一种硅胶色谱填料的可控制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种硅胶色谱填料的可控制备方法，具体步骤为：将MIm（N?甲基咪唑）功能单体加入硅胶(SiO2)和CPTMS（3?氯丙基三甲氧基硅烷）中，搅拌条件下在60?150 ℃反应12?48 h，然后依次用甲醇和水进行洗涤，干燥即得N?甲基咪唑修饰的硅胶色谱填料；硅胶与CPTMS的质量比为0.5：0.02?0.5；硅胶与MIm功能单体的质量体积比为0.5?2.5g：10?50 mL。本发明通过严格控制硅胶与硅烷试剂的投料比例来控制功能单体的键合量，同时过量加入的功能单体既是反应物，又是分散剂，不需要额外的有机溶剂的加入，并且够重复利用，完全符合绿色化学的要求。
【专利说明】
一种硅胶色谱填料的可控制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种硅胶色谱填料的可控制备方法，具体来讲是一种在功能单体远远 过量的情况下加入硅胶与硅烷试剂进行反应制备甲基咪唑修饰的硅胶色谱填料(Sil-Mlm)的无溶剂方法。
【背景技术】
[0002] 无溶剂的制备方法包含很多种，如:超声辅助、微波辐射、超低温合成等等。这些方 法已经被成功应用到众多研究领域。然而，至今没有一种无溶剂方法用于色谱固定相的制 备中。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种无溶剂、可控键合的硅胶色谱填料的可控制备方法。
[0004] -种硅胶色谱填料的可控制备方法，其特征在于具体步骤为： 将MIm(# -甲基咪唑）功能单体加入硅胶（Si〇2)和CPTMS((3-氯丙基）三甲氧基硅烷） 中，搅拌条件下在60-150 °C反应12-48 h，然后依次用甲醇和水进行洗涤，干燥即得甲 基咪唑修饰的硅胶色谱填料;所述硅胶与CPTMS的质量比为0.5:0.02-0.5;所述硅胶与MIm 功能单体的质量体积比为〇. 5-2.5g: 10-50 mL。
[0005] 所述干燥时间为6-24 h。
[0006] 本发明的有益效果是:这种无溶剂的制备方法，一方面避免了额外的有机试剂的 使用，对环境以及实验人员达到了绿色、环保的目的；其次，过量的功能单体能够得到重复 利用，达到了重复循环利用的目的；再者，通过严格的控制硅胶与硅烷试剂的加入，使得硅 烷试剂最大程度的得到利用，并且达到可控键合的目的。通过该方法，我们能够得到不同键 合量的色谱固定相。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明实施例提供的不同反应比例条件下得到的具有不同键合量的色谱固 定相并将其结果进行线性拟合。
[0008] 图2是本发明实施例提供的Sil-MIm-1，Sil-MIm-2及Sil-MIm-3三种材料的红外 表征结果。
[0009] 图3是本发明实施例提供的八种磺胺类物质在Sil-MIm-1，Sil-MIm-2及Sil-MIm-3三个色谱柱上的分离结果：（1)磺胺，（2)磺胺吡啶，（3)磺胺二甲基嘧啶，（4)磺胺甲 基嘧啶，（5)周效磺胺，（6)磺胺二甲氧嘧啶，（7)磺胺噻唑，（8)磺胺异恶唑。
[0010] 图4是本发明实施例提供的七种核酸和碱基在Sil-MIm-1，Sil-MIm-2及Sil-MIm-3三个色谱柱上的分离结果：（1)胸腺嘧啶，（2)尿嘧啶，（3)尿嘧啶核苷，（4)腺嘌呤， (5)次黄嘌呤，（6)肌苷，（7)鸟嘌呤核苷。
[0011] 图5是本发明实施例提供的五种维生素 B在Sil-MIm-l，Sil-MIm-2及Sil-MIm-3三 个色谱柱上的分离结果：（1)烟酰胺，（2)核黄素，（3) VB4，（4) VB6，（5) VB12。
[0012] 图6是本发明实施例提供的五种氨基酸在Sil-MIm-1，Sil-MIm-2及Sil-MIm-3三 个色谱柱上的分离结果：（1) L-亮氨酸，（2) DL-缬氨酸，（3) L-酪氨酸，（4) DL-苏氨 酸，（5) L-天冬酰胺。
[0013] 图7是本发明实施例提供的一对同分异构体在Sil-MIm-1，Sil-MIm-2及Sil-MIm-3三个色谱柱上的分离结果：（1)千层纸素 A，（2)汉黄岑素。
【具体实施方式】
[0014] 本发明实施例提供了一种无溶剂的、可控键合的甲基咪唑修饰硅胶色谱填料 的方法。所述方法按照如下步骤进行操作： 步骤100,首先称取一定量的硅胶及CPTMS圆底烧瓶中，然后向其中加入过量的MIm。
[0015] 步骤101，硅胶与硅烷试剂CPTMS的加入比例为每0.5 g硅胶加入0.02-0.5 g CPTMS〇
[0016] 步骤102,依据硅胶投入量的不同，改变过量的MIm的加入量，当硅胶投入0.5-2.5 g时，MIm加入量为10-50 mL。
[0017] 步骤200,将反应物加入完毕后，在磁力搅拌下进行加热反应。
[0018] 步骤201，#-甲基咪唑修饰硅胶色谱填料反应温度为60-150 °C。
[0019] 步骤202，#-甲基咪唑修饰硅胶色谱填料反应时间为12-48 h。
[0020] 步骤300,反应结束后色谱材料分别用甲醇和水进行多次洗涤，然后置于真空干燥 箱进行6-24 h的干燥。
[0021] 采用本发明实施例提供了一种无溶剂的、可控键合的甲基咪唑修饰硅胶色谱 填料的方法具有以下优点： 1)由于该方法不需要加入额外的有机溶剂，因此反应过程环保、绿色。
[0022] 2)在该方法中一方面是反应物之一，同时又作为硅胶分散剂的MIm，可以得到多次 重复利用。
[0023] 3)在MIm极大过量的情况下，通过严格控制硅胶和CPTMS的比例，可以达到可控键 合的目的。
[0024] 实施例1 # -甲基咪唑硅胶色谱填料的制备(Si 1-MIm) 操作步骤： ① 首先称取0.5 g硅胶及0.04 g CPTMS于25 mL圆底烧瓶中，然后向其中加入10 mL键 合单体MIm; ② 将硅胶、硅烷试剂CPTMS以及键合单体MIm三者按一定比例而来的混合物，在磁力搅 拌，120 °C条件下进行反应48 h; ③ 反应结束后将制备得到的色谱材料先用少量甲醇再用大量水进行多次洗涤，然后置 于真空干燥箱进行12 h的干燥。
[0025] 实施例2 # -甲基咪唑硅胶色谱填料的制备(Si 1-MIm) 操作步骤： ① 首先称取0.5 g硅胶及0.06 g CPTMS于25 mL圆底烧瓶中，然后向其中加入10 mL键 合单体MIm; ② 将硅胶、硅烷试剂CPTMS以及键合单体MIm三者按一定比例而来的混合物，在磁力搅 拌，60 °C条件下进行反应48 h; ③ 反应结束后将制备得到的色谱材料先用少量甲醇再用大量水进行多次洗涤，然后置 于真空干燥箱进行12 h的干燥。
[0026] 实施例3 # -甲基咪唑硅胶色谱填料的制备(Si 1-MIm) 操作步骤： ① 首先称取1.0 g硅胶及0.04 g CPTMS于25 mL圆底烧瓶中，然后向其中加入10 mL键 合单体MIm; ② 将硅胶、硅烷试剂CPTMS以及键合单体MIm三者按一定比例而来的混合物，在磁力搅 拌，120 °C条件下进行反应48 h; ③ 反应结束后将制备得到的色谱材料先用少量甲醇再用大量水进行多次洗涤，然后置 于真空干燥箱进行6 h的干燥。
[0027] 实施例4 # -甲基咪唑硅胶色谱填料的制备(Si 1-MIm) 操作步骤： ① 首先称取1.0 g硅胶及0.1 g CPTMS于25 mL圆底烧瓶中，然后向其中加入20 mL键合 单体MIm; ② 将硅胶、硅烷试剂CPTMS以及键合单体MIm三者按一定比例而来的混合物，在磁力搅 拌，120 °C条件下进行反应24 h; ③ 反应结束后将制备得到的色谱材料先用少量甲醇再用大量水进行多次洗涤，然后置 于真空干燥箱进行18 h的干燥。
[0028] 实施例5 # -甲基咪唑硅胶色谱填料的制备(Si 1-MIm) 操作步骤： ① 首先称取2.0 g硅胶及0.1 g CPTMS于25 mL圆底烧瓶中，然后向其中加入30 mL键合 单体MIm; ② 将硅胶、硅烷试剂CPTMS以及键合单体MIm三者按一定比例而来的混合物，在磁力搅 拌，150 °C条件下进行反应48 h; ③ 反应结束后将制备得到的色谱材料先用少量甲醇再用大量水进行多次洗涤，然后置 于真空干燥箱进行18 h的干燥。
[0029] 实施例6 # -甲基咪唑硅胶色谱填料的制备(Si 1-MIm) 操作步骤： ① 首先称取2.0 g硅胶及0.2 g CPTMS于25 mL圆底烧瓶中，然后向其中加入30 mL键合 单体MIm; ② 将硅胶、硅烷试剂CPTMS以及键合单体MIm三者按一定比例而来的混合物，在磁力搅 拌，60 °C条件下进行反应12 h; ③反应结束后将制备得到的色谱材料先用少量甲醇再用大量水进行多次洗涤，然后置 于真空干燥箱进行24 h的干燥。
[0030] 实施例7 # -甲基咪唑硅胶色谱填料的制备(Si 1-MIm) 操作步骤： ① 首先称取2.5 g硅胶及0.5 g CPTMS于25 mL圆底烧瓶中，然后向其中加入50 mL键合 单体MIm; ② 将硅胶、硅烷试剂CPTMS以及键合单体MIm三者按一定比例而来的混合物，在磁力搅 拌，120 °C条件下进行反应48 h; ③ 反应结束后将制备得到的色谱材料先用少量甲醇再用大量水进行多次洗涤，然后置 于真空干燥箱进行6 h的干燥。
[0031] 实施例8 # -甲基咪唑硅胶色谱填料的制备(Si 1-MIm) 操作步骤： ① 首先称取2.5 g硅胶及0.2 g CPTMS于25 mL圆底烧瓶中，然后向其中加入30 mL键合 单体MIm; ② 将硅胶、硅烷试剂CPTMS以及键合单体MIm三者按一定比例而来的混合物，在磁力搅 拌，150 °C条件下进行反应48 h; ③ 反应结束后将制备得到的色谱材料先用少量甲醇再用大量水进行多次洗涤，然后置 于真空干燥箱进行12 h的干燥。
[0032] 实施例9 # -甲基咪唑硅胶色谱填料的制备(Si 1-MIm) 操作步骤： ① 首先称取1.5 g硅胶及0.5 g CPTMS于25mL圆底烧瓶中，然后向其中加入20 mL键合 单体MIm; ② 将硅胶、硅烷试剂CPTMS以及键合单体MIm三者按一定比例而来的混合物，在磁力搅 拌，150 °C条件下进行反应24 h; ③ 反应结束后将制备得到的色谱材料先用少量甲醇再用大量水进行多次洗涤，然后置 于真空干燥箱进行24 h的干燥。
[0033] 实施例10 # -甲基咪唑硅胶色谱填料的制备(Si 1-MIm) 操作步骤： ① 首先称取0.5 g硅胶及0.5 g CPTMS于25mL圆底烧瓶中，然后向其中加入10 mL键合 单体MIm; ② 将硅胶、硅烷试剂CPTMS以及键合单体MIm三者按一定比例而来的混合物，在磁力搅 拌，150 °C条件下进行反应48 h; ③ 反应结束后将制备得到的色谱材料先用少量甲醇再用大量水进行多次洗涤，然后置 于真空干燥箱进行18 h的干燥。
[0034] 固定实施例1中的大部分实验参数，以硅烷试剂CPTMS的加入量为因变量，考察该方法 的可控键合性质。实验结果如表一所示。
[0035] 元素分析表征：采用德国元素分析公司生产的Vario EL型元素分析仪对Sil-MIm 硅胶进行C、H、N三种元素进行定量分析。所得数据结果如表1所示。为探究该方法的可控键 合的性质，我们固定硅胶以及键合单体的加入量，以硅烷试剂加入量为因变量，从表中数据 我们可以看出随着CPTMS的增加，MIm的键合量随之增加。键合量的计算公式为:键合量（μ mol m-2) = Ν% / (2 X 14 X S)。Ν%代表的是元素氮的含量，S表示的是硅胶的比表面 积(306 m2 g^1)。我们将表中数据进行数据线性拟合，其结果如图1所示，从图中我们可以看 出，线性拟合因子r=0.9848，也就是说在我们考察的范围内，键合量能很好的符合该方程。
[0036] 表1
接下来我们同样采用这种无溶剂的方法，相对放大材料的制备量，硅胶，CPTMS以及MIm 的量相应有所变化，而其他条件以实施例1为例。三组放大量所得材料分别标注为：311-MIm-1、Sil-MIm-2、Sil-MIm-3,以及多对应的实验条件、元素分析结果、键合量结果列于 表2中。从实验结果我们可以看出，即使在量大的情况下，使用该方法仍能达到可控键合的 目的，随着CPTMS的增加，键合量也相应增加，该结果也从红外结果（图2)得到验证。
[0037] 表 2
为了考察Sil-MIm-1、Sil-MIm-2、Sil-MIm-3三种不同键合量的材料对色谱分离性能 的影响，我们将他们装填成三根色谱柱。
[0038]三根色谱柱的色谱性能考察结果如下。
[0039] 从Sil-MIm-1，Sil-MIm-2及Sil-MIm-3对八种磺胺类物质[(1)磺胺，（2)磺胺吡 啶，（3)磺胺二甲基嘧啶，（4)磺胺甲基嘧啶，（5)周效磺胺，（6)磺胺二甲氧嘧啶， (7)磺胺噻唑，（8)磺胺异恶唑]、七种核酸和碱基[(1)胸腺嘧啶，（2)尿嘧啶，（3)尿 嘧啶核苷，（4)腺嘌呤，（5)次黄嘌呤，（6)肌苷，（7)鸟嘌呤核苷]、五种维生素 B[(l) 烟酰胺，（2)核黄素，（3)VB4，（4) VB6，（5) VB12]、五种氨基酸[(1) L-亮氨酸，（2)DL-缬氨酸，（3)L-酪氨酸，（4) DL-苏氨酸，（5) L-天冬酰胺]以及一对同分异构体[(1)千 层纸素 A，（2)汉黄岑素]的分离结果，我们可以看出随着键合量的增加，各物质在柱子上上 的保留值、分离度整体上也随之增加。对有些物质而言，保留值越大，越能很好的达到基线 分离，但是对有些物质而言，并非保留越强越好。有时中等强度保留就已经能够很好的达到 基线分离，而且分析时间还短。因此，我们可以得出，色谱柱并非键合量越大越好，反而一个 恰当的、合适的键合量对分离是最有利的。同样，这一实验结果也有力的诠释了我们提出的 这种可控键合方法的意义所在。
【主权项】
1. 一种硅胶色谱填料的可控制备方法，其特征在于具体步骤为:将MIm功能单体加入娃 胶和CPTMS中，搅拌条件下在60-150 °C反应12-48 h，然后依次用甲醇和水进行洗涤，干燥 即得# -甲基咪唑修饰的硅胶色谱填料;所述硅胶与CPTMS的质量比为0.5:0.02-0.5;所述 硅胶与MIm功能单体的质量体积比为0.5-2.5g: 10-50 mL。2. 如权利要求1所述的可控制备方法，其特征在于所述干燥时间为6-24 h。
【文档编号】B01J20/30GK106076299SQ201610592865
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月26日 公开号201610592865.0, CN 106076299 A, CN 106076299A, CN 201610592865, CN-A-106076299, CN106076299 A, CN106076299A, CN201610592865, CN201610592865.0
【发明人】邱洪灯, 刘后梅
【申请人】中国科学院兰州化学物理研究所