高效液相色谱手性固定相法研究进展

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1、高效液相色谱手性固定相高效液相色谱手性固定相研究进展研究进展 药物化学药物化学 苏晶苏晶 液 相 色 谱 手 性 固 定 相液 相 色 谱 手 性 固 定 相(Chiralstationaryphase(Chiralstationaryphase，CSP)CSP)分分离测定对映体是当前对映体分离发离测定对映体是当前对映体分离发展最为迅速的领域，其中所用的手展最为迅速的领域，其中所用的手性固定相是能否进行手性分离的关性固定相是能否进行手性分离的关键。键。手性固定相可由具有光学活性手性固定相可由具有光学活性的小分子或聚合物来制备，将手性的小分子或聚合物来制备，将手性化合物通过化学键合反应到（键合化

2、合物通过化学键合反应到（键合型）或吸附到（涂敷型）硅胶载体型）或吸附到（涂敷型）硅胶载体上得到上得到CSPCSP。HPLC HPLC手性固定相的分类根据不手性固定相的分类根据不同的目的有不同的分类方法。按照同的目的有不同的分类方法。按照手性固定相的来源进行分类，大体手性固定相的来源进行分类，大体上可以分为上可以分为:天然型、半合成型、天然型、半合成型、合成型。合成型。来源来源类型类型手性选择剂手性选择剂天然物天然物蛋白蛋白低聚糖低聚糖多糖多糖抗生素抗生素白蛋白白蛋白 糖蛋白糖蛋白 酶等酶等、-环糊精等环糊精等纤维素纤维素 直链淀粉等直链淀粉等万古霉素万古霉素 替考拉宁等替考拉宁等半合成化合物半

3、合成化合物改性低聚糖改性低聚糖改性多糖改性多糖环糊精衍生物环糊精衍生物 聚合物聚合物多糖氨基甲酸酯多糖氨基甲酸酯 等等合成化合物合成化合物小分子化合物小分子化合物螺旋的聚合物螺旋的聚合物PirklePirkle型手性选择剂型手性选择剂聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 另一个被广泛采用的是另一个被广泛采用的是WainerWainer分类方法，它是基于被分析物与分类方法，它是基于被分析物与CSPCSP之间相互作用机理不同而分为之间相互作用机理不同而分为五类五类u类型类型或或PirklePirkle型型:样品与样品与CSPCSP之间手性识别通过吸引一排斥作用之间手性识别通过吸引一排斥作用完成，主要是兀一兀作用，

4、氢键作完成，主要是兀一兀作用，氢键作用和偶极堆积作用。用和偶极堆积作用。u类型类型：代表物为纤维素衍生物，：代表物为纤维素衍生物，在手性空穴内溶质和在手性空穴内溶质和CSPCSP之间产生之间产生多种吸引作用和包含作用。多种吸引作用和包含作用。u类型类型III:III:主要是手性空腔的包含主要是手性空腔的包含作用作用;如环糊精手性固定相。如环糊精手性固定相。u类型类型IV:IV:手性配体交换色谱，通过手性配体交换色谱，通过形成金属非对映异构体诱导手性识形成金属非对映异构体诱导手性识别。别。u类型类型V:V:蛋白质手性固定相，手性蛋白质手性固定相，手性识别主要依赖于溶质和识别主要依赖于溶质和CSP

5、CSP之间的之间的疏水作用和极性作用。疏水作用和极性作用。就以下类型手性固定相的原理、研就以下类型手性固定相的原理、研究进展和应用予以简要介绍究进展和应用予以简要介绍。纤维素衍生物类纤维素衍生物类 直链淀粉类直链淀粉类 环糊精类环糊精类 蛋白质类蛋白质类 Pirkle型型 纤维素衍生物类纤维素衍生物类CSPCSP 纤维素直接作为手性固定相时纤维素直接作为手性固定相时手性识别能力低，机械性能差。将手性识别能力低，机械性能差。将纤维素上的羟基进行衍生化纤维素上的羟基进行衍生化(一般一般为酯化或醚化为酯化或醚化)之后再用作手性固之后再用作手性固定相可提高这种定相可提高这种CSPCSP的光学拆分能的光

6、学拆分能力。力。OORROOORnR手性柱代号COCH3COCONHCONHCH3CH3CONHClCONHCH3COCH3OAOBOCODOFOGOJ先后制得的纤维素衍生物先后制得的纤维素衍生物CSP商品柱商品柱的主要结构和名称如下的主要结构和名称如下这些这些CSP对各种不同类型的外消旋对各种不同类型的外消旋化合物都有很好的手性识别能力，化合物都有很好的手性识别能力，其中尤以其中尤以OB、OD、OJ适应面更适应面更宽宽 以上类型的以上类型的CSPCSP大多是将多糖衍大多是将多糖衍生物涂敷于硅胶基质载体上，因此生物涂敷于硅胶基质载体上，因此具有手性识别功能的多糖衍生物很具有手性识别功能的多糖衍

7、生物很容易被洗脱剂冲刷或者溶解损失而容易被洗脱剂冲刷或者溶解损失而降低柱效。降低柱效。所以为了增强手性柱的稳定性所以为了增强手性柱的稳定性和增大洗脱剂的选择范围，可将多和增大洗脱剂的选择范围，可将多糖衍生物通过交联臂固定于硅胶基糖衍生物通过交联臂固定于硅胶基质上。得到键合型质上。得到键合型CSPCSP如下如下 纤维素氨基甲酸酯类纤维素氨基甲酸酯类CSPCSP的拆分的拆分机理归结为机理归结为:氢键作用、偶极一偶氢键作用、偶极一偶极相互作用、兀一兀相互作用和包极相互作用、兀一兀相互作用和包容作用。其中氢键对手性拆分起重容作用。其中氢键对手性拆分起重要作用。要作用。直链淀粉类直链淀粉类CSPCSP

8、将直链淀粉键合至硅胶上，并将直链淀粉键合至硅胶上，并将直链淀粉上的羟基转化成苯基氨将直链淀粉上的羟基转化成苯基氨基甲酸酯基，可以有效地分离某些基甲酸酯基，可以有效地分离某些消旋化合物。消旋化合物。OOORROROnR手性柱代号CH3CH3HNCHCH3NHCOCO*ADAS目前已经商品化的直链淀粉类目前已经商品化的直链淀粉类CSP结构及名称如下结构及名称如下 直链淀粉衍生物的手性识别能直链淀粉衍生物的手性识别能力与纤维素衍生物是不同的，但二力与纤维素衍生物是不同的，但二者最主要的手性吸附位点都是氨基者最主要的手性吸附位点都是氨基甲酸酯基团。直链淀粉衍生物同样甲酸酯基团。直链淀粉衍生物同样广泛的

9、应用于对映体的拆分。广泛的应用于对映体的拆分。纤维素或直链淀粉衍生物纤维素或直链淀粉衍生物CSPCSP拆拆分手性药物的特点是：载样量大，分手性药物的特点是：载样量大，分离范围广。分离范围广。具有氢键供受体或者能与羰基形具有氢键供受体或者能与羰基形成偶极作用的基团的化合物，如醇成偶极作用的基团的化合物，如醇类，胺类，氨基酸类以及芳香化合类，胺类，氨基酸类以及芳香化合物都能利用多糖衍生物物都能利用多糖衍生物CSPCSP进行分进行分离。离。环糊精类环糊精类CSP CSP ，和和-CD-CD在色谱分离方面有在色谱分离方面有实用价值，而将天然环糊精经过衍实用价值，而将天然环糊精经过衍生化得到的改性化合物

10、具有更广泛生化得到的改性化合物具有更广泛的适用面。环糊精的结构如图的适用面。环糊精的结构如图 目前，全甲基化环糊精衍生物以其易制备，热稳定性好等目前，全甲基化环糊精衍生物以其易制备，热稳定性好等优点被广泛的应用于分离各种手性化合物。优点被广泛的应用于分离各种手性化合物。环糊精的分子空穴内，每个糖环糊精的分子空穴内，每个糖单元都含有单元都含有5 5个手性碳和个手性碳和3 3个羟基，个羟基，对映体分子可以通过氢键、范德华对映体分子可以通过氢键、范德华力、疏水作用、偶极相互作用等进力、疏水作用、偶极相互作用等进入空穴内而与环糊精形成络合物。入空穴内而与环糊精形成络合物。1-1-（对（对-溴苯基）乙醇

11、与全甲基溴苯基）乙醇与全甲基-CD-CD的主客体络合物的晶的主客体络合物的晶体形成过程及其手性识别机理，如下体形成过程及其手性识别机理，如下全甲基全甲基-CD与对与对-溴苯基乙醇对映体的溴苯基乙醇对映体的R（下），（下），S（上）构型络合物的立体图（上）构型络合物的立体图 未衍生化的天然环糊精能拆分醇未衍生化的天然环糊精能拆分醇类、烃类等化合物。为了增强环糊类、烃类等化合物。为了增强环糊精的机械强度，将其衍生化而制得精的机械强度，将其衍生化而制得的的CSPCSP能够分离更多的手性化合物，能够分离更多的手性化合物，如醇类、胺类、卤化物、羧酸、氨如醇类、胺类、卤化物、羧酸、氨基酸、芳香化合物等。基

12、酸、芳香化合物等。蛋白质类蛋白质类CSPCSP 所有蛋白质都有手性识别的潜能。所有蛋白质都有手性识别的潜能。蛋白质类蛋白质类CSPCSP以其独特的对映体选以其独特的对映体选择机制和宽广的对映体分离范围成择机制和宽广的对映体分离范围成为一类具有特殊价值的为一类具有特殊价值的CSPCSP。HSA类蛋白质CSP的立体选择机制 蛋白质类蛋白质类CSPCSP的优点是在反相液的优点是在反相液相色谱法中可以用水作为流动相，相色谱法中可以用水作为流动相，对许多化合物都有手性识别能力且对许多化合物都有手性识别能力且无需衍生化。无需衍生化。然而负载量低，柱寿命短，以及然而负载量低，柱寿命短，以及手性识别机制不明确

13、等则成为蛋白手性识别机制不明确等则成为蛋白质类质类CSPCSP的缺点。因此蛋白质类的缺点。因此蛋白质类CSPCSP在制备分离上应用较少。在制备分离上应用较少。PirklePirkle型手性固定相型手性固定相 它是将单分子层的手性有机分它是将单分子层的手性有机分子通过适宜的连接基团键合到硅胶子通过适宜的连接基团键合到硅胶载体上制得的，因而被称之为载体上制得的，因而被称之为“刷刷型型”或或“束型束型”。其共同结构特征是在手性中心其共同结构特征是在手性中心附近含有附近含有-酸或酸或一碱芳基，极一碱芳基，极性氢键给体一受体，形成偶极相互性氢键给体一受体，形成偶极相互作用的极性基团，大体积非极性基作用的

14、极性基团，大体积非极性基团。团。SiO(CH2)3HNCHCHNCCH2CH(CH3)2OONO2NO2(S)NO2NO2NHHHN(CH2)3SiOO 几种常见的几种常见的PirklePirkle型型CSPCSPNOOHHNNHS3R4S1S8R9SCH3OSilica Pirkle Pirkle型型CSPCSP特别适用于氨基酸特别适用于氨基酸衍生物对映体的分离。有人用衍生物对映体的分离。有人用N-N-(3,5-(3,5-二硝基二硝基-苯甲酰苯甲酰)-S-)-S-亮氨酸分亮氨酸分离有机磷酸衍生物。离有机磷酸衍生物。Leonid Asnina Leonid Asnina等利用奎尼丁氨等利用奎尼

15、丁氨基甲酸酯类基甲酸酯类CSPCSP分离了萘普生对映分离了萘普生对映体。体。ZhangZhang等利用等利用(R)-1-(R)-1-萘基萘基-甘氨甘氨酸酸-3,5-3,5-二硝基苯甲酸手性固定相二硝基苯甲酸手性固定相分离分离-受体阻断剂。受体阻断剂。总之，不论何种固定相，分离总之，不论何种固定相，分离何种对映体，发生手性识别，何种对映体，发生手性识别，CSPCSP与外消旋体中的对映体之一必须同与外消旋体中的对映体之一必须同时有三点相互作用。其中至少有一时有三点相互作用。其中至少有一个作用是由立体化学决定的。这个个作用是由立体化学决定的。这个原理称为三点作用原理。原理称为三点作用原理。三点相互作用原理 用手性固定相法分离外消旋化用手性固定相法分离外消旋化合物是一种经济而有效的途径。但合物是一种经济而有效的途径。但要研制出一种稳定性好，分离效率要研制出一种稳定性好，分离效率高，适用范围广的手性固定相，则高，适用范围广的手性固定相，则需要人们付出更多艰辛和努力。需要人们付出更多艰辛和努力。我们有理由相信，随着科学技术我们有理由相信，随着科学技术的不断发展和对手性固定相识别机的不断发展和对手性固定相识别机理的更深入的研究，必将迎来手性理的更深入的研究，必将迎来手性分离领域更加辉煌的明天。分离领域更加辉煌的明天。