分离辛基二茂铁同分异构体(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛基)-二茂铁的方法

技术领域

本发明属于辛基二茂铁分离提纯技术，具体涉及一种分离辛基二茂铁同分异构体 (2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛基)-二茂铁的方法。

背景技术

二茂铁衍生物广泛用于燃料油节油消烟剂、燃气助燃催化剂、紫外线吸收剂、光 敏催化剂、生物酶电极等领域。辛基二茂铁按照辛基取代基在茂环上的异构情况可分 为正辛基二茂铁、(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁和(4-辛基)-二茂铁。市场上纯度较 高的正辛基二茂铁是通过酰基化反应、再还原而得到的，相对纯度较高，可以采取常 规的方法对其进行分离提纯。而(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁和(4-辛基)-二茂铁三 种同分异构体是采用正辛基氯为烷基化试剂，在Lewis酸催化下进行二茂铁烷基取代 反应而合成的一种烷基链异构的异构体混合物，三种同分异构体含量比例接近1:1:1。 但是二茂铁上取代基结构不同会影响其催化氧化性能，而并没有分离三种辛基二茂铁 的文献报告。所以对辛基二茂铁工业品进行分离，获得相应高纯度的(2-辛基)-二茂铁、 (3-辛基)-二茂铁和(4-辛基)-二茂铁，对研究辛基二茂铁的催化等特性具有重要理论意 义和应用价值。

由于辛基二茂铁是一种金属有机化合物，沸点较高，(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)- 二茂铁及(4-辛基)-二茂铁三种同分异构体的物理化学性质极其相似，包括熔沸点、极 性等，在混合物中占的相对含量又比较接近，一般的方法很难分离。对辛基二茂铁进 行分离提纯，为分析测试所用的标准品打下铺垫，同时也获得三种一元取代辛基二茂 铁的同分异构体(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁和(4-辛基)-二茂铁，为其理论研究及 工程化应用奠定基础。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种分离辛基二茂铁同分异构体(2-辛 基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛基)-二茂铁的方法，以工业品辛基二茂铁为原料， 高收率、高纯度分离得到(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁和(4-辛基)-二茂铁简便的工 业化分离方法。

技术方案

一种分离辛基二茂铁同分异构体(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛基)-二茂 铁的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：在长度大于100mm的色谱柱填入的粒径为5～100um、孔径为的碳十八烷基硅烷键合硅胶，要保证填入的碳十八烷基硅烷键合硅胶的密度为 1.0～1.5g/mL；

步骤2：将5％～10％体积比的辛基二茂铁原料和非极性溶剂配置的溶液置于已经 填入的碳十八烷基硅烷键合硅胶的色谱柱上端；加入到柱子上端的辛基二茂铁溶液质 量为碳十八烷基硅烷键合硅胶质量的4％～10％；

步骤3：将洗脱剂以流速每分钟洗脱柱体积的2～5％穿过色谱柱向下流动，运行压 力为0.1-1.0MPa；所述洗脱剂用量为柱体积的150-250％；所述洗脱剂为体积分数甲醇 和水的80-90％的溶液或者体积比为乙醇比水等于90:10～100％的溶液；

步骤4：以紫外检测器检测穿过色谱柱后的液体，得到的图谱，根据峰的变化， 收集分三段：第一段出现第一个大峰后开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的液体， 主要为(4-辛基)-二茂铁；第二段从出现第二个大峰后开始接收该峰的色谱图斜率在 5～-5之间的液体，收集的主要为(3-辛基)-二茂铁；第三段从出现第三个大峰开始接收 该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，收集的主要为(2-辛基)-二茂铁。

将得到的三种辛基二茂铁置于真空烘箱至恒重后，分别替代步骤2中的辛基二茂 铁原料，重复制备步骤2～步骤4的制备过程，收集到比上一过程纯度更高的(2-辛基)- 二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛基)-二茂铁。

所述的辛基二茂铁原料是包含有(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛基)-二茂 铁的一种工业原料。

所述的高效液相色谱柱长度为100～300mm、内径为2～8mm。

所述十八烷基硅烷键合硅胶粒径为5um、孔径为

所述洗脱液为体积比为86:14的甲醇:水。

所述非极性溶剂为乙醇、异丙醇、二氯甲烷或乙酸乙酯。

有益效果

本发明提出的一种分离辛基二茂铁同分异构体(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁 及(4-辛基)-二茂铁的方法，以工业品辛基二茂铁为原料，通过制备型HPLC分离，通 过一次制备可以获得纯度大于92.7％的(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛基)- 二茂铁，第二次制备获得纯度大于99.3％的(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛 基)-二茂铁，回收率大于75.0％。

附图说明

图1：(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁和(4-辛基)-二茂铁的化学结构

图2：辛基二茂铁原料气相色谱-质谱联用及杂质分析表

图3：高效液相色谱测试三种辛基二茂铁得到完全基线分离图

图4：制备色谱仪制备三种辛基二茂铁图

图5：制备得到的三种辛基二茂铁气相色谱测试图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

在长度为100～1000mm、内径为50～150mm的制备色谱柱中填入粒径为10-50um 的十八烷基硅烷键合硅胶，然后接入制备色谱仪；以甲醇比水体积分数为80-90％的溶 液或者乙醇比水体积分数等于90～100％的一种配置制备色谱所用的流动相，洗脱剂用 量为柱体积的150-250％，洗脱流速为每分钟洗脱柱体积的2～5％；配置5～10％辛基二 茂铁和非极性溶剂溶液，进样器加入填料质量的4～10％辛基二茂铁溶液。观察紫外检 测器得到的图谱，根据峰的斜率变化，在一定时间段分别接收(2-辛基)-二茂铁溶液、 (3-辛基)-二茂铁溶液及(4-辛基)-二茂铁溶液。将得到的三种辛基二茂铁异构体置于真 空烘箱中，温度设置为40～60℃，相对真空度为-0.05～-0.08Mpa，保持3～4h后，充入 氮气至内外压力相等，再抽真空-0.05～-0.08Mpa，再充入氮气，重复充入氮气再抽真空 的过程8～10次，得到去除溶剂的(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛基)-二茂铁， 其纯度大于92.7％。以此得到的三种辛基二茂铁进行制备色谱仪二次制备，获得纯度 大于99.3％的(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛基)-二茂铁，回收率大于75％。

高效液相色谱分离中，所述的辛基二茂铁是包含有(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二 茂铁及(4-辛基)-二茂铁的一种工业原料。

本发明所述制备色谱分离柱中的固定相为C18烷基硅胶，粒径为10-50um，粒径 优先选择10um，保证填入的十八烷基硅烷键合硅胶的密度在1.0～1.5g/mL，制备柱运 行压力为0.1-1.0MPa，优先选择0.5MPa。

本发明所述的甲醇比水体积分数为80-90％的溶液或者乙醇比水等于90:10～100％ 作为流动相，优先选择体积比为86:14的甲醇：水。

本发明所述的进料浓度为5％～10％辛基二茂铁和非极性溶剂配置的溶液，弱极性 溶剂可以是乙醇、异丙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯等，优先选择5％的辛基二茂铁原料 和异丙醇的溶液。

本发明所述的进料量为柱体积的4％～10％配置好的辛基二茂铁溶液，优先选择 8％。

本发明所述洗脱流速为每分钟洗脱柱体积的2～5％，优先选择4％。

本发明所述的第一次制备时接收洗脱液的方法为：分三段收集，出现第一个大峰 后开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，主要为(4-辛基)-二茂铁；第二段从 出现第二个大峰后开始接收该峰的色谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，收集的主要为(3- 辛基)-二茂铁；第三段从出现第三个大峰开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗脱 液，收集的主要为(2-辛基)-二茂铁。

将上述步骤得到的三种辛基二茂铁置于真空烘箱至恒重后，分别代替辛基二茂铁 原料，同样方法通过制备色谱柱，分别出现大峰后开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之 间的洗脱液，除溶剂后，得到主要物质为纯度大于99.3％的(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)- 二茂铁及(4-辛基)-二茂铁。

本发明所述除溶剂温度设置为40～60℃，相对真空度为-0.05～-0.08Mpa，保持3～4h， 重复充入氮气再抽真空的过程8～10次。优先选择温度设置为60℃，相对真空度为 -0.08Mpa，保持4h，重复充入氮气再抽真空的过程10次。

实施案例：

本发明中所述的纯度，测试方法均采用面积归一化进行计算。下面结合实施案例 进一步阐述本发明的内容，但本发明不仅仅局限于以下案例。

实施例1

制备色谱分离柱中的固定相为C18烷基硅胶，粒径为10um，填入的十八烷基硅 烷键合硅胶的密度在1.0/mL，制备柱运行压力为1.0MPa。流动相为甲醇和水体积分数 为80％的溶液。选择浓度为5％辛基二茂铁的乙醇溶液。进样器进料量为柱体积的10％ 的辛基二茂铁溶液。接收洗脱液的方法为：分三段收集，色谱图出现第一个大峰后开 始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，主要为(4-辛基)-二茂铁，纯度为92.7％， 回收率为91.5％；第二段从色谱图出现第二个大峰后开始接收该峰的色谱图斜率在 5～-5之间的洗脱液，收集的主要为(3-辛基)-二茂铁，纯度为93.7％，回收率为90.4％； 第三段从色谱图出现第三个大峰开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，收集 的主要为(2-辛基)-二茂铁，纯度为98.4％，回收率为94.2％。

实施例2

制备色谱分离柱中的固定相为C18烷基硅胶，粒径为50um，保证填入的十八烷 基硅烷键合硅胶的密度在1.0/mL，制备柱运行压力为0.5MPa。流动相为甲醇比水体积 分数为90％的溶液。选择浓度为5％辛基二茂铁的异丙醇溶液，进样器进料量为柱体 积的10％的辛基二茂铁溶液。接收洗脱液的方法为：分三段收集，色谱图出现第一个 大峰后开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，主要为(4-辛基)-二茂铁，纯度 为93.0％，回收率为90.8％；第二段从色谱图出现第二个大峰后开始接收该峰的色谱 图斜率在5～-5之间的洗脱液，收集的主要为(3-辛基)-二茂铁，纯度为94.1％，回收率 为91.0％；第三段从色谱图出现第三个大峰开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗 脱液，收集的主要为(2-辛基)-二茂铁，纯度为97.6％，回收率为94.5％。

实施例3

制备色谱分离柱中的固定相为C18烷基硅胶，粒径为20um，保证填入的十八烷 基硅烷键合硅胶的密度在1.5g/mL，制备柱运行压力为0.8MPa。流动相为乙醇比水体 积分数为90％的溶液。选择浓度为10％辛基二茂铁的异丙醇溶液，进样器进料量为柱 体积的5％的辛基二茂铁溶液。接收洗脱液的方法为：分三段收集，色谱图出现第一 个大峰后开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，主要为(4-辛基)-二茂铁，纯 度为93.4％，回收率为91.5％；第二段从色谱图出现第二个大峰后开始接收该峰的色 谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，收集的主要为(3-辛基)-二茂铁，纯度为93.8％，回收 率为91.2％；第三段从色谱图出现第三个大峰开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的 洗脱液，收集的主要为(2-辛基)-二茂铁，纯度为98.3％，回收率为94.1％。

实施例4

制备色谱分离柱中的固定相为C18烷基硅胶，粒径为10um，保证填入的十八烷 基硅烷键合硅胶的密度在1.5g/mL，制备柱运行压力为0.5MPa。流动相是体积比为 86:14的甲醇:水的溶液。选择浓度为5％辛基二茂铁的异丙醇溶液，进样器进料量为柱 体积的8％的辛基二茂铁溶液。接收洗脱液的方法为：分三段收集，色谱图出现第一 个大峰后开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，主要为(4-辛基)-二茂铁，纯 度为94.2％，回收率为91.8％；第二段从色谱图出现第二个大峰后开始接收该峰的色 谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，收集的主要为(3-辛基)-二茂铁，纯度为94.8％，回收 率为92.5％；第三段从色谱图出现第三个大峰开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的 洗脱液，收集的主要为(2-辛基)-二茂铁，纯度为98.7％，回收率为94.6％。

实施例5

利用实施案例4中得到的三种纯度较高的辛基二茂铁，进行第二次制备色谱分离， 固定相为C18烷基硅胶，粒径为10um，保证填入的十八烷基硅烷键合硅胶的密度在 1.5g/mL，制备柱运行压力为0.5MPa。流动相是体积比为86:14的甲醇:水的溶液。选 择浓度为5％的(2-辛基)-二茂铁、(3-辛基)-二茂铁及(4-辛基)-二茂铁的异丙醇溶液，进 样器进料量为柱体积的8％的配置好的溶液。接收洗脱液的方法为：二次制备(4-辛基)- 二茂铁是从图谱出现大峰后开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，得到的(4- 辛基)-二茂铁纯度为99.3％，回收率为82.3％；二次制备(3-辛基)-二茂铁是从图谱出现 大峰后开始接收该峰色谱图斜率在5～-5之间的洗脱液，(3-辛基)-二茂铁纯度为99.4％， 回收率为81.9％；二次制备(2-辛基)-二茂铁是从图谱出现大峰后开始接收该峰色谱图 斜率在5～-5之间的洗脱液，(2-辛基)-二茂铁纯度为99.6％，回收率为87.1％。