硅膠基質(zhì)分離載體的功能化及其應(yīng)用.pdf

1、高效分離載體是實(shí)現(xiàn)化學(xué)分離分析過(guò)程的核心部件，通常由表面結(jié)合特定功能基團(tuán)的固相介質(zhì)組成。多孔硅膠具有機(jī)械強(qiáng)度高，形貌可控，生物相容性好，表面活性基團(tuán)豐富等特點(diǎn)，成為分離載體的理想基質(zhì)材料。以硅膠為基質(zhì)的有機(jī)基團(tuán)功能化分離載體在色譜分離、污染物去除、工業(yè)催化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，因此研究硅膠的功能化新方法并開(kāi)發(fā)它們?cè)谥扑幑I(yè)中的應(yīng)用是當(dāng)前藥物分析領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。本論文從多孔硅膠基質(zhì)的功能化出發(fā)，研究了以多孔硅膠為基質(zhì)的極性嵌入反相色譜

2、固定相的合成，表征及應(yīng)用；高惰性十八烷基鍵合硅膠色譜填料的合成及其色譜性能評(píng)價(jià)；多孔硅膠基質(zhì)的巰基基團(tuán)功能化新技術(shù)的開(kāi)發(fā)；磁性多孔硅膠為基質(zhì)的鈀高效吸附劑的制備，表征及其應(yīng)用。在發(fā)展環(huán)境友好、節(jié)能降耗的材料合成技術(shù)、開(kāi)拓硅膠基質(zhì)分離載體的應(yīng)用領(lǐng)域，以及設(shè)計(jì)并制備具有特定用途的高性能分離載體等方面進(jìn)行了初步嘗試。論文主要內(nèi)容如下：
　　 1、以多孔球型硅膠為基質(zhì)，采用“一步法”成功制備了十八烷基酰胺、十八烷基尿素、十八烷基醚鍵和十

3、八烷基氨基甲酸酯四種極性基團(tuán)嵌入反相烷基色譜固定相，并以二氫麥角堿中的四種生物堿作為分離模型，研究了這四種色譜固定相的保留機(jī)理。采用該方法制備的十八烷基酰胺固定相，首次在中性流動(dòng)相條件下實(shí)現(xiàn)了對(duì)四種生物堿的基線分離。與傳統(tǒng)的向流動(dòng)相中添加有機(jī)胺的方法相比，使用該十八烷基酰胺固定相可以大幅度的延長(zhǎng)色譜柱的使用壽命，并能實(shí)現(xiàn)在溫和的流動(dòng)相條件下對(duì)堿性化合物進(jìn)行有效的分離。
　　 2、自主開(kāi)發(fā)了制備高惰性C18硅膠填料的新型氣固相反應(yīng)

4、法。本方法不消耗有機(jī)溶劑，只需將C18鍵合硅膠填料和小分子硅烷試劑六甲基二硅氮烷(HMDS)的混合物置于高壓釜中，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行加熱反應(yīng)即可。本文系統(tǒng)考察了反應(yīng)溫度、HMDS用量、反應(yīng)時(shí)間及封端次數(shù)對(duì)C18硅膠填料惰性化效果的影響。利用在優(yōu)化的反應(yīng)條件下封端處理過(guò)的C18硅膠填料在pH7.0的流動(dòng)相中對(duì)阿米替林(強(qiáng)堿性化合物)進(jìn)行分離，其拖尾因子為1.30。而傳統(tǒng)液相法封端處理過(guò)的C18硅膠填料對(duì)阿米替林具有較強(qiáng)保留，拖尾因子高達(dá)

5、5.35；并且，Agilent Zorbax SB-C18和Kromasil C18兩種商品化的C18硅膠填料(經(jīng)過(guò)封端)對(duì)阿米替林的分離譜峰的拖尾因子也分別為2.04和1.91。上述結(jié)果表明C18硅膠填料表面殘存硅羥基對(duì)堿性化合物的強(qiáng)保留作用，已通過(guò)對(duì)填料進(jìn)行氣固相封端處理得以有效的弱化；同時(shí)也顯示，利用該方法封端處理過(guò)的C18硅膠填料的色譜性能已經(jīng)超出國(guó)外同類產(chǎn)品；并且，與傳統(tǒng)液相法相比，本方法簡(jiǎn)單快速，封端反應(yīng)完全，制備批次間重復(fù)

6、性好。
　　 3、自主開(kāi)發(fā)了制備硅膠基質(zhì)化學(xué)鍵合相填料的新型氣固相反應(yīng)法。本研究首次采用該方法將γ-巰丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)，γ-巰丙基三乙氧基硅烷(MPTES)和γ-巰丙基二甲氧基甲基硅烷(MPDMMS)三種巰丙基硅烷化學(xué)鍵合到多孔硅膠載體表面，并系統(tǒng)考察了反應(yīng)溫度、硅烷試劑用量、反應(yīng)時(shí)間、催化劑及鍵合次數(shù)對(duì)巰丙基硅膠表面鍵合量的影響。優(yōu)化后的反應(yīng)條件下，MPTMS，MPTES和MPDMMS所修飾的多孔硅膠表面巰丙基鍵

7、合率分別可達(dá)到2.76，2.53和2.57μmol·m-2，較通過(guò)傳統(tǒng)液相法所修飾的多孔硅膠表面巰丙基的鍵合率1.90，1.08和1.60μmol·m-2有明顯的優(yōu)勢(shì)。本文采用FT-IR，13C和29Si固體核磁，元素分析，熱重分析，氮?dú)馕?脫附等技術(shù)研究了巰丙基硅膠的鍵合模式和孔結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，該方法所制備的巰丙基多孔硅膠可用于Pd(Ⅱ)離子的高效吸附。另外，采用該氣固相化學(xué)鍵合反應(yīng)制備了環(huán)氧丙基功能化硅膠，并考察了反應(yīng)溫度對(duì)其表面

8、鍵合量的影響。本方法不僅降低了化學(xué)鍵合相填料的生產(chǎn)成本，而且后處理簡(jiǎn)單，有利于降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善環(huán)境質(zhì)量，為硅膠基質(zhì)化學(xué)鍵合相填料的生產(chǎn)開(kāi)辟了一條節(jié)能降耗，環(huán)境友好的綠色途徑。
　　 4、以多孔磁性二氧化硅微球(MSM)復(fù)合材料為基質(zhì)，采用氣固相反應(yīng)技術(shù)，首次制備了一種可磁分離的巰丙基功能化材料。此類材料兼?zhèn)淞硕嗫坠枘z和磁性顆粒的優(yōu)點(diǎn)，不僅具有較高的表面鍵合率，而且可以在液相介質(zhì)中通過(guò)外置磁場(chǎng)進(jìn)行很好的分離。利用此類材料不僅可以