（有机化学专业论文）氧化铝及改性氧化铝高效液相色谱的制备和性能评价.pdf

肇 a s 士学位论文 ,i ,: 上 a s丁 u f s i ti .r、 能进行了比 较， 分析了卜 环糊精改性a 1 , o : 固 定相的保留机制: 溶质分子在尺寸 上与r - 环糊精的匹配程度、 氢键的形成都影响着溶质的保留.部分对映异构体 在卜 环糊精改性a i , o , 固定相上得到了较好的分离。 关镇词: 错铝复合氧化物、 氧化铝、 卜 氨基乙麟酸、 1 环糊精、 改性、 高效液相 色谱、 固定相 b 士学位论又 m c e r s t 1 1 e s i s ab s t rac t me t a l o x i d e s , e s p e c i a l l y z i r c o n i a a n d a l u mi n a h a v e b e e n f o u n d t o b e c o m p l e m e n t a r y c o l u m n p a c k i n g m a t e r i a l s o f s i l i c a f o r h ig h一p e r f o r m a n c e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h , b o t h o f t h e m e v e n s h o w i n g s o m e a d v a n t a g e s o f p h y s i c o -c h e m ic a l p r o p e r t i e s o v e r s i l i c a . h o w e v e r t h e i r a p p l i c a b i l i t i e s a r e o f t e n l i m i t e d b y t h e p o o r p o r e s t r u c t u r e o f z i r c o n i a a n d t h e d i f f i c u l t y o f m o d i f y i n g a l u m i n a s u r f a c e . t h e p u r p o s e s o f o u r s t u d ie s a r e t o i m p r o v e t h e p o r e s t r u c t u r e o f z i r c o n i a a n d t o m a k e t h e m o d i f i c a t i o n o f a l u m i n a e a s y a n d e f f e c t i v e . t h e ma i n r e s e a r c h s a n d c o n c l u s i o n s i n t h i s t h e s i s a r e a s f o l l o ws : ( i ) z i r c o n i a -a l u m i n a p a r t ic l e s w e r e p r e p a r e d b y t h e s o l - g e l p r o c e s s . mo s t p h y s i c a l p r o p e r t ie s o f t h e m s u c h a s p o r e s t r u c t u r e , p a r t i c l e s i z e a n d s p e c i f ic s u r f a c e a r e a w e r e s t u d i e d . t h e p a r t i c l e s w e r e t h e n m o d i f i e d w i t h卜 a m i n o e t h y l p h o s p h o r i c a c i d a n d s e r v e d a s a n e w s t a t i o n a r y p h a s e . w h o s e c h r o m a t o g r a p h i c p e r f o r m a n c e w a s e v a l u a t e d b y u s i n g e t h a n o l 一o y c l o h e x a n e , c h l o r o f o r m一 o y c l o h e x a n e a s m o b i l e p h a s e . t h e d i s t i n c t i v e c h r o m a t o g r a p h i c b e h a v io r s o f s o m e a r o m a t ic c o m p o u d s o n t h e m o d i f i e d c o l u m m o f z r 0 2 - a l z 0 2 a n d t h e c o l u m m o f z r o 2 - a l 2 0 2 i n d i c a t e d t h a t i t w a s p r a c t a b l e f o r z r o 2 - a 1 2 0 , t o b e m o d i f i e d w i t h 卜 a m i n o e t h y l p h o s p h o r i c a c i d . b a s i c c o m p o u n d s s u c h a s p y r i d i n e , a n i l i n e a n d d e r i v a t i v e s o f t h e m h a d s y m m e t r i c a l p e a k s , w i t h p o o r l y s h a p e d p e a k s o f p h e n o l s a n d p o l y c y c l i c a r o m a t i e h y d r o c a r b o n s ( p a h s ) a b s o r b e d p o o r l y o n t h e m o d i f ie d s t a t io n a r y p h a s e . t h e l o g k o f s o m e d e r i v a t i v e s o f a n i l i n e h a d a g o o d l i n e a r r e l a t i o n s h i p w i t h t h e c o n t e n t o f e l u e n t i n t h e m o b i l e p h a s e . ( i i ) t h e p a r t i c l e s o f a l u m i n a w e r e p r e p a r e d b y a c i d e r o s i o n . t h e c h r o m a t o g r a p h i c p e r f o r m a n c e o f t h e c o l u m n w e r e i n v e s t i g a t e d w i t h p a h s , a c i d i c c o m p o u n d s a n d b a s i c c o m p o u n d s a s s o l u t e s . a c i d i c c o m p o u n d s w e r e a b s o r b e d s t r o n g l y o n t h e c o l u m n , p a r t s o f t h e m ， 6 士学位论文 u a sf f, h st h i ti卜 h a v i n g i r r e v e r s i b l e a b s o r p t i o n o n t h e s t a t io n a r y p h a s e ; b a s i c c o m p o u n d s h a d r e a s o n a b l e r e t e n t i o n w i t h s y m m e t r ic a l p e a k s ; p a h s w e r e e l u t e d w i t h l it t l e a b s o r p t i o n . a l l a b o v e i n v e s t i g a t i o n s s h o w e d t h a t t h e r e w e r e b r o n s t e d a c i d s i t e s a n d l e wi s a c i d s i t e s o n t h e s u r f a c e o f a l u mi n a . g o t a k i n g a d v a n t a g e o f l e w i s a c i d s i t e s o n t h e s u r f a c e o f a l u mi n a , w e m o d i f i e d t h e c o l u m m o f a l u m i n a w i t h a l e w i s b a s e o f - a mi n o e t h y l p h o s p h o r i c a c i d . t h e c h r o m a t o g r a p h ic p e r f o r m a n c e o f t h e m o d i f i e d c o l u m n w a s e v a l u a t e d u n d e r b i n a r y e l u e n t s a n d c o m p a r e d w i t h t h a t o f t h e c o l u m n o f a l u m i n a . th e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e l e wi s a c i d s i t e s o n t h e w e r e e n t i r e l y c o v e r e d w i t h卜 a m i n o e t h y l p h o s p h o r i c a c i d . s u r f a c e o f a l u mi n a a c i d i c c o mp o u n d s c o u l d b e e l u t e d y e t w i t h p o o r l y s y mm e t r i c a l p e a k s . t h e r e t e n t i o n b e h a v i o r s o f p a h s h a v e d i f f e r e n c e f r o m o n e s o n t h e c o l u m n o f a l u m i n a ; t h e s e p e r a t i n g f a c t o r s o f s o m e c o m p u n d s w e r e a l s o i mp r o v e d g r e a t l y . q v ) we s u c c e e d i n p r e p a r a t i n g t h e c o l u m n o f a l u mi n a m o d i f i e d w i t h卜 c y c l o d e x t r i n e , a n d s t u d i e d t h e r e t e n t i o n b e h a v i o r s o f a r o m a t i c c o mp o u n d s o n t h e (- c d - m o d i f i e d c o l u m n . t h e c o m p a r i s i o n o f t h e b c d - m o d i f i e d c o l u m n w i t h t h e a m i n o a c i d - mo d i f i e d o n e c o n f i r m e d t h e e x i s t e n c e o f i n c l u s i o n e q u i l i b r i u m b e t w e e n卜 c y c l o d e x t r i n e a n d s a mp l e m o l e c u l e s . t h e c a p a c i t y f a c t o r s o f t h e s a m p l e g e n e r a l l y i n c r e s e d b y v i r t u e o f t h e s p e c i f i c i n t e r a c t i o n b e t w e e n卜 c y c l o d e x t r i n e a n d s a m p l e m o l e c u l e s . t h e e f f e c t s o f t h e s u b s t i t u e n t s a n d t h e i r r e l a t i v e p o s t i o n o n t h e a r o m a t ic r i n g s a n d t h e m o b i l e p h a s e w e r e e x a m i n e d , s o m e e n a n i t i o me r s w e r e s e p e r a t e d s u c e e s s f u l l y . k e y w o r d s ; z i r c o n i a - a l u mi n a , a l u m i n a , 卜 a mi n o e t h y l p h o s p h o r i c a c i d , 件 c y c l o d e x t r i n e , m o d i f i c a t i o n , h i g h - p e r f o r m a n e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h , s t a t i o n a r y p h a s e . n 暑 石 贞 士学位论文 v k s i c r s t i i g s i s 第一章h p l c固定相的研究进展 高效液相色谱( h i g h -p e r f e r m a n c e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h y , h p l c ) 又被 称作高压液相色谱， 高速液相色谱或近代柱液相色谱。它是液相色谱经过了近 半个世纪的发展而逐渐形成的.因此， 与其它色谱一样， 它同样是一个分离过 程， 一个建立在吸附、 分配、 离子交换、 亲和力和分子尺寸基础上的分离过程。它 是利用样品组分在两个互不相容相互运动的两相( 相对静止的一相为固定相 s t a t io n a r y p h a s e ; 相对运动的一相为流动相m o b i l e p h a s e ) 上具有不同的分配系 数、 吸附能力、 离子换能力、 亲和力和分子尺寸大小等性质差异， 经过连续多次 地两相间质量交换， 使不同的组分得以分离。与经典的液相色谱不同的是: ( 1 ) h p l c采用了尺寸较小的封闭式可重复使用的色谱柱， 能在同一根柱上进行数 百次的进样操作; ( 2 ) 采用了5 -1 0 1 e m微球作填料， 传质扩散快; ( 3 ) 使用高压输 液泵， 快速分离才有可能实现; ( 3 ) 实现了高精度连续操作仪器化， 使定性定量 分析的准确度大为改善。 正见于此， h p l c法是7 0 年代以来发展最快的分析化学分支科学。作为一 种简单有效的技术， 它已成为生化、 医学、 药学、 化学化工、 食品卫生、 环保检侧、 商检和法检等领域中最常用的分离分析手段， 也是迅速发展的高效制备技术. 同时， 它还渗人到催化机理、 吸附动力学、 化学反应动力学、 溶液理论研究等方 面， 揭示了物理化学领域内的某些基本规律和现象的徽小差异， 成为人们认识 客观世界必不可少的工具c s 从分离原理可知， 高效液相色谱法之所以具有比经典液相色谱法高得多的 分离效果， 除了借助了先进的仪器装备以外， 更为重要是产生了比表面积大， 传 质扩散好的， 种类齐全的固定相.既便将之运用到薄层色谱上也可取得明显的 效果。因此， 固定相的研究无疑是h p l c的重要领城。 近年来， 高效液相色谱使用了1 0 , 7 , 5 , 3 p m的无机氧化物如硅胶、 二氧化 错、 氧化铝和有机多孔共聚微球作基质。在这些基质上键合各种化学基团， 即可 形成各种具有选择性作用的h p l c固 定相。 k n o x z 和y a m a m o t o c 等认为， 理 想h p l c固定相应满足以下条件: 纂 b士学位论又 v a i f r i ; , ! r. i i s ( 1 ) 固定相基质为球形结构， 粒度分布均匀， 对于分析分离、 粒径在3 一 l o p m之间。 ( 2 ) 固定相填料孔径在中孔范围( 2 -5 即m ) 具孔径分布范围窄、 孔结构理 想， 比表积和孔容适宜。 ( 3 ) 固定相墓质有很好的机械强度、 高压不变形或被压缩。 ( 4 ) 固定相应有较好的化学稳定性， 在酸、 碱流动相、 盐等作用下不溶解、 收 缩或溶胀。 ( 5 ) 固定样表面能量分布均匀， 与溶质不发生非特征性吸附、 吸附和脱附动 力学过程传质速率快。固定相基质表面能通过键合、 吸附、 涂筱等方法提供多种 功能基， 并能完全掩盖原表面活性中心。 ( 6 ) 固定相的物理化学性质及色谱性能重复性好。 ( 7 ) 固定相能重复使用， 以降低分离成本。 1 . 1 硅胶作为主要的h p l c固定相的研究 硅胶是开发最早、 研究深人、 应用广泛的h p l c固定相。 它通常是由硅酸钠 与无机酸反应制备的。反应的结果形成了三维空间排列的s i 0 ; 四面体， 这种聚 硅酸脱水时形成稳定的多孔四面体、 表面终端有硅经基和硅烷键。 它们主要优点是柱效好、 机械强度高， 物理性质如孔结构、 孔径， 比表面积 易于控制。通过表面的改性已获多种功能的固定相。但是由于其自身性质所决 定， 它不可避免地具有以下缺点: ( 1 ) 碱性化合物在固定相上拖尾严重， 甚至产生不可逆吸附。 键合s i 0 : 固定 相对碱性化合物的吸附主要是由于表面残余硅经基和徽量不纯合属原子的作 用， n a w r o c k i e - 和s t a d a l i u s e 3 等详细综述7 s i0 : 表面活性吸附中心的本质， 对消除这些吸附中心的方法也进行了讨论。 ( 2 ) 在p h值大于8 的流动相条件下， s i 0 : 会溶解， 而在p h值小于2 时， 键 合相会逐渐水解。因此， s i 0 : 固定相能够稳定使用的p h值范围较窄， 不能满足 部分化合物尤其是生物物质和碱性药物的分离要求. ( 3 ) 虽然s i 0 ， 类固定相商品化已近3 0 年， 但重复性不理想等问题仍未能很 升舅 石 五 士学位论丈 v a s i e r s t h e s i 好解决. h e n r y m 对j . t . b a k e r 公司的三 功能基硅烷与s i 0 : 反应制 备的交 联c l a 和阳离子交换色谱固定相的重复性的研究表明: 不同批次的固定相， 孔容、 孔 径、 和比表面积均有所不同， 此外， s i o z 固定相随时间变化色谱性能亦有所改 变。 针对上述问题， 目 前采用的改进方法主要有: ( 1 ) 高效碱脱活和高稳定性化 学键合， m c c a 1 1 y c 以p h 6 . 2 5 的甲 醉/ 磷酸盐( 5 5 / 4 5 , v / v ) 为流动相， 考察了几 种碱脱活键合s i0 : 固定相对毗吮、 苯胺、 尼古丁和奎宁等碱性化合物的分离性 能。 v e r v o o r t e 7 研究了3 2 种碱性化合物在碱脱活固定相上的保留 行为， 发现其 色谱性能有所改善， 但色谱柱效并不高。 对s i 0 : 的键合改性方式主要有( a ) s i 一 0一h+ho一r -s i 一or十h z 0; ( b ) s i 一oh s o, c 4 s i 一 c1 h, n-r - 一-闷卜 或 r mg x si 一 n h 一 r或s i 一 r ; ( c ) s i - o h 竺 s ir ,- s i 一 。 一 s ir 3 wi r t h 等e l i 制备了十八烷基和甲基交联的致密网状结构的s i 0 : 固定相， 有 效地阻止了固定相在酸性环境中的水解。 ( 2 ) 聚合物改性为了掩蔽s o : 表面活性中心， 提高固定相适用p h值范 围， 改进键合方法或采用聚合物、 碳涂班s i 0 : 等方法引起了人们重视， 也取得了 一定进展， 目前较为常见的是徐搜苯乙烯， 聚苯乙烯一二乙烯基苯共聚物或通 过多功能基硅烷、 聚硅氧烷等键合s i0 : 作为反相色谱固定相， 涂理聚乙烯亚胺 ( p e z ) , 聚丁二烯一顺丁烯二醛共聚物作为离子交换色谱固定相。左育民 i z l h a n s o n z 和s c h o m b u r g 1 4 分别 对聚 合 物 涂 砚s i 0 z 进 行 过 综述。 ( 3 ) 无机物改性， 1 9 7 4 年t o m b 等 us 将错盐沉积在s o: 表面， 有效提高了 填料的耐碱性， a i g n e r 一 h e l d 等 i 6 3 挥发a i , f e , w, s n , t i 等金属卤 化物徐彼了 s i 0 : 表面， 评价了其色谱性能。 s t o u t ( 1 1 3 在错盐处理s i 0 : 表面键合二醉基并衍 生得到多种离子交换固定相。 尽管这些努力使s i 0 : 的色谱性能有所改善， 使用范围得到扩大， 但均不能 从根本解决问题。在生物技术， 药物分析和天然产物蓬勃发展的现今， 寻求一种 替代或在色谱性能上具有互补性的材料就日 显重要。 1 . 2 a l , o : 作为hp l c固定相潜能的再认识( a l u m i n a ) a l y o : 在色谱上的应用仅次于s i o i ， 作为h p l c固定相的研究几乎与s i o , 爵 硕士学位论文 v o f f b s i h f i 1 同时进行。 用作固定相的氧化铝主要是y - a 1 2 0 3 ， 其表面轻基浓度的为3 ta m o l / m 2 ， 孔最大可达l 0 n m左右， 但也常含大量小于2 n m的孔， 其比表面积约为5 0 - 2 0 0 m 2 / g u e , 3 3 7 a l , 0 3 表面同时存在着l e w i s 酸性、 l e w i s 碱性、 b r o n s t e d 酸性、 b r o n s t e d 碱 性中 心 c z o 7 作为色谱固定相， a l , o : 主要用于小分子有机物的分离。 l e o d e g a l a n 等人 为了挖掘其作为色谱固定相的潜能， 对a l , 0 : 进行了系统深人的研究 2 1 - 2 3 7 后认 为: ( 1 ) a 1 , 0 : 是两性离子交换剂， 在酸性洗脱剂中可作阴离子交换剂， 在碱性洗 脱剂中可作阳离子交换剂。( 2 ) 向流动相中添加有机溶剂如甲醇、 乙睛、 四氢峡 喃可以影响离子交换的选择性。( 3 ) a 1 2 0 3 适用于蛋白质， 特别是孩性蛋白质的 分离， 由于同时存在尺寸排阻和离子交换双重保留机制， 采用一些简单的方式 即可获得良好的分离效果。 ( 4 ) 碱性溶质在a1,03上的色谱峰对称。 用甲醉装柱 即可获得高效色谱柱， 并通常具有较高的渗透性。 涂夜聚合物是现在改性a 1 2 0 : 的主要途径， 其中应用最多的是聚丁二烯， 部 分已商品化 24 , 2 3 7 ， 这些聚合物涂极a l , o : 在分离抗菌素、 肤和蛋白质 2 6 和其它 一些药物 2 7 方面效果明显。 限制它更广泛的应用的因素是 a 1 2 0 : 表面的a l -o h离子性较强， 难以像 s i 0 : 那样通过键合而得到适应不分离模式的固定相， l e o d e g a l a n 曾因此认为 a i , o : 不可能象s i 0 : 一样通过表面的键合修饰而制成反相固定相。但是最近 p e s e k 7 等人利用a l - o h的 抓化反应， 再与丁基理反应制定了 烷基化氧化铝， 键合固定相经试验表明， 在甲醇、 乙脑、 正烷、 甲苯等溶剂中可长期使用， 在p h l 一1 2 范围内未见异常， 许多酶蛋白的峰窄且对称。理论塔板数 1 . 3 -1 . 6 x 1 0 m ， 看来只要解决键合的问题， a 1 2 0 3 有能发展成为耐碱性介质的固定相材 料。 1 . 3 z r o : 作为hp l c固定相的尝试( z i r c o n i a ) 1 9 8 8 年k a u a h a r a 等比较t z r 0 2 , a l 2 o 3 , t i o : 的吸附性能后认为z r o : 有 作为h p l c固定相的可能 3 0 - 3 1 7 。随后的几年内， c a r r 和u n g e r 分别对它的正 相)- 3 3 7 ， 反相 3 4 - 3 5 和离子交换 3 6 色谱性能进行系统评价以期获得性能优良的 f夕 : 什 产二 几 h p l c固定相. z r o : 引起色谱工作者关注的主要原因之一就是它良好的化学稳定性。 s io 2 在碱性条件下易溶解， a 1 , o , 的p h使用范围也仅为3 - 1 2 ， 而r i g n e y 等 3 7 发现 在p h为1 -1 4 范围内z r o : 未见有溶解。 k a w a h a r a 等 3 8 的研究同样表明z r o z 具有良好的耐酸孩腐蚀性。 商业网点上购得的z r o : 由于无孔或孔径太小而不适用作固定相， 目前色 谱用z r o : 微球主要采用溶胶一 凝胶法( s o l -g e l p r o c e s s ) 和聚合物诱导胶体聚 集法( p o l y m e r i z a t i o n -i n d u c e d c o l l o i d a g g r e g a t i o n , p i c a ) 制备， 溶胶一凝胶法 是将错盐水解制备的错溶胶或直接用商品错容胶分散到有机相中， 在表面活性 剂存在下形成w/ o型乳状液体系， 而后加人碱使错胶凝， 通过调整搅拌速度控 制粒径分布。 u n g e r 等) 采用该法制备了粒径为2 -2 5 f t m范围的z r o 2 微球， c a r r 采用该方法制备了z r o : 并申 请了美国专利 4 0 溶胶一 凝胶法操作比 较简 单， 重复性好， 颗粒粒度分布相对较窄。 p i c a法是将脉溶解到z r o 2 溶胶中然后 加人甲醛水溶液， 在 h 十 的催化作用下， 甲醛与腺发生聚合反应， 生成的聚合物 把z r o : 溶胶色围起来， 形成聚集颖粒。 为防止去除有机物时z r o : 微球的破碎， 后处理操作较为严格。 c a r r 对试剂用量、 反应时间、 后处理条件进行了较为系统 的 研究 4 1 4 3 ， 制得粒径为3 -5 p m的z r 0 2 微球。 这种方法由于聚合过程难以控 制而不易得到分布均匀的z r o 2 颗粒， 后操作繁琐， 同期长。 理想的孔结构， 窄的孔径分布及适当的比表面积和孔容是h p l c填料的基 本要求. c a r r 等 采用氮吸附法、 压汞法、 体积排阻色谱法和核磁技术溶胶一凝 胶和p i c a法制备z r 0 : 的微孔结构进行了研究。 结果表明， 烧结温度升高， 时间 增大， z r o : 的比表面积和孔容增长大平均孔径增大。 m e r c e r a 等 4 5 的研究表明， 随 温 度升高, z r o : 的 孔结构由 星 水瓶状逐渐变成圆 筒状， p o r r a s 4 5 , d u n l a p 4 7 等人的研究同样说明这一点。 显然， 这种孔体大而孔颈小的结构作为h p l c填 料并不理想。与s i 0 : 和a 1 2 0 : 相比， z r o : 的比表面积和孔容也小得多， 可见改 进z r o : 的制备方法， 处理条件以改善z r o : 的孔结构， 提高比表面积和孔容是 需要解决的问题。 s h a l l i k e r 等c 4 8 在烧结z r o ， 时加人n a c l 使孔结构和比 表面积在很大程度 上有所改善。 k a n e k 。 等 i s 采用共沉降法制备了z r 0 2 -s i o : 的复合氧化物， 在 环境保护， 痛量富集， 氨基酸分离等方面取得了较好效果， 预示了z r o : 类复合 氧化物作为色谱填料的应用前景。 f e n g 等 s o - s 2 1 用溶胶一凝胶法制备了z r o : 一 mg o , z r 0 2 -s i o : 复合氧化物， 发现m g o , s i 0 2 掺杂可以有效改善z r o : 孔结 构， 提高柱效。 z r o : 作为h p l c固定相的另一主要优势在于它在色谱性能上与s i 0 : 形成 互补: 碱性化合物在 z r o : 固定相上色谱峰对称性好， 酸性化合物的色谱峰较 宽， 拖尾较为严重， 溶胶一凝胶法制备的z r o : 对稠环芳烃疏水性化合物保留较 强， 可用于分离疏水性异构体; 流动相中水的含量对溶质的容量因子影响很大。 正相条件下， z r o : 平衡时间比s i 0 : 和a 1 2 0 。 均要短得多。 s 3 - 5 6 1 为了进一步扩大或改善 z r o : 的色谱性能， z r o : 得 到 了大量改性。 b l a c k w e l l , s c h a f e r e a 分别用f - , p o , - 吸附改性t z r 0 2 ， 得到了比 较 适合于 蛋白质分离的固定相， 这种改性的成功， 主要是由于z r o : 表面存在有l e w i s 酸 性中心， 与强l e w i s 碱如f - , p 0 , ， 一 存在强的相互作用。 与s i0 : 类似， z r o : 表面 存在许多轻基， 所以通过硅烷化反应改性 z r o : 的研究工作自然引起人们重视。 r ig n e y 等， 通过辛基二甲基抓硅烷与z r o 2 反应， 制备了键合固定相， 但是该固 定相在甲醉/ 水流动相中极不稳定， 而通过辛基二抓硅烷制备的固定相稳定性 相对较好， 键合量为3 . 3 ti m o l / m 2 。 他们认为键合固定相稳定性差主要是由于z r 一 。键的 离子化 程度( 6 7 o ) 比s i 一 。键( 5 0 % ) 高, s c h i n d l e r 和s c h n i d b a l u r s o 的研究表明， 硅烷化氧化物的水解稳定性顺序为s i -o-s i -r z r -o -s i - r a i -o-s i -r 。采用硅烷基化法， y u 和r a s s i s o 7 等制备了非交联和交联型 o d z固定相， wr i t h和h e a r n e , - e 3 制备t十八烷基， 碳水化合物和染料改性 z r o : 固定相. 以 上各种键合z r o : 固定相尽管取得了 一定成功， 但仍解决不了 酸 性化合物拖尾的问题。 聚合物涂层改性法同样亦被运用到z r o : 上。c a r r e ,e s 制备和表征了p b d 涂理的z r o : 微球固定相， 并对它们的色谱过程动力学、 动力学及应用进行了较 为系统的研究， 取得了 一定成功。 l i 6 6 等系统考察p b d -z r o : 固定相的动力学 性能， 探讨了色谱峰展宽机理， 并还用线性自 由 能关系( l i n e a r s o l v a t i o n e n e r g y 募夕 一 士 “ 几 ;二 丈 r e l a t i o n s h i p s , l s e r s ) 分析t 2 6 种溶质在碳含量1 1 5 %到5 . 6 %范围四 个p b d -z r o : 固定相上的保留值， 发现p b d -z r o : 固定相与健合硅胶反相色谱固定 相和色谱性能相似。 p b d -z r o 2 固定相保留自由能主要来自 溶液中空穴的形成 及 分散， 溶 剂与 溶 质分子 之间 偶极作 用 及 氢 键作 用。 此 外， s h a r g i n 等 6 7 制 备了 聚苯乙烯一 二乙烯基苯共聚物涂筱z r o 2 固定相， 流动相中加人h n o , 和n a o h 后分离了 碱性化合物。 mc n e f f 等 6 6 采用吸附和蒸发法在多孔z r o : 表面涂夜聚 乙烯四胺( p e i ) 多后交联 1 . 4 一 丁二醇缩水二甘油醚( b u d g e ) 和三乙胺， 制备了 阴离子交换色谱固定相， d u n l a p 等 6 9 在z r o : 表面涂硬般甲基化葡聚糖， 然后 交联1 , 4 一 丁二醉缩水二甘油醚( b u d g e ) 和三乙胺、 制备了阴离子交换色谱固 定相m i c h a e l 等 7 0 在z r o : 表面吸附伴刀豆球蛋白a， 制备成了亲和色谱固定 相， 其色谱性能似吸附硅胶。 1 . 4 选题思想及工作简介 综上所述， s i 0 : 由于其良好的色谱性能而在h p l c固定相领域中占 据主导 地位， 长期的研究使 s i0 : 在性能上得到很大的完善。键合、 涂筱、 共沉淀等手段 的使用扩大了s i 0 ， 的色谱使用范围， 但由于s i 0 : 为一酸性氧化物， 目 前的研究 仍未能从根本上解决其p h使用范围窄， 难以适应碱性化合物分离等弱点。 在生 物制药， 天然产物化学药领域日益兴起的今天， 寻求一种替代或在性能上互补 的材料便成为必要。 z r 0 : 在化学稳定性、 热稳定性， 表面性质等方面具有优势和互补性， 有望成 为新一代的h p l c固定相基质， 但这一过程仍处在尝试阶段， 目前所制的z r o 2 固定相还存在孔结构不够理想， 传质阻力大， 改性手段仍不够成熟等不足。 通过 溶胶一凝胶技术使之与另一氧化物杂化而形成复合氧化物填料， 可望能使这些 不足得到完善, f e n g 等用s i 0 2 , mg 0对z r o : 的杂化的研究无疑证实了 这一点， 并通过用烷基麟酸吸附法为它的改性提供了一种简单有效的手段。因此对这一 工作的继续和完善， 无疑具有重要意义。 a 几 o : 优良的孔结构、 较为成熟的研究和在色谱性能上与 s i0 : 具有互补优 势而得以广泛应用， 但目前的研究未能解决好其表面键合改性等问题， 它的应 a r 士学 二 : 止 毛 用在很大程度上被限制。由于与z r o : 表面类似， a l z o : 表面同样存在强l e w i s 酸性中心， 用强l e w i s 碱如有机麟酸对其改性同样可能获得成功。 因此， 本研究工作主要致力于: ( 1 ) 用溶胶一凝胶法制备z r o z -a i , o : 复合氧化物， 研究了其表面物理化学 性质并用r - 氨基乙麟酸对其改性， 评价了其色谱性能。 ( 2 ) 腐蚀法制备了a 1 2 0 3 ， 评价了其正相色谱性能。 ( 3 ) 用件 氨基乙麟酸改性a 1 2 0 s ， 评价了其色谱性能。 ( 4 ) 制备了民 c d改性a 1 2 0 3 ， 固定相评价了其色谱性能。 h p l c固定相的研究进展 re f e r e n c e s : ( 1 ) 邹汉法、 张玉奎、 卢佩章， 高效液相色谱法 ， 科学出版社, 1 9 9 8 ( 2 ) p . r . b r o w n , r . a. h a r t w i c h , h i g h p e r f e r ma n c e l i q u i d c h r o ma t o g r a p h y . c h a p t e r 4 , j . h . k n o x , b . k a u r , wi l e y -i n t e r s c i e n c e p u b l . j h o n wi l e y 一: l j -. - - w， 一 七 下 万 厂 _ / 第二章件氨基乙麟酸改性z r o z -a i , o , 固定相的 制备及性能评价 1 引盲 在硅胶及键合硅胶作为高效液相色谱固定相得以深人而广泛的应用的同 时， 氧化错以其机械强度高、 耐高温、 化学稳定性好和p h使用范围广等诸多特 点而引起色谱研究者的极大兴趣。1 9 8 9 年， 美国的c a r r 和德国的u n g e r 2 3 等 发表了z r o : 作为高效液相色谱填料的论文， 在随后的几年中， 他们分别对其正 相 3 1 、 反相和离子交换 3 7 色谱性能进行了系统评价。 我们实验室利用溶胶一 凝 胶技术制备了z r o : 微球并对其正相色谱性能进行了评价 s 7 ， 但所得到的z r q 微球存在孔结构为墨水瓶状， 比表面积和孔容较小等间题， 影响色谱柱效。复合 氧化物通常表现出与单一氧化物不同的物理化学性质， 如晶体结构、 孔结构和 表面性质等， 并且作为一种固体酸碱已广泛用作催化剂、 吸附剂和离子交换剂 等， 而在 h p l c固定相领域的研究还未引起人们的重视。1 9 9 3年， k a n e k o 等 7 - 9 采用共沉淀法制备了复合氧化物s i o z -t i o 2 , s i o 2 -a 1 2 0 3 , s i o 2 -z r o 2 , s i 0 2 - m g o， 在环境保护、 痕量富集、 氮基酸分离等方面取得较好效果， 预示了 复合氧化物作为h p l c填料的应用前景。 我们实验室从制备、 表征到正相、 反相 色谱性能等方面对mg o -z r 0 2 , z r 0 2 - a 1 2 0 3 , sio2 -z r o : 复合氧化物作为色 谱填料进行了较为系统的研究工作 1 0 - 1 2 1 ， 发现mg o , z r o 2 , s i 0 2 掺杂可以有效 地改善z r o : 的孔结构， 提高柱效。不仅如此， 由于在这些金属氧化物表面存在 着大量的可配位的 l e w i s 酸中心， 与 l e w i s 碱如瞬酸根离子存在着较强的作 用， 利用这种作用可对错类金属氧化物进行改性。 研究表明 1 3 ， 改性所得固定相 具有良 好的稳定性和色谱性能。 氨基键合硅胶固定相可进行多种模式的分离: 正相， 反相和离子交换。 在分 离糖类化合物、 氨基酸以及w 类化合物等表现出优良的色谱性能 1 4 ， 并由于氨 基可被进一步的衍生， 所以有关它的研究得到了广泛的重视。现有的研究仅局 限在硅胶柱上， 以金属氧化物作基质的氨基固定相却鲜有报道。本文以卜 氮基 乙麟酸对错铝复合氧化物进行了改性， 得到一种新型的氨基固定相， 并分别用 恳娜 : 石 贞 士学位 论又 b i a s 丁 e r s丁 h e s i s 芳香胺、 酚以及芳香烃为探针， 采用环已烷的二元溶剂为流动相对它的色谱性 能进行了系统评价。 2 实验部分 2 . l 试剂与仪器 三抓化磷( 重蒸后使用) ， 无水乙醇( 作反应试剂用时应处理成绝对乙醇) ， 苯， 抓化钙， 丙烯酸胺， 金属钠， 氢氧化钾， 浓盐酸， 液澳， 苯胺， 无水甲醇， 环己 烷， 异丙醉， 二抓甲烷， 以上物质除澳和钠为化学纯外均为分析纯， 实验用水均 为二次蒸馏水s h i m a d z u l c 一4 a型h p l c , y a n a c o 一2 4 1 型显微熔点仪 2 . 2 件 氮基乙麟酸的合成 2 . 2 . 1 合成路径: o日 o日 p c 13 c 2 h 5 0 h卜 oii ( c 2 h 5 0 ) 2 p h h c=chcnh br 2 / na oh 一 一 一=目 -一 加卜 o i i ( c 2 h 5 0 ) 2 p c h 2 c h 2 n h 2 hci i h2 0 ( c 2 h 5 0 ) 2 p c h 2 c h 2 c n h 2 o ( h o) 2 p c h 2 c h 2 n h 2 2 . 2 . 2 亚磷酸二乙醋的合成 合成方法见文献 u ) 2 . 2 . 3 卜 氛基乙麟酸的合成 1 6 . 1 1 7 将1 5 . 1 8 g 亚磷酸二乙醋和7 . l g 丙烯酸胺混合， 加热至6 0 -7 0 c ， 在搅拌 下滴加5 m l 3 m o l / l乙醉钠的乙醉液， 滴加完毕， 将体系升温至1 1 0 反