高pH耐受性色谱填料及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高性能色谱填料及其制备方法。该填料以超高纯全多孔球形硅胶为基体，预先通过反应涂覆一层厚度几个nm的具有高pH耐受性的无机/有机杂化层的方式进行表面修饰。该填料在保持了其它硅胶基质填料所具有的优点的同时，克服了传统硅胶填料pH使用范围相对狭窄的局限性，将pH使用范围拓宽到1-12.5。该填料制备时，采用了无机/有机杂化聚合物预制后，再和硅胶基体反应，将杂化层涂覆到硅胶基体上的工艺方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功能性化学材料及其制备方法，尤其涉及一种在医药、食品、化工、环保等领域中用于组份分离纯化和含量分析测定的高性能色谱填料及其制备方法。
技术介绍
当今超过80%的小分子药物有一个或多个易离子化的基团。离子态存在的药物分子，与原先中性状态相比，在溶解性和疏水性上相差较大，在普通的反相色谱条件下 (PH2-7)，色谱分离效果很差。调节流动相pH比弱碱pKa大2个单位或比弱酸pKa小2个单位，可有效抑制离子化的发生而使药物分子绝大部分处于中性分子状态，从而取得很好的色谱峰形和分离效果。因此改善色谱填料的PH稳定性，可大大拓宽色谱应用方法的选择性和灵活性。硅胶基质填料是骨架为Si-O键的比表面积很大的多孔材料，有机械强度高、柱效高和保留行为可预测的优点，但PH稳定性表现差。对于硅胶基质的反相色谱柱，其可耐受的流动相PH范围是2-8，pH超过8的流动相条件，Si-O键易断裂，造成硅胶基体的溶解流失，产生柱床空洞或塌陷而导致色谱峰形变差，分离度下降，色谱柱寿命短等不良后果；流动相酸性过强，键合相则易水解，同样会造成色谱性能的下降。色谱柱生产商和研究者为提高硅胶基质填料的pH稳定性已做出了很多努力。许多的诸如高密度键合、涂覆和封尾等对硅胶表面“屏蔽”以避免高PH下的不良后果的技术， 取得了一定的效果。采用聚合物基质填料，也是一种解决方案。尽管聚合物基质在PH1-14 的全范围都能保持稳定，但其孔径分布宽、微孔众多、机械强度和结构强度差所导致的耐压性能远不如硅胶基质，以及溶剂变化会导致聚合物溶胀或收缩等缺点，限制了在高效液相色谱领域中的使用。无机/有机杂化填料，是复合材料的一种，目的是将无机和有机组分结合，产生一种两者单独存在所不具备的优良特性。美国专利6686035的专利技术就属于此类，是基于第一代甲基杂化颗粒技术的产品，杂化颗粒骨架中硅碳有机结构分布于整个结构网络，不仅仅是在颗粒表面。这样虽有极好的PH稳定性(pHl-12)，但聚合物基质的一些缺点也带了过来，如柱效低、柱压高、拖尾过大、分离选择性难以预测以及机械强度低等问题，这些缺点至少部分是因为孔径分布范围过大造成的。实际上，只有表面一层含的有机质才起到耐高PH 流动相侵蚀的作用，等到流动相开始接触到内层基体时，色谱性能早已因表面层被侵蚀所造成的柱床塌陷和吸着在表面层的固定相流失而完全或几乎完全丧失了，因此内层的有机杂化是浪费的、不必要的。综上所述，研制一种既能保持硅胶基质的高柱效等优点，又能像聚合物基质一样有极高PH耐受性的色谱填料，非常必要。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种高性能的色谱填料，既保持硅胶基质填料的高柱效、高机械强度等优良的色谱应用特性，又具有很高的PH耐受性，满足更广泛的色谱应用条件的需要。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案选用多孔硅胶，最优选择是选用超高纯全多孔球形硅胶作基质，在其表面进行一次或多次的和有机硅烷化合物反应而进行的化学修饰。先进行的化学修饰是在硅胶表面形成具有高PH耐受性的无机/有机杂化层。硅胶基质表面所进行的化学修饰除了涂覆反应形成杂化层外，还有色谱固定相的键合反应修饰和封端处理修饰。杂化层涂覆选用两种有机硅烷做反应试剂，其中一种可用分子式R1aSi^Va表示，另一种用分子式R(R2bSiX3Jn表示。这里的R是碳原子数1-8个的饱和脂族烷基；R1和R2是碳原子数1-4个的饱和脂族烷基；X是反应活性基团；a、b是可选范围是0，1，2三个正整数； η是2-8之间的正整数。R含有的碳原子数优选范围是1-3 ；R1和R2含有的碳原子数优选范围是1_2个；X 反应基优选范围有C1、0CH3、0C2H5、(CH3)2N、(CH3CH2)2N、I、Br、CN、00CH3、0(CO) CH3 和 03SCF3。最佳方案是选a = 0，n = 3，b为0和1。制备该种涂覆无机/有机杂化层的高性能色谱填料的方法，包括以下步骤1)用两种有机硅烷，R1aSiXh和R(R\SiX3_b)n预制无机/有机杂化聚合物。这里的R是碳原子数1-8个的饱和脂族烷基；R1和R2是碳原子数1-4个的饱和脂族烷基；X是反应活性基团；a、b分别为整数0、1或2 ;n是2-8的整数；2)用预制好的无机/有机杂化聚合物和无水的硅胶基体反应，进行表面化学修饰，形成杂化层；3):使未反应的反应活性基团全部水解；4)将产物进行脱水烘干。1)、2)、3)和4)四个步骤各自进行的总次数为1-5次，最优选择范围是各自进行的总次数为1-2次。杂化层涂覆后，需要进一步的特定色谱性能的固定相的键合，键合修饰所用有机硅烷有！^迅义！^迅或R1R22SiX,这里Rl和R2代表的是不同的有机基团。最后，还需用成熟的封尾工艺对填料进行封尾处理，进一步减少表面残留的硅醇基的不良色谱效应。本专利技术的高pH耐受性色谱填料具有以下的特点和优点1、硅胶基体本身还保持在原先状态，没有被杂化；在硅胶基质表面涂覆的杂化层厚度严格控制在2nm左右，不会堵塞和破坏原硅胶基体的多孔结构，使填料保持了普通硅胶基质填料所具有的所有优良特性，特别是高柱效、低柱压和高机械强度；通过控制无机 /有机杂化层中有机成分所占的比例在较高的程度，使2nm厚的杂化层足够可以耐受最高 PH12. 5的流动相条件使用，具有很大范围的pH稳定性。2、由于有机成分的引入，杂化层表面的硅醇基的密度比纯硅胶基体表面的小，使得本专利技术填料因硅醇基次级吸附引起的拖尾效应大大减弱。在中性条件下，测定碱性物质时，可获得更好更对称的色谱峰形。3、杂化层表面硅醇基密度的减少，使本专利技术填料键合相发生相塌陷的可能性大大降低，可以在100%纯水相条件下应用。4、硅胶基体本身特性在本专利技术的工艺中没有发生改变，可以通过选择不同特性的硅胶基体来赋予本专利技术填料的所需要的特性，如可选择不同粒径、粒径分布、孔径、孔径分布、比表面积和孔容量的硅胶基体来进行表面杂化层的涂覆处理，使本专利技术填料的产品设计具有很大的灵活性，容易满足一些特定应用条件下的需要。具体实施例方式实施例1第一步将10克TEOS (浓度95%四乙氧基硅)溶解在20ml正己烷中，并和18克 tris (dimethylamino) ethylsilane混勻，加入0. 2ml的5% HCl溶液作催化剂，在室温下搅拌10分钟后放置待用。第二步将109. 5克粒径5um、孔径120埃、比表面积为320m2/g的裸硅胶，在120 摄氏度下真空干燥2小时以上，准确称量干燥后的硅胶重为100. 1克；加入到容量1升的园底烧瓶中；然后加入500. 5ml色谱级甲苯试剂，与硅胶搅拌混勻后，将第一步反应的产物全部加入此园底烧瓶中，继续搅拌并加热回流12小时以上。第三步冷却后，过滤，并用甲苯、甲醇、热水和丙酮分别对产物进行洗涤，以除去未反应的过量试剂，特别是必须使具有反应活性的基团完全水解，洗涤除去。第四步洗涤过滤完成后，将制得的填料通风处晾干3小时，然后放入真空干燥箱，在80摄氏度下，干燥4小时。四步完成后，产物测得的载碳量为4. 35% .目前产物是经杂化层涂覆处理的硅胶，在此基础上，然后进行C18固定相的键合衍生化反应和用三甲基氯硅烷(TMQ封尾等常规硅胶基质填料所必须的化学修饰。在硅胶基质表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种硅胶基质的色谱填料，其特征在于：硅胶基质表面进行过一次或多次的和有机硅烷化合物反应而进行的化学修饰，先进行的化学修饰是在硅胶表面形成具有高ｐＨ耐受性的无机／有机杂化层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚立新，任兴发，夏微微，张新华，李崟，邹乐冰，
申请(专利权)人：月旭材料科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31