以纳米纤维素或纳米淀粉衍生物为固定相的手性气相色谱柱的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以纳米纤维素或纳米淀粉衍生物为固定相的手性气相色谱柱的制备方法。
【背景技术】
[0002]手性是自然界中普遍存在的现象，具有手性中心的对映异构体在生物活性、代谢过程等方面存在着显著差异。因此，在环境、医药、生物转化等许多领域中实施有效体监控，都要求对手性对映体进行分离分析。手性物质分析检测工作一般采用色谱手段，尤其是以在色谱手性固定相上的直接分离来实现，其中气相色谱手性固定相法以其快速、灵敏、分离性能好、定量准确、不使用有机溶剂等优点备受分析学者的关注。
[0003]近年来，随着纳米材料的深入发展，设计并组装出具有优异功能的新纳米精细化工品及新纳米材料也是多糖类科学研究的前沿领域。与一般天然多糖相比，纳米纤维素或纳米淀粉不仅具有天然多糖的手性特质，而且还有其他许多优良的纳米性能，如高纯度、高聚合度、高结晶度、高亲水性、高杨氏模量、高强度、超精细结构和高透明性等。因此，纳米纤维素或纳米淀粉的制备、结构、性能与应用是目前国内外化学工作者研究的重点和热点。
[0004]然而，迄今为止，未见纳米纤维素或纳米淀粉衍生物作为气相色谱柱固定相应用于手性拆分的相关报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有气相色谱手性分离技术中存在的困难，如制备过程繁琐、成本昂贵、分离效率低及待测物分离的局限性等，提供以纳米纤维素或纳米淀粉衍生物为手性分离基质，通过将其涂覆于毛细管内壁，制备成纳米纤维素或纳米淀粉类气相手性毛细管柱。本发明工艺简单、成本低廉、分离效率高，可实现多种结构的手性化合物同时分离。
[0006]为实现本发明的目的，本发明的技术方案包括以下步骤:1.纳米纤维素或纳米淀粉衍生物的制备;2.纳米纤维素或纳米淀粉衍生物气相毛细管柱的制备。
[0007]以纳米纤维素或纳米淀粉衍生物为固定相的手性气相色谱柱的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
1)将微晶纤维素或淀粉用10%?68%的浓硫酸水解，然后离心除去未水解的多糖，得到纳米纤维素或纳米淀粉，冷冻干燥;采用6位保护的方法在纳米纤维素或纳米淀粉上进行修饰制得纳米纤维素或纳米淀粉衍生物；
2)将毛细管依次用0.lmol/L的NaOH、蒸馏水、0.lmol/L的HF、蒸馏水进行活化处理；
3)将处理好的毛细管固定在栗头上，在0.1?1.0 mL/min流速下，以表面活性剂作为模板分子将其水溶液动态通入毛细管中，通过静电作用吸附在毛细管内壁，然后利用N2吹扫出多余的表面活性剂;将步骤I)所得纳米纤维素或纳米淀粉衍生物溶解于N，N-二甲基乙酰胺、氯化锂和无水吡啶的混合溶液中，在80?100°C下加热回流2?5小时，然后加入硅烷化试剂继续在此温度下回流12?18小时后，加入甲醇将硅基纳米纤维素或纳米淀粉衍生物沉出；再将硅基纳米纤维素或纳米淀粉衍生物用吡啶溶解后加入到正硅酸乙酯的乙醇溶液中，冰浴下搅拌反应4?10小时，溶液呈溶胶状，然后利用真空栗将其注入毛细管内，用溶剂冲洗去除毛细管通道内多余的残留溶胶，最后将毛细管在50?100°C干燥使其凝胶，然后再N2吹扫；重复步骤3)中的上述步骤3?5次，最后将制得的气相柱置于200?300°C真空条件下老化3?5小时，即得修饰了纳米纤维素或纳米淀粉衍生物的毛细管手性柱。
[0008]步骤I)修饰所用试剂为3，5_二甲基苯基异氰酸酯、3，5_ 二甲基苯基氨基甲酸酯、3，5_ 二氯氨基甲酸苯酯、4-甲基苯基氨基甲酸酯或4-甲基苯基甲酸酯。
[0009]所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、N，N，N_三甲基-1 -十四烷基溴化铵或二癸基二甲基氯化铵。
[0010]所述表面活性剂水溶液的浓度为5?50 mol/Lo
[0011]所述N，N-二甲基乙酰胺、无水吡啶的体积比为1:10?1:15;所述氯化锂在N，N-二甲基乙酰胺、无水吡啶溶液中的浓度为0.01?0.02 g/mLo
[0012]所述硅烷化试剂为二氯二甲基硅烷、三甲基氯硅烷或六甲基二硅氨烷;其在N，N-二甲基乙酰胺、氯化锂和无水吡啶的混合溶液中的浓度为0.1?0.5 g/mLo
[0013]所述正硅酸乙酯的乙醇溶液中正硅酸乙酯和乙醇的体积比为1:1?1:5。
[0014]所述溶胶中硅基纳米纤维素或纳米淀粉衍生物的含量为0.05?0.5mg/mLo
[0015]所述溶剂为吡啶、乙醇或二甲亚砜(DMSO)。
[0016]本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、该气相色谱柱固定相的制备方法简单、成本低，可用于规模化制备气相毛细管手性商品柱。
[0017]2、该气相毛细管柱对部分手性化合物具有满意的分离效果。
【附图说明】
[0018]图1为毛细管开管柱的扫描电镜图，其中(a)裸毛细管；(b)纳米纤维素或纳米淀粉衍生物修饰的毛细管。
[0019]图2为使用本发明所述以纳米纤维素或纳米淀粉衍生物为固定相的手性气相色谱柱分离手性氨基酸的气相色谱图。气相色谱条件为:FID检测器;升温程序:150°C — (7°C/min)4l90°C(15°C/min)280°C;进样口温度280°C;检测器温度260°C;载气流速 10 mL/min；进样量0.1 pLo
【具体实施方式】
[0020]
实施例1:
将10 g微晶纤维素用64%的浓硫酸水解，多次离心后，除去未水解纤维素，得到纳米纤维素，冷冻干燥后得约3 g;将3 g纳米纤维素采用6位保护的方法在纳米纤维素上修饰3，5-二氯氨基甲酸苯酯。将毛细管依次用0.1 mol/L的NaOH，蒸馏水，0.1 mol/L的HF，蒸馏水处理活化。再将处理好的毛细管固定在栗头上，在0.1 mL/min的流速下，首先将10 mol/L十六烷基三甲基溴化铵通入毛细管中，通过静电作用吸附在毛细管内壁，然后利用％吹扫至无溶液流出；再将上述制备的纳米纤维素衍生物溶解于3 mL N, N-二甲基乙酰胺、0.5 g氯化锂及40 mL无水吡啶的混合溶液中，在80°C下加热回流4小时后，再加入0.2 g二氯二甲基硅烷硅烷化试剂，继续加热回流12小时后，将硅基纳米纤维素加入到体积比为1:1正硅酸乙酯的乙醇溶液中，硅基纳米纤维素衍生物浓度为0.1 mg/mL，冰浴条件下搅拌反应4小时后，溶液呈溶胶状，将此纳米纤维素衍生物的溶胶利用真空栗注入毛细管内；然后用吡啶冲洗去除毛细管通道内的残留溶胶，将毛细管放置在真空干燥箱内在60°C将其凝胶。再将此涂层毛细管固定在栗头上，重复上述步骤3次，最后将制得的气相柱置于200°C真空条件下老化3小时，得到纳米纤维素衍生物的手性毛细管气相柱。
[0021]实施例2:
将10 g微晶纤维素用45%的浓硫酸水解，多次离心后，除去未水解纤维素，得到纳米纤维素，冷冻干燥后得约3 g;将3 g纳米纤维素采用6位保护的方法在纳米纤维素上修饰3，5-二甲基苯基异氰酸酯。将毛细管依次用0.1 mol/L的NaOH，蒸馏水，0.1 mol/L的HF，蒸馏水处理活化。再将处理好的毛细管固定在栗头上，在0.2 mL/min的流速下，首先将20 mol/L十八烷基三甲基氯化铵通入毛细管中，通过静电作用吸附在毛细管内壁，然后利用N2吹扫至无溶液流出;再将上述制备的纳米纤维素衍生物溶解于3 mL N, N-二甲基乙酰胺、