（分析化学专业论文）衍生化β环糊精手性固定相的设计合成及手性识别机理的研究.pdf

南开大学2 0 0 2 级博士学位论文 摘要 手性药物的两个对映体呈现截然不同的生物活性或药理、毒理作用，开发和研究手 性对映体的拆分技术，具有重要的实际意义。研制新的具有不对称手性中心或手性识别 能力的手性固定相( c s p s ) ，解决不同类型手性化合物的分离是手性色谱发展的前沿领 域。在分子水平上研究手性识别桃理，从理性的角度将手性色谱导向深入是一种趋势。 本论文的主要研究成果如下： 采用新的合成路线合成了苯基氨基甲酸酯全衍生化b 环糊精键合硅胶手性固定相 c s p l ，并首次合成了对硝基苯基氨基甲酸酯部分衍生化b 环糊精键合硅胶手性固定相 c s p 2 ，进行了必要的结构表征。 多种氨基膦酸酯手性化合物在c s p l 和c s p 2 液相色谱模式下得到了较好的手性 拆分，深入分析了溶质结构与保留及对映体选择性的关系。手性识别机理为形托作用、 疏水作用和立体效应。对比c s p i 和c s p 2 上的拆分结果发现，c s p l 有利于拆分孙酸 性手性溶质，c s p 2 有利于拆分船碱性手性溶质，两种手性固定相的这种互补性拆分能 力对新型手性固定相的设计合成有重要意义。 首次在微径液相色谱( m i c r o h p l c ) 和加压电色谱( p c e c ) 正反两相模式下，采 用c s p l 对n ( 2 噻唑基) n 一氨基膦酸酯等系列手性化合物进行了研究。对比m i c r o h p l c 和p - c e c 反相模式下的分离结果发现，m i c r o h p l c 获得了较高的对映体选择性，p - c e c 则具有快速与高效的优势；对比正反两相模式下分离结果发现8 环糊精中衍生化基团中 新的手性识别位点的引入对手性分离起决定性作用。 首先利用镕胶凝胶法在毛细管内合成了整体硅胶基质，然后通过表面键合( 对硝 基) 苯基异氰酸酯衍生化b 一环糊精，制得毛细管手性整体柱。采用扫描电镜考察了柱子 的形貌，并通过微径液相色谱和电色谱进行了初步评价。 首次成功在衍生化8 一环糊精手性固定相c s p l 和c s p 2 上，运用计算机辅助分子模 型3 d q s e r rc o m f a 方法研究了b 氨基膦酸酯系列手性化合物的正相色谱保留和手性 识别机理；建立了较为可靠的预测模型，预示值和实验结果有很好的一致性；首次通过 南开大学2 0 0 2 级博士学位论文 分子对接( d o c k i n g ) 方法研究了溶质和手性固定相间可能的结合模型，初步推断了两 个对映体的洗脱顺序。 总之，苯基( 对硝基苯基) 氨基甲酸酯衍生化6 环糊精c s p i 、c s p 2 是一类极有潜 力的多模式手性固定相。在( 微径) 液相色谱及电色谱正反两相条件下对多种含磷手性 化合物的拆分，显示出该类型手性固定相对氨基膦酸酯及其他类似手性化合物具有广 谱性和较高的对映体选择性。运用3 d - q s e r rc o m f a 方法进行手性识别机理的研究， 为新型手性固定相和新型手性有机磷化合物的设计合成提供了理论依据。 关键词：手性固定相( 对硝基) 苯基异氰酸酯衍生化8 一环糊精手性固定相手性有机磷 化合物手性识别机理三维定量结构一对映选择性保留关系( 3 d q s e r r ) 1 1 南开大学2 0 0 2 级博士学位论文 a b s t r a c t e n a n t i o m e r i cs e p a r a t i o ni sa no b j e c t i v eo fg r e a ti m p o r t a n c ei np h a r m a c e u t i c a la n a l y s i s b e c a u s ed i f f e r e n te n a n t i o m e r so fd r u g sf r e q u e n t l ye x h i b i tm a r k e d l yd i f f e r e n tb i o l o g i c a l a c t i v i t i e so rh a v et o x i c o l o g i c a le f f e c t s d e s i g na n ds y n t h e s i so fn o v e lc h i r a ls t a t i o n a r yp h a s e s ( c s p s ) w i t hh i g h l ye n a n t i o d i s c r i m i n a t i n ga b i l i t y i st h er e s e a r c hc o r ef o rc h i r a l c h r o m a t o g r a p h y t h es t u d yo fc h i r a lr e c o g n i t i o nm e c h a n i s m a tt h em o l e c u l a rl e v e lw o u l db e o fi m m e n s eb e n e f i t , w h i c hr e p r e s e n t st h et e n d e n c yo fc h i r a lc h r o m a t o g r a p h y i nt h i sp a p e r ，t w ok i n d so fc h i r a l s t a t i o n a r yp h a s e s ( c s p s ) w e r es y n t h e s i z e db y i m m o b i l i z a t i o no fm o n o ( 6 a n e t h y l e n e d i a m i n e 一6 a - d e o x y ) p e r p h e n y l c a r b a m o y l a t e d1 3 - c y c l o d e x t r i n ( 1 3 ，c d ) ( c s m ) a n dm o n o ( 6 a - n - e t h y l e n e d i a m i n e 一6 a - d e o x y ) ( 2 ，6 1 - v lt r i d e c a - o 一 4 - n i t r o - p h e n y ! c a r b a m o y l a t e d ) - 1 3 - c d ( c s p 2 ) o n t ot h es u r f a c eo fs i l i c ag e lv i at h es p a c e ro f 3 - i s o c y a n a t o p r o p y l t r i e t h o x y s i l a n e t h ep r o p o s e d s t r u c t u r e so ft h et w oc s p sw e r e c o r r o b o r a t e db ys p e c t r u ma n de l e m e n t a la n a l y s i s e n a n t i o s e l e c t i v i t yo fas e r i e so fc h i r a lc c a m i d o p h o s p h o n a t e sw e r ec h r o m a t o g r a p h i c a l l y e v a l u a t e do nb o t h o ft h ea b o v et w oc s p s t h ee f f e c to ft h es t r u c t u r eo fs o l u t e ，t h e c o m p o s i t i o na n df l o wr a t eo fm o b i l ep h a s eo nc a p a c i t yf a c t o r ( 七) r e s o l u t i o n ( 触) a n d e n a n t i o s e l e c t i v i t y ( w a si n v e s t i g a t e d 冗一兀i n t e r a c t i o n ，h y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o na n ds t e r i c e f f e c te t c ，c o n t r i b u t et ot h ep o s s i b l ec h i r a lr e c o g n i t i o nm e c h a n i s m f o rt h ec o m p o u n d si n q u e s t i o n ，e l e c t r o n - w i t h d r a w i n gg r o u pl o c a t i n go nt h ea r y la d j a c e n tt o t h ec h i r a lc e n t e ro f s o l u t e sw i l lb ef a v o r a b l ef o rt h er e s o l u t i o no fs o l u t e so nt h ec s p l ，a n df o rc s p 2v i s ev e r s a c o m p l e m e n t a r yr e c o g n i t i o na b i l i t yf o rs o m ec o m p o u n d so ft h e s et w op h a s e sp r o v i d e sa t h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h ed e s i g no fn o v e lc h i r a lp h a s e s a p p l i c a t i o no fc s p li n n o r m a l a n dr e v e r s e dp h a s em i c r o h i 曲p e r f o r m a n c el i q u i d c h r o m a t o g r a p h y ( m i c r o h p l c ) a n dp r e s s u r i z e dc a p i l l a r ye l e c t r o c h r o m a t o g r a p h y ( p c e c ) w a sf i r s t l y p r e s e n t e df o rr a c e m i cn - f 2 一t h i a z o l y l ) c c a m i d o p h o s p h o n a t e se t c c o m p a r a t i v e r e s u l t si n d i c a t et h a th i g h e re n a n t i o s e l e c t i v i t yw a sf o u n di nm i c r o - h p l c ，h i g h e re f f i c i e n c yi n p - c e c 。t h es i m i l a rs e p a r a t i o nr e s u l t su n d e rb o t hr e v e r s e d a n dn o r m a lp h a s ec o n d i t i o n s i n d i c a t et h a tt h ei n c r e a s e de x t r ar e c o g n i t i o ns i t e sf r o md e r i v a t i z e dg r o u p so fc s p lp l a yak e y r o l ef o r t h er e s o l u t i o no ft h ec o m p o u n d si nq u e s t i o n t h i s p a p e rr e p o r t e df i r s t l yc h e m i c a l l y d e r i v a t i z e d1 3 - c dc h i r a ls e l e c t o r sm o n o ( 6 a - n - e t h y l e n e d i a m i n e - 6 a d e o x y ) h e p t a k i s - ( 2 , 3 ，6 一p e r p h e n y l c a r b a m o y l a t e d ) 一p c da n dm o n o ( 6 a - n - e t h y l e n e d i a r n i n e - 6 a - d e o x y ) h e p t a k i s - ( 2 , 6 - d i - o 一4 - n i t r o p h e n y l c a r b a m o y l a i e d ) 一p c d ) 1 1 i 南开人学2 0 0 2 级博士学位论文 m o d i f i e dc a p i l l a r ys i l i c a b a s e dm o n o l i t h i cc o l u m nv i at h es p a c e r3 - i s o c y a n a t o p r o p y l t r i e t h o x y s i l a n eb yo n c o l u m nr e a c t i o n s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o g r a p h ss h o w e dt h em o r p h o l o g yo f t h ec h i r a lm o n o l i t h s c o l u m ne f f i c i e n c ya n de n a n t i o s e l e c t i v e s e p a r a t i o na b i l i t y w e r e p r e l i m i n a r i l ye v a l u a t e db ym i c r o h p l ca n dp - c e c t h ea p p l i c a t i o no f3 d q s e r rc o m f at e c h n i q u e st om o d e lt h ee n a n t i o s e l e c t i v e c h r o m a t o g r a p h i cr e t e n t i o nb e h a v i o ro fas e r i e so fc h i r a le t - a m i d o p h o s p h o n a t e ss e p a r a t e do n c s p la n dc s p 2w a sf i r m l yp r e s e n t e d t h es t a t i s t i c a lr e s u l t sa l l o w e dr e l i a b l ep r e d i c t i o nf o r t h el n k a n dl n e tv a l u e s 。a n dt h ep r e d i c t e da n de x p e r i m e n t a lr e s u l t sa r ec o n s i s t e n ti n a c c e p t a b l e e l i o rr a n g e u s i n gac o m b i n a t i o no fc l a s s i c a lq s e r ra n dt h r e e d i m e n s i o n c o n t o u r so b t a i n e df r o mc o m f aa n a l y s i s ， w ec a nd e d u c et h ee n a n t i o s e l e c t i v e c h r o m a t o g r a p h i cb e h a v i o ro fe a c he n a n t i o m e ra tt h em o l e c u l a r1 e v e l t h ee i n t e do r d e ro ft h e t w oe n a n t i o m e r sw a sa l s op r e l i m i n a r i l yc o n c l u d e db yd o c k i n gp r o c e d u r e t os u mu p c s p la n dc s p 2h a v eb r i g h if u t u r et ob ed e v e l o p e da sm u l t i m o d ec s p si n d i f f e r e n tc h r o m a t o g r a p h i cm o d e s ，w h i c hs h o wh i g he n a n t i o s e l e c t i v i t ya n dw i d ec h i r a l s e p a r a t i o nr a n g ef o rc h i r a l0 【- a m i n o p h o s p h o n a 把sa n do t h e rs i m i l a rc h i r a lc o m p o u n d s t h e s t u d yo fc h i r a lr e c o g n i t i o nm e c h a n i s mu s i n g3 d - q s e r rc o m f at c c h n i q u e sp r o v i d e s a t h e o r e t i c a lb a s i sf o r t h es y n t h e s i so fn o v e lc s p sa n dc h i r a lo r g a n i cp h o s p h o n a t ce s t e r c o m p o u n d sw i t hs p e c i a lb i o l o g i c a la c t i v i t y k e yw o r d s ：c h i r a ls t a t i o n a r yp h a s e d e r i v a t i z e dp - c y c l o d e x t r i n ( b c o ) c h i r a lo r g a n i cp h o s p h o r u sc o m p o u n d sc h i r a lr e c o g n i t i o nm e c h a n i s m q u a n t i t a t i v es t r u c t u r e e n a n t i o s e l e c t i v i t yr e t e n t i o nr e l a t i o n s h i p ( q s e r r ) 南开大学2 0 0 2 级博士学位论文 第一部分文献综述 第一节b 环糊精手性固定相的研究进展 1 引言 手性是宇宙的普遍特征【1 1 ，从原予到人类本身都是不对称的，面对这一不对称的生 物界，药物和农药的手性对药在药效上表现出很大差别，其中一种异构体有疗效，另一 种异构体无用甚至有毒害作用的例子举不胜举。鉴于有机分子的立体结构与其生物活性 的特殊关系，控制和测量其中另外一种对映异构体的含量十分重要。所以，1 9 9 2 年美国 食品和药物管理局( f d a ) 明文规定，今后凡是发展具有不对称手性中心的药物，必须 给出手性拆分结果，并对其对映体的代谢和药动学有明确的说明【2 】。经济方面的拉动作 用也是手性化合物合成和分离研究的重要动力，单一异构体药物均是高质产品，近几年 的数量和产值增长迅猛是毋庸置疑的【3 卅，许多科学家已集中精力于手性物质拆分的方 法学研究。 色谱法是手性分离的最为重要的工具之一，特别是手性固定相法，直接分离对映体 公认为是速度快、柱效高、操作简单、适用范围广的最理想方法。常用的手性固定相已 有1 0 0 多种，包括p i r k l e 型、聚合物型、环糊精及其衍生物、大环抗生素及分子印迹等 类型。b 环糊精及其衍生物具有独特的分子结构、无毒副作用、价格便宜，是当前主 客体化学、超分子化学、生物模拟酶化学及分析化学等领域广泛研究的对象。在手性化 合物的色谱分离中倍受人们关注，是一个优良的、生命力极强的手性固定相。自从1 9 8 7 年匈牙利的j u v a n c z 等人【5 】首次将环糊精及其衍生物用于对映异构体的分离以来，用于 分离对映体的环糊精类手性固定相发展迅速。已发表许多关于环糊精的专著、专利和研 究论文，在手性分离数据库1 1 0 ，0 0 0 篇手性色谱的文章中，以环糊精为基的手性分离就 有2 6 ，0 0 0 篇【“。 2 环糊精的结构及理化性质 环糊精( c y c l o d e x t r i n s ) ，简称c d ，是一类天然产物，早在1 8 9 1 年，由v i l l i e r s 发现 m 。它们是由芽孢杆菌产生的c d 葡萄糖基转移酶与直链淀粉作用而得到的一系列聚合 度不同的环状低聚糖，通常为含6 1 2 个吡喃葡萄糖单元，一般用作色谱固定相的为分 南开大学2 0 0 2 级博士学位论文 别含6 ，7 ，8 个葡萄糖单元的c 【，p ，y c d 。构成c d 分子的每个d ( + ) 吡喃葡萄糖单 元都是椅式构象，各葡萄糖单元以c t - 1 ，4 - 糖苷键结合成环。由于连接葡萄糖单元的糖 苷键不能自由旋转，c d 不是圆筒状分子，而是如同一个中空的圆台( 如f i g 1 i 1 ) 。 c d 的物理性质如t a b l e1 - i 1 所示。空腔的内壁由c 3 、c 一5 位氢原子和c 4 位氧原子构 成，由于c h 键对氧原子的屏蔽，空腔内是疏水性的，同时，因为空腔内糖苷氧原子有 孤对电子，故空腔内部具有高电子密度。c 一1 、c 2 、c 4 位氢原子在空腔外部。c 6 位 f i g 1 - 1 一ls t r u c t u r e o f b c y c l o d e x t r i n t a b l e1 - 1 1p h y s i c a lp r o p e r t i e so fn ，b ，y - c d 上的7 个伯羟基位于空腔的细口端，c 2 、c 一3 位上的1 4 个仲羟基位于空腔的阔口端， 其中c 2 位上的7 个羟基指向顺时针方向，c 3 位上的7 个羟基指向逆时针方向。空腔 端口的羟基使c d 外部具有亲水性。每个葡萄糖单元有5 个手性碳原子，呈吡喃型椅式 稳定构象，并且环状形成规则的不对称环境，这种结构因素能对手性化合物客体分子起 堕茎查兰! 塑! 丝堡主堂垡丝塞 到识别作用。另外，c d 葡萄糖单元中，c 2 、c 3 及c 6 位羟基可以参与化学反应而得 到各种各样的c d 衍生物，c - 6 位的伯羟基反应活性最好。但是由于位阻影响，c - 2 、 c 3 位同为仲羟基，c 3 位的羟基反应活性差一些。 3 液相色谱b c d 类手性固定相的研究进展 对于高效液相色谱而言，c d 有很好的光学纯度并且不干扰紫外光谱对化合物的检 测，因此可将其键合到合适的载体上制备手性固定相，也可作为流动相添加剂。从应用 的观点看，作为手性流动相添加剂具有一定的优势，因为这种方法在技术上容易实现， 但是由于b c d 在水相中溶解度低，而且a 一、 y _ - c d 价格较贵限制了其应用，故目前，用 于h p l c 的c d 类固定相以硅胶键合相为主流。 c d 键合固定相的发展大致分为三个时期：6 0 年代末1 9 8 4 年，硅胶与环糊精之间连 接体的选择；1 9 8 4 1 9 9 0 年，衍生化c d 键合固定相；1 9 9 0 年以后，多模式c d 固定相。 1 9 6 5 年，s o l m s 和e g l i l 8 】首次合成了不溶的c d 聚合物并将其用作l c 固定相。在该 固定相上拆分了大量的天然产物，香料、芳香酸、硝基苯酚和氯代苯甲酸的结构异构体、 核酸等。但该固定相存在许多问题，最突出的问题是形成的软胶体不能承受i - i r i s 2 的压 力，以后的研究多集中在如何将c d 连接在硅胶基质上。 c d 及其衍生物键合相的制备有不同的方法，根据c d 键合到硅胶上方式的不同，主 要分成两类i ：把空间臂键合到硅胶上，使硅胶具有个适当长度的链，在空间臂的 另一端留出一个活性基团再和c d 偶联。i i ：以硅烷为空间臂和c d 中的羟基偶联，然 后再把空间臂的另一端键合到硅胶上【9 1 。方法t i 有一个优点，即在无水的条件下，它能 产生单一的特征化硅胶表面，该表面只含有c d 键合部分。相反，方法i 倾向于产生混 合的离子化固定相，既有c d 键合部分，又有c d 非键合部分，这是由于c d 和空间臂 的活性基团的不完全偶合反应造成的 1 0 - 1 3 l 。 1 9 8 6 年，f u j i m u r a 小组【9 1 的突出贡献是率先采用第二种方法进行c d 键合固定相的 合成，其过程如f i g 1 i 2 所示： h 口佃+ c 此o ) 1 s i c 姐椰。意挑。，如 一c 1 i 州c 1 i ”n c 钆佃m $ i - - 。蒿硒 南开人学2 0 0 2 级博士学位论文 该方法的采用使硅胶表面的c d 键合量提高了1 倍，而且采用方法i i 合成，减少了保留 过程的复杂性，产生只含c d 键合相的单一特征化硅胶表面。 随着科学的发展，对固定相的研究提出了更高的要求，希望它能对更多的化合物具 有异构体选择性或希望它对某几类化合物具有非常高的异构体选择性，于是出现了衍生 化的c d 固定相。1 9 9 0 年，f u j i m u r a 等( 1 4 l 在以前工作的基础上又向前迈进了一步，即用 异氰酸酯类化合物对c d 衍生化来合成衍生化的c d 固定相，分离了几种外消旋氨基酸 衍生物，在合适的色谱条件下化合物得到了很好的手性分离。 a r m s t r o n g 小组从8 0 年代后期在衍生化c d 键合固定相的研究上作出了杰出的贡献 【1 5 l 。受衍生化纤维素固定相在正相条件下拆分手性化合物的启发，a r m s t r o n g 等【1 6 1 率先 将衍生化的c d 键合相用于正相色谱分离对映异构体，这是对c d 键合固定相的又一大 发展。到目前为止，已经商品化的c d 键合固定相如t a b l e1 - 1 2 所示。他们在9 0 年代 初合成的带有手性的1 ，( 1 - 萘基) 乙基氨基甲酸烷基酯的链段的c d 固定相是第一个具 有广谱性手性识别能力的手性固定相，不仅反相色谱体系，正相色谱体系亦可实现手性 拆分，因而被称为多模式手性固定相( m m c s p ) 【1 7 1 。l i 等人【1 8 i 合成了一系列苯基、萘基 和吡啶基改性的具有多种作用模式的含氮的手性固定相，其合成过程和早期f u j i m u r a 合成的含氮手性固定相的过程相似。 t a b l e1 - 1 - 2t y p e so fb o n d e ds t a t i o n a r yp h a s e so fc da n dt h e i rd e r i v a t i v e s 1 9 9 5 年，n a k a m u r a l l 9 】合成苯基异氰酸酯衍生化的b c d 硅胶键合相，具有双官能团 的特征。此工作的成功之处在于除了和空间臂相连的一个羟基外，其余的2 0 个羟基全 部衍生化。羟基衍生化程度的增大，有利于提高手性柱的立体异构体选择性。些在传 统的手性柱上难以分开的物质，如阻断剂、氨基酸等在该柱上都得到了很好的分离。 南开大学2 0 0 2 级博士学位论文 o k a m o t o 小组m 2 1 l 制得了1 7 种二氯、二甲基和氯甲基取代的苯基氨基甲酸酯p c dc s p 。 近年来，n g 小组1 2 2 _ 2 4 】对苯基氨基甲酸酯等全衍生化b c d 的合成路线进行了较多的 研究。在温和的条件下，利用旋陶丁格反应，首次将单( 6 叠氮基一6 一脱氧) 一苄甲基、 萘基氨基甲酸酯键合到氨基化硅胶表面，后来又通过多个支链将衍生化p - c d 连接到硅 胶基质上。由于该固定相含有多个脲基，在酸性环境及高含水量的流动相条件下是稳定 的，但是由于该固定相表面自由氨基的存在，会形成氢键等非特异性吸附而使一些溶质 的分离保留时间延长。2 0 0 4 年，n g 瞄】又改进了上述合成方法，通过矽氢化作用将硅氧 基与硅胶表面的羟基反应，避免了硅胶表面自由氨基的存在，形成更稳定的固定相( 合 成路线如f i g 1 - 1 3 ) ，在宽p h 范围条件内正反两相条件下实现了多种手性药物的拆分。 鼍珥譬 f i g 1 1 - 3s c h e m ef o rt h ep r e p a r a t i o no fd e d v a t i z e d p - c y c l o d e x l r i nc s p 9 0 年代以后，键合固定相的种类发展不是很快，但是利用c d - c s p s 进行对映异构 体特别是手性药物拆分的工作仍有较多报道【2 6 - g o 。 我国也有一些色谱工作者对液相色谱c d 类固定相进行了研究。黄天宝制备了不 含氮的1 3 一c d 固定相，采用红外光谱、元素分析和低温吸附法对此键合相进行了表征， 评价了此固定相的色谱性能。史坚【4 2 l 以d g 2 硅胶为载体，3 氨基丙基硅烷为烷氨化试 剂，选择己二酰氯为空间臂给体，将苯基异氰酸酯p c d 键合到d g 2 上，用三甲基氯 硅烷对制得的键合相进行末端封闭。陈慧1 4 3 l 合成了苯基氨基甲酸酪衍生化6 c d 固定相， 在正相条件下，先后对a 氨基膦酸酯、磷酰氮芥类手性化合物进行了有效的拆分，指出 该类型固定相对手性有机磷化合物具有广谱性和高的对映体选择性，对许多化合物可以 发展成制备型液相色谱手性固定相。冯钰等i “l 合成了8 羟基喹啉衍生的8 c d 键合硅胶 固定相、单氮杂1 8 冠6 与b c d 混合功能基键合硅胶固定相，考察了该混合型固定相对 二取代苯异构体、氨基酸以及对映异构体的分离性能，于兆文等 4 5 1 合成了苯甲酰化的 b c d 键合固定相，分离了外消旋苯乙醇对映体。何建锋等i 4 6 l 合成了3 , 5 二硝基苯甲酰 化的b c d 键合固定相，拆分了1 l 对生物碱类手性药物对映体，取得了良好的分离效果， 南开大学2 0 0 2 级博士学位论文 相对保留值1 2 9 ，分离度1 4 1 。 4 电色谱b c d 类手性固定相的研究进展 毛细管电色谱( c e c ) 是近年来建立在毛细管电泳技术( c e ) 不断发展和液相色谱 理论日趋完善的基础上逐步形成的一种高效快速的微分离技术，具有电泳的高效性和高 效液相色谱的高选择性，同时具有样品用量少、流速低、质量检测灵敏度高、手性选择 剂消耗量极少等优点，在分析领域受到广泛的重视。在对映体的分离中也取得了很大成 功，成为当代色谱学发展的一个新方向。 相对于其它手性选择剂，环糊精固定相在毛细管中的应用仍占据主导地位i “。自从 m a y e r 等 4 7 1 最早在o t - c e c 上将全甲基化的b c d 进行热交联制得手性开管柱 ( p o l y c o a t e dc h i r a l s i l d e x s i l i c a ) 以来，c e c 的c d c s p s 法已有三种分离模式：即开 管柱一c e c ( o t - c e c ) ，填充柱c e c ( p a c k e d c e c ) ，整体柱c e c ( m o n o l i t h s ) 。 4 1c d s 开管柱c e c 法( o t - c e c ) o t - c e c 是将手性选择剂涂布或交联固定到毛细管内壁上，对映体在流动相和涂布 的手性选择剂问进行分配，通过形成非对映络合物而实现分离。c d s 键合固定相在a ， p ，y c d 中，p - c d 的应用最多，许多手性药物都是用p c d 固定相及0 c d 衍生物固定相 拆分的。目前有关o t - c e c 的工作大多与手性分离有关，其主要特点是柱子制各过程简 单、仪器平衡时间短、易于微型化。1 9 9 2 年，m a w r 等 4 7 1 把c d 键合到毛细管壁上，制 备出有手性分离能力的微径毛细管柱。随后，他们用二甲基聚硅氧烷与甲基化环糊精交 联在毛细管内壁上( c h i r a s i l d e x ) ，分离了1 一苯基乙醇、布洛芬等非甾体类抗炎药物及 其小分子手性化合物，获得了较高柱效，并在同一根柱上将g c 、l c 、s f c 与o t - c e c 分离结果进行了比较，对各种参数作了考察1 4 8 5 0 j 。a r m s t r o n g l 5 、p e s e k 5 2 l 和s e z e m a n i 5 3 】 等人分别用烯丙基甲基化b c d 衍生物和y c d 开管柱进行了类似的研究，分离了甲基苯 巴比妥和肾上腺素。k o n i s h l 5 4 】考察了a ，p 一，y c d 键合柱，发现其对( + ) s 1 4 5 的包合强 度依为次为b c d y c d c c c d 。阮宗琴等【5 5 l 也合成了聚硅氧烷侧链的甲基化p c d 衍 生物手性固定相，分离了。l 苯乙醇对映体和手性药物布洛芬。王园朝等f 删首次以溶胶凝 胶( s o l g e l ) 方法制备了2 , 6 二丁基b c d ( p - t b c d ) 毛细管电色谱开管柱，以苯胺、 苯酚和苯甲酸混合体系对其进行了评价，获得的柱效分别为2 8 3 7 x 1 0 4 、4 5 3 1 x 1 0 4 、 7 6 3 5 x 1 0 4 理论塔板数m ，保留时间和蜂面积的r s d 分别为1 6 4 、1 1 5 、2 0 7 和 南开大学2 0 0 2 级博士学位论文 6 0 2 、7 4 5 、7 0 2 。陆豪杰【5 7 】用溶胶一凝胶法制备了烯丙基全甲基化p - c d 开管柱， 对萘普生对映体的分离度达0 8 7 。 一 4 2c d s 填充柱c e c 法( p a c k e d c e c ) p a c k e d c e c 是将典型的高效液相色谱手性固定相填充到毛细管柱中，是目前应用较 多的一种操作模式。“和l l o y d l 5 8 l 曾成功地用5pm 的b c d 键合柱分离了外消旋的2 ，4 - 二硝基苯衍生化氨基酸、安息香、丹磺酰化苏氨酸、环己烯巴比妥等。为了分离带负电 的对映体，他们选择磷酸盐和三乙基乙酸铵( t f _ a a ) 来改变电渗流的方向。l e l i 6 v e 等 j 在采用手性选择剂法的同时，使用羟丙基化b c d 手性固定相进行手性拆分，结果对 氯噻酮可以达到基线分离，对米安色林也能达到部分分离。w i s t u b a 等 6 0 6 1 将全甲基化 b c d 通过硫醚键空间臂共价键合到硅胶( c h i r a s i l d e x s i l i c a ) 上，加压电色谱模式下 分离了巴比妥酸、苯乙哌啶酮、安息香、a 甲基一伽苯基琥珀酰亚胺，避免了分析过程中 气泡的产生，分离结果明显优于c h i r a s i l d e xo t - c e c 对诸如羧酸、醇等极性对映体化合 物的分离。g o n g 等【6 狮】合成了氮杂冠醚改性6 c d 键合硅胶手性固定相，成功分离了含 有两个手性中心的拉贝洛尔和2 - 氨基1 ，2 二苯基乙醇对映异构体。结果表明，由于环糊 精和氮杂冠醚中多种功能基团的存在，具有更强的静电和偶极堆积作用，使其比冠醚封 端的环糊精键合硅胶固定相具有更好的对映选择性。朱军【“l 等采用b c d 受性固定相， 分离了手性化合物安息香和美分妥因，柱效分别为3 2 x 1 0 4 和4 5 x 1 0 4 理论塔板数m ，最 大分离度分别为1 4 2 和3 4 0 。 4 3c d s m o n o l i t h s 最近兴起的项新的制各技术一原位聚合整体多孔柱步骤简单、稳定，克服了填充 柱填充技术性强、运行过程中柱体内易产生气泡等难题，成为最有发展潜力的c e c 分 离模式。手性整体柱制备方法是将手性选择剂包结到惰性载体中，通过光或热引发共聚 合或直接通过溶胶凝胶法制备而成，形成完全不同的两种分离介质：一种是高分子溶 液或凝胶，另一种是棒状或杆状高分子连续床。 到目前为止，文献报导了有机基质聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、超分子轮烷为基 及无机基质硅胶为基的c d 整体柱。l i n l 6 5 】把手性选择剂( a ，p ，y c d ，二甲基化b c d 、 三甲基化0 c d ) 加入到聚丙烯酰胺聚合物溶液中，分离了d n s l e u 、1 ，1 联萘基磷酸二 氢酯对映体。k o i d e v “6 9 】研究组报道了以p c d 或羧甲基化p c d 为手性单体，键合带负电 或带正电丙烯酰胺凝胶，制各t c e c 整体柱，分离了阳离子手性化合物叔丁喘宁、心得 南开人学2 0 0 2 级博士学位论文 安、扑尔敏；中性化合物安息香、1 ，2 二苯基乙醇( 如f 培1 1 - 4 ) 。v 6 9 v 6 r i f 4 7 。j 以2 一羟基3 一 烯丙氧基丙基6 c d 作为手性单体制得带负电荷的聚丙烯酰胺连续床柱，随后又以二甲 基二烯丙基氯化铵代替2 一丙烯酰胺。2 甲基1 丙磺酸( a m p s ) 制备了带正电荷的聚丙烯 酰胺连续床柱。分离了华法令、氢化苯偶姻、海索比妥、甲苯比妥、普洛萘尔、布洛芬、 托吡卡胺对映体，其中海索比妥两个对映体的柱效达到5 o o x l o s 、5 7 0 x 1 0 5 理论塔板数 m 。k o m y v o v a 等1 7 1 】曾将线性活性单体和惰性环状化合物及带正负电荷b c d 衍生物( 磺 化、羧基化、氨基化、羟丙基三甲基氨基化b c d ) 自组装形成了超分子聚轮烷基的两亲 连续床电色谱整体柱( f i g 1 t 5 ) ，分别在反相和正相色谱条件下分离了烷基苯甲酸酯同 f i g 1 1 - 4p f o p o s e d5 c h 哪a j 。8 八1 c “r e 。f f i g 1 1 - 5t h ep 。l y r o t a x a n es t r u c t u r e a c - b - c d - b o n d e dc h a r g e dp o l y a c r y l a m i d eg e l s 系物。w i s t u b a n , 7 3 1 等利用烧结的方法制备了硅胶为基的全甲基化8 c d - t 巨性整体柱，拆 分了甲苯比妥、海索比妥、1 甲基一5 ( 2 一丙基) 5 ( n 一丙基) 巴比妥酸、5 乙基1 一甲基 一5 ( n 丙基) 巴比妥酸、安息香、a 甲基一a 苯基丁二酰亚胺、格鲁米特、甲硫基乙内酰 脲脯氨酸、甲基杏仁酸酯、卡洛芬、布洛芬等对映体。最近，c h e n 等【7 4 j 将天然b c d 通 过空间臂3 一异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷共价键合到硅胶整体柱表面，分离了一系列外 消旋氨基酸衍生物。 在整体柱c e c 中，由于手性选择剂的引入需要对其进行双键交联或共价键合位点基 团的修饰，这就使得其它功能基团的引入更困难，因此更多的h p l c 衍生化c d s c s p s 还没有用于c e c 中。发展c e c 宽p h 范围的广谱手性固定相、方便可靠的柱制备技术 以提高对映体分离选择性和柱效是手性c e c 研究的前沿领域。 南开人学2 0 0 2 级博士学位论文 5 p c d 类手性固定相的识别模式 对于环糊精类手性固定相来说，不同的色谱模式拆分机理又不尽相同。c d 的分子 结构为中空的园台形，空腔内具有疏水性，而空腔外具有亲水性，这种特殊的结构使得 c d 主体和客体分子的相互作用有两种形式：一种为内作用，即形成了包结物。另一种 为外作用，通常是氢键力、m 兀作用和偶极堆积作用等。只有作用并不是识别，对于c d 分子主体，通常有两种识别方式，一种是内识别，通过环收敛作用形成包结物；另一种 为外识别。即主体与客体表面的相互作用。根据上述两种分子识别模式，c d 作为主体 与客体分子形成的络合物有两种：包结物和表面作用产物。 a 反相模式 在反相体系中，流动相由水和有机改性剂( o r g a n i cm o d i f i e r ，m ) 组成，如水缓冲 液中含少许甲醇、乙腈、乙醇、二甲亚砜( d m s o ) 或n ，n 二甲基甲酰胺( d m f ) 。研 究表明在反相条件下，手行识别主要是溶质的疏水部分进入c d 空腔形成包结物的结果 7 5 1 在这种体系中，有机改性剂将与溶质竞争c d 空腔。由于c d 的空腔内分布有糖苷 键的氧，并非是完全非极性空间，而且母体c d 的空腔两