《武汉工程大学学报》  2008年03期 1-3   出版日期：2008-03-31   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ

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两种聚合物型手性固定相的分离特性



0引言在化学合成的药物中，有许多化合物是手性的，而往往只有一个异构体有效，另一个异构体对治疗疾病无效，甚至对人体有毒副作用．所以手性化合物单一对映体的分离和检测一直受到人们的普遍关注［1~3］．至今为止，基于手性固定相(Chiral stationary phase, CSP)的高效液相色谱法是分离和检测手性化合物的最有效方法之一，它具有简便、重现性好的特点，而手性固定相是该技术的核心［4~5］．一种手性固定相不可能分离所有的手性化合物，手性固定相的结构特征决定了其所能分离手性化合物的范围．目前这一领域的研究工作包括开发新的分离能力好的固定相；再则，探讨某一固定相的结构与其分离特点之间的关系，即构效关系．在我们前期工作中，合成了一系列高分子型的手性固定相，其中一些固定相有优良的手性识别能力，并且研究了其中一部分固定相的分离特性，得出一些有规律性的结论［6~8］．本工作的目的是研究二苯基乙二胺和对苯二异氰酸酯的共聚物手性固定相（CSP1）和二苯基异二胺与对苯二异氰酸酯、对苯二甲酰氯三元共聚物手性固定相（CSP2）的分离特点.图1高分子型手性选择体及固定相的结构
Fig.1The structures of polymertype chiral selectors and corresponding stationary phases1实验部分1.1试剂与仪器乙腈、乙酸、甲醇、三乙胺和三氯乙酸均为分析纯试剂.Waters型高效液相色谱仪系统包括600E泵，717 Plus自动进样器，996二极管阵列检测器，色谱软件为Millennium32.梅特勒托利多仪器有限公司Delta 320s pH计.1.2固定相的制备与分离手性固定相和相应色谱柱的制备按文献进行［9］.色谱条件：用乙腈配制手性样品溶液，进样前用0.45 μm过滤膜过滤.缓冲溶液用三乙胺和乙酸配制成浓度为0.1 mol/L的盐溶液，通过控制酸碱的用量调节到所需要的pH值.所有流动相均在使用前配制、过滤和超声脱气.流动相流速：1.0 mL/min；除特别表明外，检测柱温：25℃.2结果与讨论2.1化合物的结构对手性分离的影响用于手性分离的化合物如图2所示.图2手性样品的结构
Fig.2The structures of chiral analytes实验发现具有环状酰胺或脲键的手性样品，即图2中的化合物1～5，都能被CSP1分离，但不能被CSP2分离.其原因是具有这种结构的一对对映体可以与CSP1上手性选择体的脲键形成氢键，继而与手性选择体形成两个短暂的非对映络合物，这两种络合物稳定性的不同可导致一对对映体的分离.而在CSP2的手性选择体中，脲键相对较少，与这些化合物形成氢键的能力不强，所以不能识别含有这种结构的手性化合物的一对对映体.CSP1中手性选择体的部分苯环主要与脲键或氨酯键的氮原子相连接，这些官能团属于给电子基团，使相连接的苯环电子云密度增大呈π碱性，而CSP2上手性选择体的部分苯环主要与酰胺键或酯键的羰基相连接，这些官能团属于吸电子基团，使相连接的苯环电子云密度减小呈π酸性.当样品分子中的苯环上含有两个氯原子时，即图2中的化合物6～8，由于氯原子电负性大，具有吸电子效应，同时，氯原子上的孤对电子又存在向苯环转移的倾向，使苯环上电子云密度增大的趋势.总的电子效应使得6、7和8的对映体都被CSP2识别，而不能被CSP1识别.在化合物6～8中，手性中心连在氯原子的邻、对位上，在这种情况下两个氯原子给电子的共振效应可能占主导地位，所以手性样品中苯环上为π碱性的位置可与CSP2上的呈π酸性的苯环相互作用，从而形成短暂的络合物.在化合物9中，苯环上其中的一个氯原子换成氟原子，由于氟原子的电负性更大，吸电子的作用更强，所以使苯环具有更强的π酸性.但与手性中心相连的两个醚键又使另一个苯环具有π碱性，所以，化合物9既能被CSP1识别，又能被CSP2识别.第3期魏文娟，等：两种聚合物型手性固定相的分离特性
武汉工程大学学报第30卷
2.2溶剂对手性分离的影响在反相色谱中，质子性溶剂甲醇和非质子性溶剂乙腈相比较，乙腈往往具有更强的洗脱能力.而在液相色谱的手性分离中，甲醇作为流动相的一部分可以增强体系中的氢键作用，使一对对映体与选择体之间形成的短暂非对映体络合物的稳定性的差别明显加大，促使固定相表现出更好的对映体选择性.图3是化合物10在CSP1上不同条件下的对映体分离色谱图.通过比较可以发现样品的对映体在含甲醇流动相中可以在较短时间内达到基线分离，而在乙腈流动相中分离度却很差.在化合物10中，含有磺酰基、羟基和氮，这些官能团都能与选择体之间形成氢键，甲醇的存在增强了对映体与选择体之间的相互作用，保留时间稍有增加.图3化合物10在CSP1上的分离色谱图
Fig.3The chromatograms of compound 10 resolved on CSP1
注：流动相－(A)乙腈/水(90/10); (B)甲醇/水(90/10).2.3对映体过量的测定通过测定旋光度或比较核磁共振谱图上的积分面积，可确定对映体过量（enantiomeric excess,简称e.e.值），但是这些方法误差大，重现性不好，一般只用作粗略估计.况且测旋光度需要一定量的样品，许多微量、半微量反应都不能用此方法测定e.e.值.手性色谱法测定e.e.值所需的样品少，而且精密度高、重现性好、检测快速，常用于不对称合成中.当进样量在15 μg以下时，化合物11能被CSP1基线分离（图4）.图5为化合物11的R构型色谱图，由此可以确定图4中前者为R构型，后者为S构型.图6是S构型的色谱图，其中含微量R构型，是用CSP1来模拟测定化合物11的e.e.值.两个峰的面积比例为R∶S=1.12∶98.88，由此确定混合物的e.e.值为97.76%，与预计的相一致.图4化合物11的外消旋体在CSP1上的
分离色谱图和紫外光谱图
Fig.4The chromatogram and the UV spectrum of racemic compound 11 separated on CSP1.
注：分离条件－乙腈/缓冲溶液(pH=5.35)(40/60, v/v), t=40℃.图5化合物11的R构型色谱图
Fig.5The chromatogram of Risomer of compound 11 on CSP1.
注：色谱条件－乙腈/缓冲溶液(pH=5.35)(40/60, v/v),t=40℃.图6不等量的化合物11 R构型和S构型
混合物的色谱图
Fig.6The chromatography of mixture of unequal R, Sisomer.
注：分离条件－乙腈/缓冲溶液(pH=5.35)(40/60, v/v), t=40℃.3结语CPS1中含有较多可形成氢键的基团，对分离含酰胺的手性化合物较有利；手性中心连在苯基上，苯基的邻对位为氯原子的手性化合物，容易被CSP2分离；既含π酸，又含π碱基团的手性化合物均能被CSP1和CSP2分离.当手性样品达到基线分离时，CSP1或CSP2能用来测定对映体过量.