[发明专利]一种气-固相催化合成液相色谱固定相的方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成液相色谱固定相的新方法，属于液相色谱分离材料制备技术领域。

背景技术

高效液相色谱（HPLC）是一种广泛使用的分析色谱技术，其基本原理是利用样品分子在固定相和流动相之间的分配系数的差异实现分离。高效液相色谱技术以其快速、高效、易于实现自动化和高通量样品处理等特点，已经成为环境监测、医药卫生、食品安全、生命科学、石油化工、地质勘探、国家安全等众多领域的核心分析技术手段。可以说色谱分离分析技术无孔不入，已渗透到国民经济的各个方面。液相色谱的实质就是要提高色谱分离的能力，随着样品的复杂性、未知性的提高，对液相色谱的分离能力提出了更高的要求，促使液相色谱技术向着更高端的水平发展。液相色谱柱是液相色谱的心脏，色谱柱填料的性能是决定色谱分离能力的关键。目前，色谱固定相基质材料包括硅胶，氧化铝，氧化钛，氧化锆和氧化铈等。在这些基质材料中，硅胶基质色谱固定相是应用最为广泛的一种，其合成过程主要包括：硅烷的合成、硅烷与硅胶的键合、封端和装柱等，其中键合技术是重要环节之一，是生产高质量色谱柱的核心技术。目前，液相色谱固定相的制备主要采用液相合成法，键合密度较低。

硅胶基质键合固定相是通过有机硅烷和硅胶表面的硅羟基之间的化学反应制备的。在无水溶剂条件下，有机硅烷与硅胶的表面的硅羟基通过脱去小分子形成硅氧烷链接，反应完成后必须除去溶剂、过量试剂和催化剂等。液相键合反应的主要缺点是有机硅烷分子的反应位点可以被溶剂分子溶剂化，阻止硅烷与硅胶表面的硅羟基反应，从而抑制键合反应，降低固定相的键合密度；颗粒在溶剂相中的不均匀分布和粘结成团，降低了键合反应的重现性，同时这种键合相制备过程的不均匀性，也导致了固定相的分离性能下降；未反应的硅烷、催化剂和盐的去除以及从反应混合物中分离出纯的产物，既浪费时间又浪费精力。此外，液相键合反应要求硅烷具有较高的纯度，以尽量减少硅烷中的杂质与硅胶基质的副反应。

发明内容

本发明的目的是提出一种能大幅提高液相色谱填料碳载量和键合密度，合成方法操作简便、稳定可靠、重现性好，适于规模化生产的气-固相催化流动床合成液相色谱固定相的新方法，以克服现有液相合成技术的主要不足；

本发明还有一个目的是提供上述气-固相催化合成液相色谱固定相的专用装置。

本发明实现过程如下：

一种合成液相色谱固定相的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）载体加热预处理；

（2）气化的催化剂和气化的硅烷与载体键合；

（3）进一步与气化的硅烷封端试剂反应得到液相色谱固定相。

所述的催化剂选自氨气、甲胺、二甲胺、N, N-二甲基乙基胺、N, N-二甲基丙基胺、N, N-二甲基丁基胺、三甲胺；乙胺、二乙胺、三乙胺；六氢吡啶、吡啶、N-甲基吡啶、2-甲基吡啶、2-乙基吡啶、4-甲基吡啶、2, 4-二甲基吡啶、2, 6-二甲基吡啶、2, 4, 6-三甲基吡啶；咪唑，1-甲基咪唑、1-乙基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑。

所述的硅烷是单或双或三官能团的C₁-C₃₀有机硅烷中的一种或几种，其化学结构通式为R¹-SiR²_aX_3-a，

其中R¹ = C₁-C₃₀取代或未取代烷基，环烷基，杂环烷基，取代或未取代苯基；

R² = C₁-C₈取代或未取代烷基，环烷基，杂环烷基，取代或未取代苯基;

a = 0, 1, 2;

X = 卤素，烷氧基，酰氧基或胺基。

所述的硅烷封端试剂是单，二，三，四或五硅烷中的一种或几种。

所述的单硅烷为三甲基氯硅烷、N,N-二甲基三甲基硅胺、三甲基硅基咪唑、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、三甲基硅醇或N-三甲基硅基乙酰胺；所述的二硅烷为六甲基二硅氮烷或1,3-二甲氧基四甲基二硅氧烷；所述的三硅烷是六甲基环三硅氧烷；所述的四硅烷是八甲基环四硅氧烷；所述的五硅烷是十甲基环五硅氧烷。