一种耐酸硅胶色谱柱填料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于分析化学技术领域，特别涉及一种耐酸硅胶色谱柱填料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.现有技术中通过在硅球表面键合不同的功能基团以满足分离不同物质的需求，如作为反相柱使用的长链硅烷基二甲基硅烷键合硅胶(如c18柱)。同时，为了进一步丰富色谱填料的适用范围和耐酸性，通常采用多种色谱填料混合的方式进行填料，如中国专利cn101721980b所公开的液相色谱柱混合填料及色谱柱，采用长链烷基二甲基硅烷键合硅胶和酰胺基硅烷键合硅胶混合，可分离应用同时含有亲水性极强的化合物和亲脂性极强的化合物，又如中国专利cn113063884b所公开的一种液相色谱柱复合填料及其应用，采用十八烷基硅烷键合硅胶填料和纳洛酮键合硅胶填料混合，以同时满足极性和非极性成分分离的同时，满足1至10的ph适用范围。虽然现有的混料工艺能够实现对色谱填料适用范围的拓展和耐酸性的改善，但是其存在工艺复杂、物料质控压力大等问题。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有优秀耐酸性的硅胶色谱填料及其制备方法和应用。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种耐酸硅胶色谱柱填料的制备方法，包括如下步骤：
5.s1、将硅球进行高温处理；
6.s2、将经高温处理的所述硅球用甲苯分散后，升温至50～60℃，并加入三氟化硼乙醚和疏水的烃基缩水甘油醚，反应4～6h后除去甲苯，获得耐酸硅胶色谱柱填料。
7.进一步提供由前述制备方法所制备得到的耐酸硅胶色谱柱填料。
8.更进一步提供前述耐酸硅胶色谱柱填料在制备hplc及uhplc色谱柱上的应用。
9.本发明的有益效果在于：本发明通过对硅球进行高温处理以降低硅球表面硅羟基的密度，从而避免在烃基缩水甘油醚在接枝时由于空间位阻效应导致其表面活性基团的表面接枝量下降，同时通过烃基缩水甘油醚与其表面的活性基团相键合以改善硅球的疏水性的同时，利用烃基缩水甘油醚键合所形成的空间位阻以改善硅球的耐酸性。
附图说明
10.图1所示为本发明中实施例1所制备的耐酸硅胶色谱柱填料在检测例1中耐酸性测试的高效液相色谱图。
具体实施方式
11.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附
图予以说明。
12.一种耐酸硅胶色谱柱填料的制备方法，包括如下步骤：
13.s1、将硅球(球形硅胶)进行高温处理；
14.s2、将经高温处理的所述硅球用甲苯分散后，升温至50～60℃，并加入三氟化硼乙醚和疏水的烃基缩水甘油醚，反应4～6h后除去甲苯，获得耐酸硅胶色谱柱填料。
15.其中，硅球表面含有大量的活性基团(如羟基)，以允许功能基团与该活性基团反应而键合在硅球表面。然而，商品化的硅球表面活性基团含量高，导致在功能基团键合过程中，分子体积稍大的功能基团受空间位阻效应作用而被阻止与活性基团反应，从而降低功能基团在硅球表面的表面接枝量。同时，由于硅球表面的表面接枝量下降，导致大量残留的活性基团在分析过程中与强极性或碱性物质强吸附，造成特征峰峰型畸变等问题。
16.对此，本发明通过首先对硅球进行高温处理，以降低硅球表面的羟基密度，从而控制烃基缩水甘油醚在硅球表面的致密性(接枝密度)，以避免烃基缩水甘油醚在键合过程中受空间位阻效应的作用。优选地，所述高温处理为500～600℃烘烤(焙烧)1～2h，至硅球表面羟基密度为0.6～1.3oh/nm2，更优选地，焙烧至硅球表面羟基密度为1.0～1.2oh/nm2。
17.其中，所述羟基密度并非越少越好，过少的羟基密度虽然能够更好地使烃基缩水甘油醚在硅球表面键合位点更分散，接枝致密性更低，但是过于分散的键合位点导致烃基缩水甘油醚表面接枝量过少，难以达到预期的疏水性改性的效果。所述羟基密度的测定为现有技术，如参见hong ye等，pervaporation performance of surface-modified zeolite/pu mixed matrix membranes for separation of phenol from water(doi:10.1007/s13726-017-0509-1)。
18.在控制硅球表面羟基密度后，通过三氟化硼乙醚的催化以使烃基缩水甘油醚与硅羟基反应并键合在硅球表面。此时，由于预先对硅球表面的羟基密度控制，因此硅球表面的大部分的硅羟基能够与烃基缩水甘油醚反应而被疏水改性，而部分残留的硅羟基可通过由烃基缩水甘油醚键合所形成空间位阻而阻止其与酸性物质所接触，从而改善硅胶色谱柱填料的耐酸性。在键合反应过程中需要保证在无水条件下进行，因此需要根据实际的需要在加入催化剂前对各物料进行脱水处理，具体脱水方式为现有技术，如在85℃下共沸除去甲苯中的水。
19.对于键合反应的催化剂三氟化硼乙醚分解产物和无机盐可通过过混床去除，比如ultraclean
tm ucw3600，具体的去除方式为现有技术，因此本文并不在此进行赘述。
20.其中，所述硅球的粒径可根据实际的需要进行选自。在本发明中，所述硅球的粒径优选为1～10μm。所述硅球具有介孔或实心，优选为具有介孔。所述硅球可以为自制或外购产品，外购产品优选购于fuji，平均粒径5μm；自制产品依据现有工艺进行制备，如按cn101721980b进行硅胶/球形硅球制备。
21.在一种实施方式中，所述烃基缩水甘油醚选自丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚和(2-乙基)己基缩水甘油醚中的至少一种。
22.优选地，所述烃基缩水甘油醚由如下份数比的组分构成：丁基缩水甘油醚：苯基缩水甘油醚：(2-乙基)己基缩水甘油醚＝(0～3):(0～3):(1～6)。更优选地，丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚和(2-乙基)己基缩水甘油醚的份数比为1：0.5：2.5。在此配比下，硅胶色谱柱填料兼具较佳的疏水性和良好的耐酸性，可在ph低至0.5时稳定使用。
23.优选地，所述硅球与所述烃基缩水甘油醚的份数比为1：(0.3～0.55)。更优选地，所述硅球与所述烃基缩水甘油醚的份数比为1:0.50。
24.在一种实施方式中，所述甲苯以50℃减压蒸馏除去。当然，以现有技术中任一种方式将甲苯除去均是适用的。
25.耐酸硅胶色谱柱填料，由前述制备方法制备得到。其中，所述耐酸硅胶色谱柱填料具有0.5～11的ph适用范围。
26.前述耐酸硅胶色谱柱填料在制备hplc及uhplc色谱柱上的应用。所述应用包括但不限于该耐酸硅胶色谱柱填料单独使用，或根据实际的需要与其他硅胶色谱柱填料混合使用，以改善它们的耐酸性的同时，扩展它们的适用范围。其中，所述其他硅胶色谱柱填料可以为市售的任一项色谱柱填料，如c18、酰胺基硅烷键合硅胶等。它们的混合方式可以为现有混料工艺中的任一种，比如按比例混合或以本发明所提供的耐酸硅胶色谱柱填料填充在上层，其他的色谱柱填料填充在下层等。
27.实施例1
28.一种耐酸硅胶色谱柱填料的制备方法，包括如下步骤：
29.s1、将硅球(平均粒径5μm，购于fuji)在500℃下处理2h或更长时间至硅球表面羟基密度在0.8～0.9oh/nm2。
30.s2、将经高温处理的100g硅球用300g甲苯(已除水)进行分散，搅拌升温至60℃后加入0.3g三氟化硼乙醚和50g烃基缩水甘油醚(12.5g丁基缩水甘油醚、6.25g苯基缩水甘油醚和31.25g(2-乙基)己基缩水甘油醚)搅拌保温反应4h，降至室温(25℃)并调节ph至9后，除去甲苯，获得耐酸硅胶色谱柱填料。
31.实施例2
32.一种耐酸硅胶色谱柱填料的制备方法，包括如下步骤：
33.s1、将硅球(平均粒径5μm，购于fuji)在600℃下处理1h或更长时间至硅球表面羟基密度在0.6～0.7oh/nm2。
34.s2、将经高温处理的100g硅球用300g甲苯(已除水)进行分散，搅拌升温至50℃后加入0.3g三氟化硼乙醚和50g烃基缩水甘油醚(12.5g丁基缩水甘油醚、6.25g苯基缩水甘油醚和31.25g(2-乙基)己基缩水甘油醚)搅拌保温反应6h，降至室温(25℃)并调节ph至9后，除去甲苯，获得耐酸硅胶色谱柱填料。
35.检测例1
36.将实施例1所制备得到的耐酸硅胶色谱柱填料装柱(4.6mm
×
150mm)，并按如下测试方法进行耐酸性测试，结果如表1和图1所示。其中，所述表1为图1所对应的数据。
37.测试方法：
38.s1、将10mg尿嘧啶、10mg苯酚、10ml硝基苯和10ml甲苯用纯水溶解并定容1l，获得试样；
39.s1、将体积比为3:1的甲醇和水混合，并用盐酸调到ph为0.5，获得流动相；
40.s2、将所制备的色谱柱接入五丰lc300，控制柱温为25℃，用所述流动相以1ml/min流速走柱30min平衡后，将所述试样上柱并用所述流动相以1ml/min的流速进行洗脱。
41.表1
[0042][0043]
从表1和图1可以看出，甲苯在ph0.5的流动相中可正常出峰，各组分分离度较好，即本发明所提供的耐酸硅胶色谱柱填料在ph为0.5条件下依然具有对样品进行稳定分离和测定的能力。
[0044]
综上所述，本发明通过对硅球进行高温处理以降低硅球表面硅羟基的密度，从而避免在烃基缩水甘油醚在接枝时由于空间位阻效应导致其表面活性基团的表面接枝量下降，同时通过烃基缩水甘油醚与其表面的活性基团相键合以改善硅球的疏水性的同时，利用烃基缩水甘油醚键合所形成的空间位阻以改善硅球的耐酸性。
[0045]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。