专利名称：一种改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相的方法，属于分析化学技术领域。
背景技术：
高效液相色谱是当代应用最广泛的分析方法和分离手段之一，它不仅可以用于多种混合物的制备分离，而且可以同时用于定性和定量分析，广泛应用于科学研究的各个部门和社会生产的各个领域。在液相色谱系统中，决定分析结果和分离程度好坏的核心部件在于色谱柱。因此，新型色谱柱填料的研制一直是色谱工作者关注的重要课题。在近代液相色谱固定相中，以微粒硅胶为基质的化学键合相填料在整个高效液相色谱的应用占80％左右。但是硅胶的化学稳定性和热稳定性较差在碱性条件下，硅胶基质本身会溶解，且温度升高时，溶解速度加快；在较强酸性条件下，键合的硅烷发生水解，因此硅胶基质固定相通常只能在pH2～8范围内使用；表面的硅羟基也常导致碱性化合物在硅胶或改性硅胶柱上色谱峰拖尾严重。虽然可以通过各种方法在一定程度上提高其化学稳定性和改善其色谱性能，但仍然不能令人满意。为了克服硅胶基质固定相的固有缺点，人们在不断开发新的基质材料。
发明内容
本发明就是针对硅胶基质固定相存在的固有缺点提供一种以氧化锆或其复合氧化物为基质的固定相的制备方法，通过该方法制备的固定相不仅化学性能稳定而且色谱性能好。
本发明提供的技术方案是首先磷霉素钠与质量百分比浓度为25％～28％的氨水反应；然后用反应产物通过路易斯(Lewis)酸碱作用使氧化锆或其复合氧化物改性，使改性后的氧化锆或其复合氧化物表面含有羟基和氨基，制得磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相；最后根据分离对象，选择能与氨基或羟基反应的有机分子对磷霉素钠改性的氧化锆或其复合氧化物进行进一步改性，通过活性氨基或羟基的作用将含各种不同官能团的有机物改性到氧化锆或其复合氧化物基质上，制备出适合分离对象的改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相。
在上述方法中，磷霉素钠与氨水按物质的量摩尔比为1∶1.2～1∶10的比例混合在40～60℃温度下反应5～12小时，反应后的混合溶液以盐酸中和至pH5～6。然后在该溶液中加入氧化锆或其复合氧化物，在搅拌和通入氮气的条件下加热回流8～12小时。所得磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物最后与能与氨基或羟基反应的有机物反应即得到相应的改性氧化锆或其复合氧化物固定相。
氧化锆及改性氧化锆是近年来研究较多的新型色谱填料之一，它同时具有硅胶基质的高机械强度和聚合物基质的优良化学稳定性。若将强路易斯(Lewis)碱性化合物吸附在氧化锆固定相表面，不仅可以有效掩蔽氧化锆表面的路易斯(Lewis)酸性中心，改性剂本身所具有的分子结构为固定相提供了新的保留机理和分离选择性。我们通过对氧化锆填料的制备、色谱性能及路易斯(Lewis)碱改性氧化锆固定相的研究发现，氧化锆的孔结构表现为孔体大孔颈小的“墨水瓶状”，作为高效液相色谱填料不理想。针对氧化锆填料孔结构的缺陷，我们将氧化镁、氧化铈等掺杂到氧化锆中，在分子水平上制备得到镁锆和铈锆等复合氧化物色谱填料。
因此，本发明提供的利用路易斯(Lewis)酸碱作用对氧化锆或其复合氧化物表面改性的方法，是制备不同分离性能固定相的重要途径。该方法不仅制备过程简便，而且能有效覆盖氧化锆或其复合氧化物表面的路易斯(Lewis)酸性中心，减少吸附。并且，本发明提供的方法还可用于制备根据分离需要合成含不同官能团的固定相。
具体实施例方式
本发明提供的制备改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相的方法包括两部分，一是制备磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物；二是根据分离对象，选择能与氨基或羟基反应的有机分子——羧酸、酯、醛或蛋白质对磷霉素钠改性的氧化锆或其复合氧化物进行进一步改性，制备出适合分离对象的改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相。
第一部分制备磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物的具体步骤如下称取1.2～1.5g磷霉素钠于100mL三口烧瓶中，加入10～20mL质量百分比浓度为25％～28％的浓氨水(只要满足磷霉素钠与氨水按物质的量摩尔比为1∶1.2～1∶10的比例混合即可)，在40℃～60℃之间加热反应5～12小时。然后用质量百分比浓度为10％～30％盐酸调节上述混合溶液至pH5～6，蒸馏水稀释至总体积为60mL，加入6～15g氧化锆或氧化锆铝、氧化锆镁、氧化锆铈、氧化锆钙复合氧化物中的一种，磁力搅拌，于N2氛中在100-120℃油浴中加热回流，反应8～12h后，冷却，抽滤，用蒸馏水洗涤，120℃下真空干燥5h后得到磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物待用。
由于这一部分在下面的实施例中均会用到，所以在各实施例中不再重复叙述。
第二部分是根据分离对象，选择能与氨基或羟基反应的有机分子——羧酸、酯、醛或蛋白质对磷霉素钠改性的氧化锆或其复合氧化物进行进一步改性，制备出适合分离对象的改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相。该部分因有机分子的不同所采用的步骤也不同，因此在下面的实施例中作具体说明。
实施例1羧酸改性氧化锆或其复合氧化物固定相的制备先将芳基羧酸(如芘基丁酸、萘乙酸、苯甲酸、对硝基苯甲酸、3，5-二硝基苯甲酸)或烷基羧酸(如硬脂酸、月桂酸)与氯化亚砜反应生成酰氯，然后与氨化后的磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物反应得到各种芳烃及烷烃改性氧化锆或其复合氧化物固定相。
具体步骤如下(1)取经真空干燥过的芘基丁酸、萘乙酸、苯甲酸、对硝基苯甲酸、3，5-二硝基苯甲酸或硬脂酸、月桂酸中的一种0.4～4.0g于25mL圆底烧瓶中，加入干燥的氯化亚砜5～15mL，油浴加热回流搅拌反应8～12小时，减压蒸馏，将氯化亚砜全部蒸出，剩余的固体为酰氯，待用。(2)取6～15g磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物于100mL三口烧瓶中，加入经干燥处理的已完全溶解了酰氯的、体积为氧化锆或其复合氧化物质量的5～10倍的二氯甲烷溶液，滴入0.5～2.5mL三乙胺。在搅拌和通入氮气的条件下加热回流8～12小时，冷却，抽滤，依次用二氯甲烷和甲醇洗涤，即得到芳烃或烷基羧酸改性氧化锆或其复合氧化物固定相。
富勒烯的分离在用上述方法制备的芘基丁酸改性氧化锆或其复合氧化物固定相上，以氯化苯甚至二硫化碳为流动相时对C60和C70进行分离，得到了基线分离，可实现制备分离。
实施例2酯类化合物改性氧化锆或其复合氧化物固定相的制备取经真空干燥过的萘乙酸甲酯、苯甲酸甲酯或苯甲酸乙酯、对硝基苯甲酸甲酯、3，5-二硝基苯甲酸甲酯或氯甲酸十八醇酯、胆甾醇氯甲酸酯等各种酯类化合物中的一种与氨化后的磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物反应得到相应固定相。具体步骤如下取经真空干燥过的上述酯中的一种0.4～4.0g于100mL三口烧瓶中，以处理过的、体积为氧化锆或其复合氧化物质量的5～10倍的二氯甲烷溶液溶解，然后加入真空干燥后的6～15g磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物，滴入0.5～2.5mL三乙胺。在搅拌和通入氮气的条件下加热回流8～24小时，冷却，抽滤，依次用二氯甲烷、甲醇和丙酮洗涤，即得到酯类化合物改性氧化锆或其复合氧化物固定相。如以胆甾醇氯甲酸酯改性氧化锆或其复合氧化物可得到具有特殊性质和特定用途的液晶固定相。
实施例3醛类化合物改性氧化锆或其复合氧化物固定相的制备取0.4～4.0g甲醛、戊二醛、萘乙醛、苯甲醛、正八醛等各种醛类化合物中的一种溶于体积为氧化锆或其复合氧化物质量的5～10倍的甲醇溶液中，加入6～15g氨化后的磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物，搅拌，常温下反应8～12小时后，抽滤，用甲醇洗涤，得到各种醛类化合物改性氧化锆或其复合氧化物固定相。
实施例4蛋白质改性氧化锆或其复合氧化物固定相的制备(1)称取0.5～1.0g戊二醛或1，1′-二羰基咪唑溶于40～60mL甲醇溶液中，加入6～15g氨化后的磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物，搅拌，常温下反应8～12小时后，抽滤，用甲醇洗涤，得到戊二醛改性氧化锆或其复合氧化物。(2)称取与氨基的物质的量比例为1∶1.2～1∶1.5的牛血清白蛋白或人血清白蛋白等蛋白质溶于0.01～3.00mol/L三乙胺的醋酸溶液中(pH5-8，体积为氧化锆或其复合氧化物质量的5～10倍)，将所得戊二醛或1，1′-二羰基咪唑改性氧化锆或其复合氧化物加入到上述混合溶液中，搅拌，常温下反应8～12小时后，冷却，抽滤，用相应的0.01～3.00mol/L三乙胺的醋酸溶液中(pH7)洗涤，即得到蛋白质改性氧化锆或其复合氧化物固定相。可用于一些对映体化合物的分离。
权利要求
1.一种改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相的制备方法，其特征在于首先将磷霉素钠与质量百分比浓度为25％～28％的氨水反应，然后用反应产物通过路易斯(Lewis)酸碱作用使氧化锆及其复合氧化物改性，使改性后的氧化锆或其复合氧化物表面含有羟基和氨基，最后根据分离对象，选择能与氨基或羟基反应的有机分子对磷霉素钠改性的氧化锆或其复合氧化物进行进一步改性，制备出适合分离对象的改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相。
2.根据权利要求1所述的改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相的制备方法，其特征在于其中氧化锆或其复合氧化物为氧化锆、氧化锆铝、氧化锆镁、氧化锆铈、或氧化锆钙复合氧化物，能与氨基或羟基反应的有机分子为羧酸、酯、醛、蛋白质。
3.根据权利要求1或2所述的改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相的制备方法，其特征在于磷霉素钠与氨水的反应中，磷霉素钠与氨水按物质的量摩尔比为1∶1.2～1∶10的比例混合，在40～60℃温度下反应5～12小时，反应后的混合溶液用质量百分比浓度为10％～30％盐酸中和至pH5～6。
4.根据权利要求1或2所述的改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相的制备方法，其特征在于基于路易斯(Lewis)酸碱作用，磷霉素钠改性氧化锆或其复合氧化物是在磷霉素钠与氨水反应后，又经质量百分比浓度为10％～30％HCl调节pH值的混合溶液中加入氧化锆或其复合氧化物，其中磷霉素钠与氧化锆或其复合氧化物的质量比为1∶5～1∶10，在搅拌和通入氮气的条件下加热回流8～12小时，即得到磷霉素钠改性的氧化锆或其复合氧化物。
5.根据权利要求1或2所述的改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相的制备方法，其特征在于与氨基或羟基反应的有机分子为酯或羧酸时，对磷霉素钠改性的氧化锆及其复合氧化物进行进一步改性的步骤是，将酯、羧酸或将羧酸反应成相应的酰氯后与磷霉素钠改性的氧化锆或其复合氧化物在体积为氧化锆或其复合氧化物质量的5～10倍的无水甲苯或二氯甲烷中，以三乙胺为催化剂，酯或羧酸与三乙胺物质的量摩尔比为1∶1.2～1∶10，在搅拌和通入氮气的条件下加热回流12～24小时，再经冷却、抽滤、洗涤即可得到羧酸、酯改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相。
6.根据权利要求1或2所述的改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相的制备方法，其特征在于与氨基或羟基反应的有机分子为醛时，对磷霉素钠改性的氧化锆及其复合氧化物进行进一步改性的步骤是，将醛与磷霉素钠改性的氧化锆及其复合氧化物在体积为氧化锆或其复合氧化物质量的5～10倍的甲醇或浓度为0.01～0.2mol/L三乙胺-醋酸缓冲溶液中混合，缓冲溶液PH值为pH5～8，在20～40℃温度下反应5～12小时，抽滤、洗涤即得到醛改性氧化锆及其复合氧化物液相色谱固定相。
7.根据权利要求1或2所述的改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相的制备方法，其特征在于与氨基或羟基反应的有机分子为蛋白质时，对磷霉素钠改性的氧化锆或其复合氧化物进行进一步改性的步骤是，首先将戊二醛或1，1’-二羰基咪唑按戊二醛或1，1’-二羰基咪唑与氧化锆或其复合氧化物的质量比为1∶5～1∶10的比例与磷霉素钠改性的氧化锆及其复合氧化物在体积为氧化锆或其复合氧化物质量的5～10倍的无水甲醇或浓度为0.01～0.2mol/L三乙胺-醋酸缓冲溶液中混合，缓冲溶液PH值为pH5～8，在20～40℃温度下反应5～12小时，抽滤、洗涤得到戊二醛或1，1’-二羰基咪唑改性氧化锆或其复合氧化物液相色谱固定相，然后将该固定相和与氨基的物质的量比例为1∶1.2～1∶3的蛋白质在体积为氧化锆或其复合氧化物质量的5～10倍、浓度为0.01～0.2mol/L、PH值为pH5～8的三乙胺-醋酸缓冲溶液中混合，在20～40℃温度下反应5～12小时，抽滤、洗涤即得到得到蛋白质改性氧化锆及其复合氧化物液相色谱固定相。
全文摘要
本发明提供一种改性氧化锆或其复合氧化物固定相的制备方法，该方法是以磷霉素钠为间隔基，用磷霉素钠通过路易斯(Lewis)酸碱作用吸附改性氧化锆及其复合氧化物，然后选择能与氨基或羟基反应的有机分子对磷霉素钠改性的氧化锆及其复合氧化物进行进一步改性，制备各种改性氧化锆及其复合氧化物固定相。该制备方法的过程简单，且能有效覆盖氧化锆及其复合氧化物表面的路易斯(Lewis)酸性中心，减少吸附，还可用于制备根据分离需要合成含不同官能团的固定相。因此本发明提供的方法应用很广泛。
文档编号B01D15/08GK1731173SQ20051001925
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月8日 优先权日2005年8月8日
发明者冯钰锜, 余琼卫 申请人:武汉大学