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手性色谱柱的分类及应用

时间:2019-06-19      阅读:1389

 手性色谱柱(Chiral HPLC Columns)是由具有光学活性的单体,固定在硅胶或其它聚合物上制成手性固定相(Chiral Stationary Phases)。
 
通过引入手性环境使对映异构体间呈现物理特征的差异,从而达到光学异构体拆分的目的。要实现手性识别,手性化合物分子与手性固定相之间至少存在三种相互作用。这种相互作用包括氢键、偶级-偶级作用、π-π作用、静电作用、疏水作用或空间作用。手性分离效果是多种相互作用共同作用的结果。这些相互作用通过影响包埋复合物的形成,特殊位点与分析物的键合等而改变手性分离结果。由于这种作用力较微弱,因此需要仔细调节、优化流动相和温度以达到更好的分离效果。
手性色谱柱的分类及应用
  迄今为止,尚没有一种类似十八烷基键合硅胶(ODS)柱的普遍适用的手性柱。不同化学性质的异构体不得不采用不同类型的手性柱,而市售的手性色谱柱通常价格昂贵,因此如何根据化合物的分子结构选择适用的手性色谱柱是非常重要的。
  根据手性固定相和溶剂的相互作用机制,Irving Wainer提出了手性色谱柱的分类体系:
  第1类:通过氢键、π-π作用、偶级-偶级作用形成复合物。
  第2类:既有类型1中的相互作用,又存在包埋复合物。此类手性色谱柱中典型的是由纤维素及其衍生物制成的手性色谱柱。
  第3类:基于溶剂进入手性空穴形成包埋复合物。这类手性色谱柱中典型的是由Armstrong教授开发的环糊精型手性柱[2],另外冠醚型手性柱和螺旋型聚合物,如聚(苯基甲基甲基丙烯酸酯)形成的手性色谱柱也属于此类。
  第4类:基于形成非对映体的金属络合物,是由Davankov开发的手性分离技术,也称为手性配位交换色谱(CLEC)。
  第5类:蛋白质型手性色谱柱。手性分离是基于疏水相互作用和极性相互作用实现。
  但是,随着由于市场上可选择的手性色谱柱越来越多,此分类系统有时很难将一些手性柱归纳进去。因此参考Irving Wainer的分类方法,根据固定相的化学结构,将手性色谱柱分为以下几种:
  刷(Brush)型或称为Prikle型
  纤维素(Cellulose)型
  环糊精(Cyclodextrin)型
  大环抗生素(Macrocyclicantibiotics)型
  蛋白质(Protein)型
  配位交换(|Ligandexchange)型
  冠醚(Crown ethers)型 
  1、刷型:
  刷型手性色谱柱的出现和发展源于Bill Prikle及其同事的工作。六十年代,Bill Prikle将手性核磁共振中的成果运用到手性HPLC固定相研究中,通过不断实践,发明了应用范围较广、柱效很好的手性色谱柱。刷型手性色谱柱是根据三点识别模式设计的,属于Irving Wainer分类中的种类型。
  刷型手性固定相分为π电子接受型和π电子提供型两类。常见的π电子接受型固定相是由(R)-N-3,5-二硝基苯甲酰苯基甘氨酸键合到γ-氨丙基硅胶上的制成。此类刷型手性色谱柱可以分离许多可提供π电子的芳香族化合物,或用氯化萘酚等对化合物进行衍生化后进行手性分离。
  π电子供给型固定相常见的是共价结合到硅胶上的萘基氨基酸衍生物,这种固定相要求被分析物具有π电子接受基团,例如二硝基苯甲酰基。醇类、羧酸类、胺类等,可以用氯化二硝基苯甲酰、异腈酸盐、或二硝基苯胺等进行衍生化后,用π电子供给型固定相达到手性分离。
  刷型固定相的优势在于其易于合成。合成方法在Bill Prikle的著作中有详细的说明。另外,刷型固定相具有高的容量因子,因此具有高的选择因子。它的不利之处在于它仅对芳香族化合物有效,有时不得不进行衍生化反应。但值得一提的是,这种衍生化反应是非手性衍生反应,所以不存在手性衍生的问题。刷型手性色谱使用的流动相基本是极性弱的有机溶剂,这对于制备色谱来讲未必是缺点。
  近来,刷型固定相出现了π电子供给和接受基因的混合固定相。如:WHELK-O和BLAMO,及α-BURKE-Ⅱ固定相。α-BURKE-Ⅱ相十分适用于β-阻断剂的手性分离。典型的流动相为二氯甲烷-乙醇-甲醇混合物,比例为85:10:5。加入10mM醋酸铵可以调整保留时间。SS BLAMO Ⅱ,同时具有π电子供体区和受体区,形成手性裂缝,因此对于某些分子具有很高选择性。
  2、纤维素型:
  纤维素型手性色谱柱的分离作用包括相互吸引的作用及形成包埋复合物。它们属于Wainer分类中的第2种类型。市售的手性色谱柱为微晶三醋酸基、三安息香酸基、三苯基氨基酸盐纤维素固定相。很多化合物可通过此类型的色谱柱得到分离。这种类型的手性色谱柱种类也很齐全。流动相使用低极性溶剂,典型的流动相为异丙醇-正己烷混合物。这类柱子根据制作工艺,分为涂敷与键合两大类。但特别要注意由于氯可以使涂敷纤维素从硅胶上脱落,因此要确保涂敷类柱子流动相中无含氯溶剂。
  3、环糊精型:
  环糊精是通过BacillusMacerans 淀粉酶或环糊精糖基转移酶水解淀粉得到的环型低聚糖。通过控制环糊精转移酶的水解反应条件可得到不同尺寸的环糊精。市售的环糊精主要是α、β、γ三种类型,分别含6、7、8个吡喃葡萄糖单元。环糊精分子成锥筒型,构成一个洞穴,洞穴的孔径由构成环糊精的吡喃葡萄糖的数目决定。
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