（应用化学专业论文）选择体为聚合物及树型分子的手性固定相的研究.pdf

摘要 摘要 手性是自然界的本质属性之一，手性化合物与人体健康息息相关。 在手性化合物的分析检测方法中，以手性固定相( c 1 1 i r a ls t a t i o n a 巧p h a s e ， c s p ) 为基础的高效液相色谱法最为普遍，它以其简便、高效、灵敏、重 现性好等特点而成为主要方法。本文对手性化合物的制备方法、c s p 的 制备方法以及手性分离机理等方面进行了综述。近年来，在c s p 这一领 域中，主要的研究工作是合成新的手性选择体，以期得到手性识别能力 强的c s p 。为此本文进行了以下工作： 1 将3 。氨基丙基三乙氧基硅烷与硅胶反应得到氨丙基硅胶。以酒石 酸二异丙酯、苯基二异氰酸酯为单体共聚，制各出分子量不同、端基为 氰酸酯的手性聚合物，将它与氨丙基硅胶反应得到c s p1 、c s p2 。用红 外光谱、元素分析、扫描电镜对聚合物和c s p 进行了表征。用8 种不同 结构的手性化合物作为分析物，对c s p1 、c s p2 的对映体分离能力作出 评价，结果表明缓冲溶液的p h 值、流动相中的三乙胺或三氯乙酸对手性 分离效果存在影响。手性聚合物链短的c s p1 的分离能力优于手性聚合 物链长的c s p 2 。 2 以二苯基乙二胺、苯基二异氰酸酯以及对苯二甲酰氯为单体共聚， 制备出分子量不同、端基为氰酸酯或酰氯的手性聚合物，将它与氨丙基 硅胶反应得到c s p3 、，c s p4 。用红外光谱、元素分析对聚合物和c s p 进 行了表征。用2 2 种不同结构的手性化合物作为分析物，对c s p3 、c s p 4 武汉化工学院硕士学位论文 的对映体分离能力作出评价，结果表明流动相中的三乙胺能够促进碱性 化合物的对映体分离，三氯乙酸能够改善酸性化合物的对映体分离。研 究了流动相的组成、对映体结构、流动相的流速以及样品的进样量对对 映体分离能力的影响。同时还发现手性聚合物链短的c s p 比链长的c s p 有更好的分离能力。 3 分别以2 一氨基二苯基乙醇、苯基二异氰酸酯为单体，和以2 氨基 二苯基乙醇、苯基二异氰酸酯以及对苯二甲酰氯为单体共聚，制备出分 子量不同、端基为氰酸酯或酰氯的手性聚合物，将其固定在氨丙基硅胶 表面上得到c s p5 、c s p6 。用红外光谱、元素分析对聚合物和c s p 进行 了表征。对c s p5 的对映体分离能力作了初步的评价。结果表明c s p5 对某些手性化合物有着较好的手性分离能力。 4 以氨丙基硅胶表面上的氨基作为核，先与均苯三甲酰氯反应得到 酰氯衍生物。酰氯衍生物再与二苯基乙二胺反应得到氨基衍生物，如此 交替反应，用“发散法”在硅胶表面上制各出三代手性树型分子。用苯基异 氰酸酯封端得到c s p7 、c s p 8 及c s p9 ，并用红外光谱、元素分析等对 它们作了表征。 关键词：手性聚合物，树型分子，手性固定相，高效液相色谱，对映体 分离 a b s t r a c t a sw ew e l lk n o w ，c h i r a l i t yi so n eo ft 1 1 ep f o p e r t i e so f 也en a t u r e a n d c h i r a lc o m p o u n d sp l a yag r e a tr o l eo nt h eh e a l t l lo fh u m a nb e i n g n o w h i 曲- p e r f o 珊a n c el i q u i dc h r o m a t o 鲈印h yb a s e do nc h i r a ls t a t i o n a r yp h a s e s ( c s p s ) ，h a sb e e nt 1 1 e m o s ti m p o n a n tm e a n si ne n a l l t i o s 印a r a t i o n ，柚dh a s b e e nt h em a i n 印p m a c ht oa i l a l y s i z ea j l dt e s tc h 油lc o m p o u n d sf o ri t s c h a r a c t e r s ，s u c ha se a s yp e 疏a n c e ，h i 曲s e n s i b i l 毋a 1 1 dg o o dr 印e a t i b j l i 铒 t h em e c h a l l i s mo fe n a l l t i o s e p a r a t i o na 1 1 dm ea p p m a c h e st os y m h e s i z ec h i r a l c o 邺o u i l d sa n dc s p sw e r er e v i e w e di n “s 龇s i s r e c e n t l y ，i nt i l ea r e ao f c s pi n v e s t i g a t i o n ，t h em a i nw o r ki st h es ) ，1 1 t h e s i so fn e wt ) r p eo fc h i r a l s e l e c t o r ss oa st oo b t a i nc s p sw i t hh i 曲c h i r a ld i s c r i m i n a t i o na b i l i 够f o rm i s p u 巾o s e ，s o m ew o r k sh a v eb e e nc o n d u c t e d ，w h i c hc a nb es u m m “z e da s f o l 】o w s ： 3 一a m i n o p r o p y l s i l i c a g e l w a sp r e p a r e d b y t 1 1 er e a c t i o nb e 铆e e n 3 一a m i n o p m p y l t r i e t h o x y s i l a n e a j l d s i l i c a g e l c h i r a l p o l y m e r s ， w i t ht h e t e m l i n a lg r o u p so f n c oa n dd i 矗l e r e n tm o l e c u l a rw e i 曲t s ，w e r ep r e p a r e db y m e c o p o l y m e r i z a t i o n o f d i i s 叩r o p y l d - t a m a t e a n d 1 ， 4 一 p h e n y l e n e d i i s o c y a n a t e t h e n ，p o l y m e r sw e r ea n c h o r e do nt l es u r f a c eo f3 - 锄i n o p m p y l s i l i c ag e lt oo b t a i nc s p1a n dc s p2 p o l y m e r sa n dc s p sw e r ec h a r a c t e r i z e d w i t l lf o u r i e rt r a n s f o 肌一i r ， e l e m e n t a l a n a l y s i s a i l d s c a n n i l l g e l e c t r o n i c m i c r o s c o p e n ee n a i l t i o s e p a r “o na b i l i t i e so fc s p1a i l dc s p2w e r c e v a l u a t e dw i me i g h ts t m c t u r a l l yd i f f e r e n tc h i r a lc o m p o u n d s i t 、v a sf o u n d 廿1 a t m ep hv a l u eo ft h eb u f 诧ru s e da st h em o b i i ep h a s e ，t r i e m y j 锄i n ea n d t r i c h l o r o a c e t i ca c i di nt 1 1 em o b i l ep h a s ea 旋c t e dm ee n a l l t i o s 印a r a t i o n s c s p1 s h o w e db e t t e re n a i l t i o s 印a r a t i o na b i l i 锣t l l a l lc s p2 ，w h i l et 1 1 em o l e c u l a r i i i 武汉化工学院硕士学位论文 w e i g h to fi t sc h j r a ls e l e c t o rw a sl o w e rt h a j lt h a to fc s p 2 ，c h p o l y m e r s ，w i t hm et e 哪i n a lg r o u p so f _ n c 0o r o c la n d d i 脏r e mm o l e c u l a rw e i 曲t s ，w e r ep r e p a r e db ym ec 叩o l y m 矗z a t i o nr e a c t i 彻 w i t h ( 1 月，2 尺) 一( + ) 一l ，2 一d i p h e n y l e t h y l e n e d i 锄i n e ，1 ，4 一p h e n y l e n ed i i s o c y a i l a t e a n dt e r e p h t h a l o y lc h l o r i d e t h e n ，p o l y m e r sw e r eb o n d e do nt h es u r f a c eo f 3 - a m i n o p r o p y ls i l i c ag e lt og i v ec s p 3a n dc s p4 p o l y m e r sa n dc s p sw e r e c h a r a c t e r i z e dw i t hf o u r i e r 饥m s f o n n i ra 1 1 de l e m e n t a la i l a l y s i s w i t ht w e n t y t w os t r u c t u r a l l yd i f f - e r e n tc h i r a lc o m p o u n d sa sa n a l y t e s ，t 1 1 ee n a n t i o s 印a r a t i o n a b i l i t i e so ft l l e s et w oc s p sw e r ea s s e s s e d i tw a sf o u n dm a tt r i e t h y l 踟i n ei n t h em o b i i ep h a s ec o u l di r n p m v em ee n a n t i o s 印a r a t i o no fb a s i cc o m p o u n d s a n dt r i c h l o r o a c e t i ca c i dc o u l di m p r o v et h e e n a n t i o s 印a r a t i o n o fa c i d i c c o m p o u n d s t h ee 娲c t so ft h ec o m p o s i t i o na i l dn o wr a t eo fm o b i l ep h a s e s ， t h ei n j e c t e da m o u n to fs 锄p l ea n dt h ec h e m i c a ls t n 】c t u r eo fe n a n t i o m e r so n t h ee n a n t i o s e p a r a t i o na b i l i t i e so ft h e s et w oc s p sw e r es t u d i e d i tw a sa l s o f o u n dt h a tc s p4d e r i v e df o mt h e p o l y m e r so fs h o r tc h a i nh a db e t t e r e n a n t i o s e p a r a t i o na b i l i t yt h a nc s p 3d e “v e d 疔o mt h ep o l y m e r so fl o n gc h a i n 1 、v o p o l y m e r s w e r e p r e p a r e d b y t h e c o p o l y m e r i z a t i o i n b e t t w e e n ( 1s 2 r ) 一( 十) 一2 一锄i n o 一1 ，2 一d i p h e n y l e t h a l l o la 1 1 dl ，4 - p h e n y l e n ed i i s o c y a n a t e ， a n d b ym ec 叩o j y m e r i z a t i o no f ( 1 s 搬) 一( + ) 一2 一a i l l i n o 一1 ，2 一d i p h e n y l e t h a n o l ，l ， 4 一p h e n y l e n ed i i s o c y a l l a t ea 1 1 dt e r 印h m a l o y lc h l o r i d e t h ep o l y m e r sw i t l lm e t e 姗删g r o u p so f - n c 0o r _ c o c lw e r ed i 疗如n ti nm o l e c u l a rw e i 曲t 1 1 1 e c o r r e s p o n d i n gc s p5 a f l dc s p6w e r eo b t a i n e da n e rt l l ei m m o b i l i z a t i o no f t l e s ep o l y m e r so n3 7 a m i n o p m p y ls i l i c a g e l p 0 1 y m e r s a 1 1 dc s p sw e r e c h a r a c t 嘶z e dw i mf o u 打e rt r a n s f o n n 一1 ra i l de l e m e n t a la n a l v s i s a n dt h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ep o l y m e r sw e r es u c c e s s f b l l yb o n d e do n t ot h es u r f a c eo f a b s t r a c t s i j i c ag e j t h ee n a n t i o s 印a r a t i o na b i j j t yo fc s p5w a se v a l u a t e dp r e j i m i n a r j 堍 a n dt h er e s u l t sd e m o n s t r a t e dt h a tc s p5c o u l d s e p a r a t e s o m ec h i r a l c o m p o u n d s u s i n gt h ea m i n og m u p so nt h es u r f a c eo f3 一a m i n 叩r 叩y ls i l i c ag e la st h e c o r e ，c h l o r i d ed e r i v a t i v ew a sp r e p a r e d t h r o u g h t h er e a c t i o no fe x c e s s l ，3 ，5 - b e n z e n e t r i c 雒b o n y lt r i c h l o r j d ea i l dt l ec o r eg r 0 1 j p s a n dt l l e nc a r b o n y l c h l o 打d er e a c t e dw i t l le x c e s s ( 1 r ，2 固一( + ) 一1 ，2 一d i p b e n y l e 廿1 y l e n e d j a m j n el og i v e t h ef i r s tg e n e r a t i o n a ld e n 出j m e rw i t ht e m l i n a lg r o u p so fa m i n e t h e r e f o r e ， i e p e a t i n gt h e s et w or e a c t i o n sa j t e m a t e l y ，t h r e ed e n d r i m e r so nm es u r f a c eo f s i l i c ag e lw e r ep r e p a r e db y 也ed i v e r g e n ta p p r o a c h t h e nm et e n n i n a l 锄i n o g r o u p so fd e n d r i m e r sw e r em o d i f i e db yp h e n y li s o c y a n a t et oo b t a i nc s p 7 ， c s p8a n dc s p9 ，w h i c hw e r ec h a r a c t e r i z e dw i t hf o u r i e rt r a n s f ；) m i ra n d e l e m e n t a la n a l v s i s k e ) r w o r d s ： c h i r a l p o l y m e r s ，d e n d r i m e r s ， c h i r a l s t a t i o n a r yp h a s e ， h j g h p e r f b n l 】a n c e 】j q u j dc h r o m a t o g r 印b y ；e n a n t j o s e p a r a t i o n v 独创性说明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果，尽我所知，除文中已经标明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对 本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 蛰亨孑 硒年譬其q 日 f 学位论文版权使用说明书 本学位论文作者完全了解我院有关保留、使用学位论文的规定， 即：我院有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等手段保存和汇编本学位论文。 保密o ，在 本论文属于 不保密衫 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：蛰、可华 a 曲f 车f 月l q 曰 年解密后适用本授权书。 指删雠斗秒彬 渺j 璋r 月f 7 日 第1 章高效液相色谱中手性固定相的研究现状 第l 章高效液相色谱中手性固定相的研究现状 1 1 引言 1 1 1 手性的概念 手性( c h i r a l 耐) 是用来表达化合物分子结构不对称性的术语。如果 某些化合物具有相同的分子式，且原子或原子团的连接方式相同，仅仅 由于它们在空间中的位置不同，那么这些化合物被称为立体异构体 ( s t e r e o i s o m e r ) 。其中，具有镜像关系的立体异构体称为对映异构体 ( e n a m i o m e r ) ，非镜像关系的立体异构体则称为非对映异构体 ( d i a s t e r e o m e r ) 【1 】。手性关系就像人的左手和右手之间的关系，相互不 能叠合，彼此是实物和镜像的关系。两个对映异构体之间熔点、溶解度 相同，旋光强度相同，但旋光方向相反。当没有外部手性环境存在时， 两个对映体具有相同的化学性质1 2 】。 1 1 2 手性化合物的意义 手性是自然界的本质属性之一。在自然界中，尤其在生物体中，作 为生命活动重要基础的生物大分子，如蛋白质、多糖、核酸和酶等，几 乎全是手性的，并且这些大分子的对映体的存在量是不同的，有的仅仅 是以单的对映体存在。但是它们在生物体内往往具有重要的生理功能 j 。许多其它天然手性小分子也主要以对映体中的一种存在。这种现象称 为手性优择( c h i r a l p r e f e r e n c e ) 。它也是自然界的本质属性之一，但产生 武汉化工学院硕士学位论文 这种属性的确切机理、起源和过程仍是个未解之迷，是当今科学研究的 重要课题之一【3 】。手性优择使得作为生命活动重要基础物质的生物大分子 具有手性的性质，也使得酶只催化特定手性的底物反应，受体仅与特定 手性的化合物结合等。也就是说对生命活动起作用的可能只是对映体的 一个异构体，另一个没有作用，或者有着很大的毒副作用。这种现象称 为手性识别( c h i r a ld i s c r i m i n a t i o n ) 现象。它在自然界及生命的形成和进 化过程中有着重大的意义。 手性现象虽然早已被发现，但是宜到二十世纪才真正发现其重要性。 上个世纪6 0 年代，欧洲发生了一场医药惨剧。当时欧洲曾广泛给妊娠妇 女服用镇静剂反应停( n l a l i d o m i d e ) 作为镇痛药和止咳剂，很多孕妇在 服用此种药物后，生出了无头或缺腿的先天畸形儿，有的胎儿没有胳膊， 手生在肩膀上，模样非常恐怖。随后的研究表明：反应停是一种消旋体 药物，它的r 构型对映体有镇静作用，但它的s 构型对映体对胚胎有很 强的致畸作用【4 j 。这是两个对映体具有不同的药理或生理活性的典型例 子，引起了科学家的高度重视。鉴此，美国食品和药物管理局( f d a ) 于1 9 9 2 年作出规定【5 】：凡是以外消旋体上市的药物必须对各个对映体给 出相关的测定和评价。 目前，医药市场中的药物或中间体有8 0 为手性的，但是很大部分 以外消旋体的形式上市。所以如何制备单一对映体的手性药物，以及如 何检测手性药物是个迫切需要解决的问题。市场对光学纯手性药物的 需求促进了手性药物的合成、拆分以及检测技术的发展。众多制药企业 已经开始采用成熟的手性技术大规模生产手性药物，以满足不断增长的 市场需求【6 j o 第1 章高效液相色谱中手性固定相的研究现状 1 1 3 制备手性化合物的方法 光学纯手性化合物的制各方法主要有化学或生物催化的不对称合成 法和手性拆分法，其中手性拆分法包括结晶法、借助化学或酶的手性拆 分法以及现代色谱法f 7 】。目前，现代色谱分离、分析技术在对映体的分离 与测定方面已显示出巨大的优越性。常用的手性化合物的分离与测定技 术有：高效液相色谱( h i g h - p e r f o 咖a 1 1 c el i q u i dc h m m a t o g r a p h y ，加) l c ) 、 气相色谱( g a sc 啪m a t o 目a p h y ，g c ) 、毛细管电泳( c 印i 1 1 a 巧e l e c t r 叩h o r e s i s ， c e ) 、超临界流体色谱等。这些手性色谱技术集分离与测定于一体，可实 现对映体的快速定性、定量分析，甚至少量制备。其中，g c 应用于分离 研究较早，在手性化合物的研制和表征等方面得到了应用。但是g c 由于 自身的局限性，不能应用于沸点较高、热不稳定的化合物，使其应用受 到了限制。如? l c 及c e 则可以用于极性大、非挥发性和热稳定性差的手 性化合物的检测，大大拓宽了应用范卧3 1 。 手性色谱法一般分为直接法和间接法。直接法一般通过c s p 或手性 流动相添加剂( c h i r a lm o b i l ep h a s ea c t i v e ，c 瑚p a ) 直接拆分；间接法一 般通过衍生法将对映体转化为非对映体，然后利用常规色谱法进行分离 峭】。相较之下，这些方法中尤以c s p 为基础的肌c 法最为普遍，它以 其简便、高效、灵敏、重现性好等特点成为分析检测手性化合物的主要 方法。值得注意的是，将手性 ，l c 与模拟流动床技术( s i m u l a t e dm o v i n g b e d ，s m b ) 相结合，能进行手性化合物的制备级分离。 在手性 ，l c 中，c s p 的使用是分离手性化合物的前提，因此，设 煎堡些三鲎堕堡主墅堡堕墨 计及制各一种对多数对酸体其宥高手潦识剐辘力的e s p ，便成为手往 疆也c 研究中的核。闯题吃 1 2 手髋露定穰的裁备 般来说，研制c s p 的步骤是：在圆体载体或其经过修饰的表丽上， 逶过键台或涂敷，溪定一静手性分子豹荦对淤俸；逶过据分一系列手 性化合物以评价c s p 的性能，从瓶找出分离能力较满意的c s p 1 。 l 。2 1 手挂露定麴静载体 c s p 的载体依据其材料性质来分，可分为凭机基质材料、有机基质 毒砉料及有枧一秃枧复含物基矮毒砉料l l n 。嚣蓊，磁究帮瘦耀最多熬是无概基 质材料，它包括硅胶、氧化铝、氧化锆及石墨等。其中硅胶是一种应用 最多的无杌载体，它具有机械强度高、表面易于修饰的特点，其优舜的 物理、纯学帮撬壤特性，经其成为色谱壤瓣中一种不可替代的基霞。但 是硅胶也存在黄化学不稳定性等缺陷，隈制了它的应用。为此，其它一 烛无机基质材料、有机基质材料及有机一无机复合物基质材料便相应得到 研究，并且开发出一些具有特色的新型船l c 色谱填料。 1 2 2 手性固定相的制备方法 一般来说，c s p 懿铡各方法有键合法、涂敷法戮及分子露迹( 醚。l u l e 麓! 童壶塑壅塑照堂! 至然旦窒塑塑里! 塞堡鉴 i m p 蠢藏t e dp o l y m e r ，凇p ) 浚。 键合法制备c s p ，即在载体表露上，利用其存在的活性基匿，如硅 羟基、铝羟基等，通过化学反应直接连接或经化学修饰后褥连接某种手 性纯合物的单一对陕体，这些手往诧合物可以为低分子量化台物绒高分 子量的聚合物，也可以为一些寡蒙体。恻磐，硅胶表瑟上存在着大量的 硅羟基。除在正相色谱中可以直接使用外，大奄用作h p l c 填料的硅胶 均需进行改憔与修饰，制备出各种键合相填料，以适应各种色谱模式分 离的鬟要。这种改牲与修饰一般畜羧下三瓣途径：表瑟讫攀修镑、整体 改性及包覆法。表颟化学修饰法就是利用各种偶联荆与硅羟基反应，并 引入新的活性功能基团1 2 1 ；整体改性就是利用双官能团或三官能团的有 税硅靛的自缩聚反瘦及溶胶一凝黢反应，使所稍备的予凝胶中含有所期望 的活性功能基团，另外还可以最大限度地避免残余礁羟基的影嚷f ”j ；包 覆法就是利用物理的方法将高聚物涂敷在硅胶表面上，同时引入活性功 能基豳。它的目是把有机和无机材料的优点结合起来，避兔残余继羟基 憋影响，提藏色谱蝼籽懿纯学稳定性。在经过改蠖与穆馋嚣懿硅胶衰落 上通过化学反应引入某种手性化合物的单一对映体，即可制备目标c s p 。 涂敷法制备c s p ，就是通过物理涂敷法，利用某些特殊基团将手性 选择髂( e 酶a ls e l e c t ( 琏c s ) 分子吸附在虢体表面上【瑚，或者将其裔手性 识别熊力的离聚物直接包羧在载体表殛上l ”】，即霹制备曩标c s p 。 m i p 法制备c s p 是一种比较特殊的方法i 坫j 。它是在模拟生物体内抗 原与抗体稆篮作用时“锁匙”原理基础上发展起来的一种新技术，利用该技 术趔褥静分子印迹聚合物c s p 鼹露迹分予爨毒“预定”戆选择矬，具有很高 热望些王鲎堡堡主鲎堡堕茎一 魏专一一性，为c s p 韵设诗提供了另一耱鸯效方浚，已受翔广泛的重视。 1 3 手性固定相的分类 根据手性选择体的化学类型，c s p 可以分为三大类型：低分子量型 ( 刷型) 、高聚物型及寡聚体型。 3 鼬詹 、v h e i k 啦lc s p 图l 1 w h c r k o l 毅c s p f i g u r el 1 w h e l k 一0 le s p 低分子量型c 辨，载爨戳合成酶手憋奢枫小分子藏天然鹣手憋分子 为手性选择体，通过化学键合或涂敷法制备而成的，主要有以下类型：( 1 ) p i r k l e 型( 1 7 19 】：( 2 ) 大环糖肽抗生索型2 1 j ；( 3 ) 生物碱型；( 4 ) 手性 酝钵交巍鍪等戮】。荬中，p i 蠛l e 型c s p 是最罩研究的一种类型。它愚2 e 世纪6 0 年代出p i r k l e 等人发明的 翻? l c 中暑常菱要的一类c s p ，其中一 些c s pb 成功商品化。最有代表性的p i r k l e 型c s p 是w h e l k o l ( 图1 。1 ) ， 其手性选择体闷时其有弘电子供体和弘电子受体的特征，适用范围广， 特别适建予手缝一受体阻漤翔类药甥的嚣分2 4 2 翻。塞予受蒙辩来源麓影 璺! 童塑塾婆塑蕊堂主羔丝旦壅塑塑堑塞墨鉴 晌，其它类篷c s p 的应阁受虱了限制，仅用于特定手性化合物的分离、 分拆嫒究。 离聚物趟c s p 就是将天然商分子或合成高分子，通过化学键合或涂 敷法，固定于载体表面上制备而威的。舀前应用最多，也比较成熟的c s p 是天然裹分子类型c s p ，它叉分必多糖类( 主要隽纤缝素和淀粉等) 【2 6 五端 和蛋白质类3o 3 。此类高分子本身具有光学活性和多级结构，经化学修 饰或直接用作手性选择体，制褥的c s p 手性识剐能力强，适用范圈广。 例熟，d a i c e l 公司凑晶的e 魏扛e e l 霹c h i 商戳l c 系列手性柱鞠是数纾维素 和淀粉衍生物制备而成的。但是，由于多糖类c s p 多是以涂敷法制备的， 色谱流动褶的选择范围小，手性选择体易流必，手性柱的稳定性不搿，限 制了其应建，特别是在制鍪级色谱分嵩方嚣的应用f 3 2 3 弘。必瑟，人嬲磅 究通过化学键来固定多糖类手性选择体，以提高手性柱的稳定性，拓展 萁应用范围1 3 如3 舅。但手性分离效果却不如涂敷法制备的c s p ，可能是引 入蛉化学键改交了手性选择钵的多级结梅，致使c s p 豹手性识别戆力降 低p 6 j 。另一方面，合成的高分子开始被用作手性选择体，以期既能克服 涂敷法的缺点，又具有商手性识别能力的优点，这方面的工作已淑得了 一些进展f 3 吼。 寡聚体型c s p 主要从环糊精制各而来。环糊精( c y c l o d e x t r i n ，c d ) 是环澎寡聚糖，通常由6 i 2 个蕊为椅斌构象手性n ( + ) 葡萄糖单元通过 瑾( 1 ，糖营键连接嚣残。它具袁截锥式的圜麓形空黢梅型一笼状结构， 因而有主客体识别的能力。c d 中的葡萄糖单元在2 位、3 使有仲羟基， 它们排列在阐筒形空腔的大口端；6 位脊伯羟基，它们位于空腔的小口端。 曩前，鹰蘑褥最多豹是争d 拜1 胡l ，舡c d 帮c d 斡戚用耱对较少澎- 毒5 l 。 武汉化工学院硕士学位论文 c d 类c s p 虽然对菜些手髋纯台物有良好的手性识剐能力，但其表面c d 覆盖攀不高，拄容爨有眠，赝以，e d 手牲柱不太适惩予露餐缀分裹f 弭。 枷p 类型c s p 是一类特殊的c s p ，它没有载体与手性选择体的概念， 所生成的聚合物依靠“锁匙”原理产生手性识剐。m 【p 类型c s p 的产生拓 宽了c s p 的设计与割备方法2 蚴。 1 霹手梭分离枫理 手性色谱法分离对映体是借助于c s p 或c 艄p a ，在分离过程中依靠 手洼选择俸( e 羲i 蕊s e l e e t 甜，c s ) 与对浚体分析物( a l 帮a 2 ) 之间形成 非对映体络合物来实现的( 图l 一2 ) 。为了实现对映体手性分离，终合常 数k 和k 2 必须不同，且相差越大越好。要达到这种差异，必须借助于 手缝选择体与对获体分橱耪之闻潞各释襁互作用力，沈如范德华力、离 子作用力、氢键及弹耳相互作用力等( 4 7 】。 e s + a l 二；= = 二兰c s a l k ， e s + a 2i = = c s a 2 图 。2 非对映体络含物鳃形成 f i g u r el 一2 t h ef 0 瑚a t i o no f d i a s t e r e o m e r i cc o m p l e xc o m p o l n l d s 为了解释手性识别的机理，d a l g l i s h 于1 9 5 2 年提出了“三点相互作用 藤理鞋( 鹜l 。3 ) 。该理论认为，在手毪选择体与对映体分析物之间，要 形成相对稳定的非对映体络合物，篱要三个冠时发生佟鼹蛉分子闻撵矮 力以保持络合分子的空间取向，且其中一个必须是立体化学相互作用。 薷l 章商效液相骰谱中手性固定相的研究现状 随爱p i 喇e 等入运用就覆程对w 舾l k ，ole s p 的手性识剐机理律出合理 解释f 4 9 j ，另外有人考察了c s p 设计中一些细微差别，匕如联结臂的长度、 空间效应及键合方式等对手性识别能力的影响【1 2 7 5 0 1 。 c h i r 址 s e l e c t o r c 嚣n a 唾o n 艟r s ( a lo r a 2 ) 谌 ? 豳1 3 “三点相互作用”原理 f 埝l 瓣l 一3 。强e 也e o 搿o f 妇e - p 。戤i 熊黯硝糯 由于手性拆分机理比较复杂，近年来，在手性拆分机理研究方面进 展不大。一整现代分辑仪器笼摇套氆承、国等已掰于手瞧识掰梳理的 研究，为此提供了撕的研究思路5 2 1 。 l 。5 本文设专 憋想 经过十几年的快速发展，在手性分析领域已涌现出许多分离投能优 良的e s p 。攥不完全统诗，目前琵有上千秘各耱类型e 鞠，其中裔瑟鬟二 的已达1 8 0 多种。但是在分析大摄不同类型手性化合物时，要选择个 适用范围广、分离性髓优的c s p 却不太容易。在手性制备领域，由于受 柱容量鞫桂效的限铡，毙遗周鳇c s p 就更少了期。因裁，森e s p 设计方 面仍然丽临很大的挑战。 本文的设计思想是，用合成聚合物作为手性选择体，键合法制备 a产c 尹a 羚 武汉化工学院硕士学位论文 c s p ，融羯所得豹c s p 既舆有天然高分子类墅c s p 的优点，又能冤服它 的缺点，同时希望所褥的c s p 具有柱容量大积柱效禽灼特点，能够满足 分析及半制备级分离的要求。另外，将树型分子引入载体表面上，利用 其末端其有大量功麓基匿豹特点，以裁麓够撼高手性选择体的键合量， 改善c s p 的对映体分离能力。 本文c s p 的合成，其手性选择体着眼于手性聚合物和手性树型分子， 英载体为无梳橇菠程狡，将硅驳迸行氨两基纯，使之寝面静有氨基。对 于聚 c h 妇训s e l t o r r = f u n c t i o n a lg r o u p 鹫1 0 。聚含物类羹c s p 国鞠褥型分予类鍪c s 琰秘豹示意圈 f i g u r 。卜4 t h es c h e m a t i cr c p s e m “o no f p o l y m e rc s p ( a ) a l l dd e n d d m e rc s p ( b ) r r 合物型的c s p ，采用手性二胺或手性醇胺与二舅氰酸酝或二黻氯发生聚 合反应，控制单体的过量分率g ，使所生成的聚合物末端带有活性基阂异 氯酸蘸竣酸氯，再裂耀这些活性基霞与氨丙基穗胶表西上翡氨基反藏， 将手性聚合物圆定在硅胶上，褥到c s p ( 圈1 4a ) 。至于撼型分子型c s p ， 将均苯三甲酰氯与氨丙基硅胶反应，使硅胶表面上衍生出酰氯，再将手 整! 兰曼墼坚塑照堂史量然曼塞塑蝗塑壅翌鉴 性二胺与之反应，在硅胶表面上得到箫一代树型分子，翔此用均苯三甲 醮氯郛手性二胶交替反痤，生成第二代、第三代树型分子。每代树型分 子末端的氨基用苯基异氰酸酯封闭，得到手性树型分子c s p ( 图l 一4 b ) 。 上述设计的e s p 及其制备方法，均未觅文献报道。本文工彳譬的目的 是攘索制各聚合物型和楗型分子型c s p 的薪方法，以期所制备的c s p 其 有分离能力强、柱容量大及柱效高的特点。 武汉化工学院硕士学位论文 2 1 引言 第2 章酒石酸类墅手性嗣定相 淄石酸( b r t 越ca c i d ) 作为手性原料，价格低廉，可以从自然界中直 接获取d 构型异构体 似球) ，t a n 撕ca c i n 另外酒石酸分子具有含两个手 饿碳骧子的对称结擒，因诧，滔石酸被麓来合成雳予手性拆分体系中的 手性添加剂，或者被用作剑备c s p 的原料尊引。 酒石酸具有两个羟基和两个羧基，很容易进行衍生化，比如酒石酸 的二异丙酯衍生物、二丙烯基酰黢衍生物等，既可以单独用作手性选择 体f 5 引，也霹以与其穗攀体聚合形成聚合物手饯选择钵甄鲫。 转 + 。酬 m 案 母联 p o l y m e r l ，2 n e o ! 婴强! ! 箜塑渣塑蹲 p y 订d 协e ，8 0 。c 图2 一1 p o i 娜e r i 、2 帮s p l 、2 静合成路线 f i g u r e 2 一1 t h es d h e m e o f 龇p 删t i o n o f p o l y m e r l 、2a l l d c s p l 、2 第2 章洒石酸类型手性固定相 本文利用d - ( 一) - 酒石酸二异丙酶( 蕊i s o p p o p y l 一t a i t r a t e ，d i p d 与苯基 二异氯酸酯( 1 ，4 一p h e n y l e n ed i i s o c y 勰a t p d l ) 绩聚形成不恳分子量豹聚合 物，以此聚合物为手性选择体，并将之镳合于硅胶载体表面，制各成c s p 。 2 2 实骏部分 2 2 。l 实验爨辩与试裁 磁胶，无定型，粒径5 肛，孔径1 0 0 a ，比表面积3 0 0 m 钝，购自m e r c k 公霭；翻罾t ，购自藏都丽飘手毪寄限公霹，使耀前重蒸提纯；p ，赡自 江苏新益农药厂，使用藏用甲笨重结晶；3 氨基嚣基三乙氧基硅烷 ( 3 一a m i n 叩r o p y l t r i e m o x y s i a n e ，a p t e s ) ，购自武汉大学化工厂，使用前重 蒸提纯。所有手性样品购翻国内多家公词。 啦啶，周氢氧化钠帮氮纯钙_ 于澡；擎苯，耀金属钠于攥；零酵、醋 酸、三乙胺( “。t 1 y la i l l i n e ，t e a ) 、n ，n - 二甲基甲酰胺 ( n ，n - d i m e t h y l f o 珊a m i d c ，d m f ) 、丙酮、己烷、异丙醇、氯仿和三氯乙酸 ( 强e h l 9 r o a c 畦i ca c 斌程a ) ，均为分橱纯。 2 2 2 仪器与设备 n i c o l e t5 d x f p i r 型红外光谱仪；璩f i o e l i i l c h n o s 型元素分褥仪； j e o l j s m 5 5 l o l v 型扫描电子显微镜；a 西l e n t1 1 0 0 型高效液相色谱仪； 聚合物分子量用a 西l e n tp l g e l ( 5 p ml o e 5 矗) 型凝胶桂测定；用a l j t e c h 武汉化工学院硕士学位论文 l6 6 6 型色谱柱填充泵和2 5 0m mx4 6m m 不锈钢空色谱柱填充c s p 。 2 2 3 实验条件与步骤 2 。2 。3 1 氨两基硅胶懿合成 参照文献1 5 7 】，将干燥活化的硅胶与a p t e s 在干燥的甲苯中回流反应 1 2 h ，反应后溺丙酮抽提，干燥，得浅黄色粉末状固体。i r ( 啪一) ：3 4 2 2 斟。瓣，l6 5 2 融 ，m ) ，ll l5 ( s i 一0 ，s t ) ；元索分耩( 嚣l 铋e 抟谯l 鞠箍l y s i s ， e a ，) ：c6 0 6 ，h1 7 5 ，n1 4 6 。 2 2 3 + 2 手性聚合物的合成 将p ( 3 3 8g ，2 1 im m o i ) 溶入2 0 m l 于澡酶吼碇中，搅拌；爱2 0m l 眦啶溶鳃d i p t ( 4 。6 5 函1 9 8 雠n 0 1 ) ，n 2 保护下将d i p t 溶液滚入p d l 憋毗 啶溶液中，控制滴加速度使反应温度保持在3 0 0 c 左右，滴毕，缓慢升温 至8 0 0 c ，反应8h 。将反应液冷却至室温，滴入1 6 0m l 干燥的甲苯中， 沉淀出聚合甥，n 2 缳护下滤于。得到熬聚合兹爨逶量避乏啶溶鳃，委沉淀， 羹复此过程两遍，得黄色聚合物p o l y m e rl 。留敬少量样品用于测试，其 余立即用于下一步固定化反应。p o l y m e r1 的分予量为40 5