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【金属有机框架】云南师范大学袁黎明教授等:手性金属-有机框架二维材料的液相色谱拆分性能研究

背景介绍


由于二维纳米材料具有更大的表面积以及更易于接近的手性作用位点,所以其可以增加色谱分离柱的分辨率Rs提高分离效能,到目前为止,将二维手性金属-有机骨架材料用于色谱手性固定相的研究还极少报道。通过后修饰法用L-羟基脯氨酸和D-(+)-葡萄糖两种手性分子对非手性的2D-MOFs NH2-Ni/Co MOFsZn-NH2-BDC MOFs进行修饰,使其成为2D-CMOFs,再通过网包法将其固载在硅胶上制备两种手性固定相用于HPLC手性柱。对制备的MOFs、CMOFs和手性固定相进行了一系列表征。两根HPLC手性柱的手性药物拆分能力探究实验结果表明,两根色谱柱对部分手性药物具有良好拆分能,说明NH2-Ni/Co-L-羟基脯氨酸和Zn-NH2-BDC-D-(+)-葡萄糖HPLC固定相在HPLC手性分离中具有一定的研究意义。




文章亮点

1.使用了超声法和溶剂热法分别合成了NH2-Ni/Co MOFsZn-NH2-BDC MOFs两种非手性MOFs,通过后修饰法将手性分子连接到MOFs,创造分离手性化合物需要的手性环境。

2.2D-MOFs材料的大比表面积、厚度小、活性位点充分暴露等优点,让其在用于HPLC手性分离柱上时可以增加色谱柱的理论塔板数,进而提高色谱柱的分离效率,在手性分离领域具有较大的应用价值。


内容介绍


1  实验部分

1.1  主要仪器与试剂

1.2  实验方法

1.2.1  MOF1MOF2的制备

根据文献[18]中的方法制备NH2-Ni/Co MOFs(MOF1),合成路线如图1a所示。根据文献[19]合成Zn-NH2-BDC MOFs (MOF2),合成路线如图1b所示

2  结果与讨论

2.1  XRD分析

MOF1、CMOF1进行XRD分析,分析结果见图3MOF1(图3线2主要衍射峰在8.95°17.87°,与文献[18](3线1)对照一致;CMOF1 (3线3)主要衍射峰在8.95°17.87°,以上数据说明修饰后的MOFs晶型结构未发生变化。

2.2  红外光谱分析
CMOF1红外光谱表征如图5所示。曲线1中3513 和3398 cm-1处的特征峰为-NH2特征峰,曲线2中3300 cm-1左右的宽峰为-OH的特征峰,曲线4中3305 cm-1特征峰表明NH2-BDC脱质子化成功,由于苯环等影响,导致-NHR峰蓝移。

2.3 圆二色谱(CD)分析

CMOF1CMOF2圆二色谱表征结果分别如图78所示,图中科顿(Cotton)效应明显,说明CMOF1CMOF2都具有手性,L-羟基脯氨酸和D-(+)-葡萄糖成功接到了两种MOFs上,让其有手性具备了手性分离所需要的条件

2.4  N2吸附脱附分析

将固定相1和固定相260℃下脱气处理10 h,进行氮气吸附测试结果如图9所示,两种固定相比表面积分别为46.8126.87 m2/g。由固定相氮气脱附数据计算得,固定相1孔平均尺寸为3.06 nm属于介孔材料,固定相2平均孔径尺寸为1.79 nm属于微孔材料,两种固定相对N2的等温吸附曲线都符合型等温线。

2.5  扫描电镜(SEM)分析

对合成的非手性MOFs、手性分子修饰后的CMOFs和手性固定相进行扫描电镜(SEM)表征,确定其是否为纳米片状结构,如图1011所示,结果表MOF1MOF2与文献[18,19]一致,手性修饰后的CMOF1CMOF2片状结构与MOF1MOF2有明显区别,也表明手性分子L-羟基脯氨酸和NH2-D-(+)-葡萄糖已经接MOF1MOF2上。

3  结论

本文使用了超声法和溶剂热法分别合成了NH2-Ni/Co MOFsZn-NH2-BDC MOFs两种非手性MOFs,通过后修饰法将手性分子连接到MOFs,创造分离手性化合物需要的手性环境。最后制成了NH2-Ni/Co-L-羟基脯氨酸和Zn-NH2-BDC-D-(+)-葡萄糖两根高效液相色谱手性分离柱,其中NH2-Ni/Co-L-羟基脯氨酸手性色谱柱对19种外消旋化合物和5位置异构体具有分离效果,Zn-NH2-BDC-D-(+)-葡萄糖手性色谱柱对12种外消旋体和3种位置异构体具有拆分效果,选择不同流动相,其拆分效果都有所提升,由此可见NH2-Ni/Co-L-羟基脯氨酸和Zn-NH2-BDC-D-(+)-葡萄糖在高效液相色谱手性分离应用中具有一定的使用价值。2D-MOFs材料的大比表面积、厚度小、活性位点充分暴露等优点,让其在用于HPLC手性分离柱上时可以增加色谱柱的理论塔板数,进而提高色谱柱的分离效率,在手性分离领域具有较大的应用价值。

2024.0336手性金属 ̄有机框架二维材料的液相色谱拆分性能研究.pdf


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