本發(fā)明涉及功能材料合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于高效液相色譜分離用的二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相，本發(fā)明還涉及該固定相的制備方法和用途。

背景技術(shù)：

色譜是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的一種分離技術(shù)，其原理是不同組分與固定相或流動相之間作用力的差異所引起的組分差速移動。色譜固定相是色譜分離的“心臟”，類型多樣，而傳統(tǒng)的色譜分離柱（如C18柱、離子交換柱）等，功能基團和作用力單一，對溶質(zhì)的保留選擇性較差，使得目標(biāo)物質(zhì)與干擾物不能實現(xiàn)基線分離，干擾后續(xù)的測定。新型分子結(jié)構(gòu)鍵合固定相的設(shè)計、制備、性能和機理研究是當(dāng)今高效液相色譜領(lǐng)域的核心內(nèi)容之一，杯雜芳烴有潛在的色譜分離介質(zhì)的作用位點，如芳環(huán)（疏水作用和π-π 作用）、雜原子（氫鍵作用、配位作用）、大環(huán)空腔（包結(jié)作用），可質(zhì)子化氮原子（陰離子交換作用）。而將杯三嗪用于液相色譜固定相，則有望得到一種新型的分離材料。

杯芳烴被譽為冠醚和環(huán)糊精之后的第三代大環(huán)主體分子的杰出代表，以雜原子氮、氧、硫為橋取代傳統(tǒng)杯芳烴中橋連亞甲基，苯酚基團被吡啶、三嗪芳雜環(huán)取代后，橋氮原子以sp2、sp3或雜化狀態(tài)與相鄰的芳雜環(huán)形成不同程度的共軛作用，使杯雜芳烴在構(gòu)象、分子識別性能方面具豐富的多樣性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種功能基團豐富的二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相，同時本發(fā)明還提供該固定性的制備方法以及用途。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相，其結(jié)構(gòu)式為：

。

本發(fā)明二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相的制備方法包括下述步驟：

第一步，硅膠的活化

稱取粒徑5 μm，孔徑100 ?，比表面積300 m²/g的多孔硅膠浸入HCl/H₂O（1:3,v/v）溶液中，浸泡12 h后，機械攪拌，在N₂保護下回流24 h除去金屬離子，經(jīng)過濾并用高純水洗至中性，70℃下真空干燥12 h脫去表面水，得到表面均勻分布羥基的活化硅膠（A），儲于干燥器中備用；

第二步，氨丙基三乙氧基硅膠的制備

按1:9之體積比將3-氨丙基三乙氧基硅烷和無水甲苯置于容器中，機械攪拌下加入第一步制備的活化硅膠，在N₂保護下回流，反應(yīng)24 h后停止，過濾后依次用甲苯、甲醇、丙酮、超純水、丙酮分別洗滌，然后70℃下真空干燥12h，得到3-氨丙基三乙氧基硅烷鍵合硅膠（APS），儲于干燥器中備用；.

第三步，二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相的制備

按3:1:1之質(zhì)量比將第二步制備的3-氨丙基三乙氧基硅烷鍵合硅膠、二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪和無水K₂CO₃一起放入容器中，再加入無水四氫呋喃，85 ℃下N₂保護回流24 h，停止反應(yīng)后經(jīng)過濾，依次用無水四氫呋喃，丙酮，甲醇，水，丙酮進行洗滌，在70 ℃下真空干燥12 h，得到二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相（NOCS）成品。

本發(fā)明二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相作為高效液相色譜分離材料的用途。

本發(fā)明制備的二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相功能基團豐富，并可與多類溶質(zhì)探針（多環(huán)芳烴類，胺類，酚類，單取代苯類，磺胺類，核苷類等）之間發(fā)生包結(jié)、π-π、氫鍵、荷電轉(zhuǎn)移、配位、離子交換等作用，對溶質(zhì)探針的分離選擇性具有很好的調(diào)控作用，實現(xiàn)了復(fù)雜基體中痕量靶標(biāo)物質(zhì)的分析測定。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1）本發(fā)明制備的固定相可與溶質(zhì)發(fā)生包結(jié)、π-π、氫鍵作用，陰離子交換作用等，作用位點豐富，為難分離的物質(zhì)提供了分離的可能性。

2）本發(fā)明固定相制備方法簡單，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)量較高，重現(xiàn)性好，柱壓低且穩(wěn)定，柱效較高，具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明固定相的結(jié)構(gòu)式。

圖2是本發(fā)明固定相的反應(yīng)式。

圖3是本發(fā)明固定相的紅外光譜圖。

圖4是本發(fā)明固定相對七種多環(huán)芳烴的液相分離色譜圖。

圖5是本發(fā)明固定相對八種胺類的液相分離色譜圖。

圖6是本發(fā)明固定相對六種核苷的液相分離色譜圖。

圖7是本發(fā)明固定相對五種單取代苯的液相分離色譜圖。

圖8是本發(fā)明固定相對五種磺胺的液相分離色譜圖。

圖9是本發(fā)明固定相對四種酚類的液相分離色譜圖。

圖10是本發(fā)明固定相對三種無機陰離子的液相分離色譜圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行更加清楚、完整地描述?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

一、如圖1所示，本發(fā)明的二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相的結(jié)構(gòu)式為：

。

二、本發(fā)明二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相可以通過如圖2所示的反應(yīng)過程得到，其具體制備方法包括下述步驟：

第一步，硅膠的活化

稱取6 g多孔硅膠(粒徑5 μm，孔徑100 ?，比表面積300 m²/g)浸入120 mL HCl/H₂O溶液(1:3,v/v)中，浸泡12 h，然后機械攪拌，N₂保護下回流24 h除去金屬離子，再用G5砂芯漏斗過濾，用高純水反復(fù)洗至中性，在70℃下真空干燥12 h脫去表面水，即得表面均勻分布羥基的活化硅膠（A），儲于干燥器中備用；

第二步，氨丙基三乙氧基硅膠的制備

移取10 mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷于250 mL的圓底燒瓶中，再加入90 mL用金屬鈉除水并新蒸的無水甲苯，在機械攪拌下迅速加入6.0 g第一步制備的活化硅膠（A），然后裝上回流管和CaCl₂干燥器，在N₂保護下回流，反應(yīng)24 h后停止，用G5的砂芯漏斗過濾，依次用甲苯、甲醇、丙酮、超純水、丙酮分別洗滌兩遍，然后轉(zhuǎn)移到小燒杯中，在70 ℃下真空干燥12h，即得到3-氨丙基三乙氧基硅烷鍵合硅膠（APS），儲于干燥器中備用；

第三步，二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相（NOCS）的制備

稱取3.0 g氨丙基三乙氧基硅膠（APS）、1.0 g二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪、1.0 g無水K₂CO₃，一并加入到250 mL的三口燒瓶中，再加入150 mL用金屬鈉除水并新蒸的無水四氫呋喃（THF）；裝上回流管，85 ℃下N₂保護回流24 h后，停止反應(yīng)；用G5砂芯漏斗過濾，依次用THF，丙酮，甲醇，水，丙酮各洗三次，在70 ℃下真空干燥12 h，得到二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相（NOCS）成品，儲于干燥器中。

三、本發(fā)明制備的二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相的分析表征

1、紅外分析結(jié)果

如圖3所示，使用紅外光譜考察本發(fā)明固定相的結(jié)構(gòu)，2920,2850 cm^-1處的吸收峰應(yīng)該對應(yīng)于偶聯(lián)劑上亞甲基的吸收，芳環(huán)的特征吸收出現(xiàn)在1485., 1511, and 1587 cm^?1，由此可以說明二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪大環(huán)分子成功的鍵合到了硅膠表面。

2、元素分析結(jié)果

利用元素分析可以證明每一步都成功實現(xiàn)了反應(yīng)，如下表1所示：在氨丙基三乙氧基硅膠上含有N，而硅膠本身不含N，證明氨丙基三乙氧基硅烷成功鍵合到硅膠上；從表1中可知，在二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相中碳、氮、氫的含量明顯增加，說明得到了目標(biāo)產(chǎn)物。

3、熱重分析

通過對本發(fā)明制備的二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相（NOCS）進行熱重分析，可以看到NOCS的失重溫度約在400℃， 由此說明本發(fā)明制備的NOCS具有較高的熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性。

四，本發(fā)明制備的二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相對不同種類化合物的分離

1、色譜柱的填裝

將本發(fā)明制備的二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相采用勻漿法裝入清洗干凈的不銹鋼色譜柱（150*4.6mm i.d.）中。勻漿液為四氯化碳，頂替液為甲醇，裝柱壓力為：40 MPa。稱取2.0 g 二氮二氧雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠固定相倒入100mL 燒杯中，加入50 mL 四氯化碳，超聲20-30 min，使固定相均勻分散在勻漿液中，然后迅速倒入裝柱機的勻漿罐中，立即擰緊勻漿罐的上蓋，啟動泵，調(diào)節(jié)泵的頻率，使壓力迅速上升并維持在40 MPa，30 min 后，升高壓力至45 MPa,保持10min，停泵，緩慢地降壓。待壓力降至零后，慢慢的卸下色譜柱，用干凈而又光滑的刀片慢慢的削平頂端填料，裝上篩板和柱接頭。標(biāo)上柱方向（與裝柱子方向相同）、固定相名稱、柱尺寸和裝填日期，待用。

2、對以下各類化合物的分離

1）對七種多環(huán)芳烴（苯、萘、苊、菲、熒蒽、屈、苝）的分離：色譜分離條件：流動相為甲醇:水=75:25，流速為1 mL/min，檢測波長為254 nm，柱溫為30℃。

其液相分離色譜圖如圖4所示：色譜峰：1，苯；1，萘；3，苊；4，菲；5，熒蒽；6，屈；。

結(jié)論：從圖中可知，七種多環(huán)芳烴在NOCS柱上都得到很好的分離，隨著苯環(huán)類化合物非極性的逐漸增強，該對多環(huán)芳烴類物質(zhì)的保留逐漸增強，說明其具有反相色譜保留的特征。

2）對八種胺類（苯胺、N-甲基苯胺、間硝基苯胺、N,N-二甲基苯胺、甲萘胺、鄰聯(lián)甲苯胺、二苯胺、對硝基-2-甲基苯胺）的分離：色譜分離條件：流動相為甲醇:水=45:55，流速為1 mL/min，檢測波長為254 nm，柱溫為30℃。

其液相分離色譜圖如圖5所示：色譜峰：1，苯胺；2，N-甲基苯胺；3，間硝基苯胺；4，N,N-二甲基苯胺；5，甲萘胺；6，鄰聯(lián)甲苯胺；7，二苯胺；8，對硝基-2-甲基苯胺。

結(jié)論：八種苯胺類物質(zhì)能得到較好的分離。

3）對六種核苷（胞苷、尿嘧啶核苷、坎黃嘌呤、腺嘌呤、6-氯嘌呤、2-氟-6氯嘌呤）的分離。色譜分離條件：流動相為甲醇:水=25:75，流速為1 mL/min，檢測波長為254 nm，柱溫為30℃。

其液相分離色譜圖如圖6所示：色譜峰：1，胞苷；2，尿嘧啶核苷；3，坎黃嘌呤；4，腺嘌呤；5，6-氯嘌呤；6，2-氟-6-氯嘌呤。

結(jié)論：六種核苷類物質(zhì)能得到較好的分離。

4）對五種單取代苯（苯甲醇、苯乙酮、硝基苯、溴苯、碘苯）的分離。色譜分離條件：流動相為甲醇:水=45:55，流速為1 mL/min，檢測波長為254 nm，柱溫為30℃。

其液相分離色譜圖如圖7所示：色譜峰：1，苯甲醇；2，苯乙酮；3，硝基苯；4，溴苯；5，碘苯。

結(jié)論：五種單取代苯類物質(zhì)能得到較好的分離。

5）對五種磺胺（磺胺、磺胺二甲異嘧啶、磺胺甲嘧啶、磺胺氯噠嗪、磺胺硝苯）的分離。色譜分離條件：流動相為乙腈：水=30:70，流速為1 mL/min，檢測波長為254 nm，柱溫為30℃。

其液相分離色譜圖如圖8所示：色譜峰：1，磺胺；2，磺胺二甲異嘧啶；3，磺胺甲嘧啶；4，磺胺氯噠嗪；5，磺胺硝苯。

結(jié)論：五種磺胺類物質(zhì)能得到較好的分離。

6）對四種酚類（間苯二酚、對甲酚、3-硝基酚、甲萘酚）的分離。色譜分離條件：流動相為甲醇:水=50:50，流速為1 mL/min，檢測波長為254 nm，柱溫為30℃。

其液相分離色譜圖如圖9所示：色譜峰：1，間苯二酚；2，對甲酚；3，3-硝基酚；4，甲萘酚

結(jié)論：四種酚類物質(zhì)能得到較好的分離。

7）對三種無機陰離子（Br^-、I^-、F^-）的分離。色譜分離條件：流動相為15mmol/L的 KCl溶液，流速為0.8mL/min，檢測波長為210 nm，柱溫為30℃。

其液相分離色譜圖如圖10所示：色譜峰：1，Br^-；2，I^-；3，F(xiàn)^-。

結(jié)論：該固定相主體分子上的氮原子質(zhì)子化后帶正電荷，可以用來分離陰離子，推測固定相和溶質(zhì)分子之間具有陰離子作用。