中科院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室知识库

化学键合固定相的诞生为高效液相色谱的发展带来了革命性的变化。 烷基键合固定相为现代反相色谱的主导填料，其以球形多孔硅球为载体，以烷基链为键合相，例如辛基(C8)、十八烷基(C18)和三十烷基(C30)。为了满足某些特殊分析物的分离要求以及特定流动相条件下的使用，极性嵌入型烷基链固定相问世。该类固定相的键合相为极性基团功能化的烷基链，即烷基链和极性基团的共价组合。嵌入基团的选择范围很宽，包括胺(铵根)、酰胺、醚、酯、脲、氨基甲酸酯和咪唑阳离子，这意味着可利用的功能化组合种类繁多、可设计性强，具有较高的研究价值和广阔的应用范围。 咪唑阳离子作为嵌入基团(咪唑离子液体)引发了表面固载离子液体固定相(surface-confined ionic liquid stationary phase)的出现。由于多重活性位点(N₁和N₃位)的存在，可以通过改变取代基为固定相的制备带来更强的可设计性。表面固载离子液体固定相糅合了咪唑盐的强极性及其提供的多重作用，充实了分离过程中的作用机制，改善了分离选择性。本文结合极性嵌入型烷基固定相的发展状况和制备工艺，以简便高效的合成策略制备性能优良、选择性独特的色谱填料。主要研究内容如下：

1. 利用1-溴代十八烷和咪唑钠合成N-十八烷基咪唑，并将其在非均相条件下固载于氯丙基改性硅胶上，制得咪唑嵌入型C18 固定相(Sil-E-ImC18)；利用γ-氯丙基三氯硅烷和十八烷基三氯硅烷混合液对硅胶改性，然后N-甲基咪唑在非均相条件下与氯丙基发生亲和取代， 制得咪唑间隔型C18固定相(Sil-S-ImC18)。鉴于两种固定相上极性基团和十八烷基链分布方式的不同，利用红外光谱、元素分析和水接触角测试对两种固定相进行了表征。色谱实验中利用正构烷基苯、正构烷基萘、稠环芳烃和亚苯芳烃考察两种固定相的疏水选择性以及芳香选择性差异；又采用线性溶剂化能量关系数学模型(linear solvation energy relationships model，LSER)对两种固定相的色谱保留特征进行了量化分析，详细探讨了接枝基团的结构和固载咪唑阳离子密度对色谱行为产生影响的原因所在。

2. 采用一锅多步法首先将高反应活性的γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷与N-氨丙基咪唑缩合，定量地制备末位带有咪唑基团的新型脲基功能化硅烷试剂(UIm)，然后利用不同的溴代烃对新硅烷进行均相季铵化得到不同的脲基功能化离子液体硅烷(UIm-R)，最后加入高纯硅球制得一系列脲基功能化离子液体固定相(Sil-UIm-R)。在此实验中首次使用了大位阻的芳香取代基。该合成策略的有效性通过系列新型固定相的元素分析得到验证。 固定相的表面亲水性质差异在接触角测试中有直观体现，并以此建立了接触角与色谱保留行为之间的关系。三联苯异构体和三亚苯的分离显示出各个固定相迥异的形状选择性。 又以十八烷基对应的固定相Sil-UIm-C18作为对象、以Sil-E-ImC18为参考，结合多种分析物和LSER模型，深入探索了脲基对色谱分离产生的影响。

3. 利用硬脂酸制得十八烷基酰氯，再对双官能团的N-氨基乙基氨丙基三甲氧基硅烷进行均相酰胺化，得到双十八烷基酰胺硅烷；最终将此硅烷固载于硅胶表面得到双十八烷基酰胺改性硅胶固定相(Sil-amide-_dC18)。接枝基团的结构和键合密度通过元素分析、红外光谱得到确认；固定相的疏水选择性良好，芳香选择性优良。多环芳烃异构体的分离显示 Sil-amide-_dC18的色谱行为相似于聚合型C18固定相，但形状选择性显著增强，优于聚合型C18固定相。在单酰胺C18固定相和常规C18固定相的参照下，利用LSER模型深入考察了Sil-amide-_dC18所涉及的色谱作用机制。色谱表征显示多重酰胺基团的存在对带有π 电子分析物的分离大有裨益。Sil-amide-_dC18还应用到实体样本中酚类物质的定量分析。

4. 在三乙烯二胺的催化下，天然产物蜂花醇与γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷的均相缩合得到新型的氨基甲酸酯嵌入型C30硅烷(Carbamate-C30)，并对其进行了分离纯化和核磁氢谱、碳谱表征。其次将此硅烷键合至硅球得到氨基甲酸酯嵌入型C30固定相(Sil-Carbamate-C30)。元素分析显示Sil-Carbamate-C30为单分子键合型固定相；与相应的十八烷基氨基甲酸酯固定相(Sil-Carbamate-C18)的红外光谱对比反映出 Sil-Carbamate-C30拥有更加有序的碳链排布。利用多组分析物，包含正构烷基苯(苯-正十二烷基苯)、稠环芳烃(萘、蒽和并四苯)、标准参照物(standard reference material, SRM)869b，SRM 870，SRM 1647e和Tanaka测试物，以商品C30和C18固定相为参比，详细考察了Sil-Carbamate-C30的柱效、硅羟基活性、亚甲基选择性、芳香选择性、形状选择性和平面选择性。进一步以极性芳香化合物(芳香胺和酚)评价了新固定相的多重作用机制。