一種核殼結構的手性配體交換色譜固定相及其製備方法

2023-07-11 03:27:41

專利名稱：一種核殼結構的手性配體交換色譜固定相及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種具有無機-有機核殼結構的手性配體交換色譜固定相及其製備方法，該固定相用於高效液相色譜拆分手性化合物，特別是拆分DL-胺基酸和DL-羥基酸對映體，屬於分析化學領域。
背景技術：
DL-胺基酸和DL-羥基酸對映體在手性固定相上的色譜拆分，可採用氣相色譜和液相色譜方法，但通常需要柱前樣品衍生化，衍生程序費時而麻煩，不僅需要衍生試劑，而且有可能發生消旋，影響分析結果。上世紀七十年代發展起來的手性配體交換色譜法，是拆分手性化合物，特別是胺基酸和羥基酸對映體的一種有效方法，其選擇性高，不需要進行柱前衍生化程序。
將光活性胺基酸或其衍生物手性選擇子，或者作為流動相添加劑，或者用於製備塗漬或鍵合固定相，是實現手性配體交換色譜拆分對映體的常用途徑。Hare等(Science，1979，2041226)將光活性的脯氨酸與銅離子加至色譜洗脫劑中，在十八烷基鍵合相上拆分了α-甲基鳥氨酸等對映體。但由於需要添加手性拆分劑，費用高，而且可拆分的範圍窄，應用受限。Davankov等(Chromatographia，1980，13677)分別採用長鏈烷基取代的光活性脯氨酸和羥脯氨酸作為手性選擇子，塗載於十八烷基鍵合相上，拆分了DL-胺基酸等對映體。王群標等(中國專利ZL 99117305.8)合成了2-(2-羥基-3-烷氧基)丙基-(S)-1，2，3，4-四氫異喹啉-3-羧酸手性選擇子，再將其塗漬於反相色譜鍵合固定相上，製備了兩種塗漬手性配體交換色譜固定相，實現了對DL-胺基酸的拆分。Oi等(J.chromatogr.，1992，592291)用D-青黴胺衍生物為手性選擇子，製備了塗漬手性配體交換固定相，拆分了胺基酸、羥基酸，氨基醇對映體。由於塗漬型固定相上的手性配體的流失，穩定性較差，而且難於用作製備性的分離。將手性選擇子L-脯氨酸(吳幫貴等，分析化學，1991，19291)、L-異亮氨酸(黃曉佳等，色譜，2003，21230)與環氧化的矽膠反應，製備手性配體交換鍵合固定相，完成了DL-胺基酸的色譜拆分。但由於色譜過程中傳質緩慢，這類鍵合固定相柱效較低，而且柱容量也不高，難以用作製備性的拆分。如何克服這些缺點是配體交換色譜研究的一個重要內容。何炳林等(科學通報，1989，341391)將矽膠表面上吸附的功能單體聚合後，再進一步手性功能化製備了具有核殼結構的手性配體交換固定相，拆分了多種外消旋胺基酸。

發明內容
本發明是涉及一種具有無機-有機核殼結構的手性配體交換色譜固定相及其製備方法，可用於直接拆分DL-胺基酸和DL-羥基酸對映體，而不需要柱前衍生化程序。本發明所述的手性固定相以經活化的無機微粒為核，以手性選擇子化學修飾的高分子長鏈為殼，兼顧了矽膠固定相的優良色譜性能和有機聚合物固定相柱容量大和pH範圍寬的特點，其製備方法簡單，拆分DL-胺基酸和DL-羥基酸對映體的選擇性高、拆分速度快、柱容量大、使用壽命長。
本發明採用表面聚合方法，在改性無機微粒上，接枝聚合，再進行手性化學修飾，製備具有核殼結構的手性配體交換色譜固定相本發明固定相的製備方法如下首先採用矽烷試劑改性處理無機微粒，再應用接枝聚合方法，在微粒表面聚合功能單體，製備具有核殼結構的微粒，最後用D-或L-胺基酸手性選擇子進行化學修飾，得到本發明所述的手性配體交換色譜固定相。
本發明所述的固定相的製備路線如下 式中AIBN為偶氮二異丁腈，GMA為丙烯酸縮水甘油酯，L-AA為L-胺基酸手性選擇子。
實施步驟1、在甲苯中，加入矽膠和乙烯基矽烷試劑，在50～110℃反應2～48h，然後抽濾除去溶劑及未反應的矽烷試劑，所得固體依次以甲苯、甲醇、乙醚洗滌，乾燥後得改性矽膠。
2、將改性矽膠加入甲苯溶劑中，再加入引發劑和功能單體，在40～110℃反應2～48h，然後抽濾，所得固體依次用甲苯、甲醇洗滌，乾燥後得具有核殼結構的矽膠。
3、在甲醇溶劑中，加入L-胺基酸(或D-胺基酸)手性選擇子和核殼矽膠，在20～60℃反應2～20h，然後抽濾，所得固體依次以甲醇、甲醇-水(v/v，50/50)、水洗滌，乾燥後得本發明所述的具有核殼結構的手性配體交換色譜固定相CS-LEP。將色譜填料填充於色譜柱後，用50～100倍柱體積的2mmol/L Cu(Ac)2溶液平衡色譜柱後，用於胺基酸和羥基酸對映體的拆分。


圖1、圖2和圖3分別為DL-Pro(脯氨酸)、DL-Ser(絲氨酸)、DL-Thr(蘇氨酸)在核殼型固定相CS-LEP I上的色譜拆分圖。色譜條件流動相為0.5mmol/L Cu(Ac)2水溶液，流速1.0ml/min，柱溫50℃，檢測波長為254nm。
圖4、圖5和圖6分別為DL-Mal(蘋果酸)、DL-Mda(扁桃酸)、DL-His(組氨酸)在CS-LEP I上的色譜拆分圖。色譜條件流動相為0.4mmol/L Cu(Ac)2-0.1mol/L(NaAc-HoAc)(pH 4.6)水溶液，流速1.0ml/min，柱溫50℃，檢測波長為254nm。
圖7為DL-Pro在CS-LEP II上的色譜拆分圖。色譜條件流動相為0.4mmol/L Cu(Ac)2水溶液，流速1.0ml/min，柱溫50℃，檢測波長為254nm。
圖8為DL-His在CS-LEP II上的色譜拆分圖。色譜條件流動相為0.4mmol/LCu(Ac)2-0.1mol/L(NaAc-HoAc)(pH 4.6)水溶液，流速1.0ml/min，柱溫50℃，檢測波長為254nm。
具體實施例方式
實施例1(1)在150mL無水甲苯中，加入5mL乙烯基三甲氧基矽烷和5g矽膠(5μm，無定形)，在回流溫度下反應12h後，抽濾除去甲苯及未反應的乙烯基三甲氧基矽烷，所得固體依次以甲苯、甲醇洗滌，乾燥後得改性矽膠。
(2)在100mL無水甲苯中，加入3g改性矽膠、3mL丙烯酸縮水甘油酯和60mg偶氮二異丁腈，於80℃反應24h後，抽濾，乾燥後所得固體以甲苯、甲醇洗滌得核-殼結構矽膠1。
(3)在100mL無水甲醇中，加入2g核殼結構矽膠1、5mmol L-脯氨酸鈉，於40℃反應24h後，抽濾所得固體依次以甲醇、甲醇-水(v/v，5/5)、水洗滌，乾燥後得CS-LEP I色譜固定相。元素分析C 14.88％，H 2.32％，N 0.44％。
(4)採用勻漿法，在300MPa壓力下，將2g CS-LEP1固定相填充於不鏽鋼色譜柱(150×3.9mm I.D.)中，再用60倍柱體積的2mmol/L Cu(Ac)2溶液平衡色譜柱後，用於對映體的色譜拆分。
實施例2(1)按實施例1的步驟(1)製備改性矽膠。
(2)在100mL無水甲苯中，加入3g改性矽膠、1mL丙烯酸縮水甘油酯和20mg(AIBN)，於80℃反應2h後，再加入3mL丙烯酸縮水甘油酯和60mg偶氮二異丁腈，於80℃繼續反應24h後抽濾，所得固體以甲苯、甲醇洗滌，得核殼結構矽膠2。
(3)用核殼結構矽膠2代替核-殼結構矽膠1，按實施例1的步驟(3)進行，得本發明所述的CS-LEP II手性固定相。元素分析C 15.28％，H 2.30％，N 0.44％。
(4)用CS-LEP II固定相代替CS-LEP I相，按實施例1的步驟(4)，製得色譜柱和平衡色譜柱，然後用於對映體的拆分。
權利要求
1.一種具有無機-有機核殼結構的手性配體交換色譜固定相，用於拆分手性化合物，特別是拆分DL-胺基酸和DL-羥基酸對映體，其特徵在於在改性無機微粒表面上，通過表面接枝聚合功能高分子單體，合成具有核殼結構的微粒，再採用手性選擇子化學修飾的方法，製備手性配體交換色譜固定相。
2.權利要求1所述的手性選擇子是D-或L-胺基酸。
3.權利要求1所述的功能性高分子單體是丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯。
4.權利要求1所述的改性無機微粒是矽烷試劑改性處理的矽膠、氧化鋯、氧化鈦或氧化鋁，微粒粒徑為3～30微米。
5.權利要求4所述的矽烷試劑可用下式表示 式中R1為甲氧基或乙氧基，R2為甲氧基、乙氧基、甲基、乙基，R3為乙烯基、3-丙烯醯氧丙基，3-甲基丙烯醯氧丙基。
全文摘要
本發明是涉及一種具有無機－有機核殼結構的手性配體交換色譜固定相及其製備方法，用於拆分手性化合物，特別是拆分DL－胺基酸和DL－羥基酸對映體，屬於分析化學領域。在改性無機微粒表面上，通過表面接枝聚合功能高分子單體，合成具有核殼結構的微粒，再採用手性選擇子化學修飾的方法，製備手性配體交換色譜固定相。本發明的製備方法簡單，用於拆分DL－胺基酸或DL－羥基酸對映體，具有對映體選擇性高、拆分速度快、柱容量大、使用壽命長等特點。摘要附圖為DL－His(組氨酸)在固定相CS－LEP I上的拆分色譜圖。
文檔編號B01J20/29GK1879959SQ20061002083
公開日2006年12月20日 申請日期2006年5月17日 優先權日2006年5月17日
發明者馬言順, 龍遠德, 黃天寶 申請人:中國科學院成都有機化學有限公司