小孔硅膠涂敷手性固定相的制備及應用范文

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摘要：由纖維素和肉桂酰氯反應得纖維素三肉桂酸酯，涂敷于幾種小孔硅膠載體上制得手性固定相，將自制手性固定相應用于二氫菲二醇、聯萘酚醚衍生物、氫化安息香等的拆分，探討了載體種類、流動相組成、柱溫等對手性拆分的影響。二氫菲二醇、聯萘酚醚衍生物獲得了優良的拆分，分離度可達8.62和7.71。該法簡單易行、成本低，可應用于相關化合物對映體純度的測定。

關鍵詞：纖維素三肉桂酸酯；手性固定相；手性拆分；小孔硅膠

高效液相色譜手性拆分已成為許多行業不可缺少的一種分析方法[1]。手性固定相是液相色譜手性拆分的關鍵[2]。人們已合成了基于多糖衍生物、環糊精及其衍生物、蛋白質、大環抗體等的手性固定相，其中上百種已實現了商品化[3-5]。多糖衍生物是其中應用最為廣泛的一類手性固定相，一般是將多糖衍生物涂敷或鍵合于大孔硅膠上制得，硅膠的孔徑通常大于30nm，常采用100nm甚至高達400nm孔徑的硅膠。然而大孔硅膠存在價格昂貴、重復性差、機械強度低等缺點，一定程度上限制了其使用。劉月啟等探討了在小孔硅膠上涂敷纖維素三（3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯）并應用于多種化合物的拆分，獲得了良好的拆分效果[6]。本文將纖維素三肉桂酸酯涂敷于兩種不同孔徑的小孔硅膠及氨丙基化小孔硅膠載體上制得手性固定相，并應用于二氫菲二醇、聯萘酚醚衍生物、氫化安息香等的拆分，方法簡單易行、成本較低，部分化合物獲得良好的拆分效果，可望發展為專用型或制備型的手性固定相。

1實驗部分

1.1儀器及試劑Agilent1200高效液相色譜（美國Agilent公司）；RPL-ZD10裝柱機（大連日普利科技儀器有限公司）。硅膠（粒徑5μm，孔徑9nm，比表面積220m2/g；孔徑20nm，比表面積70m2/g），中科院蘭州化學物理研究所；微晶纖維素購自上海國藥化學試劑有限公司；（3-氨丙基）三乙氧基硅烷、肉桂酰氯以及拆分底物（圖1）順-9，10-二氫菲-9，10-二醇（1）、聯萘酚環醚（2）為自合成產品，氫化安息香（3）、安息香（4）、α-苯乙醇（5）、1-（6-甲氧基-2-萘基）-乙醇（6）、黃烷酮（7）均購自AlfaAesar公司。正己烷、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、四氫呋喃（THF）為色譜純試劑，其它試劑為分析純試劑。

1.2手性固定相的制備纖維素三肉桂酸酯由干燥的微晶纖維素與肉桂酰氯在吡啶中氮氣保護下反應制得（圖2），產品經蒸餾水和乙醇充分洗滌，得土黃色固體。粗產物經四氫呋喃溶解、乙醇沉降兩次，產物置于真空干燥箱中60℃干燥12小時。元素分析，C，70.795（理論值71.74）；H，4.975（理論值5.07）。紅外光譜分析，1723cm−1處出現C=O的特征振動峰，1633，1573，1497和1450cm−1出現苯環的特征振動峰，3500cm−1處基本無吸收，說明纖維素上的羥基基本酯化完全。參考文獻[7]，活化硅膠（孔徑9nm）在氮氣保護下與（3-氨丙基）三乙氧基硅烷反應，制得氨丙基硅膠。將0.8g纖維素三肉桂酸酯溶于20mL四氫呋喃中，攪拌使其完全溶解。分別將孔徑9nm氨丙基硅烷化硅膠、孔徑9nm裸硅膠、孔徑20nm裸硅膠4.0g加入該四氫呋喃溶液中，旋轉蒸發儀緩慢蒸除溶劑至粘稠狀，加入正己烷/乙醇混合溶液，再將溶劑蒸干，得手性固定相CSP1、CSP2、CSP3。分別以70/30（v/v）的正己烷/異丙醇為勻漿液，60/40（v/v）的正己烷/異丙醇為頂替液在40MPa壓力下裝柱制得三種手性色譜柱。

2結果與討論

實驗在正相條件下進行。所有的流動相在使用前都經過0.22μm濾膜過濾，流速為1mLmin-1，進樣體積為10μL。保留因子k由（tR-t0）/t0計算而得，其中tR為保留時間，t0為死時間。分離因子α由k2/k1計算而得。分離度R由2（t2-t1）/（w1+w2）計算而得，其中w1和w2分別為前后出峰異構體的色譜峰寬。實驗中考察了纖維素三肉桂酸酯涂敷溶劑對手性拆分的影響，發現使用THF作為涂敷溶劑時色譜柱效、分離效果總體比二氯甲烷好，故后續實驗中采用THF作為涂敷溶劑。對比了不同極性醇添加劑時的拆分效果，發現乙醇做為添加劑時柱效及拆分效果較好，可能是因為乙醇加速了溶質洗脫的緣故。

2.1化合物1和2在自制手性固定相上的拆分化合物1和2在自制纖維素三肉桂酸酯涂敷手性固定相上獲得了較理想的拆分。從表1可以看出，化合物1和2在CSP1（以氨丙基硅烷化硅膠為載體）上的保留時間最長，說明硅膠修飾基團和底物產生了額外的作用。然而化合物1和2在這三種手性固定相上的分離因子大小為CSP3>CSP2>CSP1（表1），說明化合物1和2在未修飾的裸硅膠上獲得更好的分離。由于CSP3所采用的硅膠孔徑較大，纖維素三肉桂酸酯涂敷時可獲得較均勻的分布，故色譜柱效較高，分離度也較大。圖3為化合物1和2在三種手性固定相上拆分的典型色譜圖。

2.2柱溫對二氫菲二醇手性拆分的影響熱力學研究是探究手性拆分機理的常規方法之一[8]。通過建立色譜數據與柱溫之間的關系可以進一步導出溶質吸附分離過程的熱力學參數，從而提供一種闡明手性識別機理的方法。色譜參數、柱溫與熱力學參數之間的關系如下：其中k′為樣品的保留因子，α為分離因子，R為氣體常數，T為柱溫，Φ為色譜柱的相比，ΔH0、ΔS0分別為樣品在固定相和流動相間分配的焓變與熵變，Gibbs-Helmholz參數ΔΔH0、ΔΔS0分別代表后出峰異構體與前出峰異構體在二相間分配的焓變及熵變之差。實驗中以順-9，10-二氫菲-9，10-二醇（1）為底物，考察了溫度（20-50℃）對手性拆分的影響。在不同的手性固定相上，隨著柱溫的升高，保留因子和分離因子都呈下降的趨勢。根據公式（1-2）作圖，拆分過程對應的Van′tHoff圖形線性關系都較好，r2值均大于0.99，說明手性固定相的構型在實驗溫度區間基本沒有發生變化。由公式（1-2）可推導得各對應的熱力學參數，列于表2。可以看出，在這3種手性固定相上，DDH°andDDS°的值都為負值，說明拆分都為焓驅動。在CSP2和CSP3，化合物1的兩個對映體與手性固定相的作用焓變差較在CSP1上的大，也進一步說明氨丙基基團與底物產生了非特異性的識別。

2.3化合物3-7在手性固定相上的拆分化合物3-7在CSPs1-3上的拆分效果如表3所示。從分離因子可以看出，化合物5（α-苯乙醇）和7（黃烷酮）在這三種手性固定相上都沒有拆分的跡象；化合物4（安息香）僅在CSP3上有微弱的拆分；化合物6（萘乙醇）在三種手性固定相上都有部分拆分；化合物3（氫化安息香）在CSP1和CSP3上獲得了部分分離，而在CSP2上沒有分離的跡象。載體對這些化合物的拆分有一定的影響。3結論將纖維素三肉桂酸酯涂敷于三種不同的小孔硅膠載體上，制得三種手性固定相。考察了二氫菲二醇、聯萘酚醚衍生物、氫化安息香等底物在自制手性固定相上的拆分。二氫菲二醇、聯萘酚醚衍生物獲得了良好的分離，方法可用于相關化合物對映體純度的測定。該類手性固定相的制備方法較簡單、成本較低，有望發展為專用型或制備型的手性拆分色譜固定相。

參考文獻

[7]張強，鄒漢法，陳小明，等.溫度對蛋白和β-環糊精手性固定相拆分對映體的影響[J].色譜，2001，19（1）：8-11.

作者：劉國慶 單位：福建省廈門水文水資源勘測分局