一种具有离子交换特征的氨基甲酸酯色谱填料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有离子交换特征的氨基甲酸酯色谱填料的制备方法，通过醇与N,N

Preparation method of carbamate chromatographic filler with ion exchange characteristics

【技术实现步骤摘要】
一种具有离子交换特征的氨基甲酸酯色谱填料的制备方法


[0001]本专利技术属于高效液相色谱填充材料
，具体涉及一种具有离子交换特征的氨基甲酸酯色谱填料的制备方法。

技术介绍

[0002]烷基键合硅胶具有优良的化学惰性和稳定性，其制备工艺便捷成熟，是反相色谱中应用最广泛的填料。作为常规烷基键合硅胶的延伸，极性基团嵌入型烷基键合固定相进一步扩展了反相色谱固定相的种类和应用范围，大大改善了极性分析物，尤其是碱性分析物的分离。极性基团还能增强固定相的亲水性，甚至兼容100%水作流动相。目前，商品化极性嵌入色谱填料通常嵌入了酰胺或脲基，例如Waters的RP
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Amide和Agilent的RP
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Bonus C14
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Amide，还存在一类利用氨基甲酸酯的极性嵌入型烷基填料。
[0003]氨基甲酸酯基团在现代药物开发中具有重要地位，也频频出现在农药和精细化工中。从化学结构上来看，氨基甲酸酯相当于酯/酰胺的混合体，具有优异的稳定性，更强的亲水性和电负性。将氨基甲酸酯嵌入烷基填料中获得的新型填料无疑会继承该基团的各种特性，如与不同结构的分子之间形成氢键供体
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氢键受体作用、卤
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氢键供体作用、羰基
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羰基亲和作用，从而有望为结构复杂和成份多样的样品分离提供多重作用机制。尽管氨基甲酸酯嵌入的烷基填料确实可以充实反相色谱填料的种类，为分离分析任务提供更多的选择，但其合成方法不似酰胺和脲那般容易。目前，经典的氨基甲酸酯填料合成方法主要有两种：（1）氯甲酸酯与胺反应；（2）异氰酸酯与醇反应。第一种方法需要使用光气（或三光气）在零度甚至更低的低温下将特定的醇转化为氯甲酸酯，然后在缚酸剂的存在下与胺反应得到氨基甲酸酯，这种方法中氨基甲酸酯中间体必须经过硅氢化反应才能得到硅烷，后续再与硅胶反应后得到目标填料，反应过程中需要使用强腐蚀性、高毒性、高水敏感的光气和氯硅烷。公布号为CN 103041792 A，公布时间为2013年4月17日的中国专利技术专利，公开了使用异氰酸酯与特定的醇进行反应，得到氨基甲酸酯型液相色谱固定相的方法，但该反应使用高毒性的异氰酸酯，缩合反应需要较高的温度，也需要催化剂，对底物醇的位阻非常敏感。另外尽管氨基甲酸酯基团不论在结构还是功能上均表现出优良的特性，但作为一个中性且不可解离的有机基团，它是无法参与离子交换作用的，但是离子交换能力又是离子色谱中分离物质的基本作用机制，综合来看，设计出一种不使用强腐蚀性、高毒性原料，操作简单的方法得到既具有氨基甲酸酯功能化又具有离子交换作用液相色谱填料具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种新的高效、环保、经济、简便的具有离子交换特征的氨基甲酸酯功能化液相色谱填的制备方法，通过嫁接技术，先使用N，N
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羰基二咪唑活化醇为活性咪唑甲酸酯，然后与氨基烷基硅烷反应得到氨基甲酸酯硅烷，再将其与另外一种特定硅烷共同键合至硅胶，制得目标色谱填料，解决通过氯甲酸酯与胺反应或者异氰酸酯与醇反应得到氨基甲酸酯型液相色谱过程中必须使用强腐蚀性、高毒性光气或原料的问题，本
专利技术使用的制备方法反应条件温和，转化率及产率高，副产物仅为咪唑，广泛适用于叔醇以外的各种醇。
[0005]本专利技术所述的一种具有离子交换特征的氨基甲酸酯色谱填料的制备方法，具体包括以下步骤：A．将醇与N,N
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羰基二咪唑在非质子溶剂中反应，再加入氨基硅烷进行选择性反应，得到氨基甲酸酯功能化硅烷；B. 将上述氨基甲酸酯功能化硅烷和带有氨基或者酯的硅烷共同与硅胶进行键合反应，得到具有离子交换特征的氨基甲酸酯改性硅胶；C. 将氨基甲酸酯改性硅胶用封尾剂进行封尾处理，得到氨基甲酸酯功能化液相色谱填料。
[0006]步骤A具体为：将醇溶于非质子溶剂中，机械搅拌下加热至60
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80摄氏度，加入N,N
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羰基二咪唑，反应1小时，再加入氨基硅烷，温度不变继续反应2小时得到氨基甲酸酯功能化硅烷。步骤B具体为：将硅胶和带有氨基或者酯的硅烷加入步骤A制得的反应液中，在机械搅拌下加热回流24
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48小时，然后趁热真空抽滤，再依次用沸腾的步骤A中的非质子溶剂、乙醇、75%乙醇、甲醇洗涤，然后真空干燥，得到氨基甲酸酯改性硅胶。
[0007]步骤C具体为：将步骤B制得的氨基甲酸酯改性硅胶置于芳香烃溶液中，加热至100
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110摄氏度，依次滴入封尾剂、吡啶，反应24小时，过滤除去溶剂，再用甲醇洗涤，经过干燥，得到氨基甲酸酯功能化液相色谱填料。
[0008]所述步骤A中，醇为为叔醇以外的醇，包括甲醇、乙醇、辛醇、十四醇、十六醇、十八醇、二十二醇、三十醇、苄醇、9
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蒽甲醇、1
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芘甲醇、β
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苯乙醇、乙二醇、己二醇、丙三醇、异丙醇、异丁醇、仲丁醇、α
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苯乙醇、胆固醇、1,2
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环己醇、1,4
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环己醇、环十二醇。
[0009]所述步骤A、步骤B中，非质子溶剂为苯、甲苯、二甲苯、乙腈、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺、四氢呋喃、1,4
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二氧六环。
[0010]所述步骤A中，N,N
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羰基二咪唑的摩尔当量为醇的98
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100%，氨基硅烷的摩尔当量为醇的96
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98%。
[0011]所述步骤A中，氨基硅烷为末端至少带有一个氨基的硅烷，符合如下结构式：，其中X至少有一个为烷氧基，n为大于等于1的自然数，R为氢原子或芳香基、烷基、芳香烷基取代基。
[0012]根据权利要求1或3的方法，其特征在于所述带有氨基或者酯的硅烷不同于A步骤中的氨基硅烷，符合如下结构式：，其中X为至少一个烷氧基，n为大于等于1的自然数。
[0013]所述步骤C中，芳香烃为甲苯、二甲苯、乙苯或苯。
[0014]所述步骤C中，封尾剂为三甲基硅咪唑、三甲基硅基二甲胺、N,O
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双三甲硅基三氟乙酰胺、六甲基二硅氮烷、三甲基氯硅烷。
[0015]与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：1、本专利技术采用的制备方法不涉及高毒性的光气及异氰酸酯，转化率及产率高，反应条件温和，试剂使用量少，目标产率高，副产物仅为咪唑，广泛适用于叔醇以外的各种醇。
[0016]2、本专利技术采用嫁接技术，在微米尺寸硅球的表面均匀共价固载烷基氨基甲酸酯基团，制备的液相色谱填料具有表面化学均一性。
[0017]3、本专利技术所制备的氨基甲酸酯功能化液相色谱填料具有多重作用机理，不仅可以在色谱分离过程中参与氢键、偶极
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偶极、电子转移和π
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π作用，增强固定相与高水含量流动相的兼容性，还可以有效地屏蔽硅胶表面的残余硅羟基，降低固定相的硅羟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有离子交换特征的氨基甲酸酯色谱填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A．将醇与N,N
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羰基二咪唑在非质子溶剂中反应，再加入氨基硅烷进行选择性反应，得到氨基甲酸酯功能化硅烷；B. 将上述氨基甲酸酯功能化硅烷和带有氨基或者酯的硅烷共同与硅胶进行键合反应，得到具有离子交换特征的氨基甲酸酯改性硅胶；C. 将氨基甲酸酯改性硅胶用封尾剂进行封尾处理，得到氨基甲酸酯功能化液相色谱填料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤A具体为：将醇溶于非质子溶剂中，机械搅拌下加热至60
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80摄氏度，加入N,N
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羰基二咪唑，反应1小时，再加入氨基硅烷，温度不变继续反应2小时得到氨基甲酸酯功能化硅烷。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤B具体为：将硅胶和带有氨基或者酯的硅烷加入步骤A制得的反应液中，在机械搅拌下加热回流24
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48小时，然后趁热真空抽滤，再依次用沸腾的步骤A中的非质子溶剂、乙醇、75%乙醇、甲醇洗涤，然后真空干燥，得到氨基甲酸酯改性硅胶。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤C具体为：将步骤B制得的氨基甲酸酯改性硅胶置于芳香烃溶液中，加热至100
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110摄氏度，依次滴入封尾剂、吡啶，继续反应24小时，过滤除去溶剂，再用甲醇洗涤，经过干燥，得到氨基甲酸酯功能化液相色谱填料。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述醇为叔醇以外的醇，包括甲醇、乙醇、辛醇、十四醇、十六醇、十八醇、二十二醇、三十醇、苄醇、9

【专利技术属性】
技术研发人员：张明亮，韩海峰，吴妹，张加栋，张大兵，范大双，
申请(专利权)人：江苏汉德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：