基于三阳离子液体的液相色谱固定相及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明涉及三阳离子液体键合硅胶液相色谱固定相。本发明还提供了上述液相色谱固定相的制备方法，首先制备了端烯基的三阳离子液体以及在硅球表面接枝了3-巯基丙基基团，然后利用“巯基-烯基”点击化学反应将端烯基的三阳离子液体键合至3-巯基丙基修饰的硅球表面。该三阳离子液体键合硅胶液相色谱固定相具有反相疏水保留机理，对典型疏水物质苯系物、稠环类物质均显示一定的保留和选择性，且柱效理想，最高可达80,000/m。另外，该三阳离子液体键合硅胶液相色谱固定相还显示典型的亲水保留模式，对亲水化合物如核苷、核酸碱基和黄酮类物质均显示很好的保留和分离选择性，作为亲水作用色谱固定相显示良好的应用前景。
【专利说明】
基于Ξ阳离子液体的液相色谱固定相及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于高效液相色谱固定相，具体设及Ξ阳离子液体键合硅胶液相色谱固定 相W及其制备方法、分别在亲水和反相色谱条件下对亲水性物质和疏水性物质的分离应 用。
【背景技术】
[0002] 高效液相色谱是一种重要的现代分离分析技术，目前在很多方面都发挥了至关重 要的作用，包括食品安全、环境监测与药物分析等领域。而在色谱分离过程中起关键作用的 是固定相，因此对其的开发一直是色谱领域的研究热点。为了提高化合物的覆盖范围，从而 提供更广范围的选择性，混合模式固定相的研究和开发引起了研究者的极大兴趣，近年来 得到了迅速发展。混合模式固定相通过在同一固定相内引入不同模式的保留机理从而提 高对复杂样品的选择性，主要有亲水作用/离子交换和反相色谱/离子交换混合模式固定 相，目前在多肤、药物分子W及蛋白质等的分离中显示出许多优越的性能，例如可调节的选 择性、更有效的保留和更好的分离能力。在固定相的开发方面，利用不同的选择分子对载体 基质进行表面修饰是得到新型固定相的主要途径，近年来，离子液体作为液相色谱固定相 选择分子受到极大的关注，得到了较快的发展与应用。研究表明，离子液体表面键合液相色 谱固定相具有很好的色谱保留行为，能进行多重相互作用，包括静电作用、离子交换作用、 η-η作用W及偶极相互作用和氨键键合作用。目前，所报道的离子液体液相色谱固定相 绝大多数是基于单阳离子液体，主要呈现反相色谱与离子交换保留行为来分离阴阳离子W 及一些中性化合物。最近中国科学院大连化学物理研究所1808研究组制备了基于咪挫双 阳离子液体的液相色谱固定相，其显示典型的亲水保留行为，对亲水性物质具有很好的保 留和分离选择性，而同类型的单阳离子液体在同样的亲水色谱条件下对亲水物质基本没有 保留，据文献报道其呈现的是反相色谱保留W及离子交换等。对双阳离子液体键合硅胶固 定相保留机理的研究表明，其呈现多重相互作用的基于亲水作用/阴离子交换混合保留机 理，从而具备更宽范围的色谱选择性。当双阳离子液体被固定到硅胶材料的表面时，其液体 性质丢失，但是其独特性能和对材料的表面修饰功能并不会改变，与单阳离子液体相比增 强了表面的离子性和亲水性，运有利于亲水色谱模式下对亲水性特别是离子型化合物的保 留。
[0003] Ξ阳离子液体是近年来发展起来的，典型结构是由Ξ个带正电荷的部分连接于中 屯、核上与阴离子组成的，相比于双阳离子液体其具有更强的可设计性，另外其特殊的结构 和空间排列能够带来独特的性能，比如，Ξ阳离子液体作为毛细管气相色谱固定相具有独 特的选择性，显示出很好的应用前景。除了游离的Ξ阳离子液体，将Ξ阳离子液体固定于固 态载体上，在催化应用中显示更高的催化效率和回收率，运是由于其特殊的结构有利于形 成Ξ维催化骨架从而提供更多的催化活性位点。鉴于离子液体特别是双阳离子液体在键合 硅胶液相色谱固定相方面显示出的优势与前景，Ξ阳离子液体键合至基质表面也具有作为 HPLC固定相的潜力，并且其阳离子数的增加和特殊的排列方式将带来独特的色谱行为和溶 剂化性质，然而目前为止还未见相关报道。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了 Ξ阳离子液体键合硅胶液相色谱固定相及其制备方法和应用。 阳0化]本发明的技术路线是：
[0006] Ξ阳离子液体键合硅胶固定相，该固定相可作为亲水作用色谱固定相或反相色谱 固定相，键合分子为Ξ阳离子液体，
[0007] 通过"琉基-双键"点击化学反应，将Ξ阳离子液体A键合至3-琉基丙基修饰的 二氧化娃球表面制备得到； 阳00引化合物A的结构如下：
[0009]
[0010] 其中，η为0或l，m为1~4的正整数，X为化、NTf2、PFe、BF4或TfO中的一种。 优选为1，3,5-{Ξ (3-乙締基咪挫）甲基} Ξ甲基苯Ξ漠盐、1，3,5-{Ξ (3-乙締基咪挫） 甲基}立甲基苯立（双-立氣甲基横酷亚胺）盐、1，3,5-{立（3-乙締基咪挫）甲基}苯立 漠盐、1，3,5-{Ξ (3-乙締基咪挫）甲基}苯立（双-Ξ氣甲基横酷亚胺）盐、1，3,5-{Ξ (3-締丙基咪挫）甲基} Ξ甲基苯Ξ漠盐、1，3,5-{Ξ (3-締丙基咪挫）甲基} Ξ甲基苯Ξ (双-Ξ氣甲基横酷亚胺）盐、1，3,5-{Ξ (3-締丙基咪挫）甲基}苯立漠盐、1，3,5-{Ξ (3-締丙基咪挫）甲基}苯立（双-Ξ氣甲基横酷亚胺）盐中的一种或二种W上。
[0011] 所述的固定相中二氧化娃球表面的Ξ阳离子液体A的键合摩尔量为1.2~ 6. 5X 10 5mol/g ;二氧化娃球表面的3-琉基丙基的键合摩尔量为4. 0~12. 0X 10 5mol/g。
[0012] 所述的3-琉基丙基修饰的二氧化娃球是通过（3-琉基丙基）Ξ甲氧基硅烷或 (3-琉基丙基）Ξ乙氧基硅烷与二氧化娃球在无水甲苯中回流制得的。
[0013] 所述的Ξ阳离子液体A通过"琉基-締基"点击化学反应键合在娃球表面，可W是 一端或两端键合在娃球表面，也可W是Ξ端均键合至娃球表面。
[0014] 所述的固定相的制备方法，包括如下Ξ个制备步骤：
[0015] 1) W无水甲苯作溶剂，将二氧化娃球与（3-琉基丙基）Ξ甲氧基硅烷或（3-琉基 丙基）Ξ乙氧基硅烷W质量比1:1~2:1在氣气保护下于100~120°C回流反应20~30 小时得到表面键合有3-琉基丙基的娃球；
[0016] 2)表面键合有3-琉基丙基的娃球分散于甲醇中，加入Ξ阳离子液体A，Ξ阳离子 液体A的双键与3-琉基丙基的摩尔比为0. 8-4. 0 :1，并加入表面键合有3-琉基丙基的娃球 与Ξ阳离子液体A二种原料总质量0. 5~2%的引发剂AIBN，揽拌均匀后加热至50~70°C 在氣气保护下回流24~40小时即得目标固定相；
[0017] 扣利用匀浆法，将步骤。所得到的目标固定相填料1. 2g分散在12mL甲醇中制成 匀浆液，W 50mL甲醇作为顶替液，在60M化的压力下填充至3. OmmX 15cm的不诱钢管柱中， 得到Ξ阳离子液体液相色谱固定相。
[0018] 利用所述Ξ阳离子液体键合硅胶液相色谱固定相在反相色谱模式下对典型疏水 物质苯系物、稠环类物质、Tanaka测试混合物进行分离，显示一定的保留和分离选择性，且 柱效理想，最高可达80, 000/m。此外，该Ξ阳离子液体键合硅胶液相色谱固定相还显示典型 的亲水保留模式，对亲水化合物如核巧、碱基和黄酬类物质均显示很好的保留和分离选择 性，作为亲水作用色谱固定相显示良好的应用前景。
[0019] 本发明提供的固定相结构新颖，柱效高，在亲水作用色谱和反相色谱条件下均具 有很好的保留与分离选择性。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明制备的键合至硅胶填料表面的Ξ阳离子液体TCIL1和TCIL2的结构 不意图； 阳02U 图2分别为咪挫S阳离子液体TCIL1 (a)和TCIL2 (b)的古NMR谱图；
[0022] 图3为苯系物（a)和稠环类物质化）在两种Ξ阳离子液体固定相上的分离色谱 图，色谱峰：1.苯，2.甲苯，3.乙苯，4.丙苯，5.下苯，6.戊苯，7.己苯，1'.尿喀晚，2'. 硝基苯，3'.糞，4'.联苯，5'.巧，6'.菲，7'.巧；流动相：ACN/H2〇(50/50，v/v), 等度洗脱，DAD:254nm ;流速：0. 4mL/min ;柱溫：30°C ;
[0023] 图4为Tanaka测试混合物在两种Ξ阳离子液体固定相上的分离色谱图，色谱 峰：1.节胺，2.尿喀晚，3.苯酪，4.下苯，5.戊苯，6.邻^联苯，7. Ξ亚苯；流动相：ACN/ &0(50/50, v/v),等度洗脱；DAD:254nm ;流速：0. 4mL/min ;柱溫：30°C
[0024] 图5为15种核巧（a)和8种碱基（b)在两种Ξ阳离子液体固定相上的分离色谱 图，色谱峰：1.胸腺喀晚核巧，2. 5'-脱氧-5'-甲硫腺巧，3. 1-甲基腺巧，4. N6-甲基腺 巧，5. 5-甲基尿巧，6. 5-甲基胞喀晚，7.尿巧，8.腺巧，9. 7-甲基尿巧，10. 1-甲基尿 巧，11.假尿巧，12.肌巧，13.胞巧，14. 2'-脱氧鸟巧，15.鸟巧.Peaks for化）：1'. 胸腺喀晚，2'.尿喀晚，3' .1-甲基黄嚷岭，4'.胞喀晚，5'.腺嚷岭，6'.次黄嚷 岭，7'.黄嚷岭，8'.鸟嚷岭；流动相：A相为&0 (lOmM NH4FA)，B相为ACN/UO (95/5, v/ v，10mMNH4FA)，梯度洗脱10%A起始并保持6min，然后在6-10min内线性增加至30%A 并保持在 30% A ;DAD:254nm ;流速：0. 4mL/min ;柱溫：30°C .
[00巧]图6为两种Ξ阳离子液体固定相对21种黄酬混合物（a)和大豆黄酬提取液（b)的 分离图，色谱峰：1.2'-径基查尔酬，2.樓黄素，3.刺芒柄花素，4. 5, 7-二径黄酬，5.澄皮 素，6.抽皮素，7.染料木素，8.大豆素，9.香叶木素，10. ( + )-香澄素，11.芹菜素，12. 根皮素，13.氯化花葵素，14.染料木巧，15.澄皮巧，16.大豆巧，17.川陈皮素，18.黄 衫素，19.根皮巧，20.儿茶素，21.牡荆素.流动相A相为HzOaOmM NH4FA)，B相为ACN/ &0(95/5, v/v，lOmM NH4FA)，梯度洗脱：21种黄酬混合物5% A起始并保持6min，6-12min内 线性增加至30 % A并保持，大豆黄酬提取物5 % A起始保持6min，6-14min内线性升至40 % A 并保持；DAD:254nm ;流速：0. 4mL/min ;柱溫：30°C .
【具体实施方式】
[00%] 下面通过实例进一步阐释本发明，实例仅限于说明本发明W便于理解，而非对本 发明的限定。
[0027] 实施例一：Ξ阳离子液体的制备
[0028] 将1-乙締基咪挫与2, 4, 6- Ξ漠甲基Ξ甲基苯W摩尔比7:1在甲醇与异丙醇混 合溶剂中，氣气保护下揽拌加热回流反应6天，冷却后，真空旋转蒸发除去溶剂，剩余混合 物用乙酸乙醋洗涂除去未反应的原料，得到白色固体，即Ξ阳离子液体1，3, 5-{ Ξ (3-乙 締基咪挫）甲基甲基苯Ξ漠盐，60°C真空干燥。接着，将4gS阳离子液体Ξ漠盐溶于 水中，在揽拌条件下加入5. 5摩尔Ξ阳离子液体Ξ漠盐当量的双-Ξ氣甲基横酷亚胺裡盐 (LiNTfz)的水溶液，室溫下揽拌48小时W上后，取出上面水层，然后继续用水洗涂四次，得 到阴离子为双-Ξ氣甲基横酷亚胺的Ξ阳离子液体1，3,5-{Ξ (3-乙締基咪挫）甲基} Ξ 甲基苯Ξ (双-Ξ氣甲基横酷亚胺）盐灯CIL1)。
[0029] 将1-乙締基咪挫与1，3, 5-Ξ (漠甲基）苯W摩尔比7:1在异丙醇溶剂中，氣气保 护下揽拌加热回流反应6天，冷却后，真空旋转蒸发除去溶剂，剩余混合物用乙酸乙醋洗涂 除去未反应的原料，得到白色固体，即1，3, 5-{ Ξ (3-乙締基咪挫）甲基}苯^漠盐，60°C 真空干燥。接着，将4gS阳离子液体Ξ漠盐溶于水中，在揽拌条件下加入5. 5摩尔Ξ阳离 子液体Ξ漠盐当量的双-Ξ氣甲基横酷亚胺裡盐化iNTfz)的水溶液，室溫下揽拌48小时 W上后，加入与原溶液相等体积的二氯甲烧，静置分层后除去上层水层，然后继续用水洗涂 直至洗出液用AgN〇3检测不到化的存在，旋转蒸发除去溶剂，得到阴离子为双-Ξ氣甲基 横酷亚胺的Ξ阳离子液体1，3, 5-{ Ξ (3-乙締基咪挫）甲基}苯立（双-Ξ氣甲基横酷亚 胺）盐灯CIL2)。其中，图1为所制备的Ξ阳离子液体TCIL1和TCIL2的结构示意图，Br阴 离子的Ξ阳离子液体分别W気代水和気代二甲基亚讽作溶剂用核磁共振氨谱进行表征，结 果如图2所不。
[0030] 实施例二：Ξ阳离子液体键合硅胶固定相的制备
[0031] 将二氧化娃球（粒径5μπι，孔径lOnm，比表面积310m2gi)分散于无水甲苯中揽拌 均匀，加入相当于娃球表面娃径基摩尔数1.3倍的（3-琉基丙基）Ξ甲氧基硅烷，在氣气保 护下加热回流反应24小时，离屯、，甲醇洗涂五次，得到表面键合有3-琉基丙基的二氧化娃 球，真空60°C干燥。
[0032] 通过琉基与双键的点击化学反应，将所制备的Ξ阳离子液体TCIL1和TCIL2分 别键合至表面键合有3-琉基丙基的娃球表面。取两份表面键合有3-琉基丙基的娃球各 3. 2g分别分散在两份甲醇中，其中一份加入Ξ阳离子液体TCIL13. 5g(双键基团摩尔数 为娃球表面琉基的2. 5倍）和二者1. 5 %质量比的引发剂AIBN，另一份加入Ξ阳离子液 体TCIL23. 5g(双键基团摩尔数为娃球表面琉基的2. 5倍）和二者1. 5%质量比的引发剂 AIBN，均在氣气保护下60°C回流反应25小时，离屯、，甲醇洗涂五次，产物目标固定相真空 60°C干燥。
[0033] 利用匀浆法，将所得到的两种Ξ阳离子液体键合娃球填料装填成3. OmmX 15cm的 液相色谱柱：将所得到的目标固定相填料1. 2g分散在12mL甲醇中制成匀浆液，W 50mL甲 醇作为顶替液，在60MPa的压力下填充至不诱钢管柱中。
[0034] 实施例Ξ :Ξ阳离子液体键合硅胶固定相的评价
[0035] 首先，对Ξ阳离子液体键合硅胶固定相进行元素分析，结果如下：TCIL键合硅胶 (C% 9. 62, Ν% 2. 22, Η% 1. 22)和 TCIL2 键合硅胶（C% 9. 21，Ν% 2. 24, Η% 1. 10)，所对应 的表面键合量W Ν元素负载量计算分别为0. 73和0. 74 μ mol/m2。
[0036] 其次，评价所制备的两种基于Ξ阳离子液体的固定相的反相保留行为，在反相色 谱条件下对苯系物、稠环类物质W及Tanaka测试混合物进行分离，分离色谱图如图3和 图4所示。W糞为探针，流动相W ACN/UO (50/50, v/v)等度洗脱，DAD 254皿检测，流 速为0. 4mL/min的条件下，两种固定相TCIL1和TCIL2的柱效分别为800(K)plates/m和 73000plates/m。可W看出，基于Ξ阳离子液体的色谱柱具有一定的反相保留行为，在反相 色谱条件下能够较好的保留疏水物质，并且显示很好的选择性。
[0037] 另外，还评价了所制备的Ξ阳离子液体键合硅胶固定相在亲水作用色谱模式下的 分离选择性，分别对核巧、碱基W及黄酬类物质进行了分离，结果如图5和图6所示。结果 表明，Ξ阳离子液体键合硅胶固定相对典型亲水物质如核巧和碱基显示很好的保留和分离 选择性，并且由于Ξ阳离子液体的多重相互作用使得其在亲水作用色谱条件下对黄酬类物 质也显示较好的保留行为和独特的选择性。
[0038] 除此之外，还考察了 Ξ阳离子液体键合硅胶固定相在反相条件下流动相中ACN含 量对疏水物质保留的影响和在亲水色谱条件下流动相中水含量对亲水性物质保留的影响， 结果表明固定相同时具有典型的反相色谱保留行为和亲水色谱保留行为。
[0039] 由此可见，Ξ阳离子液体键合硅胶固定相不仅显示一定的反相保留与选择性，还 具有很好的亲水保留行为，其作为RPLC固定相或HILIC固定相具有一定的应用潜力。
【主权项】
1. =阳离子液体液相色谱固定相，其特征在于： 该固定相为亲水作用色谱和反相色谱固定相，通过"琉基-双键"点击化学反应，将= 阳离子液体A键合至3-琉基丙基修饰的二氧化娃球表面制备得到； 化合物A的结构如下：其中，n为O或l，m为！~4的正整数，X为化、NTfz、PFe、BFa或TfO中的一种。2. 根据权利要求1所述的固定相，其特征在于： 所述的固定相中二氧化娃球表面的=阳离子液体A的键合摩尔量为1.2~ 6. 5X 10 5mol/g ;二氧化娃球表面的3-琉基丙基的键合摩尔量为4. 0~12. OX 10 5mol/g。3. 根据权利要求1所述的固定相，其特征在于：所述的3-琉基丙基修饰的二氧化娃球 是通过（3-琉基丙基甲氧基硅烷或（3-琉基丙基乙氧基硅烷与二氧化娃球在无水 甲苯中回流制得的。4. 根据权利要求1所述的固定相，其特征在于：所述的=阳离子液体A通过"琉基-締 基"点击化学反应键合在娃球表面，可W是一端或两端键合在娃球表面，也可W是=端均键 合至娃球表面。5. 根据权利要求1所述的固定相，其特征在于： 所述的化合物A优选为1，3, 5-{= (3-乙締基咪挫）甲基甲基苯=漠盐、 1，3,5-{= (3-乙締基咪挫）甲基}=甲基苯=(双氣甲基横酷亚胺）盐、1，3,5-{= (3-乙締基咪挫）甲基}苯^漠盐、1，3,5-{ S (3-乙締基咪挫）甲基}苯^ (双-S氣甲 基横酷亚胺）盐、1，3,5-(3-締丙基咪挫）甲基甲基苯=漠盐、1，3,5-(3-締 丙基咪挫）甲基}=甲基苯=(双氣甲基横酷亚胺）盐、1，3,5-{= (3-締丙基咪挫） 甲基}苯=漠盐、1，3,5-(3-締丙基咪挫）甲基}苯=(双氣甲基横酷亚胺）盐中 的一种或二种W上。6. -种权利要求1所述的固定相的制备方法，其特征在于：包括如下=个制备步骤， 1. W无水甲苯作溶剂，将二氧化娃球与（3-琉基丙基甲氧基硅烷或（3-琉基丙基） S乙氧基硅烷W质量比1:1~2:1在氣气保护下于100~120°C回流反应20~30小时得 到表面键合有3-琉基丙基的娃球； 2) 表面键合有3-琉基丙基的娃球分散于甲醇中，加入=阳离子液体A，=阳离子液体 A的双键与3-琉基丙基的摩尔比为0. 8-4. 0 :1，并加入表面键合有3-琉基丙基的娃球与S 阳离子液体A二种原料总质量0. 5~2%的引发剂AIBN，揽拌均匀后加热至50~70°C在氣 气保护下回流24~40小时即得目标固定相； 3)利用匀浆法，将步骤2)所得到的目标固定相填料I. 2g分散在12mL甲醇中制成匀浆 液，W 50mL甲醇作为顶替液，在60M化的压力下填充至3. OmmX 15cm的不诱钢管柱中，得到 =阳离子液体液相色谱固定相。7. -种权利要求1所述固定相的应用，其特征在于：将固定相在亲水作用色谱模式下 对典型亲水性化合物进行分离，显示很好的保留和分离选择性；将固定相在反相色谱模式 下对典型疏水性物质进行分离，显示一定的保留和良好的分离选择性。8. 根据权利要求7所述固定相的应用，其特征在于：所述的典型亲水性化合物为核巧、 碱基或黄酬类物质，所述的典型疏水性物质为苯系物、稠环类物质或Tanaka测试混合物。
【文档编号】G01N1/34GK105983392SQ201510066780
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月6日
【发明人】许国旺, 乔利珍, 石先哲
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所