一种修饰ZIF-93材料及其在毛细管电色谱柱中的应用

    专利2026-10-08  11


    本发明实施例涉及化学合成及化学分析,具体涉及一种修饰zif-93材料及其在毛细管电色谱柱中的应用。


    背景技术:

    1、二硫代苏糖醇(dtt)是一种重要小分子还原剂,在稳定酶、抗体和生长因子时极其有价值,在蛋白质结构分析的各项研究中应用广泛。二硫代赤糖醇(dte)是dtt的c3-差向异构体,在各种生产合成方法中,dtt和dte常以混合物形式存在,但dte的还原性弱于dtt,使用两者混合物作为还原剂时,效果往往不够理想。由于两者的理化性质接近,没有紫外吸收,常规的色谱分离困难,导致获得高纯度的dtt成本增加。因此,建立一种简单、高效的dtt和dte的分离方法具有非常重要的实际意义。

    2、在众多的分离技术中,毛细管电色谱(cec)结合了毛细管电泳(ce)和高效液相色谱(hplc)的优点,显示出独特的优势,成为色谱分离领域中一种极具吸引力的工具。cec是一种混合技术,主要由固定相和流动相之间的保留差异以及电渗流驱动。cec毛细管柱有三种类型:开管(ot)柱、整体柱和填充柱。相比较而言,ot柱具有柱效率高、制备过程简单、耐高压、不易坍塌等优点,使ot柱逐渐进入分离领域。然而,ot柱受相比低和相对较低的柱容量影响,限制了其广泛应用。近年来,引入功能性的多孔材料作为固定相已成为解决其不足的一种最有前景的方法。

    3、金属有机骨架(mofs)具有大的比表面积和孔隙率、均匀的孔径、可调的表面化学、结构多样性、优异的热稳定性和溶剂稳定性等优点。沸石型咪唑酸盐骨架(zifs)是一种由过渡金属离子(zn、co等)和咪唑酸盐连接剂组成的金属有机骨架。zifs结构的连接方式与沸石类似,除了其优越的高稳定性,还可以通过调整各种连接体来获得具有功能多样性的zifs。zif-93,属于zifs的一个亚类,具有3d笼型结构,含有4,6,8元环,呈rho拓扑结构,其不同修饰后功能化的zif-93的可用性非常具有吸引力。

    4、综上所述,制备一种具有多功能性基团的mof,并将其作为开管毛细管电色谱柱的固定相,获得一种制备方法简便、使用寿命长,重现性和稳定性好的键合毛细管柱用于分离dtt和dte是非常有意义的。


    技术实现思路

    1、为此,本发明实施例提供一种修饰zif-93材料及其在毛细管电色谱柱中的应用。

    2、为了实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:

    3、根据本发明实施例的第一方面,本发明提供一种修饰zif-93材料的制备方法,所述方法包括:4-甲基咪唑-5-甲醛、组氨酸和乙酸锌在溶剂存在的条件下进行反应,得到所述修饰zif-93材料。

    4、研究发现,组氨酸分子中具有与4-甲基咪唑-5-甲醛相同的咪唑环,可以部分取代zif-93骨架中的配体4-甲基咪唑-5-甲醛,所制备的修饰zif-93材料不仅保持了zif-93的晶体结构,同时也使组氨酸分子在配位后保持了一定的立体结构选择性,其中组氨酸分子中的-nh2和-cooh活性基团,与具有差向异构的dtt和dte分子中的-oh和-sh间相互作用的差异性,使dtt和dte能得到有效分离。

    5、进一步地,所述4-甲基咪唑-5-甲醛、组氨酸的物质的量比为2.5:1-3.5:1;和/或,

    6、所述乙酸锌的用量为4-甲基咪唑-5-甲醛质量的60%-70%;和/或,

    7、所述反应于反应釜中进行,反应温度为80-90℃,时间为20-28h;和/或,

    8、所述溶剂为甲醇或二甲基甲酰胺。

    9、进一步地,所述方法还包括:对反应后的产物进行离心,收集固体,甲醇清洗2-3次,然后在80-90℃下真空干燥8-16 h。

    10、根据本发明实施例的第二方面,本发明提供一种修饰zif-93材料,其由如上任一所述的方法制成。

    11、根据本发明实施例的第三方面,本发明提供如上所述的修饰zif-93材料在制备毛细管电色谱柱中的应用。

    12、进一步地,所述毛细管电色谱柱用于分离二硫代苏糖醇和二硫代赤糖醇。

    13、根据本发明实施例的第四方面,本发明提供一种以如上所述的修饰zif-93材料为固定相的毛细管电色谱柱的制备方法,所述方法包括如下步骤:

    14、(1)分别用hcl溶液、超纯水和naoh溶液冲洗毛细管柱,两端密封后在35-45℃下保持8-16 h,用水冲洗至中性,再用甲醇冲洗并氮气吹干;

    15、(2)用含aptes的甲醇溶液冲洗步骤(1)的毛细管柱,两端密封后在35-45℃下保持20-28 h,氮气吹干;

    16、(3)将含所述修饰zif-93材料的甲醇溶液注入步骤(2)的毛细管柱中,两端密封后在80-90℃下保持20-28 h,用超纯水冲洗并氮气吹干,得到所述毛细管电色谱柱。

    17、进一步地,步骤(1)中,所述hcl溶液的浓度为0.5-1.5 mol/l,naoh溶液的浓度为0.5-1.5 mol/l,hcl溶液、超纯水和naoh溶液的冲洗时间分别为50-70min、5-15min和25-35min,甲醇的冲洗时间为10-20min;和/或,

    18、步骤(2)中,所述甲醇溶液中aptes的体积浓度为40-60%,甲醇溶液的冲洗时间为5-10min;和/或,

    19、步骤(3)中,所述甲醇溶液中修饰zif-93材料的浓度为1.5-2.5mg/ml,甲醇溶液的注入长度位于毛细管柱长度的0.70-0.85倍处,超纯水的冲洗时间为5-15min。

    20、进一步地,所述毛细管柱的规格为:内径75 μm,外径365 μm,长度44.8 cm。

    21、根据本发明实施例的第五方面,本发明提供一种采用如上所述方法制备的毛细管电色谱柱的分离二硫代苏糖醇和二硫代赤糖醇的方法,所述方法包括:进样前依次用超纯水和浓度25-40 mmol/l、ph=7.5-9.0的硼砂盐酸缓冲溶液冲洗所述毛细管电色谱柱,采取如下电色谱分离条件:进样压力50mbar×3s、检测波长230nm、分离电压10-20kv、分离柱温18-25℃。

    22、研究发现,在上述分离条件下,特别是采用上述缓冲溶液的条件下,由于组氨酸分子中的-cooh在碱性分离条件下电离为-coo-,使固定相表面负电荷量增加,电渗流增大;另外,当缓冲溶液ph值大于分析物pka时,带负电荷量增加的固定相与带负电荷的dtt和dte间的静电排斥作用力增加,二者的共同作用下,使分析物在柱内的保留时间大大缩短,有效抑制了峰展宽和柱吸附问题。

    23、本发明实施例具有如下优点:

    24、1、制备了一种组氨酸功能性修饰的金属有机骨架材料his-zif-93,其结晶性好、纯度高、热稳定性好。

    25、2、以his-zif-93作为固定相制备了键合毛细管电色谱柱,该柱制备方法简单、重现性和稳定性好、使用寿命长。

    26、3、所制备的键合毛细管电色谱柱对dtt和dte具有良好的分离效果,分离度高达2.77,且分析速度快。



    技术特征:

    1.一种修饰zif-93材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的修饰zif-93材料的制备方法,其特征在于,

    3.根据权利要求1所述的修饰zif-93材料的制备方法,其特征在于,所述方法还包括:

    4.一种修饰zif-93材料,其特征在于,其由权利要求1-3中任一项所述的方法制成。

    5.权利要求4所述的修饰zif-93材料在制备毛细管电色谱柱中的应用。

    6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述毛细管电色谱柱用于分离二硫代苏糖醇和二硫代赤糖醇。

    7.一种以如权利要求4所述的修饰zif-93材料为固定相的毛细管电色谱柱的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

    8.根据权利要求7所述的毛细管电色谱柱的制备方法,其特征在于,

    9.根据权利要求7所述的毛细管电色谱柱的制备方法,其特征在于,所述毛细管柱的规格为:内径75 μm,外径365 μm,长度44.8 cm。

    10.一种采用如权利要求7所述方法制备的毛细管电色谱柱分离二硫代苏糖醇和二硫代赤糖醇的方法,其特征在于,所述方法包括:


    技术总结
    本发明实施例公开了一种修饰ZIF‑93材料及其在毛细管电色谱柱中的应用,属于化学合成及化学分析技术领域。所述方法包括:4‑甲基咪唑‑5‑甲醛、组氨酸和乙酸锌在溶剂存在的条件下进行反应,得到所述修饰ZIF‑93材料。本发明以修饰ZIF‑93材料作为固定相制备了键合毛细管电色谱柱,该柱能够高效分离DTT和DTE,同时制备方法简单、重现性和稳定性好、使用寿命长,具有较好的应用前景。

    技术研发人员:高立娣,陈默,赵福全,秦世丽,初红涛
    受保护的技术使用者:齐齐哈尔大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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