拆分手性异构体的毛细管电色谱涂层柱及其制备方法

摘要

本发明涉及一种拆分手性异构体的毛细管电色谱涂层柱及其制备方法。在毛细管内表面，通过有机硅树枝状大分子作为偶联试剂，偶联有具有手性识别作用的功能大分子；有机硅树枝状大分子的一端通过共价键固定于毛细管内表面，有机硅树枝状大分子的另一端通过共价键接枝功能大分子。其制备方法包括：毛细管清洗；有机硅树枝状大分子涂覆1～3次；β－环糊精或其衍生物与有机硅树枝状大分子接枝。本发明的毛细管电色谱涂层柱，采用耐酸碱性能优异的有机硅支化大分子作为偶联剂将手性功能分子键合于毛细管内壁，制备的电色谱涂层柱性能稳定，柱效能较高。本发明制备方法，采取低浓度的涂层溶液，多次对毛细管内壁进行涂敷，可以克服高浓度容易堵柱、低浓度涂层不均匀的缺点。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种开管毛细管电色谱修饰涂层柱，特别涉及一种拆分手性异构体的毛细管电色谱涂层柱及其制备方法。

(二)背景技术

相互对映，与其镜像不重叠的分子称为手性分子，或对映异构体(R和S构型)，除旋光性不同外，其分子结构和物理性质都相同。手性与人类的健康和日常生活密切相关，生命体系是手性的，蛋白质、核酸和多糖都具有与他们的功能相关的手性特征，会对药物、食品添加剂、调味品和香料中的一种对映体表现出不同的响应。如具有镇静作用的沙利度胺(thalidomide)，其R型被用于治疗孕妇的妊娠反应，而其S型却导致胎儿畸形。限于分离分析技术上的困难，大部分药物对映体以外消旋体的形式在市场销售，存在着极大的危险。

截至目前为止，毛细管电色谱被认为是测定对映体纯度和分离制备光学纯单一对映体的有效途径之一。毛细管电色谱(CEC)分离技术是在毛细管中填充或在毛细管内壁涂布、键合色谱固定相，依靠电渗流(EOF)推动流动相，使中性或带电荷的样品分子根据它们在色谱固定相和流动相间吸附、分配平衡常数的不同和电泳速率的不同而达到分离分析的一种电分离模式。毛细管电色谱柱的制备是毛细管电色谱分离分析很重要的环节，因为柱子寿命、柱效、柱子重复性等是电色谱实际应用时最关键、最基础的指标。

手性开管毛细管电色谱柱的制备方法，主要是通过间隔分子(偶联剂)把具有手性识别作用的功能大分子共价键合到硅胶表面。手性功能分子与毛细管内壁的连接方式有胺键连接、酰胺键连接和醚键连接，前两种键合方式含有氮原子，碳氮键稳定性差、易水解，醚键在液相色谱条件下相对稳定。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种拆分手性异构体的毛细管电色谱涂层柱，可抑制毛细管内表面硅羟基的吸附，在毛细管内壁形成一个耐酸碱稳定性好的手性固定相，更好地分离手性对映异构体。

本发明的另一目的在于提供上述毛细管电色谱涂层柱的制备方法，该方法采取低浓度的涂层溶液，多次对毛细管内壁进行涂敷，可以克服高浓度容易堵柱、低浓度涂层不均匀的缺点。

本发明的目的通过以下措施来实现的：

本发明涉及一种拆分手性异构体的毛细管电色谱涂层柱，其特别之处在于：在毛细管内表面，通过有机硅树枝状大分子作为偶联试剂，偶联有具有手性识别作用的功能大分子；有机硅树枝状大分子的一端通过共价键固定于毛细管内表面，有机硅树枝状大分子的另一端通过共价键接枝功能大分子。

本发明的毛细管电色谱涂层柱，所述的有机硅树枝状大分子是以碳-硅键、硅-氧键或硅-硅键为分子主链，分子外端以硅-氯键封端的树型化合物；所述的功能大分子为分子自身含有大量手性中心，且具有纳米级分子空腔的手性化合物；优选为β-环糊精或其衍生物。

上述本发明的毛细管电色谱涂层柱的制备方法，采用以下步骤，

截取一定长度的毛细管，首先用1mol/L的NaOH溶液在0.2Mpa的氮气压力下冲洗1h，再用二次去离子水冲洗5min，然后用1mol/L的盐酸溶液冲洗5min，再次以二次去离子水冲洗5min，甲醇冲洗5min，然后用高纯氮吹干备用；

将有机硅树枝状大分子配成1～15wt％的二氯甲烷溶液，用0.45μm纤维滤膜过滤，以0.2Mpa氮气压力将涂层溶液压入毛细管柱，毛细管柱两端用水玻璃封口，置于35℃气相色谱炉反应4h，使碳硅烷树枝状大分子键合于毛细管壁，以高纯氮气将溶剂吹干，重复以上操作1～3次；

将β-环糊精或其衍生物配成1～10wt％的DMF溶液，压入毛细管，两端密封置于110℃气相色谱炉反应10h，用无水甲醇冲洗5min，最后用高纯氮气流吹干，在毛细管内壁形成一个稳定的手性固定相。

上述的制备方法中，所述的有机硅树枝状大分子的优选浓度为5～10％，所述的β-环糊精或其衍生物的优选浓度1～5％。

上述的制备方法中，所述的有机硅树枝状大分子的最优选浓度为10％，有机硅树枝状大分子对毛细管柱涂敷2次。

有机硅树枝状大分子不但拥有耐高低温，耐酸碱，表面张力低等特点，而且分子本身为纳米级，分子表面存在大量的官能团，易于改性，粘度低，流动性能好等优良性能。树枝状有机硅大分子既可作为涂层试剂，与毛细管内壁的硅羟基进行化学键合，在毛细管内表面能形成稳定的厌水涂层，阻挡毛细管壁对分离物质的吸附，同时又可作为偶联试剂，接枝上手性功能大分子，在毛细管柱内形成一个手性固定相，对一些手性药物进行分离分析。

本发明的毛细管电色谱涂层柱，采用耐酸碱性能优异的有机硅支化大分子作为偶联剂将手性功能分子键合于毛细管内壁，制备的电色谱涂层柱性能稳定，柱效能较高。

本发明制备方法，采取低浓度的涂层溶液，多次对毛细管内壁进行涂敷，可以克服高浓度容易堵柱、低浓度涂层不均匀的缺点。

(四)附图说明

图1为有机硅树枝状大分子G1的结构式

图2为为有机硅树枝状大分子G2的结构式

图3为β-环糊精的结构式

图4为2-羟丙基-β-环糊精的结构式

图5为扑尔敏手性对映异构体的毛细管电色谱分离效果图。

图6为盐酸异丙嗪手性对映异构体的毛细管电色谱分离效果图。

(五)具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明作详细描述。

实施例1：将有机硅树枝状大分子G1(结构式如图1)配成10％的二氯甲烷溶液，用0.45μm纤维滤膜过滤，以0.2Mpa氮气压力将涂层液压入毛细管柱，毛细管柱两端用水玻璃封口，置于35℃气相色谱炉反应4h，使碳硅烷树枝状大分子键合于毛细管壁，以高纯氮气将溶剂吹干，可重复该操作2次。以β-环糊精(结构式如图3)配成5％的DMF溶液，压入毛细管，两端密封置于110℃气相色谱炉反应10h，用无水甲醇冲洗5min，最后用高纯氮气流吹干，制得柱A。其具体反应如下：

实施例2：将有机硅树枝状大分子G1配成15％的二氯甲烷溶液，用0.45μm纤维滤膜过滤，以0.2Mpa氮气压力将涂层液压入毛细管柱，毛细管柱两端用水玻璃封口，置于35℃气相色谱炉反应4h，使碳硅烷树枝状大分子键合于毛细管壁，以高纯氮气将溶剂吹干，可重复该操作1次。以2，6-二-甲基-β-环糊精配成10％的DMF溶液，压入毛细管，两端密封置于110℃气相色谱炉反应10h，用无水甲醇冲洗5min，最后用高纯氮气流吹干，制得柱B。

实施例3：将有机硅树枝状大分子G1配成5％的二氯甲烷溶液，用0.45μm纤维滤膜过滤，以0.2Mpa氮气压力将涂层液压入毛细管柱，毛细管柱两端用水玻璃封口，置于35℃气相色谱炉反应4h，使碳硅烷树枝状大分子键合于毛细管壁，以高纯氮气将溶剂吹干，可重复该操作3次。以2-羟丙基-β-环糊精(结构式如图4)配成3％的DMF溶液，压入毛细管，两端密封置于110℃气相色谱炉反应10h，用无水甲醇冲洗5min，最后用高纯氮气流吹干，制得柱C。

实施例4：将有机硅树枝状大分子G2(结构式如图2)配成10％的二氯甲烷溶液，用0.45μm纤维滤膜过滤，以0.2Mpa氮气压力将涂层液压入毛细管柱，毛细管柱两端用水玻璃封口，置于35℃气相色谱炉反应4h，使碳硅烷树枝状大分子键合于毛细管壁，以高纯氮气将溶剂吹干，可重复该操作2次。以β-环糊精配成5％的DMF溶液，压入毛细管，两端密封置于110℃气相色谱炉反应10h，用无水甲醇冲沈5min，最后用高纯氮气流吹干，制得柱D。

测试例1：

将上述实施例1-实施例4制成的毛细管电色谱涂层柱A、B、C、D，进行柱效能测试，证明本发明提供的毛细管电色谱涂层柱柱效能相对未涂层的空白毛细管柱得到了极大的提高。

结果：柱效能达到了2.5×10⁵塔板数/米以上(见表1)，柱性能非常稳定，经过1个月的连续运行，柱效能损耗率低于3％(见表2)。

表1不同毛细管电色谱涂层柱的柱效能

  柱子  t_R(min)  N×10⁵(Plates/m)  空白柱  柱A  柱B  柱C  柱D  8.036  14.361  15.382  16.054  15.107  0.108  1.024  1.232  2.516  1.930

实验条件：用1％的二甲基亚砜水溶液作为中性标记物，16KV分离电压，pH＝3.5，40mmol·L^-1磷酸盐缓冲体系，UV-214nm检测，10cm/7s位差进样。

表2毛细管电色谱涂层柱的柱效变化

  涂层柱  运行时间(天)  N×10⁴(Plates/m) N下降率％  柱A  1  15  30  7.9366  7.6741  7.5825  -  1.53  2.68

实验条件：16KV分离电压，pH＝3.5的40mmol·L^-1磷酸盐缓冲体系，UV-214nm检测，10cm/7s位差进样，检测样品为1×10-4g·ml^-1的扑尔敏水溶液。

测试例2

将上述实施例1-实施例4制成的毛细管电色谱涂层柱A、B、C、D，进行分离效果测试，证明本发明提供的毛细管电色谱涂层柱分离效果相对未涂层的空白毛细管柱得到了极大的提高。

在16KV分离电压，40mmol·L^-1磷酸盐缓冲体系中，对扑尔敏和盐酸异丙嗪手性对映异构体都表现了较强的分离能力。

图5为扑尔敏手性对映异构体的毛细管电色谱分离效果图；分离条件：16KV，pH＝3.5，40mmol·L^-1磷酸盐缓冲体系，UV-214nm。

图6为盐酸异丙嗪手性对映异构体的毛细管电色谱分离效果图；分离条件：16KV，pH＝7.2，40mmol·L-1磷酸盐缓冲体系，UV-214nm。