Preparation and Application of Imidazole-based Ionic Liquid and Amide Bipolar Groups Co-embedded Hydrophilic C18 Silica Gel Stationary Phase

doi:10.7503/cjcu20230503

Abstract

Abstract:

In this work， octadecyl-modified silica chromatographic stationary phases with amide and imidazole-based ionic liquid bipolar groups co-embedded were prepared by stepwise bonding and two stationary phases with different anionic coordinations（Sil-IL-AMC18-Cl and Sil-IL-AMC18-Tf₂N） were prepared by ion-exchange， which were characterized by means of infrared spectroscopy and elemental analysis. Both stationary phases showed C=C stretching vibration peaks and C=N bending vibration peaks on the imidazole ring at 1460 and 661 cm^‒1， and asymmetric and symmetric stretching vibration peaks of ─CH at 2927 and 2856 cm^‒1， which proved the bonding of amino-imidazole ionic liquid. And the original 919 cm^‒1 of primary amine N─H out-of-plane deformation vibration peak disappeared， indicating that octadecanoyl chloride is bonded with amino. The results of elemental analysis showed that Sil-IL-AMC18-Cl contained 3.07% of nitrogen， 16.73% of carbon and 3.07% of hydrogen， and Sil-IL-AMC18-Tf₂N contained 2.88% of nitrogen， 15.98% of carbon and 2.95% of hydrogen， which indicated that Sil-IL-AMC18-Cl and Sil-IL-AMC18-Tf₂N chromatographic stationary phases were prepared. The chromatographic separation modes and performance of Sil-IL-AMC18-Cl and Sil-IL-AMC18-Tf₂N stationary phases were investigated， and the results showed that：（1） the two stationary phases had higher column efficiency than commercial C18 columns in the reversed-phase chromatographic mode（RPLC）；（2） since the stationary phase has a bipolar group， it has a stronger hydrophilic ability compared to the traditional hydrophilic modified C18 silica stationary phase， and thus hydrophilic chromatographic mode（HILIC） can be realized；（3） simultaneous separation of hydrophilic and hydrophobic substances in mixed reversed-phase/hydrophilic（RPLC/HILIC） chromatographic mode. It was found that Sil-IL-AMC18-Cl stationary phase had stronger hydrophilic properties compared to Sil-IL-AMC18-Tf₂N stationary phase， so in the HILIC chromatographic mode Sil-IL-AMC18-Cl stationary phase was used for the separation of 8 base nucleosides， which could realize the baseline separation of this kind of strong hydrophilic substances， and the RSD of the injection repeatability was 0.03%—0.25%（n=9）； in the RPLC chromatographic mode， Sil-IL-AMC18-Tf₂N stationary phase was used for the separation of 6 anilines， which not only could realize the baseline separation， but also improved the peak trailing problem of anilines， and the RSD of the injection repeatability was 0.05%—0.10%（n=9）.

Key words: Hydrophilic modified C18 silica gel filler, Mixed-mode liquid chromatography stationary phase, Base nucleoside, Aniline

CLC Number:

O657

TrendMD:

CHEN Beiyi, GUAN Wenna, JIN Zhao, LIU Tingting, ZHOU Rui. Preparation and Application of Imidazole-based Ionic Liquid and Amide Bipolar Groups Co-embedded Hydrophilic C18 Silica Gel Stationary Phase[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(4): 20230503.

Figures/Tables 12

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Analyte	Average elemental content（%）				Bonding density/（μmol‧m^-2）
Analyte	N	C	H	S	Bonding density/（μmol‧m^-2）
Bare silica	0	0.31	1.22	—^*
Sil⁃MPCl	0.02	5.88	1.26	—
Sil⁃IL⁃Cl	3.48	10.20	2.08	0.17
Sil⁃IL⁃AMC18⁃Cl	3.07	16.73	3.07	—	1.27
Sil⁃IL⁃Tf₂N	3.44	9.79	1.78	2.08
Sil⁃IL⁃AMC18⁃Tf₂N	2.88	15.98	2.95	—	1.21

Analyte	Average elemental content（%）				Bonding density/（μmol‧m^-2）
Analyte	N	C	H	S	Bonding density/（μmol‧m^-2）
Bare silica	0	0.31	1.22	—^*
Sil⁃MPCl	0.02	5.88	1.26	—
Sil⁃IL⁃Cl	3.48	10.20	2.08	0.17
Sil⁃IL⁃AMC18⁃Cl	3.07	16.73	3.07	—	1.27
Sil⁃IL⁃Tf₂N	3.44	9.79	1.78	2.08
Sil⁃IL⁃AMC18⁃Tf₂N	2.88	15.98	2.95	—	1.21

Compound	Tailing factor			Theoretical plate number/m
Compound	Sil⁃IL⁃AMC18⁃Cl column	Sil⁃IL⁃AMC18⁃Tf₂N column	XDB⁃C18 column	Sil⁃IL⁃AMC18⁃Cl column	Sil⁃IL⁃AMC18⁃Tf₂N column	XDB⁃C18 column
Uracil	1.004	1.202	1.400	19053	22660	4160
Phenol	1.123	1.052	1.130	26007	29113	10807
4⁃Chloro⁃1⁃nitrobenzene	1.098	1.020	1.349	29333	33880	18460
Naphthalene	0.993	0.917	1.399	33067	37547	25260

Compound	Tailing factor			Theoretical plate number/m
Compound	Sil⁃IL⁃AMC18⁃Cl column	Sil⁃IL⁃AMC18⁃Tf₂N column	XDB⁃C18 column	Sil⁃IL⁃AMC18⁃Cl column	Sil⁃IL⁃AMC18⁃Tf₂N column	XDB⁃C18 column
Uracil	1.004	1.202	1.400	19053	22660	4160
Phenol	1.123	1.052	1.130	26007	29113	10807
4⁃Chloro⁃1⁃nitrobenzene	1.098	1.020	1.349	29333	33880	18460
Naphthalene	0.993	0.917	1.399	33067	37547	25260

Compound	Tailing factor
Compound	Sil⁃IL⁃AMC18⁃Tf₂N Column	XDB⁃C18 Column
Aniline	0.978	1.054
2，6⁃Dimethylaniline	1.077	1.274
4⁃Chloroaniline	1.033	—^*
2⁃Nitroaniline	0.968	—
Diphenylamine	0.885	1.386
2，4，6⁃Tribromoaniline	0.837	1.482