新型手性毛细管柱的研制及对手性物质的分离

郭登峰等

摘要：以b－环糊精衍生物为固定相，色谱法分离对映体时现代科学研究的重点之一。研究了合成两种新的b－环糊精衍生物色谱固定相，2，3，6－三－O－三庚基－b－CD（THPCD）和2，6－O－二庚基－3－O－乙酰基－b－CD（DHACD），以OV－1701为稀释剂，采用动态法，制备了新型毛细管色谱柱，从柱的分离选择性、惰性、柱效、稀释剂的配比等方面作了较为系统的研究，并初步探讨了b－环糊精衍生物固定相可能的手性拆分机理。

关键词：环糊精衍生物；气相色谱；拆分；对映体

中图分类号：O 653.1；TS 236.9     文献标识码：A

    手性分子特有的物理、化学或生物功能，使其成为现代科学研究的重点之一，气相色谱手性毛细管柱分离对映体是一种非常重要的技术。由于b－环糊精（b－cyclodextrin，b－CD）在结构上的特殊性，自1988年Konig等人将改性环糊精用于毛细管气象色谱固定相拆分对映体以来，环糊精衍生物以其高选择性，适应范围广，成为气相色谱手性分离研究中发展最快的固定相。环糊精分子取代基的位置和类型是影响选择性的主要因素，采用不同的衍生化方法对环糊精分子上的不同活性羟基进行衍生，可得到性质各异，选择性不同的手性固定相。本研究采用全烷基化和部分酰基化方法合成了两种环糊精衍生物2，3，6－三－O－三庚基－b－CD（THPCD）和2，6－O－二庚基－3－O－乙酰基－b－CD，用硫酸钡微晶对 玻璃毛细管内壁进行改性，以中等极性的聚硅氧烷OV－1701作稀释剂，制备了柱效高、热稳定性好的手性石英毛细管柱，并考察了手性柱的色谱性能和稀释剂的用量的影响，并对色谱柱手性拆分性能进行了讨论。

1 试验部分

1.1仪器和试剂

G9790J型气象色谱仪（浙江温岭福立分析仪器有限公司）；Wdl－95气相色谱工作站（大连化物所）；CDMC-2A型色谱处理机（上海计算技术研究所）；FID检测器；0.32mmI. D石英毛细管（河北永年光纤厂）；超声波振荡仪；b－环糊精（b－CD）（苏州味精厂），BaSO₄微晶（自制）。二甲亚砜（DMSO）。四氢呋喃（THF），乙酸酐等试剂均为市售分析纯。

1.2环糊精衍生物合成

按文献[6]方法合成THPCD，文献[7]方法合成DHACD。称取10g b－CD置于干燥的500ml三口烧瓶中，加入160mlDMSO，搅拌溶解后加入10g研细的NaOH粉末，搅拌1h，再加入20ml溴庚烷，升温至70℃，反应4h，用二氯甲烷萃取后，有机相用水洗至中性，用无水Na₂SO₄干燥。60℃蒸去二氯甲烷，用硅胶柱纯化，得到2，6－O－二庚基－b－CD（DHPCD）.

再称取2gDHPCD溶于30ml四氢呋喃（THF），加3g研细的氰化钠粉末，加热回流，再加入20ml溴庚烷，回流24h。冷却后加水终止反应，蒸去未反应的溴庚烷，产物用二氯甲烷萃取，用50﹪NaHCO₃溶液和水洗涤，无水Na₂SO₄干燥，60℃蒸去溶剂，用硅胶柱分离纯化，得到THPCD。

2gDHPCD溶于30mlTHF，再加5ml乙酸酐，回流24h，冷却。用异丙醚萃取，5％NaHCO₃溶液和水洗涤，无水NaSO₄干燥。60℃蒸去溶剂，用硅胶柱分离纯化，得到DHAD。

1.3手性毛细管色谱柱制备

将硫酸钡微晶的1，3丙二醇悬浮液用超声波处理30min后，动态涂于毛细管内壁，异2℃/min速率程序升温至240℃并保温4h，除去溶剂。

将THPCD于DHACD分别与OV－1701以不同比例混合，以V（二氯甲烷）：V（异丙醚）＝1：1作溶剂配成质量分数为2％的固定液，用快速超动态法涂固定液，涂好的柱子先在60℃保温2h，然后以3℃/min程序升温到180℃，老化10h。

2 结果和讨论

  2．1 环湖精衍生物与稀释剂配比的 选择

Ov－1701含7 ％氰丙基和5％苯基，是常用环糊精气相色谱手性固定相。为选择合适固定液配比，本文选取ov－1701与DHACD以不同的混合比例配备毛细管色谱性，以难分离的间、对二氯苯为基准物，考察分离因子a，结果见表1。

从表1可以看出，随着固定液混合比中DHACD含量的 增加，间、对二氯苯的分离系数先是明显增加，后来趋于平缓，同时，柱温明显增加。这是由于DHACD具有独特的空间结构，对分离对象选择性保留能力比OV-1701要强。所以，为达到最佳分离效果，柱温明显升高。选择最佳色谱分离条件应为高分离度，低柱温，兼顾这两因素影响，选择固定液配比4：1较为合适。

  2．2 手性毛细管柱效与热稳定性评价

环糊精衍生物作为色谱固定相制备毛细管柱，一直用腐蚀的方法进行涂柱，这种制柱方法比较复杂，对玻璃表面硅醇基减活要求液比较严格，否则会导致色谱峰拖尾严重，有报道直接将b－CD衍生物石英玻璃毛细管上，结果在柱温180℃就起液滴，柱效严重下降。本研究采用硫酸钡微晶处理毛细管内壁，再涂b－CD衍生物，柱效较高，柱温可升到200℃，在200℃保温6h后柱容量和柱效基本保持不变。

选用十二烷为基准物测试毛细管柱效，测试温度为120℃，结果列于表2。从表2可以看出，毛细管柱柱效较高，用Grob试剂对柱的惰性进行检验，Grob试剂中各组分得到很好分离，峰形对称，表明柱子有很好的惰性，柱温200℃时基线无漂移。多次测定萘，正辛烷，十二烷等保留值，相差很小，说明色谱柱稳定性较好。

  2．3 手性化合物的拆分

表3列出了一些对映体在b－环糊精手性柱的色谱分离参数，可以看出，制备的手性毛细管柱，对醇、烷手性化合物都具有手性拆分能力，DHACD较THPCD极性稍强，拆分效果也不同。从表3可以看出，DHACD在分离极性对映体如醇、胺时，较THPCD具有更强的选择性，这可能时因为b－CD上3位羟基（指向笼穴内）酰基化，乙酰基上的氧可作为受体，与对映体上氢形成氢键，导致选择性增加，亦有可能是偶极－偶极作用所致。同时也可以看出，THPCD对烷烃具有更强的选择性，且随着烷链的增长，起选择性有下降的趋势，可能在对映体的分离过程中，空间包络作用和范得华力相互作用得结果。笔者亦将DH－PCD与1701混合制备毛细管色谱柱，发现其对上述手性化合物立体选择性较差，可见3位取代基得结构和大小对立体选择性影响较大。

3         结论

（1）       采用烷基化和乙酰基化对b－环糊精改性，降低了熔点，增强了成膜性，毛细管色谱柱具有较高得热稳定性、分离效能和很好得惰性。

（2）       DHACD较THPCD在分离较强极性对映体如醇胺时，具有更强得拆分能力，而对极性较弱得对映体拆分能力减弱。