专利名称：一种液相色谱柱混合填料及色谱柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及分析化学技术领域，特别涉及一种液相色谱柱混合填料及色谱柱。
背景技术：
液相色谱是一种广泛使用的分析色谱技术，基本原理是样品中与固定相有着较强 亲和力的组分在固定相中停留时间较长，而与固定相亲和力较弱的组分很快流出固定相， 从而达到分离目的。 十八烷基键合硅胶是最常用的反相液相色谱柱填料，这类色谱柱柱效高、寿命长、 应用范围广，但该色谱柱的主要缺点是对于某些亲水性极强的化合物保留太弱，难以分离， 而对某些亲脂性化合物则保留过强，难以洗脱。当一个样品中同时拥有亲水性极强和亲脂 性极强的化合物时，该样品则难以通过一次液相色谱分离就完成全部成份的分析检测，而 采用等度液相色谱分离模式时，就更难以实现这一目的。以同时含有脲嘧啶等亲水性物质 和亲脂性的多环芳烃的样品为例，当使用十八烷基键合硅胶(C18)进行反相色谱分离时， 亲水性物质保留太弱，无法分离，而多环芳烃保留太强，需要很长时间才能洗脱，不仅信号 灵敏度下降，影响了准确性，而且检测效率过低。 对于亲水性极强的化合物，近年来越来越多的采用"亲水作用液相"(HILIC)的模 式来进行色谱分离，使用的色谱填料主要有纯硅胶，氨丙基键合硅胶和酰胺基键合硅胶，中 国专利申请号为200610015584. 5公开了一种亲水正相色谱柱、填料及分离方法，在硅胶表 面键合酰胺基官能团作为色谱柱填料，使用的流动相则与反相色谱类似，常用的有乙腈与 水的混合溶液。 高效液相色谱能同时分离检测不同性质的化合物是色谱工作者始终关注的研究 内容，制备具有多种作用机理的色谱固定相材料是实现这种分离的关键，将两种不同性能 的填料混合均匀后充填在同一根色谱柱里制成混合固定相进行不同性质化合物的分离的 方法具有重要的意义，混合填料色谱柱的实用基础是不同性能的两种填料的选择，合适的 配比，及合适的装填工艺，以保证两种填料在柱子装填过程中的混合均匀性，另外要有一个 流动相体系可以同时适用于这两种填料的色谱分离要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种液相色谱柱混合填料及色谱柱。
本发明采用的技术方案如下 —种液相色谱柱混合填料，包括长链烷基二甲基硅烷键合硅胶和酰胺基硅烷键合
硅胶，其重量比为io : i-i : 10，平均粒径相差在±20%以内，比重相差在±20%以内，即
第一种键合硅胶平均粒径减去第二种键合硅胶平均粒径的绝对值除以第一种键合硅胶平
均粒径，在0. 0到0. 2之间，第一种键合硅胶比重减去第二种键合硅胶比重的绝对值除以第 一种键合硅胶比重，在0. 0到0. 2之间。 所述的长链烷基二甲基硅烷键合硅胶为长链烷基二甲基硅烷与硅胶键合反应而
3得，可选用商业化的产品。 所述的酰胺基硅烷键合硅胶为酰胺基硅烷与硅胶键合反应而得，硅胶最好采用金属杂质总含量< 100ppm的高纯硅胶，并经过特定表面处理，以降低表面的非特征性吸附作用和提高键合覆盖率，可使用氢氟酸或盐酸对表面处理，或使用原硅酸脂对表面进行处理再水解，键合反应可以(但不局限于)在甲苯中通过回流完成，反应4-16小时，可以但通常不超过16小时。 所述的长链烷基二甲基硅烷键合硅胶和酰胺基硅烷键合硅胶的键合覆盖率为1. 5-3. 5 ii mol/m2，键合度为0. l-3mmol/g。所述的硅胶为球形多孔硅胶，粒径为1-10 ii m，平均孔径为5-30nm。 所述的长链烷基二甲基硅烷为十八烷基二甲基硅烷或辛烷基二甲基硅烷。 所述的酰胺基硅烷为ROSi (CH3) 2CH2CH2NHCONH2、 ROSi (CH3) 2CH2CH2C0NH2、ROSi (CH3) 2CH2CH2CH2NHCONH2、 ROSi (CH3) 2CH2CH2CH2CONH2、ROSi (CH3) 2CH2CH2CH20C0NHR， 、 (RO) 2Si (CH3) CH2CH2CH2NHCONH2、 (RO) 3SiCH2CH2CH2NHCONH2、 (RO) 3SiCH2CH2CONH2、 (RO) 2Si (CH3) CH2CH2C0NH2或(RO) 3SiCH2CH2CH2OCONHR，； 其中R可以是甲基、乙基、丙基等常见烷基或苯基等简单的芳香基团，R'通常为甲基或乙基，也可使用长达6个亚甲基碳链的相似官能化硅烷。 —种由以上混合填料制得的色谱柱(见附图l)，柱管内填充混合填料，柱管两端外侧有内罗纹与管路相连，两端内侧有筛板防止混合填料外漏，柱管的一端设有进液孔，流动相从进液孔进入色谱柱。
将长链烷基二甲基硅烷键合硅胶和酰胺基硅烷键合硅胶按重量比io : i-i : io
在匀浆液中搅拌，匀浆液选用(但不局限于)二氯甲烷、四氢呋喃、异丙醇、和吡硌烷酮中的
一种或几种溶剂的混合，并采用超声协助，待混合均匀后，在10-50Mpa的高压下灌入通用的各类液相色谱管，压力一般不超过50Mpa，得混合填料色谱柱，柱管内径通常为l-100mm，管长20-300mm。 混合填料色谱柱用于液相色谱分离，其特征应用为在含有乙腈和水溶液混合流动相条件下的色谱分离。方法(见附图2)为(1)、将高压输液泵，进样阀，混合填料色谱柱和检测器用不锈钢管串联在一起，(2)、将待分离的样品注入进样阀相连的样品管中，(3)、扭动进样阀使样品管与输液泵和色谱柱相连接，(4)、流动相将样品带入混合填料色谱柱进行分离，(5)、每一个分离开的组分在通过检测器时被检测并显示出来。混合填料色谱柱可适用于等度或梯度分离，即流动相的组分比例在整个分离过程中可以保持恒定(等度)或按一定规律改变(梯度)。流动相中可含有0_100%水，当含水时，其它成份应与水互溶。常用的有机溶剂有(但不局限于)甲醇，乙腈，异丙醇，乙醇，四氢肤腩，最常用的流动相是乙腈
和水溶液混合流动相，最特征的流动相比例是乙腈水=20 : i到i : i。流动相中可加
入0-100mmo1/1可溶性酸、碱或其它缓冲盐。流动相pH为l-10，pH最好为2_8以保证一定的色谱柱稳定性，使用温度为5-8(TC，最好为20-5(TC。被分离的特征化合物通常为(但不局限于)有机化合物，如有机碱，有机酸，酰胺，璜酰胺，有机脲，璜酰脲，糖类，核酸，多肽，多酚类，多环芳烃，脂类，类固醇，皂甙类化合物等。最特征的分离应用是同时含有亲水性极强的化合物如糖类，有机酸等和亲脂性极强的化合物如多环芳烃，脂类等的样品的色谱分离和检测，从而使得本发明在化工、生物、医药等领域具有广阔的应用前景。
本发明所具有的有益效果 1、本发明可实现在等度液相色谱条件下，对含有强亲水性化合物和强亲脂性化合物的样品一次分离完成所有组分的分离检测。 2、本发明可以通过一支色谱柱同时采用两种不同分离机理对混合物进行分离，从而实现通常需要两支不同色谱柱进行两次分离才能够达到的全分离效果，不仅方法简便，而且重现性好。
图1为色谱柱示意图； 图中，1-1为进液孔，1-2为柱管，1-3为混合填料、l-4为筛板。 图2为色谱柱分离方法示意图； 图3为实施例12中商业化十八烷基色谱柱的分离效果示意图； 图中，3-l为蔗糖，3-2为硝基苯，3-3为萘。 图4为实施例12中混合填料色谱柱的分离效果示意图。 图中，4-l为蔗糖，4-2为硝基苯，4-3为萘。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 :
硅胶制备 将1240ml纯净水、26g浓硝酸、840g硅溶胶(7. 1 % )及37g尿素依次加入6000ml烧杯中，搅拌至尿素溶解。 在快速搅拌下加入100g甲醛，持续快搅15秒，室温25°C 。
静置10-15min，析出白色沉淀。 放置5-8小时，撇去上液，加纯净水搅拌，静置30分钟，撇去上液。 用丙酮洗涤3遍，过滤。真空100。C，12小时烘干。镜检，呈4一5iim，球形，均匀。 高温烧制，300。C，3-4h ;500。C，2-3h ;800。C，2h ;1000。C，3h。 烧完后得白色固体53g;在400m10. 5M HF水溶液中加热至90°C 4小时；过滤，200ml纯水洗涤2次，200ml丙酮洗涤3次；真空干燥8小时。镜检，呈5 y m球形，孔径8nm，比表面198m7g。
实施例2 : 实例1中制备得到的硅胶50g，加四乙氧基硅烷4g，三乙胺lg，甲苯200ml ;电动搅拌下加热ll(TC回流16小时；过滤，用甲苯洗涤3次，每次剂量100ml，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml，再用甲醇和水的混合液搅拌洗涤3次，每次剂量150ml，其中甲醇与水的体积比为1 : l，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml ;在IO(TC真空干燥12小时；得白色球形固体粉末52g。 C%= 0. 2。
实施例3 :
实例2中制备得到的白色固体20g，加EtOSi(CH3)2CH2CH2CONH2lOg，三乙胺lg，甲苯100ml ;电动搅拌下加热ll(TC回流18小时；过滤，用甲苯洗涤3次，每次剂量100ml，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml，再用甲醇和水的混合液搅拌洗涤3次，每次剂量150ml，其中甲醇与水的体积比为l : 1，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml ;在IO(TC真空干燥IO小时；得白色球形固体粉末22g。 C%= 3. 2， N%= 0. 8。 (0. 5mmol/g)
实施例4 : 实例2中制备得到的白色固体20g，加EtOSi (CH3)2CH2CH2NHC0NH210g，三乙胺lg，甲苯100ml ;电动搅拌下加热ll(TC回流16小时；过滤，用甲苯洗涤3次，每次剂量100ml，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml，再用甲醇和水的混合液搅拌洗涤3次，每次剂量150ml，其中甲醇与水的体积比为l : 1，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml ;在IO(TC真空干燥IO小时；得白色球形固体粉末20g。 C%= 4. 8， N%= 1. 8。 (0. 6mmol/g)
实施例5 : 实例2中制备得到的白色固体20g，加(EtO) 3SiCH2CH2CH2NHC0NH220g，三乙胺lg，甲苯100ml ;电动搅拌下加热ll(TC回流16小时；过滤，用甲苯洗涤3次，每次剂量100ml，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml，再用甲醇和水的混合液搅拌洗涤3次，每次剂量150ml，其中甲醇与水的体积比为l : 1，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml ;在10(TC真空干燥12小时；得白色球形固体粉末21g。 C%= 3. 8， N%= 1. 9。 (0. 8mmol/g)
实施例6 : 实例1中制备得到的白色固体20g，加(PhO)3SiCH2CH2CONH220g，三乙胺lg，甲苯100ml ;电动搅拌下加热11(TC回流16小时；过滤，用甲苯洗涤3次，每次剂量100ml，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml，再用甲醇和水的混合液搅拌洗涤3次，每次剂量150ml，其中甲醇与水的体积比为1 : 1，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml ;在IO(TC真空干燥10小时；得白色球形固体粉末22g。 C%= 1. 8， N%= 0. 6。 (0. 4mmol/g)
实施例7 : 球型硅胶30g (30nm平均孔径，2 ii m平均粒径)，加EtOSi (CH3) 2CH2CH2C0NH28g，三乙胺lg，甲苯200ml ;电动搅拌下加热ll(TC回流18小时；过滤，用甲苯洗涤3次，每次剂量lOOml，再用甲醇洗涤3次，每次剂量lOOml，再用甲醇和水的混合液搅拌洗涤3次，每次剂量150ml，其中甲醇与水的体积比为1 : 1，再用甲醇洗涤3次，每次剂量100ml ;在10(TC真空干燥10小时；得白色球形固体粉末29g。 C%= 1.4，N%= 0. 4。 (0. 2mmol/g)
实施例8 : 球型硅胶600g(6nm平均孔径，10iim平均粒径)，加(EtO)3SiCH2CH2CH2NHCONH2500g，三乙胺50g，甲苯2000ml ;电动搅拌下加热ll(TC回流18小时；过滤，用甲苯洗涤3次，每次剂量1000ml，再用甲醇洗涤3次，每次剂量1000ml，再用甲醇和水的混合液搅拌洗涤3次，每次剂量1500ml，其中甲醇与水的体积比为l : l，再用甲醇洗涤3次，每次剂量1000ml ;在IO(TC真空干燥10小时；得白色球形固体粉末630g。 C%=7.8，N%=4.3。 (1.5mmol/g)
实施例9 : 实例5中所得到的白色固体2g，商业化十八烷基二甲基硅烷键合硅胶2g(5iim粒径，10nm孔径，含碳量12% )，与50ml 二氯甲烷超声搅拌制得浆液。在500公斤/平方厘米
6压力下，使用二氯甲烷灌装进1支4. 6mm(内径)X250mm(长度)色谱柱。
实施例10 : 实例8中所得到的白色固体80g，加十八烷基二甲基硅烷键合硅胶260g(5iim粒 径，10nm孔径，含碳量12% )，四氢呋喃1000ml，搅拌制得桨液。在200公斤/平方厘米压 力下，使用甲醇灌装进1支50mm(内径)X250mm(长度)色谱柱。
实施例11 : 实例5中所得到的白色固体0. 3g，加辛烷二甲基硅烷键合硅胶0. lg(5 ii m粒径， 10nm孔径，含碳量8% )，四氢呋喃与异丙醇的混合液10ml，其中四氢呋喃与异丙醇体积比 为2 : l，搅拌制得浆液。在300公斤/平方厘米压力下，使用甲醇灌装进l支2. lmm(内 径)X50mm(长度)色谱柱。
实施例12 : 选用实施例9所得色谱柱和商业化十八烷基色谱柱，测试样品为含蔗糖、硝基苯、 萘的20ml乙腈70%和水30%的溶液，流动相为乙腈/水(70/30)，在30°C ， 1. OmL/min流速 下对两支不同色谱柱分别在岛津IOA液相色谱仪上进行检测，检测波长为195nm。所得谱图 见图3、图4，其中图3为商业化十八烷基色谱柱的测试结果，图4为实施例9所得色谱柱的 测试结果，实施例9所得色谱柱对蔗糖有保留而商业化十八烷基色谱柱对蔗糖没有保留。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式 上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修 饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
权利要求
一种液相色谱柱混合填料，其特征是包括长链烷基二甲基硅烷键合硅胶和酰胺基硅烷键合硅胶，其重量比为10∶1-1∶10，平均粒径相差在±20％以内，比重相差在±20％以内；所述的长链烷基二甲基硅烷键合硅胶为长链烷基二甲基硅烷与硅胶键合反应而得；所述的酰胺基硅烷键合硅胶为酰胺基硅烷与硅胶键合反应而得。
2. 根据权利要求l所述的液相色谱柱混合填料，其特征是所述的长链烷基二甲 基硅烷键合硅胶和酰胺基硅烷键合硅胶的键合覆盖率为1.5-3.5ymol/m、键合度为 0.l_3mmol/g。
3. 根据权利要求1所述的液相色谱柱混合填料，其特征是所述的硅胶为球形多孔硅胶，粒径为1-10 ii m，平均孔径为5-30nm。
4. 根据权利要求1所述的液相色谱柱混合填料，其特征是所述的长链烷基二甲基硅 烷为十八烷基二甲基硅烷或辛烷基二甲基硅烷。
5. 根据权利要求1所述的液相色谱柱混合填料，其特征是所述的酰胺基硅烷为ROSi (CH3) 2CH2CH2NHCONH2、 ROSi (CH3) 2CH2CH2C0NH2、 ROSi (CH3) 2CH2CH2CH2NHC0NH2、 ROSi (CH3) 2CH2CH2CH2CONH2、 ROSi (CH3) 2CH2CH2CH20C0NHR， 、 (RO) 2Si (CH3) CH2CH2CH2NHCONH2、 (RO) 3SiCH2CH2CH2NHCONH2、 (RO) 3SiCH2CH2CONH2、 (RO)2Si(CH3)CH2CH2CONH2或(RO) 3SiCH2CH2CH2OCONHR，；其中R可以是甲基、乙基、丙基等常见烷基或苯基等简单的芳香基团，R'通常为甲基 或乙基，也可使用长达6个亚甲基碳链的相似官能化硅烷。
6. 权利要求l所述的混合填料制成的色谱柱，其特征是柱管(1-2)内填充混合填料 (l-3)，柱管(1-2)两端外侧有内罗纹与管路相连，两端内侧有筛板(1-4)防止混合填料 (1-3)外漏，柱管(1-2)的一端设有进液孔(l-l)，流动相从进液孔(1-1)进入色谱柱。
7. 根据权利要求6所述的色谱柱，其特征是所述的混合填料(1-3)在匀浆液中搅拌， 混合均匀后，在10-50Mpa的高压下灌入通用的各类液相色谱柱管，柱管内径l-100mm，管长 20-300mm。
8. 根据权利要求7所述的色谱柱，其特征是所述的匀浆液包括二氯甲烷、四氢呋喃、异丙醇、和吡硌烷酮中的一种或几种溶剂的混合。
9. 根据权利要求6所述的色谱柱，其特征是所述的流动相中含有0-100%水，当含水 时，其它成份应与水可互溶；流动相中可含有0-100mmo1/1可溶性酸、碱或其它缓冲盐；pH 为1-10，温度为5-80°C。
10. 根据权利要求9所述的色谱柱，其特征是所述的流动相pH为2-8，温度为 20-5(TC，流动相中可含有l-100mmo1的可溶于流动相的酸，碱或其它缓冲盐作为添加剂。
全文摘要
一种液相色谱柱混合填料及色谱柱，涉及分析化学技术领域，液相色谱柱混合填料包括长链烷基二甲基硅烷键合硅胶和酰胺基硅烷键合硅胶，其重量比为10∶1-1∶10，平均粒径相差在±20％以内，比重相差在±20％以内，一种由混合填料制成的色谱柱，柱管内填充混合填料，柱管两端外侧有内螺纹与管路相连，两端内侧有筛板防止混合填料外漏，柱管的一端设有进液孔，流动相从进液孔进入色谱柱，本发明的特征应用为在含有乙腈和水溶液混合流动相条件下的色谱分离，分离应用是同时含有亲水性极强的化合物和亲脂性极强的化合物的样品的色谱分离和检测，在等度液相色谱条件下，可一次分离完成所有组分的分离检测。
文档编号B01J20/281GK101721980SQ20091022853
公开日2010年6月9日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者朱旭东, 王宛 申请人:天津博纳艾杰尔科技有限公司