[發明專利]表面修飾鍵合氮氧化硅色譜固定相材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110286467.3
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN103007904A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 梁鑫淼;萬慧慧;薛興亞
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J20/286
• 分類號: B01J20/286;B01J20/288;B01J20/30
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及表面修飾鍵合的氮氧化硅色譜固定相材料及其制備方法與應用。具體地說是是一種表面修飾鍵合的氮氧化硅色譜固定相材料，利用氮氧化硅表面的硅氨基與具有不同官能團的表面鍵合修飾試劑反應，提供了氮氧化硅色譜固定相材料的表面修飾鍵合的制備方法及其在分離分析、固相萃取等領域的應用。

背景技術

液相色譜填料基質主要分兩類：有機材料如聚苯乙烯；以硅膠(二氧化硅)為代表的無機材料。有機基質填料在強堿、強酸體系下都比較穩定，可以在較寬的pH范圍內應用。然而，有機材料在不同比例的有機/無機相流動相中會產生不同比例的溶脹效應。而且，大多數的有機材料的機械強度都遠不如硅膠材料。由于有機材料的上述種種限制，高效液相色譜(HPLC)中廣泛應用的固定相填料還是無機硅膠材料。硅膠表面存在著大量的硅醇基，使其表面容易鍵合不同的官能團。硅膠經過一系列有機基團(如-C8，-C18，-phenyl，-NH₂，-CN等)的表面修飾，用作HPLC固定相表現出了很好的色譜柱效，并且在不同的色譜模式流動相中沒有溶脹現象。但是，經過典型的表面鍵合反應(比如C18二甲基氯硅烷)后，至少大約有50％的硅醇基仍然沒有反應。這些殘余的硅醇基會通過離子交換、氫鍵、偶極-偶極等作用與酸、堿性化合物相互作用，會導致色譜保留時間的延長、嚴重的峰拖尾、甚至某些化合物的死吸附。硅膠材料基質的另一個自身缺陷是水解穩定性。首先，硅膠材料經過修飾后表面仍然殘余大量硅醇基，在堿性條件，尤其pH＞8時，表面裸露的硅醇基容易溶解，從而導致硅膠固定相柱床的塌陷。其次，在酸性條件，尤其是在pH＜2時，表面的鍵合基團容易水解下來，會造成對分析樣品保留能力的喪失[Trammell，B.C.et?al.Analytical?Chemistry2002，74，4634-4639；Kirkland，J.J.et?al.J.Chromatogr.A1995，691，3-19.]

硅膠基質在色譜固定相中被廣泛應用，但是修飾后的硅膠表面仍然殘余大量的硅醇基。這使得硅膠基質在作為液相色譜固定相時遇到了一些問題和挑戰，如在分離堿性化合物時容易出現嚴重的峰拖尾，高pH條件下的基質本身不穩定性。針對傳統硅膠表面的硅醇基，發明專利：201010521325.6涉及了氮氧化硅色譜固定相材料的制備方法及其應用，利用硅氨基取代氧化硅材料中的硅羥基，提供了氮氧化硅色譜固定相材料的制備方法及其在分離分析、固相萃取等領域的應用。

通過高溫下使用氨氣與氧化硅表面的硅羥基發生取代反應生成硅氨基獲得氮氧化硅材料。氮氧化硅微米顆粒材料不僅具有硅膠基質所具有的良好機械強度、多孔結構、大的比表面積、較好的化學穩定性和熱穩定性等優點；而且材料表面上存在著豐富的Si-NH₂和Si-NH-Si，通過與含酰氯、環氧基、醛基等反應基團的改性試劑進行反應，可以將材料修飾為親水和疏水表面，氮氧化硅基質與其經過表面改性的材料可以作為反相、正相、親水、或者離子色譜固定相使用。

硅烷化試劑(如氯硅烷試劑、醚鍵型等)被廣泛應用于對硅膠表面進行不同基團修飾，氮氧化硅表面具有大量的硅氨基，可以與硅烷化試劑進行反應，從而可以將氮氧化硅表面進行不同基團的修飾。經過表面改性的氮氧化硅材料可作為反相、正相、親水、或離子色譜等不同的色譜模式固定相，在高效液相色譜固定相、工業色譜固定相、固相萃取材料或固相微萃取材料等領域得到廣泛的應用。

發明內容