小孔硅胶涂敷手性固定相的制备及应用范文

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摘要：由纤维素和肉桂酰氯反应得纤维素三肉桂酸酯，涂敷于几种小孔硅胶载体上制得手性固定相，将自制手性固定相应用于二氢菲二醇、联萘酚醚衍生物、氢化安息香等的拆分，探讨了载体种类、流动相组成、柱温等对手性拆分的影响。二氢菲二醇、联萘酚醚衍生物获得了优良的拆分，分离度可达8.62和7.71。该法简单易行、成本低，可应用于相关化合物对映体纯度的测定。

关键词：纤维素三肉桂酸酯；手性固定相；手性拆分；小孔硅胶

高效液相色谱手性拆分已成为许多行业不可缺少的一种分析方法[1]。手性固定相是液相色谱手性拆分的关键[2]。人们已合成了基于多糖衍生物、环糊精及其衍生物、蛋白质、大环抗体等的手性固定相，其中上百种已实现了商品化[3-5]。多糖衍生物是其中应用最为广泛的一类手性固定相，一般是将多糖衍生物涂敷或键合于大孔硅胶上制得，硅胶的孔径通常大于30nm，常采用100nm甚至高达400nm孔径的硅胶。然而大孔硅胶存在价格昂贵、重复性差、机械强度低等缺点，一定程度上限制了其使用。刘月启等探讨了在小孔硅胶上涂敷纤维素三（3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯）并应用于多种化合物的拆分，获得了良好的拆分效果[6]。本文将纤维素三肉桂酸酯涂敷于两种不同孔径的小孔硅胶及氨丙基化小孔硅胶载体上制得手性固定相，并应用于二氢菲二醇、联萘酚醚衍生物、氢化安息香等的拆分，方法简单易行、成本较低，部分化合物获得良好的拆分效果，可望发展为专用型或制备型的手性固定相。

1实验部分

1.1仪器及试剂Agilent1200高效液相色谱（美国Agilent公司）；RPL-ZD10装柱机（大连日普利科技仪器有限公司）。硅胶（粒径5μm，孔径9nm，比表面积220m2/g；孔径20nm，比表面积70m2/g），中科院兰州化学物理研究所；微晶纤维素购自上海国药化学试剂有限公司；（3-氨丙基）三乙氧基硅烷、肉桂酰氯以及拆分底物（图1）顺-9，10-二氢菲-9，10-二醇（1）、联萘酚环醚（2）为自合成产品，氢化安息香（3）、安息香（4）、α-苯乙醇（5）、1-（6-甲氧基-2-萘基）-乙醇（6）、黄烷酮（7）均购自AlfaAesar公司。正己烷、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、四氢呋喃（THF）为色谱纯试剂，其它试剂为分析纯试剂。

1.2手性固定相的制备纤维素三肉桂酸酯由干燥的微晶纤维素与肉桂酰氯在吡啶中氮气保护下反应制得（图2），产品经蒸馏水和乙醇充分洗涤，得土黄色固体。粗产物经四氢呋喃溶解、乙醇沉降两次，产物置于真空干燥箱中60℃干燥12小时。元素分析，C，70.795（理论值71.74）；H，4.975（理论值5.07）。红外光谱分析，1723cm−1处出现C=O的特征振动峰，1633，1573，1497和1450cm−1出现苯环的特征振动峰，3500cm−1处基本无吸收，说明纤维素上的羟基基本酯化完全。参考文献[7]，活化硅胶（孔径9nm）在氮气保护下与（3-氨丙基）三乙氧基硅烷反应，制得氨丙基硅胶。将0.8g纤维素三肉桂酸酯溶于20mL四氢呋喃中，搅拌使其完全溶解。分别将孔径9nm氨丙基硅烷化硅胶、孔径9nm裸硅胶、孔径20nm裸硅胶4.0g加入该四氢呋喃溶液中，旋转蒸发仪缓慢蒸除溶剂至粘稠状，加入正己烷/乙醇混合溶液，再将溶剂蒸干，得手性固定相CSP1、CSP2、CSP3。分别以70/30（v/v）的正己烷/异丙醇为匀浆液，60/40（v/v）的正己烷/异丙醇为顶替液在40MPa压力下装柱制得三种手性色谱柱。

2结果与讨论

实验在正相条件下进行。所有的流动相在使用前都经过0.22μm滤膜过滤，流速为1mLmin-1，进样体积为10μL。保留因子k由（tR-t0）/t0计算而得，其中tR为保留时间，t0为死时间。分离因子α由k2/k1计算而得。分离度R由2（t2-t1）/（w1+w2）计算而得，其中w1和w2分别为前后出峰异构体的色谱峰宽。实验中考察了纤维素三肉桂酸酯涂敷溶剂对手性拆分的影响，发现使用THF作为涂敷溶剂时色谱柱效、分离效果总体比二氯甲烷好，故后续实验中采用THF作为涂敷溶剂。对比了不同极性醇添加剂时的拆分效果，发现乙醇做为添加剂时柱效及拆分效果较好，可能是因为乙醇加速了溶质洗脱的缘故。

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在自制纤维素三肉桂酸酯涂敷手性固定相上获得了较理想的拆分。从表1可以看出，化合物1和2在CSP1（以氨丙基硅烷化硅胶为载体）上的保留时间最长，说明硅胶修饰基团和底物产生了额外的作用。然而化合物1和2在这三种手性固定相上的分离因子大小为CSP3>CSP2>CSP1（表1），说明化合物1和2在未修饰的裸硅胶上获得更好的分离。由于CSP3所采用的硅胶孔径较大，纤维素三肉桂酸酯涂敷时可获得较均匀的分布，故色谱柱效较高，分离度也较大。图3为化合物1和2在三种手性固定相上拆分的典型色谱图。

2.2柱温对二氢菲二醇手性拆分的影响热力学研究是探究手性拆分机理的常规方法之一[8]。通过建立色谱数据与柱温之间的关系可以进一步导出溶质吸附分离过程的热力学参数，从而提供一种阐明手性识别机理的方法。色谱参数、柱温与热力学参数之间的关系如下：其中k′为样品的保留因子，α为分离因子，R为气体常数，T为柱温，Φ为色谱柱的相比，ΔH0、ΔS0分别为样品在固定相和流动相间分配的焓变与熵变，Gibbs-Helmholz参数ΔΔH0、ΔΔS0分别代表后出峰异构体与前出峰异构体在二相间分配的焓变及熵变之差。实验中以顺-9，10-二氢菲-9，10-二醇（1）为底物，考察了温度（20-50℃）对手性拆分的影响。在不同的手性固定相上，随着柱温的升高，保留因子和分离因子都呈下降的趋势。根据公式（1-2）作图，拆分过程对应的Van′tHoff图形线性关系都较好，r2值均大于0.99，说明手性固定相的构型在实验温度区间基本没有发生变化。由公式（1-2）可推导得各对应的热力学参数，列于表2。可以看出，在这3种手性固定相上，DDH°andDDS°的值都为负值，说明拆分都为焓驱动。在CSP2和CSP3，化合物1的两个对映体与手性固定相的作用焓变差较在CSP1上的大，也进一步说明氨丙基基团与底物产生了非特异性的识别。

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。从分离因子可以看出，化合物5（α-苯乙醇）和7（黄烷酮）在这三种手性固定相上都没有拆分的迹象；化合物4（安息香）仅在CSP3上有微弱的拆分；化合物6（萘乙醇）在三种手性固定相上都有部分拆分；化合物3（氢化安息香）在CSP1和CSP3上获得了部分分离，而在CSP2上没有分离的迹象。载体对这些化合物的拆分有一定的影响。3结论将纤维素三肉桂酸酯涂敷于三种不同的小孔硅胶载体上，制得三种手性固定相。考察了二氢菲二醇、联萘酚醚衍生物、氢化安息香等底物在自制手性固定相上的拆分。二氢菲二醇、联萘酚醚衍生物获得了良好的分离，方法可用于相关化合物对映体纯度的测定。该类手性固定相的制备方法较简单、成本较低，有望发展为专用型或制备型的手性拆分色谱固定相。

参考文献

[7]张强，邹汉法，陈小明，等.温度对蛋白和β-环糊精手性固定相拆分对映体的影响[J].色谱，2001，19（1）：8-11.

作者：刘国庆 单位：福建省厦门水文水资源勘测分局