直鏈淀粉類衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球固定相材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種直鏈淀粉類衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球固定相材料的制備方法。(1)將干燥的微晶直鏈淀粉在無水N,N?二甲基乙酰胺中攪拌回流，冷卻至室溫后加入氯化鋰，升溫后加入無水吡啶，回流后加入3,5?二甲基苯基異氰酸酯，持續(xù)攪拌回流加入3?(三甲氧基硅)丙基異氰酸酯持續(xù)攪拌回流，再用過量的3,5?二甲基苯基異氰酸酯處理；(2)溶解于四氫呋喃中并向其中加入正庚醇、正硅酸乙酯、水和三甲基氯硅烷；(3)加入十二烷基硫酸鈉水溶液中；(4)加入三甲基氯硅烷和無水甲苯，氮?dú)夥諊路磻?yīng)。合成路線清晰可行、工藝成熟、操作簡單、需要控制的條件少而且易于實現(xiàn)，可用于大規(guī)模的批量生產(chǎn)。
【專利說明】
直鏈淀粉類衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球固定相材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種手性微球固定相材料的制備方法，基于直鏈淀粉-三(3，5_二甲基苯基氨基甲酸酯)衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球固定相材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著手性分離和分析領(lǐng)域的迅速發(fā)展，對于手性固定相材料的手性識別效率和拆分范圍提出了更高的要求，因此設(shè)計和開發(fā)新型具有廣譜高效手性識別能力的手性固定相已成為該領(lǐng)域亟待解決的問題之一。在現(xiàn)有的手性固定相中，多糖類衍生物手性固定相憑借手性分離性能好、手性識別范圍廣等優(yōu)點在色譜中廣為應(yīng)用。但目前所有商品化手性固定相一般都是通過涂覆或鍵合的手段獲得，多糖衍生物的含量較低，承載能力有限，極大地限制了固定相在大規(guī)模制備分離領(lǐng)域的應(yīng)用。直至2008年，Okamoto課題組首次制備了具有高含量纖維素-三(3，5_二甲基苯基氨基甲酸酯)衍生物的有機(jī)無機(jī)雜化微球，大大提高材料的承載量，并且材料的力學(xué)強(qiáng)度也能基本滿足色譜分離的要求。但是該材料的反應(yīng)過程不易控制導(dǎo)致其產(chǎn)率較低，且重復(fù)性差。此外，由于該雜化微球在制備后沒有進(jìn)行相應(yīng)處理，導(dǎo)致材料表面存在大量硅烷醇基團(tuán)，使得該材料在用于色譜分離時出現(xiàn)較為明顯的拖尾現(xiàn)象，大大降低其分離效能。直至目前，對于該種有機(jī)無機(jī)雜化材料的制備新方法及其拖尾問題的研究，以及基于其它類型(如直鏈淀粉類衍生物)聚合物制備該類有機(jī)無機(jī)雜化材料的研究均尚未見報道。前期研究表明，直鏈淀粉類衍生物同樣具有優(yōu)秀的手性識別與拆分性能，且其對于很多對映體化合物的識別性能與纖維素類衍生物的識別性能互補(bǔ)。若能夠制備直鏈淀粉類有機(jī)無機(jī)雜化材料，必將能夠開發(fā)新型具有高效廣譜分離性能的手性固定相材料，并對發(fā)展對映體分析分離和制備分離技術(shù)具有重要的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠得到具有高含量直鏈淀粉衍生物的有機(jī)無機(jī)雜化硅球，能夠很好地解決在色譜拆分過程中出現(xiàn)的拖尾問題的直鏈淀粉類衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球固定相材料的制備方法。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005 ] 1、將干燥的微晶直鏈淀粉在無水N，N-二甲基乙酰胺中、70?80 °C溫度攪拌回流8_16h，冷卻至室溫后加入直鏈淀粉質(zhì)量的2倍的氯化鋰，繼續(xù)攪拌2-5h后，重新升溫至70?800C，加入無水吡啶，回流2?4h后加入直鏈淀粉羥基的77mol %的3，5-二甲基苯基異氰酸酯，持續(xù)攪拌回流8?1h后，按照所要引入比例加入3-(三甲氧基硅)丙基異氰酸酯持續(xù)攪拌回流12?16h，再用過量的3，5_ 二甲基苯基異氰酸酯處理，持續(xù)攪拌回流8?10h，冷卻至室溫，加入甲醇沉降過濾并洗滌，40?60°C真空干燥至恒重；
[0006]2、將步驟I所合成的產(chǎn)物充分溶解于四氫呋喃中并向其中加入正庚醇、正硅酸乙酯、水和三甲基氯硅烷，于80?100 0C下反應(yīng)8?I Oh ；
[0007]3、將步驟2得到的反應(yīng)物加入80?100°C的十二烷基硫酸鈉水溶液中以1000?1200rpm速度攪拌陳化0.5?lh，產(chǎn)物進(jìn)行抽濾，依次用熱水、乙醇和正己烷進(jìn)行洗滌并干燥；
[0008]4、加入三甲基氯硅烷和無水甲苯，氮?dú)夥諊略?0?100°C條件下反應(yīng)I?5h，抽濾分離產(chǎn)物，用無水甲醇洗滌，40?60 °C真空干燥至恒重。
[0009]本發(fā)明還可以包括:
[0010]1、微晶直鏈淀粉在80°C下真空干燥2?8h。
[0011]2、3-(三甲氧基硅)丙基異氰酸酯的加入量為直鏈淀粉羥基的3?7mol %。
[0012]3、所述用過量的3，5_ 二甲基苯基異氰酸酯處理，3，5_ 二甲基苯基異氰酸酯為直鏈淀粉輕基的90mol %。
[0013]本發(fā)明以直鏈淀粉為最初原料，首先在直鏈淀粉的糖單元同時引入3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯和少量的3_(三甲氧基硅)丙基氨基甲酸酯，合成含有少量3-(三甲氧基硅)丙基基團(tuán)的直鏈淀粉-三(3，5_ 二甲基苯基氨基甲酸酯)衍生物。在此基礎(chǔ)上，將所合成的直鏈淀粉衍生物充分溶解于四氫呋喃中，通過溶膠-凝膠法與正硅酸乙酯進(jìn)行交聯(lián)共聚，然后在十二烷基硫酸鈉水溶液中分散老化，最終制備得到具有高含量直鏈淀粉衍生物的有機(jī)無機(jī)雜化硅球。并對所得材料表面進(jìn)行封端處理，很好解決了在色譜拆分過程中出現(xiàn)的拖尾問題，
[0014]以上合成路線清晰可行、工藝成熟、操作簡單、需要控制的條件少而且易于實現(xiàn)，可用于大規(guī)模的批量生產(chǎn)。
[0015]本發(fā)明采用的直鏈淀粉來源廣泛、價廉易得，產(chǎn)率高。
[0016]圖1中為該直鏈淀粉衍生物的合成路線。圖2為直鏈淀粉-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)衍生物有機(jī)無機(jī)雜化手性硅球類固定相材料的制備路線。圖3為所合成的含有少量3_(三甲氧基硅)丙基氨基甲酸酯直鏈淀粉-三(3，5_ 二甲基苯基氨基甲酸酯)的核磁共振氫譜(1H-NMR)13從圖中可以看到，所合成衍生物的結(jié)構(gòu)規(guī)整，且所引入3-(三甲氧基硅)丙基氨基甲酸酯的取代度符合預(yù)期合成結(jié)構(gòu)目標(biāo)。圖4為所合成的有機(jī)無機(jī)雜化硅球的SEM圖。從圖中可以看到，所制備有機(jī)無機(jī)雜化硅球的球形形貌均勻，達(dá)到預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。
【附圖說明】
[0017]圖1含有少量3_(三甲氧基硅)丙基直鏈淀粉-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)衍生物的合成路線。
[0018]圖2基于直鏈淀粉-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球的制備方法。
[0019]圖3含有少量3_(三甲氧基硅)丙基氨基甲酸酯的直鏈淀粉-三(3，5_二甲基苯基氨基甲酸酯)衍生物的核磁共振氫譜(1H-NMR) (500MHz，氘代吡啶，80°C)。
[0020]圖4具有高含量直鏈淀粉-三(3，5_二甲基苯基氨基甲酸酯)衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球的SEM圖。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]【具體實施方式】一:
[0023]1.取0.2g微晶直鏈淀粉于高溫下真空干燥4h，然后在無水N，N_ 二甲基乙酰胺中攪拌回流12h;冷卻至室溫后加入氯化鋰(質(zhì)量為直鏈淀粉質(zhì)量的2倍)；繼續(xù)攪拌3h后，重新升溫，加入無水吡啶，回流2h后加入適量3，5-二甲基苯基異氰酸酯(直鏈淀粉羥基的77mo 1%),持續(xù)攪拌回流8h后加入少量的3-(三甲氧基硅)丙基異氰酸酯(直鏈淀粉羥基的
3.1mol%)，持續(xù)攪拌回流12h后用過量的3，5_二甲基苯基異氰酸酯處理(直鏈淀粉羥基的90mol%)，持續(xù)攪拌回流Sh后停止反應(yīng);冷卻至室溫，加入甲醇沉降過濾并洗滌，60°C真空干燥至恒重，產(chǎn)率為87%。所合成直鏈淀粉衍生物中3，5_ 二甲基苯基氨基甲酸酯與3-(三甲氧基硅)丙基氨基甲酸酯的引入比例為98:2。
[0024]2.取上一步所合成的產(chǎn)物0.25g，充分溶解于四氫呋喃中，并向其中加入6mL正庚醇、2ml正娃酸乙酯、ImL水和0.5mL三甲基氯娃燒，于80 °C下反應(yīng)9h。
[0025]3.反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物逐滴滴入80 °C的十二烷基硫酸鈉水溶液中以I 10rpm速度攪拌陳化lh，停止反應(yīng)。將獲得的產(chǎn)物抽濾，依次用熱水、乙醇、正己烷洗滌完全并干燥。
[0026]4.取所制備的有機(jī)無機(jī)雜化硅球0.85g，加入5mL三甲基氯硅烷和20mL無水甲苯，氮?dú)夥諊?0°C下反應(yīng)lh，停止反應(yīng)，抽濾分離產(chǎn)物，用無水甲醇洗滌完全，60°C真空干燥至恒重。
[0027]【具體實施方式】二:
[0028]1.取0.2g微晶直鏈淀粉于高溫下真空干燥4h，然后在無水N，N_ 二甲基乙酰胺中攪拌回流12h;冷卻至室溫后加入氯化鋰(質(zhì)量為直鏈淀粉質(zhì)量的2倍)；繼續(xù)攪拌3h后，重新升溫，加入無水吡啶，回流2h后加入適量3，5-二甲基苯基異氰酸酯(直鏈淀粉羥基的77mo 1%),持續(xù)攪拌回流8h后加入少量的3-(三甲氧基硅)丙基異氰酸酯(直鏈淀粉羥基的6.9mol%)持續(xù)攪拌回流12h后用過量的3，5-二甲基苯基異氰酸酯處理(直鏈淀粉羥基的90mol%)，持續(xù)攪拌回流Sh后停止反應(yīng);冷卻至室溫，加入甲醇沉降過濾并洗滌，60°C真空干燥至恒重，產(chǎn)率為85%。所合成直鏈淀粉衍生物中3，5_ 二甲基苯基氨基甲酸酯與3-(三甲氧基硅)丙基氨基甲酸酯的引入比例為95:5。
[0029]2.取上一步所合成的產(chǎn)物0.25g，充分溶解于四氫呋喃中，并向其中加入6mL正庚醇、2ml正娃酸乙酯、ImL水和0.5mL三甲基氯娃燒于80 °C下反應(yīng)9h。
[0030]3.反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物逐滴滴入80 °C的十二烷基硫酸鈉水溶液中以I 10rpm速度攪拌陳化lh，停止反應(yīng)。將獲得的產(chǎn)物抽濾，依次用熱水、乙醇、正己烷洗滌完全并干燥。[0031 ] 4.取所制備的有機(jī)無機(jī)雜化硅球0.85g，加入5mL三甲基氯硅烷和20mL無水甲苯，氮?dú)夥諊?0°C下反應(yīng)lh，停止反應(yīng)，抽濾分離產(chǎn)物，用無水甲醇洗滌完全，60°C真空干燥至恒重。
[0032]本發(fā)明所制備的具有高含量直鏈淀粉-三(3，5_ 二甲基苯基氨基甲酸酯)衍生物有機(jī)無機(jī)雜化硅球的產(chǎn)率高，且重復(fù)性好。
【主權(quán)項】
1.一種直鏈淀粉類衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球固定相材料的制備方法，其特征是: (1)、將干燥的微晶直鏈淀粉在無水N，N-二甲基乙酰胺中、70?80°C溫度攪拌回流8-16h，冷卻至室溫后加入直鏈淀粉質(zhì)量的2倍的氯化鋰，繼續(xù)攪拌2-5h后，重新升溫至70?800C，加入無水吡啶，回流2?4h后加入直鏈淀粉羥基的77mol %的3，5-二甲基苯基異氰酸酯，持續(xù)攪拌回流8?1h后，按照所要引入比例加入3-(三甲氧基硅)丙基異氰酸酯持續(xù)攪拌回流12?16h，再用過量的3，5_ 二甲基苯基異氰酸酯處理，持續(xù)攪拌回流8?10h，冷卻至室溫，加入甲醇沉降過濾并洗滌，40?60°C真空干燥至恒重； (2)、將步驟(I)所合成的產(chǎn)物充分溶解于四氫呋喃中并向其中加入正庚醇、正硅酸乙酯、水和三甲基氯硅烷，于80?100 0C下反應(yīng)8?I Oh ； (3)、將步驟(2)得到的反應(yīng)物加入80?100°C的十二烷基硫酸鈉水溶液中以1000?1200rpm速度攪拌陳化0.5?lh，產(chǎn)物進(jìn)行抽濾，依次用熱水、乙醇和正己烷進(jìn)行洗滌并干燥； (4)、加入三甲基氯硅烷和無水甲苯，氮?dú)夥諊略?0?100°C條件下反應(yīng)I?5h，抽濾分離產(chǎn)物，用無水甲醇洗滌，40?60 °C真空干燥至恒重。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直鏈淀粉類衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球固定相材料的制備方法，其特征是:微晶直鏈淀粉在80 °C下真空干燥2?8h。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直鏈淀粉類衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球固定相材料的制備方法，其特征是:3-(三甲氧基硅)丙基異氰酸酯的加入量為直鏈淀粉羥基的3?7mol % ο4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直鏈淀粉類衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球固定相材料的制備方法，其特征是:所述用過量的3，5_ 二甲基苯基異氰酸酯處理，3，5_ 二甲基苯基異氰酸酯為直鏈淀粉羥基的90mol %。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直鏈淀粉類衍生物功能化無機(jī)硅基手性微球固定相材料的制備方法，其特征是:所述用過量的3，5-二甲基苯基異氰酸酯處理，3，5-二甲基苯基異氰酸酯為直鏈淀粉羥基的90mol %。
【文檔編號】B01J20/29GK105903456SQ201610297892
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】沈軍, 楊超, 李庚
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)