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SiO2-SMA-十二醇色谱固定相的制备及其分离性能

  • 小矮马
    2022/09/01
    小矮马
    • 私聊

创新与成果

  • SiO2-SMA-十二醇色谱固定相的制备

    SiO2-SMA-十二醇色谱固定相制备过程分为三步，如图所示。

    球形多孔二氧化硅在100℃真空干燥24 h，备用。

    第一步为巯基化硅球的制备：称取2.6 g干燥后的球形多孔二氧化硅悬浮于50 mL无水甲苯中，快速加入5.8 g MPS，混匀后在氮气保护下于110℃磁力搅拌反应24 h。反应结束后，冷却至室温，用大量甲醇离心洗涤。然后将其置于烘箱，80℃真空干燥24 h，得到SiO2-MPS。

    第二步为苯乙烯-马来酸酐共聚物接枝硅球的制备：称取马来酸酐7.8 g（80 mmol）加到250 mL圆底烧瓶中，加入DMF 15 mL，超声使溶解。然后依次将2.4 g SiO2-MPS，55 mL DMF，16.7 g（160 mmol）苯乙烯加入烧瓶中。最后将249 mg AIBN（总单体质量的1%）溶于1 mL DMF后加入烧瓶。反应物混匀，在氮气保护下，于70℃磁力搅拌反应24 h。反应结束后，冷却至室温，用DMF离心洗涤至上清液无色后，用大量甲醇离心洗涤。然后将其置于烘箱，80℃真空干燥24 h，得到SiO2-SMAnh。

    第三步为对SiO2-SMAnh进行后修饰：本步参考相关文献中的反应条件[72,98]。在100 mL圆底烧瓶中，加入对甲苯磺酸0.4 g以及DMF 10 mL，超声使溶解后，依次加入2.5 g SiO2-SMAnh，40 mL DMF，4.0 g十二醇，混匀后，在氮气保护下，85℃磁力搅拌反应6 h。反应结束后，冷却至室温，依次用DMF、甲醇、水、甲醇离心洗涤。然后将其置于烘箱，80℃真空干燥24 h，得到SiO2-SMA-十二醇。

    SiO2-SMA-十二醇色谱柱分离性能

    考虑到SiO2-SMA-十二醇色谱固定相中苯环和长的疏水性烷基链的存在，选用疏水性的烷基苯类物质、苯衍生物和多环芳烃类物质考察了色谱柱的分离性能。

    对于烷基苯类物质，如图2-5所示，疏水性逐渐增强的苯及其同系物甲苯、乙苯、丙苯和丁苯在SiO2-SMA-十二醇色谱柱上的保留时间依次增加。在流动相为乙腈/水（80:20，V/V）的条件下，5种烷基苯类物质在6 min内可达到基线分离。

    烷基苯类物质在SiO2-SMA-十二醇色谱柱上的色谱分离图

    色谱条件：流动相，乙腈/水（80:20，V/V）；流速，1.0 mL/min；检测波长，214 nm

    分析物：1. 苯；2. 甲苯；3. 乙苯；4. 丙苯；5. 丁苯


    对于苯衍生物，如图所示，4种苯衍生物在10 min内实现基线分离，出峰顺序依次为苯乙醇（LogP=1.32），苯甲醛（LogP=1.78），苯甲腈（LogP=1.56），苯甲醚（LogP=2.08）。LogP值代表某物质在油和水中的分配系数比值的对数值，LogP值越大，该物质疏水性越强。苯乙醇、苯甲醛和苯甲醚三种物质在SiO2-SMA-十二醇色谱柱上的保留随着疏水性增强而增强。与苯甲醛相比，苯甲腈LogP值变小，保留时间却增加，可能是因为与苯甲醛中羰基相比，苯甲腈中碳氮三键与固定相中苯环的共轭效应更强。另外，苯甲腈和苯甲醚之间LogP值相差较大，分离度也最大，可达10.49。

    图2-6 苯衍生物在SiO2-SMA-十二醇色谱柱上的色谱分离图

    色谱条件：流动相，乙腈/水（45:55，V/V）；流速，1.0 mL/min；检测波长，214 nm

    分析物：1. 2-苯乙醇；2. 苯甲醛；3. 苯甲腈；4. 苯甲醚

    Fig. 2-6 Separation chromatogram of benzene derivatives on SiO2-SMA-dodecanol column

    Chromatographic conditions: mobile phase, ACN/H2O (45:55, V/V); flow-rate, 1.0 mL/min; detection wavelength, 214 nm

    Analytes: 1. 2-phenylethanol; 2. benzaldehyde; 3. benzonitrile; 4. benzenemethylether

    对于多环芳烃类物质，如图2-7所示，在5 min内，SiO2-SMA-十二醇色谱柱将邻三联苯、间三联苯和9,10-苯并菲三种物质完全分离，其中位置异构体邻三甲苯和间三甲苯具有相同的LogP值（5.38），但在乙腈/水（97:3，V/V）为流动相条件下，得到了有效分离，其可能原因是分析物与固定相之间的π-π作用不同。邻三联苯与9,10-苯并菲结构极为相似，将邻三联苯中两个取代苯基的2位和2＇位相连即得到9,10-苯并菲的化学结构。这两种物质的高分离度分离说明SiO2-SMA-十二醇色谱柱对分析物具有一定形状选择性。

    图2-7 多环芳烃类物质在SiO2-SMA-十二醇色谱柱上的色谱分离图

    色谱条件：流动相，乙腈/水（97:3，V/V）；流速，1.0 mL/min；检测波长，214 nm

    分析物：1. 邻三联苯；2. 间三联苯；3. 9,10-苯并菲

    Fig. 2-7 Separation chromatogram of polycyclic aromatic hydrocarbons on SiO2-SMA-dodecanol column

    Chromatographic conditions: mobile phase, ACN/H2O (97:3, V/V); flow-rate, 1.0 mL/min; detection wavelength, 214 nm

    Analytes: 1. o-terphenyl; 2. m-terphenyl; 3. triphenylene

    SiO2-SMA-十二醇色谱柱分离性能

    考虑到SiO2-SMA-十二醇色谱固定相中苯环和长的疏水性烷基链的存在，选用疏水性的烷基苯类物质、苯衍生物和多环芳烃类物质考察了色谱柱的分离性能。

    对于烷基苯类物质，如图2-5所示，疏水性逐渐增强的苯及其同系物甲苯、乙苯、丙苯和丁苯在SiO2-SMA-十二醇色谱柱上的保留时间依次增加。在流动相为乙腈/水（80:20，V/V）的条件下，5种烷基苯类物质在6 min内可达到基线分离。

    图2-5 烷基苯类物质在SiO2-SMA-十二醇色谱柱上的色谱分离图

    色谱条件：流动相，乙腈/水（80:20，V/V）；流速，1.0 mL/min；检测波长，214 nm

    分析物：1. 苯；2. 甲苯；3. 乙苯；4. 丙苯；5. 丁苯

    Fig. 2-5 Separation chromatogram of alkylbenzenes on SiO2-SMA-dodecanol column

    Chromatographic conditions: mobile phase, ACN/H2O (80:20, V/V); flow-rate, 1.0 mL/min; detection wavelength, 214 nm

    Analytes: 1. benzene; 2. methylbenzene; 3. ethylbenzene; 4. n-propylbenzene; 5. n-butylbenzene

    对于苯衍生物，如图2-6所示，4种苯衍生物在10 min内实现基线分离，出峰顺序依次为苯乙醇（LogP=1.32），苯甲醛（LogP=1.78），苯甲腈（LogP=1.56），苯甲醚（LogP=2.08）。LogP值代表某物质在油和水中的分配系数比值的对数值，LogP值越大，该物质疏水性越强。苯乙醇、苯甲醛和苯甲醚三种物质在SiO2-SMA-十二醇色谱柱上的保留随着疏水性增强而增强。与苯甲醛相比，苯甲腈LogP值变小，保留时间却增加，可能是因为与苯甲醛中羰基相比，苯甲腈中碳氮三键与固定相中苯环的共轭效应更强。另外，苯甲腈和苯甲醚之间LogP值相差较大，分离度也最大，可达10.49。

    图2-6 苯衍生物在SiO2-SMA-十二醇色谱柱上的色谱分离图

    色谱条件：流动相，乙腈/水（45:55，V/V）；流速，1.0 mL/min；检测波长，214 nm

    分析物：1. 2-苯乙醇；2. 苯甲醛；3. 苯甲腈；4. 苯甲醚

    Fig. 2-6 Separation chromatogram of benzene derivatives on SiO2-SMA-dodecanol column

    Chromatographic conditions: mobile phase, ACN/H2O (45:55, V/V); flow-rate, 1.0 mL/min; detection wavelength, 214 nm

    Analytes: 1. 2-phenylethanol; 2. benzaldehyde; 3. benzonitrile; 4. benzenemethylether


    对于多环芳烃类物质，如图2-7所示，在5 min内，SiO2-SMA-十二醇色谱柱将邻三联苯、间三联苯和9,10-苯并菲三种物质完全分离，其中位置异构体邻三甲苯和间三甲苯具有相同的LogP值（5.38），但在乙腈/水（97:3，V/V）为流动相条件下，得到了有效分离，其可能原因是分析物与固定相之间的π-π作用不同。邻三联苯与9,10-苯并菲结构极为相似，将邻三联苯中两个取代苯基的2位和2＇位相连即得到9,10-苯并菲的化学结构。这两种物质的高分离度分离说明SiO2-SMA-十二醇色谱柱对分析物具有一定形状选择性。

    图2-7 多环芳烃类物质在SiO2-SMA-十二醇色谱柱上的色谱分离图

    色谱条件：流动相，乙腈/水（97:3，V/V）；流速，1.0 mL/min；检测波长，214 nm

    分析物：1. 邻三联苯；2. 间三联苯；3. 9,10-苯并菲

    Fig. 2-7 Separation chromatogram of polycyclic aromatic hydrocarbons on SiO2-SMA-dodecanol column

    Chromatographic conditions: mobile phase, ACN/H2O (97:3, V/V); flow-rate, 1.0 mL/min; detection wavelength, 214 nm

    Analytes: 1. o-terphenyl; 2. m-terphenyl; 3. triphenylene



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  • 小小矮马

    第1楼2022/09/07

    新型色谱柱的应用，很好的实验思路

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  • zyl3367898

    第2楼2022/11/11

    应助达人

    制备过程详细，可操作性强。

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  • 小兰兰小叮当

    第3楼2022/11/16

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  • 小兰兰小叮当

    第4楼2022/11/17

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