（分析化学专业论文）β环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究.pdf

摘要 化合物的手性特征叶分普遍，它在医药、农药以及生命化学引 起广泛关注。鉴丁有机分子的立体结构与其生物活性有着特殊的关 系，建立高专属性、高分离度的对映拆分和测定方法，对提高分子 活性，减少副作用，深入研究作用机理等将具有重大的理论和实际 意义。色谱法由于适用性强、应用范围广、拆分纯度高，许多科学 家逐渐将研究集中到色谱法分离上。 目前常用的手性拆分方法有高效液相色谱( h p l c ) 、气相色谱 ( g c ) 、薄层色谱( t l c ) 、超临界流体色谱( s f c ) 和毛细管电泳 ( c e ) 等。其中h p l c 、g c 已成功地用于很多对映体的拆分及纯度 ( 对映体过量值，或称e e 值) 测定。寻找具有不对称手性中心或手 性识别能力的手性固定相( c h i r a ls t a t i o n a r yp h a s e ，简称c s p ) 是手 性色谱发展的前沿领域，也是手性色谱发展的关键和核心。已经研 究过的c s p 有7 0 0 多种，其中不少已经成为商品柱。口前使用最多 的是 3 - c d 固定相。 环糊精分子形成许多分子内氢键，熔点达2 9 0 ，直接用做气相 色谱固定相时难于涂渍，把它们溶于中等极性聚硅氧烷( 如o v - 1 7 0 1 ) 中形成混合固定液，使其易于涂渍，但会损失部分选择性，通常采 用的方法是合成环糊精衍生物。环糊精的衍生化归纳起来有如f 方 法：i 、取代伯或仲羟基中的氢原子；i i 、取代一个或更多个伯或 仲羟基；i i i 、消去一t h 2 0 h 中的氢原子( 通过转化成c 0 ( ) j ) ； i v 、用高碘酸氧化一个或更多个的c 2 c 3 键。衍生化基团可分为： 羟基( 甲、乙、丙、丁、戊、异戊、己、庚辛、壬、异丙基、n 一苯 基、烯丙基) ；酰基( 乙酰、三氟乙酰、丁酰、甲酰、七氟r 酰、伞 甲基羟脯氨酰) ；光活性羟丙基、叔丁基二甲基硅、萘乙基羰基等。 采用不同方法所得的环糊精衍生物性能各不相同。环糊精衍生物手 性固定相可以用于分离稠环烷烃及烯烃、卤代烃、醇、醛、酮、胺 氰类、环氧化合物、羧酸、卤代酸、羟基酸、内酯和氨基酸等化合 6 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄姣 物的对映体。许多在氢键型固定相中无法分离的对映体，如烃类、 卤代烃、环氧化合物等，都可在环糊精衍生物手性固定市日上得到较 好的分离。某些极性化合物，如醇和胺，可以直接进行分析，不需 衍生。 本文结合p i r k l e 型手性固定相的特点，有意识地引入具有不同作 用位点的衍爿t 化基团，如具有兀一丌作用的c = c 双键，或较强极性 的羟丙基以及n j i 改善母体柔韧性的长链的戊基等，合成了双( 六一0 一 丁烯二酸单酯) 一j 3 - c d 和全戊基2 ，3 ，6 一三( 0 2 羟内基) 1 3 - c d ， 并预测前者将对具有丌键的烯烃类手性物具有满意的分离效果，同 时对具有大丌键的芳香手性物同样町能有一定分离度；而后者与一 般的全取代衍生物相比，由于弓l 入了混旋手性的羟丙基，将进步 提高c d 分子的不对称性从而加强了环糊精分子对般对映体的分 离能力，同时由于强极性羟丙基的引入，渴望对较强极性的物质如 醇类等有良好的分离效果。将它们分别涂布在1 0 1 酸洗白色担体和 c h r o m o s o r b wa w 上，制得气相色谱填充柱固定相，研究了【劁定相 的有关色谱性能，结果证实这两种固定相取得了预期的分离效果。 本文还以环氧氯丙烷作交联剂合成一种水溶性的b 一环糊精聚合物， 再将其苄基化，得到苄基化p 一环糊精聚合物，用动态法将苄基化p 一 环糊精聚合物涂渍在石英毛细管柱上。将环糊精直接苄基化后作为 固定相与前者进行对照，发现两者在柱效和选择性上有很大差别， 前者柱效高，对许多异构体有很强的立体选择性，是一种优良的新 型手性固定相。将两种衍生化b c d 的色谱行为进行比较，对它们的 保留机理作了初步探讨。本文的研究结果表明所制备的三种3 - 环糊 精色谱手性柱均有良好的色谱性能，具有很好的实用价值和应用自 景。 关键词：环糊精气相色谱手性固定相 p 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄姣 a b s t r a c t t h ec h f f a lc h a r a c t e ro f c o m p o u n d i sv e r yp r e v a l e n c e ，w h i c hi sa l i s e n a b r o a da t t e n t i o ni nm e d i c a m e n t ，p e s t i c i d ea n dl i f ec h e m i s t r y i nv i e wo f t h e s p e c i a l r e l a t i o no fo r g a n i cm o l e c u l e st h r e e d i m e n s i o n a ls t r u c t u r et oi t s b i o l o g i c a la c t i v i t y , i t i s s i g n i f i c a n tt o f o r me n a n t i o m e r s s e p a r a t i n g a n d m e a s t t r i n gm e t h o d o f h i g hs p e c i a l i z a t i o na n dh i g hd e g r e eo f r e s o l u t i o nf o r b o o s t i n g m o l e c u l a r a c t i v i t y a n d l e s s e n i n g s i d ee f f e c ta n d r e s e a r c h i n g m e c h a n i s mo fa c t i o ni n d e p t h s c i e n t i s t s f o c u so n c h r o m a t o g r a p h y g r a d u a l l yi nv i r t u eo fi t ss t r o n ga p p l i c a b i l i t y , w i d ea p p l i c a t i o np r o s p e c t s a n d h i g h d e g r e eo f p u r i t y a tp r e s e n th i g hp e r f o r m a n c e l i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( i t p l c ) ，g a s c h r o m a t o g r a p h y ( g c ) ，t h i n l a y e rc h r o m a t o g r a p h y ( t l c ) ，s u p e r c r i t i c a l f l u i d c h r o m a t o g r a p h y ( s f c ) ，a n dc a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i s ( c e ) a r ei n c o m m o nu s eo fc h i r a l s e p a r a t i o n o fw h i c h ，h p l c a n dg ca r e s u c c e s s f u l l yu s e df o rs e p a r a t i o na n dp r e p a r a t i o no fm a n ye n a n t i o m e r s j b f i n dc h i r a ls t a t i o n a r yp h a s e ( c s p ) w i t h a s y m m e t r i c a lc e n t e ra n da b i l i t yt o c h i r a lr e c o g n i t i o ni st h ea d v a n c i n g 脚o f c h i r a tc h r o m a t 0 9 1 1 a p h y , a sw e l l a si t sc o r ea n dc r u x t h e r ew e r em o r et h a n7 0 0c s p h a v i n gb e e ns t u d i e d ， a n ds o m eo ft h e mh a v eb e e nc o m m o d i t yc o l u m n t h e1 3 - c dc s p sa r eo f m o s tu s e g a s c h r o m a t o g r a p h i cc a p i l l a r yc o l u m n sw i t hc d a n di t sd e r i v a t i v e s a ss t a t i o n a r y p h a s e s a l e p r e p a r e db yu s i n gc d a n di t sd e r i v a t i v e sd i s s o l v e d i n p o l y s i l o x a n e s o fm i d d l e p o l a r i t y ( e g o v - 1 7 0 1 ) b e c a u s et h e y a r e d i 伍c u l tt ob eu s e da sg c s t a t i o n a r yp h a s ec o a t i n g sh o w e v e r , a n o t h e r a p p r o a c hi so f t e ns e l e c t e d ，w h i c hi st op r e p a r ec d d e r i v a t i v e sw i t hl o w e r m e l t i n gp o i n t sa n dd i f f e r e n tp r o p e r t i e st ob ec o a t e do nc a p i l l a r yc o l u m n s w i t h o u tu s i n gd i l u e n t s c y c l o d e x t r i n b a s e dg cc o l m n n sw e r ef o u n dt o h a v e w i d e s p r e a du t i l i z e f o rt h ed i r e c tr e s o l u t i o no fe n a n t i o m e r s ，w i t h n u m e r o u so f n o v e l p h a s e sc o n t i n u i n g t ob e d e v e l o p e d n e w c s p sb a s e do n 6 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄姣 l o n g - c h a i na l k y l a t e d1 3 - c do fc o n t a i n i n go t h e rg r o u pw e r es y n t h e s i z e d ， a n dt h ee n a n t i o m e f i c s e p a r a t i o no f a m i n e s ，a l c o h o l s ，d i o l s ，c a r b o x y l i ca c i d s ， a m i n oa c i d s ，e p o x i d e s ，h a l o h y d r o c a r b o n s ，a n dk e t o n e sw a se v a l u a t e d i t w a sf o u n dt h a tm o d i f y i n gt h es u b s t i t u t i o np a t t e mo ft h ed e r i v a t i v eg r o u p s i n p o s i t i o n2a n d3a n d6o rc h a n g i n gf r o m 一1 3 一o r7 - c ds i g n i f i c a n t l y a f f e c t e dt h es e p a r a t i o n p r o p e r t i e so f t h e c dd e r i v a t i v e s i nt h i s p a p e r , t h r e en o v e l c s p sb a s e do n 3 - c dd e r i v a t i v e sa r e p r e p a r e d a n ds t u d i e d w e s y n t h e s i z e db i s ( 6 一o - b u t e n e d i a c i d e s t e r ) 一b c y c l o d e x t r i n t h ec a v u n l 、f i g u r ea n dp o l a r i t yo f t h em a t r i xw a sc h a n g e d a f t e ri tm o d i f i e d b y c 2 cd o u b l eb o n d s t h ed e r i v a t i v ew a sc o a t e do n10 1 s u p p o r t e rw a s h e db yh c l a sc h i m ls t a t i o n a r yp h a s e ，b yt h i sm e t h o dw e p r e p a r e d t h eg a sc h r o m a t o g r a p h i cs t a t i o n a r yp h a s ef o r p a c k e d c o l u m n a n a n o t h e rn e w g a sc h r o m a t o g r a p h i cs t a t i o n a r yp h a s e c a l l e d p e r p e n t y l ( 2 ，3 ，6 - t r i 一( 0 2 - h y d r o x y p r o p y l ) 一3 - c da l s oh a sb e e ns y n t h e s i z e d b a s e do n1 3 - c d t h e ni tw a sc o a t e do nc h r o m o s o r bwa w t h i sc s pi s m o d i f i e db yp o l a rh y d r o x y p r o p y la n dl o n g - c h a i np e r p e n t y l ，w h i c hw i l l i n f l u e n c eo ni t s p o l a r i t y a n d h y d r o p h i l i c i t y c o m p a r e d w i t h g e n e r a l p e r s u b s t i t u t e dc d s ，i t h a sr a c e m i c h y d i o x y p r o p y l t oi n c r e a s ei t s u n s y m m e t r y , w h i c h w i l l s t r e n g t h e ne n a t i o s e l e c t i v i t y i h e c h r o m a t o g r a p h i cp r o p e r t yo f t h e t w os t a t i o n a r yp h a s e sw a ss t u d i e db yi n v e s t i g a t i n g t h er e t e n t i o nb e h a v i o ra n d s e p a r a t i o n so f as e r i e so f c o m p o u n d s w e f o u n d t h at h et w od e r i v a t i v e sh a v e g o o ds e p a r a t i o n s t oc o m p o u n d s ，e s p e c i a l l yt o s o m ee n a n t i o m e r sw e e x p e c t aw a t e r - s o l u b l e 3 - c dp o l y m e r c r o s s l i n k e d w i t he p o x yc h l o r o p m p a n eh a sb e e ns y n t h e s i z e d a f t e rb e n y s l a t i n g ，t h e d e r i v a t i v ew a sc o a t e do ns i l i c ac a p i l l a r yc o l u m n b yd y n a m i cm e t h o d t h e c h r o m a t o g r a p h i cp r o p e r t i e s a n dr e t e n t i o nb e h a v i o r so ft h ef u s e ds i l i c a c a p i l l a r yc o l u m n s w e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h en o v e lc s ph a d g o o ds t e r e o s e l e c t i v i t ya n ds e p a r a t i o n t os o m ei s o m e r s w h e nw eh a d6 一c d d e r i v a t i v ew h i c hi sb e n y s l a t i n g d i r e c t l yu s e a ss t a t i o n a r y p h a s e ，t h ec o l u m n e f f i c i e n c ya n ds t e r e o s e l e c t i v i t yd e s c e n d e dm a r k e d l y c o m p a r e dw i t ht h e 4 b 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄蛀 t w o c s p s ，t h e r e t e n t i o nm e c h a n i s mo f s e p a r a t i o n w a sd i s c u s s e d a b e c e d a r i a n l y i ts h o w e dt h a tt h ec h i r a lc h r o m a t o g r a p h i cc o l u m n sc o a t e db yt h et h r e e b c dd e r i v a t i v e sh a de x c e l l e n t p r o p e r t i e s a n dv e r y g o o dv a l u e s a n d e x c e l l e n tp r o s p e c t s o f a p p l i c a t i o n k e y w o r d s ：c y c l o d e x t r i n g a s c h r o m a t o g r a p h y c h i r a ls t a t i o n a r yp h a s e b - 环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研咒黄扳 引言 对于气相色谱的重要性，1 9 9 7 年美国著名科学家gg h i o c h e n 作 过这样的评论：“g c 和h p l c 在分离领域发展最好，是极为成功的 范例”。2 0 0 2 年美国分析化学杂志两年一度的气相色谱综述 里认为，新型气相色谱固定相的研究和开发一直是热点领域之f 2 l 。 我们知道，化合物的手性特征在医药、农药以及生命化学等方 面引起了普遍关注，对映体的理化性质如蒸汽压、溶解度、沸点等 几乎完全相同，但生物活性却有重大差别，甚至表现出截然相反的 牛理、药理、毒性作用。因此，识别、合成、分离以及测定具有光 学活性的手性物质对提高医药、农药以及生命化学中的有机分于的 c 图1 p - c i ) 的结构示意图 活性，减少剐作用，深入研究作用枧理以促进生命科学和药物化学 的进一步发展具有重大的理论和实际意义。气相色谱作为常用的手 性拆分方法之一，已经成功的用于很多对映体的拆分及纯度测定。 寻找具有不对称手性中心或手性识别能力的手性固定相是手性色谱 发展的前沿领域，也是手性色谱发展的关键和核心。 环糊精的中空圆台形结构( 如图1 ) ，易于与大小合适的客体分 6 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄扳 子形成包合物丽具有高选择性。它由多个d - g t t , 喃葡萄糖单元以g i 一1 ，4 糖菅键结合，互为椅式构象，组成环状寡糖化合物，葡萄糖单元小 于6 不能成环，大于8 空腔过人与客体分子构型不匹酉已而没有识别 作用，一般研究对象是葡萄糖单元为6 ，7 和8 个的a - c d 、 3 - c d 、y c d 。 每个葡萄糖单元有5 个手性c 原子，因此整个环糊精分子提供了一 个良好的于性环境。环糊精分子宽口的一端有c 2 o h 、c 3 o h 仲 羟基，窄口的一端有c 。o h 伯羟基，圆台内侧只有非极性、亲油 性的氧原子和葡萄糖苷原予，有利丁包结配合。二三类羟基活性存在 差别，c 6 ) h 碱性即亲核性最强，c 2 o h 酸性最强，c 3 - o h 最 小易被接近，因此，在吡啶溶液中反应的顺序是c 6 o h c 厂o h c 3 o h ；在n a o h 条件i - l l 页序是c 2 o h c 6 o h c ，o h 。 这样，可以通过控制反应条件制得多样化的环糊精衍生物。 环糊精分子两个仲羟基之间形成许多分子内氢键，熔点达2 9 0 ，直接用做气相色谱同定相时成膜性差【3 。4 1 ，不易涂渍，采用在聚 硅氧炕中( 如o v l 7 0 1 ) 稀释的方法，会损失部分选择眭1 5 】，常采用 的方法是将环糊精衍生化，也有稀释、衍生同时采用的。 一、环糊精的衍生化制备研究发展 自环糊精被用于毛细管气相色谱以来，环糊精气相色潜同定相 经历着一个持续的发展时期。环糊精发展的巨大潜力之一来源予它 结构中2 一、3 一和6 位羟基的不同活性，从而合成不同的衍生物米满 足各种分离的需要。现在，制各气相色谱环糊精柱的技术已经i j 渐 成熟，在国外主要有三家公司生产环糊精商品柱，k 6 n i g 等人研制的 环糊精柱由l i p o d e x 公司出品，s c h u r i g 类型的柱子由c h r o m p a c k 公 司牛产，而a r m s t r o n g 研究组以c h i r a l d e x 作为标志。下商，将从环 糊精衍生化结构分类的角度出发，介绍环糊精气相色涪同定相的发 展过程。 1 2 、3 - 和6 一位取代基团都相同的环糊精衍生物 1 9 8 7 年j u v a n c z 和s z e j t l i 首先把全甲基化的 3 - c d ( 熔点为 1 5 5 1 5 8 ) 用作毛细管柱固定相，分离了各种取代苯的邻、对、问 b 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄姣 位异构体，进而研究 r 它们的保留行为【6 1 。同年s c h t a i g 等将全甲基 化的b c d 和o v - 1 7 0 1 组成混合固定相涂渍在玻璃毛细管梓上，分离 厂萜品烯、烷基取代四氢呋喃和某些环烯对映异构体【7 l 。v e n e m a 和 7 f o l s m a 用全甲基化的i b - c d 分离1 r 丙酸酯的2 一取代异构体和低级醇 对映体峭j 。由于全i p 基化c d 的熔点偏高，1 9 8 8 年起，k 6 n i g 等对 c d 各种衍生物作手性固定相进行了系统的研究，他们制备j 7 今戊基 化的叶、p c d ，用于羟基化合物、糖类、烯烃和卤代烃手性化合物 的分离1 9 12 。k e i m 等制备了全戊基化，全己基化，全庚基化，令f 基化的d 一、d 一、t - c d ，发现随着烷基链的增长，改性产物熔点降低， 柱效上升，但其选择性下降 13 1 。他们还报道了全苯基化的c 【一c d 和全 乙酰基化一b c d ，两者由于峰拖尾，都不适合作为气相色潜同定相。 v e n e m a 等合成了全烯丙基一b c d 分离0 【一溴丙酸甲酯口4 1 。此外， a r m s t r o n g 用6 一( s ) 一羟丙基廿、( 1 3 一、y - ) c d ( 全甲基衍生物) 分离r 胺，酸，环氧化物，吡喃类，呋喃类，糖，醇，酯，酮和双环化物i 。5 - 1 6 1 。 国内戴荣继、傅若农等也制各j ，伞甲基化、令丙基化和伞戊基 化 3 - c d ，分离位置异构体和光学异构体 1 ”。万宏等制备了全戊基化 的1 3 - c d ，分离卤代烃和酯对映俐1 8 】，后又制备了全辛基化的1 3 - c d ， 发现其拆分睫能较全戊基一b c d 差【1 9 j 。曾昭睿等合成了2 ，3 ，6 一o 三i 基一p 一环糊精，十二组芳香族化合物异构体、正构醇、邻苯二甲酸二 酯以及正构烷烃等系列化合物在用这种固定液涂渍的弹性石英毛绌 管柱上得到很好的分离【2 川。另外，丁玉强等合成了与文献1 5 类似的 全甲基化混旋羟丙基一b c d ，但合成简化，并且发现引入混旋基团不 影响立体选择性，分离了醇、二醇、芳香醇、卤代醇和卤代酯等对 映体【，”。赵素丽等用全甲基部分烯丙基环糊精制备了气相色谱j 色细 管柱，分离了几种手性化合物【2 2 1 。 2 2 一和6 位取代基相同，3 位取代基不f 司的环糊精衍牛物 a r m s t r o n g 等把环糊精从h p l c 中的应用转向到应片j 于g c 中， 开发了多种c d 衍生物作毛细管气相色谱固定液，用以分离j i 种 对映异构体。他们合成2 ，6 - o 二戊基i f , 一、1 3 - c d ，成功地分离1 r 多 种不同类型的对映异构体【1 52 3 。2 4 1 。k 6 n i g 等合成了2 ，6 - o 一二甲基 b - 环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄姣 ，似b ) 一c d 分离糖和1 - ( 1 一萘基) 一乙胺1 2 ”。随后k s n i g 带领的研究小组 又相继报道2 ，6 - 二一o 一戊基3 一o 一乙酰基一叭1 3 - c d 和2 ，6 - 二一o 一戊基 3 - 0 一丁酰基- y c d 分离了氨基酸、内酯、醇、羟基酸等多种手性物 质降2 8 l 。a r m s t r o n g 合成了2 ，6 - 0 一二甲基- 7 一c d 分离胺和醇f 2 3 。此 后a r m s t r o n g 等又合成了2 ，6 - 二一o 一戊基一3 一o 三氟乙酰基。o 【一、b c d 和? - c d ，制备的石英毛细管柱具有3 6 0 0 塔板米的柱效，在1 0 m 长 的柱上分离了多种不同类型的对映体1 2 引。s c h u r i g 等用2 ，6 一- z o f f 基一3 一o 一三氟乙酰基一p c d 和2 ，6 - 二一o 戊基一3 一o 一七氟j 酰基一f j c d 分别对内酯、取代环氧丙烷、环己烷、螺壬烷和5 一甲基2 庚烯_ 4 _ 酮 进行了分离【3 0 l 。v e n e i n a 等合成了2 ，6 - o 一二烯丙基一3 0 一戊基。b c d 和2 ，6 - 0 一二烯丙基一3 一o 一甲基- b c d ，分离n 一溴丙酸甲酯【1 4 。t s u t o w u 、 t a k e i c h i 等制备了2 ，6 - o 一二戊基一3 一o 一州正丙基) 甲酰基一b c d ，2 ， 6 - 0 二戊基一3 一o 一( n - 异丙基) 甲酰基d c d 和2 ，6 - 0 一二戊基一3 一o m 。 苯基) 甲酰基一b c d ，用于分离a 苯乙醇，旺苯胺，氨基酸酯等手性化 合物1 3 “。b i c c h i 等合成2 ，6 二甲基一3 一戊基- 3 c d ，分离了红没药醇， 2 ，6 - 二甲基一3 一戊基一p c d ，分离了丫( 6 ) 内酯、环己酮、醇、烯、 酯等，并且发现2 ，6 - 二戊基一3 甲基一b c d 几乎没有选择性| 3 玉3 3 j 。 国内万宏等也合成了2 ，6 - 二o 二戊基一3 - 0 三氟乙酰基一b c d ， 将其单独或与o v - 7 混合用于c g c 中分离卤代烃、醇、酯和胺对映 体0 8 , 3 4 。阮宗琴、欧庆瑜合成了2 ，6 - 0 一二戊基3 一o 一辛基d c d ，2 ， 6 - 0 一二辛基3 o 三氟乙酰基b c d 和2 ，6 - 0 二癸基一3 0 三氟乙酰基 1 3 - c d 等长链烷基取代c d 衍生物，将其单独或与o v - 7 混合用于 c g c 中对卤代烃、醇、酯对映体进行拆分，取得了较为满意的结果 3 5 1 。龙远德等合成了2 ，6 - 0 一二丁基3 o - 乙酰基一p c d ，用聚乙- 醇 处理5 4 5 担体，静态法制备s c o t 玻璃毛细管柱，对几种氨基酸进 行了拆分( 3 4 。康星武等合成了2 ，6 - 二丁基一3 一乙酰基b c d 用于分离 氨基酸f 3 7 1 。近期，聂孟言等用长链基团取代合成的2 ，6 - 2i o 一千基 ( 十二烷基) 3 - 0 一三氟乙酰，6 c d 作为手性固定相有较好的分离性 能p8 1 。车宝泉等合成了苄基取代的三种环糊精衍生物固定相2 ，6 一o 一 苄基一3 一。一戊基一p c d ，2 ，6 - o 一苄基3 o i ； 基一p c d 和2 ，6 0 ，苄基一3 一o 一 o 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄姣 乙酰基一1 3 一c d ，对各种位置异构体进行r 分耐3 9 j ；史雩岩等合成了苄 基取代的良好的环糊精衍生物同定相2 ，6 - o 一戊基一3 一o 一苄基一b c d ， 能分离二甲苯、甲酚等难分离的二取代苯位置异构体1 4 0 l ，后又将2 ， 6 0 - 苄基一3 一o 一戊酰基b c d 用于2 ，4 - 二氯苯乙醇和反式一3 一i e 丙基环 氧乙烷甲醇对映体过量值( e e 值) 测定，取得了很好的结果h “。唐 课文等合成了2 ，6 - o 一戊基一3 一o 一三甲基硅烷基一b 环糊精，分离醇、 酮、烯烃等对映体4 2 。邓爱华等在环糊精上引入天然的手性化合物 氨基酸，合成厂乙酰化2 ，6 - o 谷氨n - 1 3 c d ，分离一系列位置异构 体和对映异构体【4 j j 。 3 2 - 和3 一位取代基相同，6 。位取代基不同的环糊精衍生物 k 6 n i g 等合成了2 ，3 - 二戊基一6 一甲基一m 、6 。c d 和y - c d 分离醇、 烯酮等多种异构体4 “。d i e t r i c h 等用2 ，3 二一o 一甲5 - 6 o 一叔丁基一 甲基硅烷0 t 、1 3 - c d 和y - c d 分离了一些内酯，并发现2 ，3 - _ 二一o 戊 基一6 一o 一乙酰基- y - c d 几乎没有选择性1 4 制，而j a p u e s 等合成了2 ，3 - o 一 一乙酰基一6 一o 叔j4 基二甲基硅烷基1 3 - c d ，分离外消旋2 ，2 - 二烷基 一4 一烷氧基羰基一1 ，3 - 二氧戊烷衍牛物【4 7 j 。c a r l o 等人合成r2 ，3 - o 一 乙基6 一o 一叔了。基二甲基硅烷化b 一和y - c d 以及2 ，3 一o 一甲基一6 一o 一叔丁 基二甲基硅烷化d 一和y - c d ，通过对一系列手j 陆化合物的分离，发现 叔丁基二甲基硅烷取代的c d 衍生物对各类化合物都具有较好的分 离选择性，被称为万能手性同定相1 4 8 l 。m i r a n d a 等合成2 ，3 - 0 一戊基 一6 - 0 叔丁基二甲基硅烷化1 3 - c d ，分离了醇、氨基酸、内酯、卤代烃、 萜、酯等9 0 多种化合物1 4 圳。 4 2 一、3 - 和6 一位取代基都不相同的环糊精衍生物，这类环糊精衍 ! i 物报道很少。 5 接枝聚硅氧烷环糊精同定相 纯环糊精固定相或稀释环糊精固定相在实际应用中都表现出1 i 耐溶剂冲洗、不耐高温、柱寿命短等缺点。于是人们将环糊精的手 性分离性能和聚硅氧烷良好的涂渍性及热稳定性结合起来，发展r 一种非常理想的手性固定相，接枝聚硅氧烷环糊精固定相。1 9 9 0 年 s c h u r i g 和f i s c h e r 两个研究组分别独立地把甲基化环糊精聚合到聚 d 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄姣 硅氧烷上，成为侧链甲基环糊精聚硅氧烷固定相c h i r i s a l ，d e x l 5 ”1 1 。 1 9 9 2 年s c h u r i gd 报道厂1 0 6 种对映体( 从非极性的烃到强极性的二 元醇、自由酸) 的分离，结果表明c h i r i s a l - d e x 实用性非常广。后来 j u n g 和s c h u r i g 将三氟乙酰引入环糊精中( 2 ，6 一二0 一戊基一0 三氟乙 酰一1 3 c d ) 接枝到聚硅氧烷上，口j 以分离溴戊烷、庚醇、柠檬烯菊酸 i 一酯等手性化合物，成为c h i r i s a l d e x t f a 手性固定相 5 2 1 。接下来在 19 9 3 年和1 9 9 7 年s c h u r i g 又报道了c h i r i s a l d e x c o i u m n 7 - c d c h i r i s a l d e x 【5 “。a m l s t r o n g 等也研究了与毛细管壁交联固定的 接枝聚硅氧烷环糊精固定相1 5 。g 等也合成了环糊精一聚硅氧烷共 聚物，取得：_ r 很好的分离效果1 5 。 国内张汉邦、张月琴等研究了新型聚硅氧烷环糊精固定相，成 功地用于手性和非手性异构体的分离，柱效较高 5 6 - 5 8 i 。阮宗琴等也制 备了环糊精衍牛物交联柱，热稳定性好，柱寿命长，对卤代烃和一 些醇对映体的直接分离表现出良好的立体选择性 5 9 1 。 6 环糊精聚合物固定相 c d 及其衍生物在色谱分析中得到了广泛的应用与研究，但c d 聚合物作固定相的研究报道较少。万宏等曾推断c d 与其它化合物 交联，将提高其热稳定，l 牛f 6 0 。m i z o b u c h i 等制备_ rc d 的聚脲烷树脂 作固定市甘分离了二甲苯及吡啶衍生物【6 “。刘六战等对水溶性b c d 的 环氧氯丙烷寡聚物作气相色谱固定相进行了研究【6 2 ，寇臀民等将硅 烷化c d 低聚物衍生物涂渍在硫酸钡改性的毛细管上，获得了i 青柱 效，对异构体显示了较强的分离能力1 6 引。罗春花等则用环氧氯丙烷 为交联剂合成了一种非水溶性的1 3 - c d 聚合物，并研究其作为气相色 谱固定相的有关性能f 6 舶5 1 ，唐课文等继续了这一工作【6 6 。6 7 ) 。 二、环糊精衍生物的拆分机理 环糊精分子取代基的位置和类型是决定其手性选择性的重要冈 素。但是在环糊精哪个位置上用何种取代基团，将会出现最佳的选 择性，尚无定论。在第1 0 次国际毛细管报告会上，k 6 n i g 等提出厂 一个很有意义的观点：一日我们获得了有关分离机理的详细知识， b 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄姣 就有可能把。些具有特殊功能的基团引入环糊精分子中，制各出各 种环糊精的衍生物，以便分离各种对映异构体。所以，要达到这种 理想的分离境界，必须对环糊精分子的拆分机理进行系统的研究。 虽然对环糊精衍生物作为气相色谱同定相的分离机理已有些研 究，如a r m s t r o n g 等进行了大量热力学研究怕8 i ，l i p k o w i t z s 等使用分 子动力学模拟研究r 环糊精衍生物的手性识别发生在何处】， s c h u t i g 等用x r a y 研究环糊精包结物的结构【7 叭，但是，环糊精衍生 物的手性拆分机理仍没有确定的解释。目前流行的解释可归结为以 下五种： 1 包结作用机理：由a r m s t r o n g 提出，认为类似于l c 分离机理， 即手件分子与环糊精形成包合物。包合作用并不定发生在瑚i 糊精 笼穴内，包结只是一种形式，也可能在c d 的表面形成包结。对映 体分子与c d 之间的构象匹配及相互作用也许是包合作用实现的前 提。 2 缔合作用机理：a r m s t r o n g 等认为，在分离过程中溶质分子与 改i 生c d 有可能形成部分的或者不完全的包含，即形成一种缔合物。 但在g c 中这种作用不象在l c 中表现得那么强烈。 3 构象诱导作用机理：v e n e m a 等提出。溶质在改性c d 同定相 上的分离归结于溶质分子在靠近c d 时，它对固定相特定区域的幕 团具有诱导作用，使其构象适合该溶质分子的构象，从而增强，相 互之问的作用。构象诱导互洽又加强了主要部位的接触，在分离过 程中与j 二述作用产生的协同效应，对分离过程共同起重要作用。 4 主客体相互作用机理：v e n e m a ，k 6 n i g 等对实验结果分析后 认为，c d 分子与对映体分子间的氢键作用，偶极一偶极相互作用及 范德华作用力等均影响手性拆分。 5 多模式相互作用 值得一一提的是，p a n s t r o n g 等在文献2 3 1 中提到，不纯的环糊精衍 生物和较纯的环糊精衍生物在较高温度下( 9 0 。c ) 色谱性能非常 相似，特别是对映选择性；而在低温下，不纯的环糊精的色谱性能 0 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究黄姣 超过了较纯的环糊精，因为较纯的环糊精在低温下为晶体，不纯的 环糊精为粘稠物。环糊精本身并不是单一物质，衍生时取代度和取 代位置的差别使得产生的环糊精衍生物几乎根本不可能是成分单 一、纯的物质，而是没有确定熔点、纯化困难的混合物。这样在环 糊精的实际应用中，没有必要，而且也不太可能去追求纯环糊精衍 生物。但是，在理论和机制的研究中，尝试使用纯环糊精衍生物是 必须的。v e t t e r 等也比较研究了在环糊精随机取代叔j j 基二甲基硅烷 基( t b s ) 与定位取代合成的t b s 的环糊精的色谱分离能力，对2 4 对手性化合物进行拆分，发现随机取代t b s 的环糊精分开了16 对， r 丽定位取代t b s 只分开了6 对，可见环糊精随机取代t b s 有利r 手 性分离。当然，虽然上述两篇报道不纯的环糊精的手性分离能力超 过了较纯的环糊精，但是由于对环糊精纯度与手性分离能力的关系 研究还较少，日前很难得出确定的结论。 合成环糊精衍生物用作气相色谱于性固定相的研究，在生产、 生活领域，如医药、农药、生命科学、环境检测等方而，对对映体 进行分离和过量值( e e 值) 测定等应用，仍然有很大的开发研究潜 力。进一步探讨环糊精衍生物的手性识别机理具有重要的意义。 在k 6 n i g 观点的启发下，反过来，我们认为如果环糊精母体引 入r 某些有特别作用力的的基团或形成，某种特殊的结构，我们将 可以作出一定的预测：该衍生物制成的固定相将有怎样的分离特点。 我们知道，p i r k l ec s p s 有如卜的化学结构特点，即在手性中心附近 至少有下列功能团之一：i 、j l 一酸性( 带吸电子取代基) 或一碱性 ( 带推电子取代基) 的芳香基团，在手性识别过程中能发斗j 一矸电 荷转移相互作用；i i 、能形成氢键的原子或基团；i i i 、能发牛偶极一 偶极叠合相互作用的极性键或基团；i v 、能提供立体排斥、范德华 作用和( 或) 构型控制的较大非极性基团。结合上述p i r k l e 型_ 于：- 性固 定相的特点，本文有意识地引入具有不同作用位点的衍生化基团， 合成了两种新型的p c d 衍生物，双( 六一o 丁烯二酸单酯) 一1 3 - c d 和 伞戊基2 ，3 ，6 一三( 0 2 羟丙基) 一1 3 - c d 。对于前者，环糊精进行 b 一环糊精衍生物作为气相色谱手性固定相的制备与研究 黄姣 c = c 双键修饰后，母体的空腔大小、分子形状及极性将发生变化， 预测将对具有n 键的烯烃类手性物具有满意的分离效果，同时对具 有大n 键的芳香手性物同样可能有定分离度；后者是将位于母体 圆台大口端的仲羟基( c 2 - o h ) 用强极性的羟丙基修饰，f i j 在仲羟