基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性色谱固定相

1.本发明属于手性色谱拆分领域，涉及一种基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性色谱固定相，具体涉及一种基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性色谱固定相及其制备方法及应用。


背景技术：

2.生命体系中的很多大分子物质如蛋白质、核酸,以及靶细胞和酶表面的受体一般都具有手性，当手性药物进入生命体系后，其生理活性主要依靠与靶细胞的手性匹配和分子识别机制。这对手性药物的光学纯度提出了较高的要求，因此手性拆分技术在制药领域具有非常重要的意义。在手性拆分技术中，色谱拆分法相较于其他拆分技术具有操作简便、选择性好、用量少、实验周期短的优点，可以满足各种对映体分离和测定的要求。因此在手性分离中具有巨大应用潜力。
3.色谱手性拆分主要依靠三点相互作用原理，在一对对映体与手性固定相之间，其中一种构型可以通过三点相互作用与手性固定相形成稳定状态，另外一种构型只能以两点相互作用形成不稳定状态，从而达到手性分离的目的。因此这对手性固定相提出了较高的要求。随着新型手性拆分材料的开发，金属有机骨架材料由于其出色的性能受到广泛关注。
4.金属有机骨架材料具有比表面积大、孔隙率高、孔径可调节、稳定性强等优点，适用于用做色谱固定相材料。此外，金属有机骨架可以通过直接合成的方法引入手性中心，满足立体化学位点的需求，同时具有如π-π堆积相互作用、金属离子的配位螯合作用、疏水作用以及笼式效应等相互作用形式，在满足手性识别位点之余，还提供了多种分子间相互作用力以加强手性拆分性能。然而，直接合成法是以手性化合物作为有机骨架与金属离子配位连接，虽然可以获得较高的手性配基密度，但是由于手性分子为非对称结构，该方法形成的mofs晶体形态不均一，色谱稳定性差，限制了其在手性色谱拆分中的应用。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性色谱固定相及其制备方法。该方法制备的金属有机骨架复合材料手性色谱固定相，克服了现有手性mofs色谱固定相分散性和稳定性差的缺点，利用后修饰技术引入手性位点，在满足手性识别作用的同时，可根据需求理性设计手性mofs，以提高mofs色谱固定相的色谱性能。
6.为此，本发明第一方面提供了一种基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相，所述基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料包括sio2核，以及包覆于sio2核外表面的mofs层，其中，所述mofs层通过液相外延法包覆于sio2核外表面，且利用后修饰技术在mofs层上键合手性配基。
7.本发明中，所述sio2的粒径为5μm，构成所述mofs层的材料包括uio-66-nh2、uio-67-nh2、mil-53-nh2及mil-101-nh2中的一种或几种；和/或，所述mofs层厚度为10-1000nm，
优选为100-500nm。
8.在本发明的一些实施例中，用于后修饰的手性配基包括l-酒石酸、l-氨基酸、d-樟脑酸、r-环氧苯乙烷及s-2-苯基丙酸中的一种或几种。
9.本发明第二方面提供了一种制备上述基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相的方法，其包括：
10.步骤a，向sio2分散液中加入偶联剂，搅拌，反应，洗涤，离心分离，干燥，制得氨基化sio2；
11.步骤b，将氨基化sio2分散液加入丁二酸酐溶液中，搅拌，反应，洗涤，干燥，制得羧基化sio2；
12.步骤c，将含有可溶性金属盐的羧基化sio2分散液与有机配体溶液混合，搅拌，反应，洗涤，活化，干燥，制得金属有机骨架复合材料；
13.步骤d，将金属有机骨架复合材料溶液加入到手性配基溶液中，搅拌，反应，洗涤，干燥，制得基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性色谱固定相。
14.本发明中，在步骤d中，所述手性配基溶液为手性配基溶于有机溶剂制得；所述手性配基溶液的浓度为1-40mmol/l；所述手性配基包括l-酒石酸、d-樟脑酸、r-环氧苯乙烷及s-2-苯基丙酸中的一种或几种；所述有机溶剂包括无水乙醇和二氯甲烷中的一种或几种。
15.根据本发明，在步骤d中，在手性配基溶液与金属有机骨架材料溶液混合前，任选地在手性配基溶液中加入羧基保护剂；优选地，所述手性配基与含有羧基保护剂的摩尔比为1:(0-4)；和/或，所述羧基保护剂包括但不限于三吡咯烷基溴化鏻六氟磷酸盐。
16.在本发明的一些实施例中，在步骤d中，所述金属有机骨架复合材料溶液为金属有机骨架复合材料溶于有机溶剂制得；所述金属有机骨架复合材料溶液的浓度为1-20mg/l；优选地，所述金属有机骨架复合材料溶液的浓度为8-15mg/l；所述有机溶剂包括无水乙醇和二氯甲烷中的一种或几种。
17.根据本发明，在步骤d中，任选地在金属有机骨架复合材料溶液中加入催化剂；所述金属有机骨架复合材料与催化剂的质量比为1：(0-3)；优选地，所述催化剂包括但不限于4-二甲氨基吡啶。
18.根据本发明，在步骤d中，所述手性配基与手性金属有机骨架材料的质量比为1:(0.5-5)。
19.本发明中，在步骤d中，所述金属有机骨架复合材料与手性配基溶液反应的搅拌的转速为100-800rpm。
20.在本发明的一些实施例中，在步骤d中，所述反应的温度为室温。
21.在本发明的另一些实施例中，在步骤d中，所述反应的时间为12-168小时，优选为12-120小时。
22.在本发明的一些具体优选的实施例中，在步骤d中，用乙醇洗涤，于80℃真空干燥，再在二氯甲烷溶液中活化6-96小时，最后于100℃真空干燥。
23.本发明第三方面提供了如本发明第一方面所述的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相，或如本发明第二方面所述的方法制得的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相在用作药物中间的芳香类外消旋体和用作非甾体药物的芳基丙酸类外消旋体的色谱拆分中的应用。
24.在本发明的一些实施例中，所述用作药物中间的芳香类外消旋体包括1-苯基乙醇、甲基苯甲胺、扁桃酸和1-(1-萘基)乙醇中的一种或几种。
25.在本发明的另一些实施例中，用作非甾体药物的芳基丙酸类外消旋体包括布洛芬、酮布洛芬、萘普生、非诺洛芬和氟比洛芬中的一种或几种。
26.本发明相对于现有技术具有如下优点：
27.(1)本发明采用原位合成的方式，具有合成方法简单、成本低、易实现工业化等特点。
28.(2)本发明得到的金属有机骨架复合材料的液相色谱柱融合了mofs和传统液相色谱柱的双重分离优势，具有通透性好、能够快速分离等优点。
29.(3)本发明所提供的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相克服现有手性mofs色谱固定相分散性和色谱稳定性差的缺点，可针对不同的对映体设计和构筑手性mofs有利于提高选择特异性、选择识别能力，并具有很高的色谱分辨率，拓展了手性mofs作为分离介质的应用范围，有利于大规模推广。
附图说明
30.下面结合附图来对本发明作进一步详细说明：
31.图1为实施例1中的手性mofs@sio2的xrd对比图。
32.图2为实施例1中的mofs@sio2的ft-ir图。
33.图3为实施例1中的mofs@sio2的sem图；其中，(a)sio
2-cooh；(b)mofs@sio2；(c)手性mofs@sio2。
34.图4为实施例1中的mofs@sio2的n2吸附脱附等温线图；其中，(a)mofs@sio2；(b)手性mofs@sio2。
35.图5为实施例1中手性固定相检测酮布洛芬的液相色谱图。
36.图6为实施例2中手性固定相检测甲基苯甲胺的液相色谱图。
具体实施方式
37.为使本发明容易理解，下面将结合附图详细说明本发明。但在详细描述本发明前，应当理解本发明不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。
38.除非另有定义，本文中使用的所有术语与本发明所属领域的普通技术人员的通常理解具有相同的意义。虽然与本文中描述的方法和材料类似或等同的任何方法和材料也可以在本发明的实施或测试中使用，但是现在描述了优选的方法和材料。
[0039]ⅰ.术语
[0040]
本发明所述用语“固定相”在色谱分离中固定不动、对样品产生保留的一相。柱色谱或平板色谱中既起分离作用又不移动的那一相。
[0041]
本发明所述用语“sio2@mofs”是指核壳结构的固相颗粒，也就是说在“sio2粒子核”外层包覆一层“mofs层”的核壳结构的固相颗粒，其中符号“@”是指核壳结构。
[0042]
本发明中作为核的sio2的粒径为5μm，所述sio2与硅球可以互换使用。
[0043]
本发明所述用语“任选的”是指选择性加入成分，指可以加入，也可以不加入。
[0044]ⅱ.实施方案
[0045]
如前所述，现有的制备mofs色谱固定相的方法主要集中于利用手性分子作为有机配体并与金属位点结合形成手性mofs。但是，由于手性分子为非对称结构，所形成的mofs晶体形态不均一，色谱稳定性差，限制了其在手性色谱拆分中的应用。鉴于此，本发明人对于基于mofs的色谱固定相及其分离效果进行了大量研究。
[0046]
本发明人研究发现，手性后修饰方法是在非手性mofs骨架上，对mofs的表面进行手性分子的修饰，从而引入手性功能，该方法保持了mofs自身结晶性，很好的解决了稳定性差的问题。该方法的另一优势在于，可以根据手性拆分的需要，理性设计手性位点，满足不同条件下手性拆分的需求。此外，利用自组装法使mofs材料与具有优良色谱性能的二氧化硅材料形成壳核结构，也可进一步提高mofs作为色谱固定相的拆分性能和流体性能。因此，基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性色谱固定相在手性色谱拆分中具有良好的应用前景。
[0047]
因此，本发明第一方面所涉及的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相，其基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料包括sio2核，以及包覆于sio2核外表面的mofs层，其中，所述mofs层通过液相外延法包覆于sio2核外表面，且利用后修饰技术在mofs层上键合手性配基。
[0048]
上述金属有机骨架复合材料包括sio2核，以及包覆于sio2核外表面的mofs层，本发明中以sio2@mofs表示，而基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料可以理解为在金属有机骨架复合材料(sio2@mofs)的mofs层上键合手性配基制得，则其可以表示为基于后修饰技术的sio2@mofs，这可以进一步理解为以基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料(基于后修饰技术的sio2@mofs)作为手性液相色谱固定相，或者是由基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料(基于后修饰技术的sio2@mofs)构成的手性液相色谱固定相，本发明中也称为基于后修饰技术的sio2@mofs手性液相色谱固定相；因此，容易理解，在提到基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料(基于后修饰技术的sio2@mofs)的液相色谱固定相时，指的是成分为sio2@mofs的手性液相色谱固定相，亦即基于后修饰技术的sio2@mofs手性液相色谱固定相。
[0049]
基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相中：
[0050]
所述sio2的粒径为5μm。
[0051]
所述mofs层厚度为10-2000nm，优选为100-1000nm，进一步优选为100-500nm。优选地，构成所述mofs层的材料包括uio-66-nh2、uio-67-nh2、mil-53-nh2及mil-101-nh2中的一种或几种。
[0052]
本发明中所述“uio-66-nh
2”(zirconium aminobenzenedicarboxylate mof)为含锆mof材料，其单位分子式为c
48h34
n6o
32
zr6，单位分子量为1754.15，配位金属为zr，配体为2-氨基对苯甲酸，其分子结构式如式(1)所示。
[0053][0054]
本发明中所述“uio-67-nh
2”(zirconium aminobiphenyldicarboxylate mof)为含锆mof材料，其单位分子式为c
84h58
n6o
32
zr6，单位分子量为2210.58，配位金属为zr，配体为2-氨基-4,4
’‑
联苯二甲酸，其分子结构式如式(2)所示。
[0055][0056]
本发明中所述“nh
2-mil-53(al)”(aluminumaminobenzenedicarboxylate mof)为含铝mof材料，其单位分子式为c8h5no5al，单位分子量为222.11，配位金属为al，配体为2-氨基对苯二甲酸，其分子结构式如式(3)所示。
[0057][0058]
所述“mil-101-nh2(al)”单位分子式为c
24h15
n3o
13
al9，单位分子量为796.23，配位金属为al，配体为2-氨基对苯二甲酸，其分子结构式如式(4)所示。
[0059][0060]
所述基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相的比表面积为540-2200m2·
g-1
；例如，在一些例子中，所述基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相的比表面积为700m2·
g-1
、730m2·
g-1
、1100m2·
g-1
、1900m2·
g-1
。
[0061]
所述基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相的平均孔径为具体包括
[0062]
在本发明的一些实施例中，用于后修饰的手性配基包括l-酒石酸、l-氨基酸、d-樟脑酸、r-环氧苯乙烷及s-2-苯基丙酸中的一种或几种。
[0063]
本发明第二方面所涉及的制备基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相的方法包括：
[0064]
步骤1，向sio2分散液中加入偶联剂，搅拌，反应，洗涤，离心分离，干燥，制得氨基化sio2；
[0065]
步骤2，将氨基化sio2分散液加入丁二酸酐溶液中，搅拌，反应，洗涤，干燥，制得羧基化sio2；
[0066]
步骤3，将含有可溶性金属盐的羧基化sio2分散液与有机配体溶液混合，任选地在含有可溶性金属盐的羧基化sio2分散液与有机配体溶液的混合液中加入酸溶液，搅拌，反应，洗涤，活化，干燥，制得金属有机骨架复合材料；
[0067]
步骤4，将金属有机骨架复合材料溶液加入到手性配基溶液中，搅拌，反应，洗涤，干燥，制得基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性色谱固定相。
[0068]
如前所述，本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性色谱固定相及其制备方法，利用该方法所制备的用作手性液相色谱固定相的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料包括sio2核，以及包覆于sio2核外表面的mofs层，其中，所述mofs层通过液相外延法包覆于sio2核外表面，且利用后修饰技术在mofs层上键合手性配基，也就是在金属有机骨架复合材料(sio2@mofs)的mofs层上键合手性配基即可获得基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性色谱固定相。上述制备金属有机骨架复合材料(sio2@mofs)的步骤1-3的具体操作可以参考中国专利cn202010720631.6。
[0069]
本领域技术人员应当了解的是，当需要制备的基于金属有机骨架复合材料的液相色谱固定相的sio2核外表面的mofs层为含zr的uio类材料时，在步骤3中需要加入酸溶液。
[0070]
当需要制备的后修饰配基为(s)-2-苯丙酸、l-酒石酸和(d)-樟脑酸时，在步骤4中
需要在手性配基溶液中加入羧基保护剂。
[0071]
当需要制备的后修饰配基为(s)-2-苯丙酸、l-酒石酸和(d)-樟脑酸时，在步骤4中需要在金属有机骨架复合材料溶液中加入催化剂。
[0072]
上述步骤1是以粒径为5μm的sio2为核，加入偶联剂，采用硅胶偶联法制备氨基化sio2，具体反应条件如下：
[0073]
(1)所述sio2分散液由sio2分散于无水乙醇中制得；在所述sio2分散液中，sio2的含量为0.03-0.05g/ml。
[0074]
(2)所述sio2与偶联剂的质量体积比为0.1-2g/ml，优选为1-2g/ml。
[0075]
(3)所述偶联剂包括但不限于氨基硅烷化试剂，其优选为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
[0076]
(4)所述反应的温度为50-90℃，优选为70-90℃,进一步优选为70℃；所述反应的时间为12-48小时，优选为24-48小时，进一步优选为24h。
[0077]
(5)采用无水乙醇洗涤至少一次，优选为3次；产物离心后，置于70℃真空干燥箱中真空干燥8h。
[0078]
在一些具体的实施例中，在步骤1中，将粒径为5μm的sio2加入到无水乙醇中搅拌60min后制成sio2分散液；向其中加入作为偶联剂的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，升温至50-90℃，优选为70-90℃,进一步优选为70℃，搅拌反应12-48小时，优选为24-48小时，进一步优选为24h；反应结束后用无水乙醇洗涤三次，离心后将产物置于60-70℃真空干燥箱中真空干燥8h，获得干燥的氨基化sio2颗粒。
[0079]
上述步骤2中，通过丁二酸酐对氨基化sio2进行羧基化sio2，制备羧基化sio2，具体反应条件如下：
[0080]
(1)所述丁二酸酐溶液由丁二酸酐溶于dmf中制得；丁二酸酐溶液中丁二酸酐的含量为0.05-0.5g/ml，优选为0.10-0.5g/ml，进一步优选为0.10g/ml。
[0081]
(2)所述氨基化sio2分散液由氨基化sio2分散于dmf中制得；在所述氨基化sio2分散液中，氨基化sio2的含量为0.05-0.2g/ml，优选为0.05-0.1g/ml。
[0082]
(3)所述氨基化sio2与丁二酸酐的质量比为1:(1-5)，优选为1:(2-5)，进一步优选为1:2。
[0083]
(4)所述反应的温度为室温；所述反应的时间为12-48小时，优选为24-48小时，进一步优选为24小时。
[0084]
在一些具体的实施例中，在步骤2中，将丁二酸酐加入到dmf中氮吹后搅拌溶解，制得丁二酸酐溶液；将氨基化sio2超声分散于dmf，制成氨基化sio2分散液；将氨基化sio2分散液逐滴加入到丁二酸酐溶液中，室温条件下，搅拌反应12-48小时，优选为24-48小时，进一步优选为24小时；反应结束后用dmf洗涤三次，无水乙醇洗涤三次；离心后将产物置于60-70℃真空干燥箱中，真空干燥8h，获得干燥的羧基化sio2颗粒。
[0085]
在步骤3中，通过含有可溶性金属盐的羧基化sio2分散液与有机配体溶液混合反应，制备基于金属有机骨架复合材料的液相色谱固定相，具体反应条件如下：
[0086]
(1)所述可溶性金属盐溶液由可溶性金属盐溶于dmf中制成，所述可溶性金属盐溶液的浓度为0.01-0.05mmol/ml；所述可溶性金属盐包括zrcl4、alcl3·
6h2o、al(no3)3
·
h2o、fecl3·
6h2o和crcl3中的一种或几种。
[0087]
(2)所述含有可溶性金属盐的羧基化sio2分散液由羧基化sio2分散于可溶性金属盐溶液中制成，所述羧基化的sio2与可溶性金属盐的质量比为1:(0.2-2)，优选为1:2。
[0088]
(3)所述有机配体溶液由有机配体溶于dmf中制成，有机配体溶液的浓度为0.01-0.05mmol/ml；所述有机配体包括氨基对苯二甲酸和/或氨基联苯二甲酸。
[0089]
(4)所述酸溶液以滴加的方式加入；含有可溶性金属盐的羧基化sio2分散液与有机配体溶液的混合液与酸溶液的体积比为1:(0-6)；优选地，所述酸溶液的加入量为1-10ml；所述酸溶液包括盐酸、醋酸、硫酸、硝酸和乙二酸中的一种或几种，优选为醋酸或盐酸。
[0090]
(5)所述羧基化sio2与有机配体的质量比为1:(0.2-2)，优选为1:2。
[0091]
(6)所述搅拌的转速为100-800pm；所述反应的温度为100-140℃；所述反应的时间为6-72小时
[0092]
(7)依次用n,n-二甲基甲酰胺和二氯甲烷洗涤，40-60℃真空干燥，在二氯甲烷溶液中活化6-72小时，最后于40-60℃真空干燥。
[0093]
本发明中，酸溶液均以市售浓度直接使用。
[0094]
在一些具体的实施例中，在步骤3中，将可溶性金属盐超声溶解与dmf中，加入羧基化sio2，制成含有可溶性金属盐的羧基化sio2分散液；将有机配体氨基对苯二甲酸超声溶解于dmf中，制成有机配体溶液；将有机配体溶液加入到含有可溶性金属盐的羧基化sio2分散液中，形成悬浊液，加热至100-140℃，搅拌反应6-72小时，依次用n,n-二甲基甲酰胺和二氯甲烷洗涤，40℃真空干燥，在二氯甲烷溶液中活化6-72小时，最后于40℃真空干燥，制得到金属有机骨架复合材料。
[0095]
上述步骤4中，通过手性配基溶液与金属有机骨架复合材料中骨架上的氨基反应，制备金属有机骨架复合材料手性色谱固定相，具体反应条件如下：
[0096]
(1)所述手性配基溶液为手性配基溶于有机溶剂制得；所述手性配基溶液的浓度为1-40mmol/l；所述手性配基包括l-酒石酸、d-樟脑酸、r-环氧苯乙烷及s-2-苯基丙酸中的一种或几种；所述有机溶剂包括无水乙醇和二氯甲烷中的一种或几种。
[0097]
(2)所述金属有机骨架复合材料溶液为金属有机骨架复合材料溶于有机溶剂制得；所述金属有机骨架复合材料溶液的浓度为1-20mg/l；优选地所述金属有机骨架复合材料溶液的浓度为8-15mg/l；所述有机溶剂包括无水乙醇和二氯甲烷中的一种或几种。
[0098]
(3)所述手性配基与手性金属有机骨架材料的质量比为1：(0.5-5)。所述搅拌的转速为100-800rpm；和/或，所述反应的温度为室温；和/或，所述反应的时间为12-168小时，优选为12-120小时。
[0099]
(4)用乙醇洗涤，80℃真空干燥，再在二氯甲烷溶液中活化6-96小时，最后于100℃真空干燥。
[0100]
在一些具体的实施例中，在步骤4(1)中，将手性配基加入到有机试剂中超声溶解，制得手性配基溶液；并将羧基保护剂加入到上述溶液中；将金属有机骨架复合材料超声分散于相同的有机试剂中，制成金属有机骨架复合材料溶液；将催化剂加入到上述溶液中；再将手性配基溶液和金属有机骨架复合材料溶液混合，室温条件下，搅拌反应12-168小时，优选为12-120小时；反应结束后用无水乙醇洗涤三次；离心后将产物置于80℃真空干燥箱中，真空干燥8h；将干燥的产物在二氯甲烷溶液中活化6-96小时，最后于100℃真空干燥8h，获
得金属有机骨架复合材料手性色谱固定相。
[0101]
所述基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性液相色谱固定相包括sio2核，以及包覆于sio2核外表面的mofs层及键合在有机骨架上的手性配基。所述sio2的粒径为5μm，所述mofs层厚度为1-100nm，优选为1-10nm，所述手性配基接枝率为10-50％。
[0102]
在本发明第三方面，如本发明第一方面所述的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性液相色谱固定相或如本发明第二方面所述的方法制备的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性液相色谱固定相在用作药物中间的芳香类外消旋体和用作非甾体药物的芳基丙酸类外消旋体的色谱拆分中的应用，这可以理解为利用本发明第一方面所述的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性液相色谱固定相或如本发明第二方面所述的方法制备的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性液相色谱固定相来色谱拆分用作药物中间的芳香类外消旋体和用作非甾体药物的芳基丙酸类外消旋体的方法。
[0103]
在本发明的一些实施例中，所述用作药物中间的芳香类外消旋体包括1-苯基乙醇、甲基苯甲胺、扁桃酸和1-(1-萘基)乙醇中的一种或几种。
[0104]
在本发明的一些实施例中，用作非甾体药物的芳基丙酸类外消旋体包括布洛芬、酮布洛芬、萘普生、非诺洛芬和氟比洛芬中的一种或几种。
[0105]
本发明所提供的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性液相色谱固定相的制备方法为：
[0106]
(1)以3-氨基丙基三乙氧基硅烷为偶联剂，在sio2表面引入氨基；
[0107]
(2)以丁二酸酐为修饰剂，在氨基化的sio2表面引入羧基；
[0108]
(3)以可溶性金属盐及含有氨基活性位点的有机配体为原料，通过液相外延法制备mof-nh2@sio2；
[0109]
(4)向步骤(3)所得的mof-nh2@sio2中键合入手性位点；
[0110]
(5)对步骤(4)所得到的材料进行活化，以去除mofs孔道内的其它溶剂分子；将活化后的材料分散于甲醇中，利用装柱机将材料装入色谱柱中，即得金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相。
[0111]
通过调节金属盐和有机配体与sio2的比例，可以有效调节壳层的厚度，通过改变金属盐和有机配体的种类，可以有效的改变壳层的孔径，通过更换手性配体的种类，可以得到不同种类的mofs材料。
[0112]
所制备的mofs@sio2复合材料同时具有mofs材料较大的比表面积、可调节的孔道和粒径尺寸以及骨架可修饰等优点，及sio2的优良的色谱性能，具有良好的应用前景。
[0113]
所制备手性mofs@sio2具有不同的孔尺寸及手性位点，可对不同结构的外消旋体具有不同的识别能力。
[0114]
如前所述，直接合成法是以手性化合物作为有机骨架与金属离子配位连接，虽然可以获得较高的手性配基密度，但是由于手性分子为非对称结构，该方法形成的mofs晶体形态不均一，色谱稳定性差，限制了其在手性色谱拆分中的应用。
[0115]
而研究结果表明，手性后修饰方法是在非手性mofs骨架上，对mofs的表面进行手性分子的修饰，从而引入手性功能，该方法保持了mofs自身结晶性，很好的解决了稳定性差的问题。该方法的另一优势在于，可以根据手性拆分的需要，理性设计手性位点，满足不同条件下手性拆分的需求。此外，利用自组装法使mofs材料与具有优良色谱性能的二氧化硅
材料形成壳核结构，也可进一步提高mofs最为色谱固定相的拆分性能和流体性能。因此，基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性色谱固定相在手性色谱拆分中具有良好的应用前景。
[0116]ⅲ.实施例
[0117]
以下通过附图和具体实施例对于本发明进行进一步具体说明。下文所述实验方法，如无特殊说明，均为实验室常规方法。下文所述实验材料，如无特别说明，均可由商业渠道获得。
[0118]
以下实施例中所采用的检测及分析方法：
[0119]
(1)采用d8 advance型x射线粉末衍射仪(德国bruker公司)对mofs和sio2@mofs进行xrd分析。
[0120]
(2)采用bruker vertex 80 v带有dtgs检测器(16次连续扫描)的傅里叶变换红外光谱仪(德国bruker公司)对mofs和sio2@mofs进行ft-ir分析。
[0121]
(3)采用jsm-7401f型扫描电子显微镜[日本电子株式会社(jeol)]对mofs和sio2@mofs进行sem分析。
[0122]
(4)采用mastrersizer 2000型激光粒度仪(英国马尔文仪器有限公司)对基于金属有机骨架复合材料液相色谱固定相的粒度分布进行分析。
[0123]
(5)壳层厚度通过粒度分布测量结果减去硅球直径计算获得。
[0124]
(6)采用autosorbiq型全自动比表面积与孔隙度分析仪[美国康塔仪器公司]测量基于金属有机骨架复合材料液相色谱固定相的比表面积和孔径。
[0125]
(7)采用lc-20at高效液相色谱仪(日本株式会社岛津制作所)进行液相色谱分析。
[0126]
实施例1：制备基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相
[0127]
(1)sio2的氨基化：以(氨基硅烷化试剂)为偶联剂，以粒径为5μm的sio2为核，采用硅胶偶联法制备氨基化sio2：将1g sio2加入到30ml无水乙醇中搅拌60min后加入1ml 3-氨基丙基三乙氧基硅烷，升温至70℃，搅拌24h。反应结束后用无水乙醇洗涤三次。离心后将产物置于70℃真空干燥箱中真空干燥8h。
[0128]
(2)sio2的羧基化：称取2g丁二酸酐加入到20ml dmf中氮吹后搅拌溶解，1g氨基化sio2超声分散于20ml dmf后逐滴加入到丁二酸酐溶液中，室温搅拌24h。反应结束后用dmf洗涤三次，无水乙醇洗涤三次。离心后将产物置于70℃真空干燥箱中真空干燥8h。
[0129]
(3)mof-nh2@sio2的制备：将1mmol zrcl4超声溶解于50ml dmf中，加入0.1g羧基化sio2，将1mmol氨基联苯二甲酸超声溶解于50ml dmf后加入2ml醋酸，与上述溶液混合，搅拌72h。分别用dmf和ch2cl2各清洗两遍，置于60℃真空干燥箱中真空干燥8h，即可得到带氨基的金属有机骨架复合材料；
[0130]
(4)mof-nh2@sio2的手性后修饰：称取0.1g mof-nh2@sio2超声分散于20ml无水乙醇中，滴加70μl(r)-1,2-环氧乙苯，调节ph＝8，在室温下搅拌12h。用无水乙醇清洗两遍，置于60℃真空干燥箱中真空干燥8h。即可得到金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相。
[0131]
实施例2：制备基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相
[0132]
(1)sio2的氨基化：同实施例1；
[0133]
(2)sio2的羧基化：同实施例1；
[0134]
(3)mof-nh2@sio2的制备：将0.6mmol alcl3·
6h2o超声溶解于150ml dmf中，倒入含0.5g羧基化硅球的50ml dmf中，搅拌1h，将0.9mmol 2-氨基对苯二甲酸超声溶解于200ml dmf后，与上述溶液混合，搅拌72h。分别用dmf和ch2cl2各清洗两遍，置于60℃真空干燥箱中真空干燥8h。即可得到金属有机骨架复合材料的液相色谱固定相；
[0135]
(4)mof-nh2@sio2的手性后修饰：称取4.3mmol三吡咯烷基溴化鏻六氟磷酸盐超声溶于100ml二氯甲烷中，滴加500μl(s)-2-苯丙酸，称取0.5g mof-nh2@sio2和8.5mmol 4-二甲氨基吡啶超声分散于50ml二氯甲烷中，在室温下搅拌48h。用二氯甲烷清洗两遍，置于40℃真空干燥箱中真空干燥8h。即可得到金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相。
[0136]
实施例3：制备基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相
[0137]
(1)sio2的氨基化：同实施例1；
[0138]
(2)sio2的羧基化：同实施例1；
[0139]
(3)mof-nh2@sio2的制备：将1mmol zrcl4超声溶解于50ml dmf中，加入0.1g羧基化sio2，将1mmol氨基对苯二甲酸超声溶解于50ml dmf后加入2ml醋酸，与上述溶液混合，搅拌72h。分别用dmf和ch2cl2各清洗两遍，置于60℃真空干燥箱中真空干燥8h，即可得到带氨基的金属有机骨架复合材料；
[0140]
(4)mof-nh2@sio2的手性后修饰：称取0.1g mof-nh2@sio2超声分散于20ml无水乙醇中，滴加70μl(r)-1,2-环氧乙苯，调节ph＝8，在室温下搅拌12h。用无水乙醇清洗两遍，置于40℃真空干燥箱中真空干燥8h。即可得到金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相。
[0141]
实施例4：制备基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相
[0142]
(1)sio2的氨基化：同实施例1；
[0143]
(2)sio2的羧基化：同实施例1；
[0144]
(3)mof-nh2@sio2的制备：将0.6mmol crcl3超声溶解于150ml dmf中，倒入含0.5g羧基化硅球的50ml dmf中，搅拌1h，将0.9mmol 2-氨基对苯二甲酸超声溶解于200ml dmf后，与上述溶液混合，搅拌72h。分别用dmf和ch2cl2各清洗两遍，置于60℃真空干燥箱中真空干燥8h。即可得到金属有机骨架复合材料的液相色谱固定相。
[0145]
(4)mof-nh2@sio2的手性后修饰：称取6mmol三吡咯烷基溴化鏻六氟磷酸盐超声分散于200ml无水乙醇中，加入6.4mmol(l)-酒石酸，称取0.5g mof-nh2@sio2和12mmol 4-二甲氨基吡啶超声分散于50ml无水乙醇中，在室温下搅拌96h，用无水乙醇洗三次，置于70℃真空干燥箱中真空干燥8h，即可得到金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相。
[0146]
实施例5：制备基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相
[0147]
(1)sio2的氨基化：同实施例1；
[0148]
(2)sio2的羧基化：同实施例1；
[0149]
(3)mof-nh2@sio2的制备：将0.6mmol fecl3·
6h2o超声溶解于150ml dmf中，倒入含0.5g羧基化硅球的50ml dmf中，搅拌1h，将0.9mmol 2-氨基对苯二甲酸超声溶解于200ml dmf后，与上述溶液混合，搅拌72h。分别用dmf和ch2cl2各清洗两遍，置于60℃真空干燥箱中真空干燥8h。即可得到金属有机骨架复合材料的液相色谱固定相。
[0150]
(4)mof-nh2@sio2的手性后修饰：称取6mmol三吡咯烷基溴化鏻六氟磷酸盐超声分散于200ml无水乙醇中，加入6.4mmol(d)-樟脑酸，称取0.5g mof-nh2@sio2和12mmol 4-二甲
氨基吡啶超声分散于50ml无水乙醇中，在室温下搅拌96h，用无水乙醇洗三次，置于70℃真空干燥箱中真空干燥8h，即可得到金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相。
[0151]
实施例6：检测基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相的色谱性能
[0152]
(1)手性mofs@sio2材料结构表征：
[0153]
图1为mofs和mofs@sio2的xrd对比图；图2为sio2和mofs@sio2的ft-ir图；图3为mofs@sio2的sem图，图4为mofs@sio2的n2吸附脱附等温线图。
[0154]
(2)色谱性能：
[0155]
选择酮布洛芬作为非甾体药物中的芳基丙酸类外消旋体的代表对实施例1中制备的mofs@sio2的手性色谱固定相进行色谱性能测定。测定的操作步骤如下：
[0156]
色谱柱的填装：采用匀浆法装填色谱柱。称取1g mofs@sio2超声搅拌使其分散于50ml甲醇中20min，以甲醇为流动相在压力为40mpa下将材料装填入100mm
×
2.1mm的色谱柱内，维持50min后降压，静置10min，卸下色谱柱管。在进行色谱实验前，用甲醇冲洗色谱柱至基线平滑。
[0157]
酮布洛芬标准液：以甲醇作为溶剂配制1mg ml-1的溶液10ml。
[0158]
液相色谱分析方法：
[0159]
流动相：甲醇(v)：水(v)＝95:5；检测波长：254nm；流速：0.1ml min-1
；柱温：40℃，进样量：2l。
[0160]
图5为酮布洛芬的液相色谱图。
[0161]
(3)色谱性能：
[0162]
选择甲基苯甲胺作为药物中间体中的芳香类外消旋体的代表对实施例2中制备的mofs@sio2的手性色谱固定相进行色谱性能测定。测定的操作步骤如下：
[0163]
色谱柱的填装：采用匀浆法装填色谱柱。称取1g mofs@sio2超声搅拌使其分散于50ml正己烷/异丙醇(v/v，95:5)中20min，以正己烷/异丙醇(v/v，95:5)为流动相在压力为40mpa下将材料装填入100mm
×
2.1mm的色谱柱内，维持50min后降压，静置10min，卸下色谱柱管。在进行色谱实验前，用正己烷/异丙醇(v/v，95:5)冲洗色谱柱至基线平滑。
[0164]
甲基苯甲胺标准液：以正己烷/异丙醇(v/v，95:5)作为溶剂配制1mg
·
ml-1
的溶液10ml。
[0165]
液相色谱分析方法：
[0166]
流动相：正己烷(v)：异丙醇(v)＝95:5；检测波长：210nm；流速：0.3ml
·
min-1
；柱温：40℃，进样量：2μl。
[0167]
图6为甲基苯甲胺的液相色谱图。
[0168]
将甲基苄胺在相同的液相色谱条件下连续进样10次，结果见表1。
[0169]
表1
[0170]
次数t
r1
s1t
r2
s215.488258817287.2532098860525.468253039577.2472042352935.436251664097.2092046914845.46253656447.15920458674
55.45253483977.1352046777065.487257608857.22081290175.465254289547.172056819785.537261109697.3292109500495.54258225177.26420758649105.468255491937.17620635588平均值5.479925573865.37.214220667806.5标准偏差0.034497826304546.12150.058879915237711.7629相对标准偏差0.0062953390.011908490.0081616690.011501548
[0171]
从表1可以看出，将甲基苄胺在相同的液相色谱条件下连续进样10次，其保留时间和峰面积的相对标准偏差(rsd)均在1％左右，表明上述mofs@sio2的手性色谱固定相对分析结果有着很好的重复性及色谱稳定性。
[0172]
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明做出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

技术特征：
1.一种基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相，所述基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料包括sio2核，以及包覆于sio2核外表面的mofs层，其中，所述mofs层通过液相外延法包覆于sio2核外表面，且利用后修饰技术在mofs层上键合手性配基。2.根据权利要求1所述的手性液相色谱固定相，其特征在于，所述sio2的粒径为5μm，构成所述mofs层的材料包括uio-66-nh2、uio-67-nh2、mil-53-nh2及mil-101-nh2中的一种或几种；和/或，所述mofs层厚度为10-1000nm，优选为100-500nm。3.根据权利要求1或2所述的手性液相色谱固定相，其特征在于：用于后修饰的手性配基包括l-酒石酸、l-氨基酸、d-樟脑酸、r-环氧苯乙烷及s-2-苯基丙酸中的一种或几种。4.一种制备权利要求1-3中任意一项所述的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性液相色谱固定相的方法，其包括：步骤a，向sio2分散液中加入偶联剂，搅拌，反应，洗涤，离心分离，干燥，制得氨基化sio2；步骤b，将氨基化sio2分散液加入丁二酸酐溶液中，搅拌，反应，洗涤，干燥，制得羧基化sio2；步骤c，将含有可溶性金属盐的羧基化sio2分散液与有机配体溶液混合，搅拌，反应，洗涤，活化，干燥，制得金属有机骨架复合材料；步骤d，将金属有机骨架复合材料溶液加入到手性配基溶液中，搅拌，反应，洗涤，干燥，制得基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的手性色谱固定相。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤d中，所述手性配基溶液为手性配基溶于有机溶剂制得；所述手性配基溶液的浓度为1-40mmol/l；所述手性配基包括l-酒石酸、d-樟脑酸、r-环氧苯乙烷及s-2-苯基丙酸中的一种或几种；所述有机溶剂包括无水乙醇和二氯甲烷中的一种或几种。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤d中，在手性配基溶液与金属有机骨架材料溶液混合前，任选地在手性配基溶液中加入羧基保护剂；优选地，所述手性配基与含有羧基保护剂的摩尔比为1:(0-4)；和/或，所述羧基保护剂包括但不限于三吡咯烷基溴化鏻六氟磷酸盐。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤d中，所述金属有机骨架复合材料溶液为金属有机骨架复合材料溶于有机溶剂制得；所述金属有机骨架复合材料溶液的浓度为1-20mg/l；优选地所述金属有机骨架复合材料溶液的浓度为8-15mg/l；所述有机溶剂包括无水乙醇和二氯甲烷中的一种或几种。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤d中，任选地在金属有机骨架复合材料溶液中加入催化剂；所述金属有机骨架复合材料与催化剂的质量比为1:(0-3)；优选地，所述催化剂包括4-二甲氨基吡啶。9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤d中，所述手性配基与手性金属有机骨架材料的质量比为1：(0.5-5)。所述搅拌的转速为100-800rpm；和/或，所述反应的温度为室温；和/或，所述反应的时间为12-168小时，优选为12-120小时；和/或，在步骤d中，用乙醇洗涤，80℃真空干燥，再在二氯甲烷溶液中活化6-96小时，最后于100℃真空干燥。10.如权利要求1-3中任意一项所述的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的液
相色谱固定相或如权利要求4-10中任意一项所述的方法制得的基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料的液相色谱固定相在用作药物中间的芳香类外消旋体和用作非甾体药物的芳基丙酸类外消旋体的色谱拆分中的应用；优选地，所述用作药物中间的芳香类外消旋体包括1-苯基乙醇、甲基苯甲胺、扁桃酸和1-(1-萘基)乙醇中的一种或几种；用作非甾体药物的芳基丙酸类外消旋体包括布洛芬、酮布洛芬、萘普生、非诺洛芬和氟比洛芬中的一种或几种。

技术总结
本发明涉及一种基于后修饰技术的金属有机骨架复合材料手性色谱固定相的制备方法和应用。本发明以硅球作为分离介质，采用液相外延法在硅球表面原位自组装生成金属有机骨架材料，并利用后修饰技术引入手性配基，形成金属有机骨架复合材料手性固定相。在此基础上，利用该材料用于药物中间体中的芳香类、非甾体药物中的芳基丙酸类外消旋体的色谱分离。本发明提供的制备方法操作简便，原料价廉易得，所获材料具有MOFs材料比表面积大、孔径可调的优点，同时克服了现有手性MOFs色谱固定相分散性、稳定性差的缺点，可提高手性色谱固定相的选择识别能力，拓展了手性MOFs作为分离介质的应用范围，具有较大的应用前景。具有较大的应用前景。具有较大的应用前景。


技术研发人员：赵睿 于清波 白雪妍
受保护的技术使用者：北京工商大学
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/3/8