当流动相中乙腈含量增加时,疏水物质的保留时间降低;离子交换作用的原理:将所述填料作为高效液相色谱柱的固定相,当流动相的pH逐渐增加时,酸性物质芳香酸类、苯酚类物质的保留时间增加;静电排斥作用的原理:将所述填料作为高效液相色谱柱的固定相,当流动相的pH逐渐增加时,碱性物质苯胺类物质的保留时间增加。
将合成的混合模式高效液相色谱填料作为固定相,用高压匀浆法制备出高效液相色谱柱,色谱柱的规格为:内径:4.6mm;柱长:150mm;
当考察烷基苯类疏水性物质在固定相上的保留机制时,液相色谱性能如图4中a所示;流动相:乙腈:水体积比=30:70;流速:1.0mL/min;UV检测波长:214nm;温度:30℃;检测对象:1甲苯、2乙苯、3异丙基苯、4正丁基苯、5戊苯;烷基苯类疏水性物质在固定相中保留时间随着流动相中乙腈含量增加时的变化趋势如图4中b所示。
当考察多环芳烃类疏水性物质在固定相上的保留机制时,液相色谱性能如图5中a所示;流动相:乙腈:水体积比=40:60;流速:1.0mL/min;UV检测波长:254nm;温度:30℃;检测对象:1苯、2萘、3芴、4蒽、5苯并菲;多环芳烃类疏水性物质在固定相中保留时间随着流动相中乙腈含量增加时的变化趋势如图5中b所示。
当考察联苯类疏水性物质的位置异构体在固定相上的保留机制时,液相色谱性能如图6中a所示;流动相:乙腈:水体积比=30:70;流速:1.0mL/min;UV检测波长:254nm;温度:30℃;检测对象:1邻三联苯、2间三联苯、3对三联苯、4苯并菲;其在固定相中保留时间随着流动相中乙腈含量增加时的变化趋势如图6中b所示。
当考察核苷及碱基类亲水性物质在固定相上的保留机制时,液相色谱性能如图7中a所示;流动相:乙腈:水体积比=10:90;流速:1.0mL/min;UV检测波长:260nm;温度:30℃;检测对象:1胞嘧啶、2腺苷、3尿苷、4硫脲、5腺嘌呤、6尿嘧啶;其在固定相中保留时间随着流动相中乙腈含量增加时的变化趋势如图7中b所示。
当考察黄酮类亲水性物质在固定相上的保留机制时,液相色谱性能如图8中a所示;流动相:乙腈:0.5%甲酸体积比=80:20;流速:1.0mL/min;UV检测波长:254nm;温度:30℃;检测对象:1商陆素、2槲皮素、3香叶木素、4异鼠李素、5芦丁、6山奈酚、7杨梅素;其在固定相中保留时间随着流动相中乙腈含量增加时的变化趋势如图8中b所示。
当考察芳香酸类酸性物质在固定相上的保留机制时,此时液相色谱性能如图9中a所示;流动相:乙腈:80mM甲酸铵体积比=80:20;流动相pH值=6;流速:1.0mL/min;UV检测波长:240nm;温度:30℃;检测对象:1苯甲酸、2间羟基苯甲酸、3对羟基苯甲酸、4对硝基苯甲酸,其在固定相中保留时间随着流动相pH变化的变化趋势如图9中b所示。
当考察苯酚类酸性物质在固定相上的保留机制时,此时液相色谱性能如图10中a所示;流动相:乙腈:40mM甲酸铵体积比=40:60;流动相pH值=5;流速:1.0mL/min;UV检测波长:254nm;温度:30℃;检测对象:1苯酚、2间苯二酚、3 1,2,3-苯三酚、4双酚A、4 1,3-二羟基萘,其在固定相中保留时间随着流动相pH变化的变化趋势如图10中b所示。
当考察苯胺类碱性物质在固定相上的保留机制时,此时液相色谱性能如图11中a所示;流动相:乙腈:40mM甲酸铵体积比=40:60;流动相pH值=6;流速:1.0mL/min;UV检测波长:254nm;温度:30℃;检测对象:1苯甲胺、2 1,4-苯二胺、3 1,2-苯二胺、4 1-萘胺、5二苯胺;其在固定相中保留时间随着流动相pH变化的变化趋势如图11中b所示。
由图4-11可证明本发明公开的一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料作为高效液相色谱的固定相能够发挥疏水作用、亲水作用、离子交换作用以及静电排斥作用,对疏水性物质、亲水性物质以及酸性、碱性物质具有良好的分离效果。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料,其特征在于,所述填料为硅球表面循环修饰树枝状分子,所述树枝状分子为一种基于多巴胺的聚合物,所述树枝状分子的结构通式如下:
2.权利要求1所述一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)硅球氨基化处理:采用酸对硅球进行活化处理后再用硅烷化试剂对硅球表面进行氨基化处理,得到氨基化的硅球;
(2)硅球表面修饰树状分子:将单体丁二醇二缩水甘油醚和单体多巴胺在步骤(1)中制得的氨基化的硅球表面发生共聚反应,得到一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料。
3.根据权利要求2所述的一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)和所述步骤(2)在溶剂中进行,所述溶剂包括干燥甲苯、甲醇和水中的一种或两种。
4.根据权利要求2所述的一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述硅球的粒径为2-10μm,孔径为所述酸为盐酸,所述硅烷化试剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求2所述的一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)硅球氨基化处理的具体操作步骤为:
a、将2.5g硅球在75mL浓度为1mol/L的HCl溶液中超声使其分散均匀,在90℃的温度条件下,搅拌反应3h,反应结束后过滤,用水洗涤至中性,150℃条件下真空干燥过夜得到活化的硅球;
b、将步骤a得到的活化的硅球加入到干燥甲苯中,超声悬浮,在氮气保护下加入1.87mL3-氨丙基三乙氧基硅烷,在110℃的温度下反应12h,然后过滤,再依次用水、甲醇、丙酮清洗,最后在55℃温度条件下真空干燥即得到氨基化的硅球。
6.根据权利要求2所述的一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)硅球表面修饰树枝状分子的具体操作步骤为:
a、将步骤(1)制得的氨基化的硅球加入水中,超声悬浮,加入3.45mL单体丁二醇二缩水甘油醚,在80℃的温度条件下,搅拌反应3h,过滤,然后依次用水、甲醇清洗,最后在55℃温度条件下真空干燥过夜;
b、以1:3的体积比将水、甲醇混合形成混合溶剂,将经步骤a经过丁二醇二缩水甘油醚处理过的硅球加入到混合溶剂中,超声悬浮,在氮气保护以及避光条件下加入3.56g单体盐酸多巴胺,然后在80℃的温度条件下反应3h,过滤,并依次用水、甲醇、冲洗干净,在55℃的温度条件下真空干燥过夜;
c、按照步骤a、b顺序,在相同条件下重复循环反应3次,得到树枝状混合模式高效液相色谱填料。
7.权利要求1所述的一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料在高效液相色谱中基于疏水作用分离疏水性物质的应用。
8.权利要求1所述的一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料在高效液相色谱中基于亲水作用分离亲水性物质的应用。
9.权利要求1所述的一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料在高效液相色谱中基于离子交换作用分离酸性物质的应用。
10.权利要求1所述的一种基于多巴胺的树枝状混合模式高效液相色谱填料在高效液相色谱中基于静电排斥作用分离碱性物质的应用。
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