（有机化学专业论文）纤维素、环糊精及pirkle类型手性固定相在生物活性物质拆分中的应用.pdf

中文摘要 在本文中，利用了纤维素、环糊精以及 p ir k l e等三大类型手性 固定相在高效液相色谱上对芳氧苯氧竣酸类、于性有机磷类、三4 类及菊酷类化合物作了对映体手性分离和对手性识别机理进行了较 为深入的探讨。 一、在纤维素类手性固定相上分离了 3个芳氧苯氧梭酸类、1 4 个胺草磷类及 4个菊酷类化合物，讨论了固定相、流动相对分离的 影响，在实践中得到应用，并对各自的手性识别机理进行了较为深 入的探讨。 一、 在环糊精手性固定相r - c d上 拆分了9 个手 性有机磷类p o a 化合物，4 个三哇类化合物，4个菊酷类化合物以及 3 个手性药物， 讨论了流动相对色谱分离的影响，还对手性识别机理进行了讨论。 二、在p i r k l e 类型o a 4 7 0 0手性柱上拆分了 1 7 个n - ( 2 一 苯并嘎 陛基)一 。一 胺基烷麟酸酷类化合物，研究了同定相、流动相、温度、 p h值等色谱条件对手性分离的影响，并深入地考察了官能团结构对 手性识别的影响。 关键词高效液相色谱手性固定相对映体手性分离 手性识别机理 ab s t r a c t a r o x y l p h e n o x y l p r o p i o n i c a c i d , o r g a n p h o s p h o r o u s p e s t i c i d e ， t r u a z i n e , a n d p y r e t h r o i d e n a n t i o m e r s w e r e s e p a r a t e d b y d i f f e r e n t k i n d t y p e c h i r a l s t a t i o n a ry p h a s e s ( c s p ) . t h e ir c h i r a l r e c o g n i t i o n m e c h a n i s m w a s d i s c u s s e d 1 . t h r e e a r o x y l p h e n o x y l p r o p i o n i c a c i d s , f o u r p y r e t h r o i d s a n d f o u r t e e n o r g a n o p h o s p h o r o u s c o m p o u n d s w e r e s e p a r a t e d b y c e l l u l o s e c s p ( c h i r a l c e l o d ) . t h e c o m p o s i t i o n o f m o b i l e p h a s e s f o r t h e r e s o l u t i o n w a s e x a m i n e d , a n d t h e p r o b a b l e c h i r a l r e c o g n i t i o n m e c h a n i s m w a s p r o p o s e d 2 . n i n e o r g a n p h o s p h o r o u s c o m p o u n d s ( p o a ) , f o u r t r u a z i n e s， f o u r p y r e t h r o i d s a n d t h r e e d r u g e n a n t i o m e r s w e r e s e p a r a t e d b y c y c l o d e x t r i n c s p ( p - c d ) . t h e e f f e c t o f t h e s t r u c t u r e o f d e r i v a t i v e s a n d c h i r a l r e c o g n i t i o n m e c h a n i s m w e r e i n v e s t i g a t e d . 3 . s e v e n t e e n n - ( b e n z o t h i a z o l - 2 - y l ) - a - a m i n o a l k y l p h o s p h o m i c a c i d d i e s t e r s w e r e s e p a r a t e d b y h i g h - p e f e r m a n c e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) w i t h p i r k l e c s p ( o a - 4 7 0 0 ) . t h e e ff e c t o f m o b i l e p h a s e s t e m p e r a t u r e a n d p h f o r t h e r e s o l u t i o n w a s e x a m i n e d a n d t il e c h i r a l r e c o g n i t i o n m e c h a n i s m w a s p r o p o s e d . k e y w o r d s h i g h - p e f e r m a n c e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h y c h i r a l s t a t i o n a r y p h a s e e n a n t i o me r c h i r a l s e p a r a t i o n c h i r a l r e c o g n i t i o n m e c h a n i s m 南开大学硕士研究生毕业论文 纤维素、环糊精及p i r k l e 类型 手性固定相在有生物活性物质拆分中的应用 第一部分文献综述 一 手性分离的意义 手性是宇宙间普遍特征之一。 近年来药物的手性对生理活性的影响为人们所 关注。 许多药物对映体有不同的药动学和药效学， 并且往往有药理作用的显著差 异。在多数情况 卜 ， 只有一种药物对映体有显著的药理活性， 而另 一 种对映体活 性较低或没有活性，甚至活性相反或导致毒副反应。目 前国际上临床用的 1 2 0 0 多种化学药物中， 有4 8 0 种含手性因素， 其中只有2 0 %是单 对映体形式， 其余 8 0 %是以外消旋体形式给药。 在考察血药浓度与临床疗效关系时，须分别对中个 对映体进行研究测定。 此外， 在研制含手性中心的新药过程中，也应分别评价单 个对映体的效价、 毒性及药动学性质。 基于此， 美国国家食品管理局 ( f d a ) 规 定， 今后凡研制有手性中心的药物， 必须对其各个对映体进行测定和评价由于 许多手性药物各对映体的生物活性有显著差别，所以某些药物须以纯异构体供 药，川见对对映体的制备分离十分必要。为此，有必要发展快速、准确、灵敏、 简便的药物对映体的拆分和测定方法。 经典的方法如分级结晶、 旋光法等的重现 性或灵敏度欠佳。随着手性高效液相色谱 ( h p l c )的发展，为解决 _ 述问题提 供了有效的手段。从 8 0 年代初开始利用 h p l c对药物对映体进行拆分和测定至 今， 进展已十分迅速，文献增长量极大， 成为新药研究和分析化学的前沿领域之 高效液相色谱法的手性分离由于其简便、 快速一直是颇受重视和欢迎的种 方法，因为在生物的手性环境中，生命物质的分子、药物分子、 农药分子的手性 不同会表现出截然不同的生理、药理、毒性作用。多帕胺 ( d o p a )是治疗帕金 森症的有效药物，临床实验证明仅 ( s )一 异物构体有效，( r )一 异构体则产生严 重的副作用。 苯氧丙酸类和芳氧苯氧丙酸类化合物如威霸, 禾草克等都是r体有 效而s体无效或者活性较差。镇静剂 t h a l i d o m i d e曾在欧洲 泛使 ! ) ，但它只有 m f g * r f f 5l l q av it c一 一 - ( r ) 一 异构体具有镇静作用， 一些孕妇服用此药后引起胎儿畸变，实验证明， 这 是 s )一 异构体副作用的结果。在农用化学品中，手性杀虫剂、除草剂以及植物 生长调节剂等的生物活性也有着十分密切的关系， 如溟氰菊酷， 它有三个手性中 心，八个异构体，活性最高的异构体 ( 3 r r , 1 s )的杀虫活性是最差的 ( 3 s s , i r )的七十多倍。表1 中列出部分手性药物和农药异构体的生物活性实例 表1 - 1手性药物和农药的不同异物体的活性实例 名称 结构式有效异物构体 副作用异物体 多帕胺 ( d o p a ) xn一分 cx,excoahsix, ( s ) 一 异构体治疗帕 金森症 ( r ) 一 异构体严重副 作用 氯霉素、合霉素 a 、 户 份a ( 1 r ,2 r ) 一 异构体高 药效 消旋体为合霉素 ( i s . 2 r ) 异构体无 活性) 麻醉剂 ( k e t a m i n e ) 0 v y ( s ) 一 异构体麻醉作 用 ( r )一 异构体致幻 作用 镇静剂 ( t h a l i d o m i d e ) 叫母旧 恨) 一 异构体镇静作 用 ( s )一 异构体致畸 作用 消炎药 ( p e n i c i l l a mi n e ) s h n h 2 l! c h ， 一 写 - c iic o o h c h , ( s ) 一 异构体消炎作 用 ( r )异构体致突 变作用 结核病药 ( e t h a mb u t o l ) c h i o h f i - c “ 一 i h c h ,c h , n ai o o c h , c h 一 t ( s , s ) 一 异物体有效 ( rr )一 异构体致 目 三哇类杀菌剂 ( p a c l o b u t r a z o l ) lc1 ( 2 1 qr ) 一 构型高杀 菌作用，低植物生 长控制作用 ( 2 s . 3 s )一 构型作 用相反 在大量的事实面前， 使人们不得不对具有光学活性的手性药物给以特别的 f : 视， 美国f d a在 1 9 9 2 年提出的法规就要求中报手性药物时， 应对其不同异构体 的作用叙述清楚。 在医药l . 业中， 已知药物中约有3 0 -4 0 %是光学活性的手因药 物，销售份额己 超过药物总量的5 0 %。农药l 业中，农用大然杀虫剂全为于性， 合成杀虫剂中 1 7 %为 手性杀虫剂， 随着生命科学， 特别是生物化学和药物化学的 发展， 对光学活性的手性药物的需求越来越大， 手性对映体的分离和光学纯度的 确定己普遍引起人们的重视，欧、 美、日等发达国家的一些厂家己把生产高效的 南开大学硕士研究生毕业论文 光学药物制品作为市场竞争的法宝。 二 手性分离的方法 分离手性化合物对映体有两种方法，即间接分离法和直接分离法 间 接拆分 法又 称 手 性 试剂 衍生 化 法( c h ir a l d e r iv a t iz a t io n . r e a g e n t . c d r )这 种方法先通过共价结合作用， 在对映体分子中引入另一个手性中心， 形成非对映 体后，根据非对映体的物理化学性质的不同而进行拆分。 直接拆分法，则是通过使用一个具有光学活性的环境;称之为手性固定相 的， 来提供拆分 所需要的 手性中 心。 因 此又 称作手性固 定相法 ( c h i r a l s t a t io n a ry p h a s e s , c s p ) 。 它与c d r法的区别是不需要柱前手性衍生化反应。 直 接分离法的基 本理沦有:( t ) 三点作用原理。这一理论于 1 9 5 2 年由英国 科 学家d a lg ie s h 提出 后 被 普遍 接受 并 扩 展 2 1 。 它 要 求固 定 相 有 手 性中 心， 井 且 ， 此手性i司 定相与外消旋体之间至少有个同时存在的作用点， 对映体之间这二个 作用点的作用力不同， 使对映体在层析过程中 被分离i 1 。 ( 2 )手 性包结机理 这 类色谱固定相结构特点为具有手性空腔， 例如聚合糖和环糊精。 对于分离的异构 体来说， 分子大小和结构形态对分离起到了决定作用4 1 o t a y l o r s l认为在对映体与 c s p的二个作用力中，至少 一 个力具有立体选择性，即依赖于 处消旋体与c s t, 的立体化学， 而另外两个作用力必须是不同类型的作用力，如氢键，) l 一儿作用 或偶极作用， 否则若存在两个相同的作用力， 则可能产生不利的作用， 使得c s p 的手,n ,. 识别能力降低或消失。 目前，常用的手性色谱方法有: 气相、液相、毛细管电泳等方法，气相色谱 由于受到的局限性较多，因此， 使用较少，而液相色谱在手性分离l 使用极为c . 遍。 毛细管电泳由于其快速、 简便经济所以是近年来颇受重视和欢迎的一 种力法 三 手性固定相的种类 运用液m i 色谱f 性固定相 ( c s p )对手性化合物进行手性分离是f i 前对光学 异构体分离最有效的方法。有关液相色cq手性分离的综述较多，在这此综述， i t , 对手性!门 定相的发展过程和在某方面的应用进行了详细论述。 木文从 卜卜 肺创 定相 的手性分离机理和应用的广泛程度入手， 对目前用于液相色谱的手性固定相进守 j 一一一一f4 ff t t g + ff g t -lp 4 i -k 分离并分别进行了阐述。 3 . 1 给体一受体手性固定相 ( d o n o r - a c c e p t o r c s p s ) 给体一受体型手性固定相即著名的p i r k l 。 型手性固定相， 这类c s p 一般通过 一定的间隔臂， 连接一个单分子层的手性有机分子到硅胶载体上而制得， 因而被 称之为 “ 刷型” 或“ 束型” c s p ii i 。 其化学结构特点是在手性中 心附 近至少含有 下列功能团之一:( 1 ) 能在手性识别过程中发生兀一兀电荷转移相互作用的芳香 基团;( 2 ) 能形成氢键的原子或基团;( 3 ) 能发生偶极一偶极叠合相互作用的极 性键或基团;( 4 ) 能提供立体排斥，范德华相互作用和 ( 或) 构型控制的较大的 非极性基团。显然，对映体和c s p 之间的手性识别是通过上述或几种相互作川 来实现的。因为这种c s p 是类似于 反相键合的单分子层，所以色谱效率很高， 对映体选择性强。 在固定相的合成中，由于手性部分的选择可根据想象设计， 故 能进行多种变化和优化组合。 还可根据被拆分化合物结构特征， 进行钊对目 标化 合物的c s p设计合成，因而可达到很大的对映体选择性 ( 如a = 1 2 5 ) 。 此外， “ 刷型” c s p和对 一映体之间的相互作用可以用手性识别模型合理的推断， 这使得 在许多情况下可预言 欲拆分化合物在一个给定的c s p柱上分离的可能及根据其 绝对构型预测 一 对对映体的相对洗脱顺序。在这类c s p上可拆分大量的干性化 合物，并且这类 c s p已发展比较成熟。 3 . 1 . 1 兀一酸和兀一碱型 c s p 第一个用于h p l c的“ 刷型” c s p 是由m i k e s is 报道的 手性的兀 兀电荷转 移接受体四硝基一9 -亚菊摹氨氧化丙酸 ( t a p a ) 键合到氨丙基硅烷化硅胶上制 得的( c s p i ， 见 图 1 a ) ， 并 用于 分 离 螺 烯 对映体。 此后， p ir k le 等 19 1利 用核 磁共 振 ( n mr )对单个对映体与各种外消旋对映体之间由络合作用而产生的化学位 移的不等价性进行研究， 认为形成的非对映络合物中有效的兀一兀重叠可增加其 稳定性手性相h _ 作用，制备了 第一个兀 一 碱性的“ 刷型 c s p 2 见图 l b ) ，并在 其上拆分了大量的兀一 酸性的胺、 氨基酸、 亚飒类等外消旋体1 0 1 ，大多数为含3 5 一二硝基苯基( 3 .5 - d n b ) 的衍生物。 其中苯基甘氨酸的3 .5 -d n b衍生物在c s p 2 上 的 拆分 效果更 但 :p ir k le ( i提出 交 互 作 用 原 则( t h e p r in c ip le o f r e c ip r o c ity ) , 寸 “ 刷 南开大学硕士研究生毕业论文 型”手性固定相的发展具有重要的指导意义，即如果一个固定的化合物 a的对 映体之一能在另一个化合物b的对映体之间进行手性拆分的话，那么反之亦然。 基于此，p i r k l e 合成了兀一 酸型的n - ( 3 . 5 - d n b )甘氨酸衍生物c s p 3 见图1 c ) 和亮氨酸衍生 物c s p 4( 见图l d ) 1 12 . 1 3 1 。 它们能拆分很多带有烷基、 醚基或氨基 取代的给电子芳香环的对映体。 p ir k l e 等发现，连接手性选择剂到硅胶载体上的间隔臂的长度和形状对含有 长烷基链的 一 些手性化合物的拆分有很大的影响。 c a u d e等1 14 1 由 9 ) 一苯丙氨 酸和( r ) 一苯基甘氨衍生制备的c s p 研究了间隔臂长度和手性中心附近立体阻 碍作用对手性拆分的影响， 并通过比较找到优化的c s p ， 同时拆分了一系列13 一 阻滞剂药物。 若用含d n b的基团进行酞化则可得到混合型c s p 5( 见图le ) 它既 可拆分兀 一 酸型也 可 拆分兀一 碱型的 化合物p s 1 除了以酞胺键合的c s p 外，p ir k le 实验室还合成了如c s p 6( 见图i f )的脉 链型c s p 11 6 1 . o .117 ,18 和t a y l o r 119 1等 都曾 应 用 “ 互为 相反 作 用” 的 原则 合 成了 与c s p 6 类似的c s p 。上述酸胺和脉衍生物c s p 被o 用于反相模式下直接拆分各种梭酸 对 映 体 120 1 、沪 n 。 、0 n丫 岌 *ii 匡 y 一n h c c h 3厂 、 - 0 si nh ni c 1 1 3 南开大学硕士研究生毕业论文 图 1 - 2 f i g - 2 . 几种 “ 刷型”手性固定相的结构 t h e s t r u c t u r e o f s e v e r a l b r u s h t y p e c s p s 3 . 1 .2 氢键相互作用c s p 尽管“ 三点接触” 原则要求在手性选择剂和对映体之间至少存在三个同时起 作用的 相互作用力， 但是靠形成氢键的作用而拆分的c s p 也有不少报道。 t a y l o r 等12 ， 用洒石酸合成了 酒石酞胺。h a v a 12 2 和l i n d e r 12 3 ， 也报道了几种酒石酸胺c s p , 它们能拆分各种含有形成氢键位置的外消旋体，如巴比妥、墟拍酞亚胺、双一 p - 蔡酚、二醇和a - 轻基酷等。 直接将 n - 酞基化的氨基酸键合到。 一 胺丙基硅烷化硅胶上，能够对 n - 酞基- a 一 氨基酸或酷进行拆分2 4 1 . s i n ib a l d i 等12 5 1报道的由反式一 1 , 2 - 氨基环戊烷衍生而 来的c s p 能拆分1 , 2 一 环戊二醇和双一 1 3 一 蔡酚的对映体。 f e ib a s h 等12 6 1模拟氨相应 脱氧核糖酸 ( d n a )碱基的氢键相互作用制备的 c s p ，使巴比妥、乙内酞尿、 戊二酚按和唬拍酞亚胺类的外消旋体被拆分。 有人将右旋葡萄糖分别以 环状和非环状的形式键合到硅基上制得 c s p 12 1 .2 7 1 。 刘晋仿等12 8 曾 研制了多种用氨基酸叔丁酞胺和二肤为 手性选择剂的c s p ， 对(a 一 氨烃 基 麟酸 衍生 物 拆分 效果 极 佳。 t a y lo r t2 9 1则 报 道了 用 环状 肤为手 性选择 剂合 成的c s p ，并发现环状肤靠内侧时拆分效果更好。 3 . 1 .3 其它 “ 刷型”c s p t a m b u t e 等13 0 1将光学纯一 ( 4 一 甲 氧基蔡) 甲 基苯基氧化麟以三种不同方 一式键合 到硅胶上得到含手性磷原子的c s p . y a m a s h i t a 等 13 1 ,3 2 、 利用轴向 手征性的1 . 1 - 二苯基一 2 , 2 一 衍生物为 手性选择剂，合成了 一系列c s p 。 其中以2 - c o o n取代 的c s p 对氨基酸、胺、醇的3 . 5 - d n 衍生物的手性拆分效果最好。他们还报导 了以平面手征性的 ( s - ) 一 1 0 ) 对环苯烷- 1 3 - 接酸连接到硅胶上的c s p 。 此外， c h e n等3 3 1 报道的以 反式一头 对头香 豆素二聚体 ( a n t i h e a d - t o - h e a d c o u m a r in d im e r ) 为手性选择剂的c s p ， 对反式一 1 , 2 - - - 苯基环氧乙烷表现出高度的对映体 选择性。 南开大学硕士研究生毕业论文 3 . 2 含有手性空腔的手性固定相 ( c s p s w i t h c a v i t i e s ) 3 .2 . 1 纤维素和多糖衍生物 纤维素是d( + ) 一 葡萄糖单元由1 ,4 一 糖昔键形成的高度有序、呈螺旋形空穴 结构的光学活性天然分子， 这种螺旋状结构对映体具有一定的识别作用， 但其机 械强度差， 强极性和多孔结构导致慢传质低效率。 改进纤维素主要是将纤维素的 经基衍生化， 以降低其极性和增加手性固定相和溶质作用点的位阻体积， 使其色 谱行为和选择性得到改善。 在手性h p l c中， 纤维素及其衍生物大多涂渍在微粒硅胶载体上3 4 1 或化学键 合于 硅胶表面 i . h e s s e等制备了 微晶纤维素三醋酸酷 ( c t a ) 1 1 . 3 1 1 ， o k a m a t o 小组成功地发展了 第一个商品 化，以 硅胶为载体的c t a - c s p柱13 7 1 ，并继续开发 出一系列纤维素衍生物c s p 3 7 , 3 8 1 。 这类c s p的 初期研究和开发主要在日 本，由 d ia c e l 公司 商品化13 9 1 ， 对它们的研究和评价现己 推广到世界各国。表1 - 3 列出 现 己 商品化的纤维素衍生物 c s p 14 0 , 4 3 。已 报道分离氨基酸、 醇、酮及各种手性药 物的8 0 - 8 5 % 是使用o d , o j 两种固定相4 2 4 3 1 ， 其它多 糖，如木聚糖、聚 氨基葡 萄糖( c h h o s a n ) , 糊精等苯氨基甲 酸脂衍生物亦可涂渍在硅胶上形成c s p 4 4 1 o 表 卜 3纤维素及衍生化纤维素手性固定相 名称取代基结构商品牌 q 微晶纤维素三乙酸酷 chi r al ce l c a cs p2 csp3 纤维素三乙酸酉 旨 纤维素三苯甲酸酷 - c -c h 3 同上 0c- 0 oa ( ) b cs p 4纤维素三苯基氨基甲 酸酉 旨 在硅胶上) c n kd oo 咽咸 cs p5 0 ” -c- ch - c cs p6 - c - n h cs p7 纤维素二肉桂酸r ( 在硅胶i - ) 纤维素三 ( 3 , 5 一 二甲 苯基氨基甲酸酉 旨 ) ( 在硅胶上) 纤维素三 ( 4 - 氯苯基 氨基甲酸醋 ( 在硅胶 几 ) - - d- c i 南开大学硕士研究生毕业论文 注:除c i i ma l c e l c a - 1 由】 ) a i c e l 和e .me r c k 公司提供外，其余商品均由d a ic e l 公司供应。 研究表明，纤维素类 c s p手性识别取决于 聚合物螺旋型空穴 “ 立体配合” ( s t e r i c f i t ) 包结作用， c s p的通道对芳 环有较高亲和力， 进入空穴的正是溶质 分子的芳环部分 14 5 l . c s p 的 超分子结构影响其保留行为。 此外， 氢键， 偶极作用 对立体识别亦有一定影响4 6 1 。 在纤维素c s p上分离的对映体， 大部分至少有一 个芳 环或可形成氢键的 毅基。 w a i n e : 等研究了 一系列手性芳醇在纤维素三苯甲酷 ( o b )上的分离4 7 1 纤维素 c s p用水或非溶性溶剂作流动相，除少数例外，适用的有机溶剂限 于正已烷，异丙醇，甲醉，乙醇。 流动相影响对映体的分离选择性，非极性溶剂 通常要比甲 醇j 水混合液显示出 较高的分离选择性4 8 1 。 这类c s p 具有柱效低， 有 些溶质显示不可逆吸附，且多为涂渍柱，易流失，所用溶剂有一定限制。 3 .2 .2环糊精 ( c d )手性键合固定相 环糊精 ( c y c l o d e x t r in ) 简称c d ，可与 各种有机分子形成包容络合作用，分 子整体土具有光学活性和立体识别能力。 分子中的轻基为其衍生化、 改性、 键合 提供了结构基础4 9 , 5 0 1 0 c d是当前主一客体化学、 超分子化学、 生物模拟酶化学 及分析化学等领域广泛研究的对象5 1 . 5 2 1 c d早在1 8 9 1 年为v a il l i e r s 所发现。 1 9 6 1 年， d .m s a n d 等首次把它用于g c 分离脂肪族化合物。结构确定为6 - 8 f i 的的环状化合物。分别为a 、p、x - c d 。 c d的外形象一个内空去顶的锥形体。 锥体内呈疏水性， 体外呈亲水性。13 - c d 的结构如 图1 - 2 。 其外表面7 个伯羚基位于空腔的细口 端， 1 4 个仲轻基位于空 腔的宽口端。其中7 个c ( 2 )l 的抒基指向顺时针方向，7 个 c ( 3 )上 的羚基 则指向逆时针方 一 向， 这种结构因素能在手性化合物的识别上起决定作用。 空腔内 部只有氢原子和糖营氧原子， 因而是非手性的。 由于环上存在轻基， 具有亲水性， 因而在水中有一定的溶解度。 环糊精的环状结构和疏水性空腔可以选择性地包结多种化合物， 被包结的化 合物分子称为客体， 而环糊精为主体。 环糊精在碱性及中性溶液中稳定， 在酸性 南开大学硕士研究生毕业论文 条件下可导致水解。 在正常实验条件下( p h 3 .5 , 温度 间位 对位， 说明在这个分离过程中、 在纤维素类手性固定相 上 “ 立体匹配”包结作用有至关重要的影响， 此外，认 南开大学硕士研究生毕业论文 键，偶极作用对手性识别也有一定的影响。 ( 二)苯环上含有其他取代基 当苯环上不含有硝基取代基时， 这类化合物在p i r k l e 类型o a 4 7 0 0 柱上基本 上也已得到分离，但在纤维素类手性固定相c h ir a l c e l o d柱上同样得到了更好的 分离， 9 个化合物中 有8 个得到了 手性分离，, 7 个化合物达到了基线分离， 整体分 离情况比 在。 a - 4 7 0 0 c s p 柱时好。化合物7 - 1 5 的结构如下图3 - 1 - 6 ， 分离结果如 下表 3 - 4 0 e t o - .r s 、. 扩。 ， r -u 门 ， 叮t r 百 . 尸r 1 一 七3 n y i r n 表 3 - 4 化合物 7 - 1 5 在 c h i r a l c e l o d柱上的色谱分离情况 化合物 r 条件 1条件 2 k以ka 7h1 . 5 31 . 2 22 . 4 7 1 . 2 4 82 - c h31 . 6 51 . 4 22 . 7 61 . 5 1 93 - c h 31 . 7 81 . 9 23 . 7 3 1 . 8 9 1 04 - c h31 . 7 71 . 3 43 . 6 5 1 . 41 1 1 2 , 4 - 2 c h 3 1 . 6 21 . 2 31 . 1 4 1 . 31 1 2 2 , 5 - 2 c h 3 1 . 1 41 . 0 91 . 9 81 . 1 4 1 34 - oc h31 . 8 81 . 3 44 . 0 7 1.5 6 1 4 c ( c h 3 ) 3 0 . 5 31 . 0 01 . 0 2 1 . 0 0 1 5 * 2 . 5 91 . 9 45 . 3 8 2 . 0 1 * 为2 - 烯丙基乙基 条件 1 , 2分别为正己烷/ 异丙醇9 7 / 3 , 9 9 / 1 从化合物的分离情况来看，当苯环上有一个甲基时，比苯环上没有甲基时 分离情况好; 但是当苯环_i : 有两个甲基时， 或者为特丁基时， 分离情况又不如 个甲基时好。 这可能是由于这类化合物中的苯甲基和纤维素螺旋形空腔较好形成 南开大学硕士研究生毕业论文 了 包结络合物的 缘故。 这说明化合物与手性固定相的空间立体匹配作用对分离的 影响很大， 可能是通过苯环进入纤维素螺旋形空腔形成了包结络合物， 从而得到 了 手性拆分。由于时间的关系， 到目 前为止， 对这类化合物的研究还不够。 对于 这类化合物，有进一步深入拆分探讨的价值。 ( 9 ) ( 1 3 ) 千 互 二 = = 李 广 ( 1 5 ) 图3 - 1 - 6 化合物9 , 1 3 , 1 5 在正己烷/ 异丙醇为9 9 / 1 条件下的分离色谱图 南开大学硕士研究生毕业论文 第三节 菊酿类化合物在纤维素类手性固定相上的拆分 除虫菊酷是一种传统的高效低毒杀虫剂8 8 1 。它们一般都是手性化合物，光 学 异构 体 之间活性相差很大。 g .r g a y le y 8 9 1等人 和 5 t e p h e n 9 0 1 系统地研究了 用 p i r k l e 1 - a型手性液相色谱柱分离分析了菊酷类化合物。对于除虫菊酷类化合 物， 在p ir k l e 上己 经研究得比 较透彻， 但在纤维素类手性固定相上的拆分少见报 道。本文选用纤维素类型c h i r a l c e l o d柱对四个菊酷类化合物进行了拆分， 在正 己烷/ 异丙醇及正己烷/ 异丙醇/ 乙酸流动相条件下，分离情况好最大以 值达到了 1 .7 9 。四个菊醋类化合物的结构如下图3 - 1 - 7 0 c o ma c o o c , h s ullull cc ( 1 ) 顺式菊酸乙酷 ( 2 ) 反式菊酸乙酉 旨 尹、 c - o - c h 入 ( 3 ) 灭扫利 ( 4 ) 氨菊酷 c ii 入 - c = c h c h 了 ui000chz-n沁 ，j 介n 、户七 3 日u 户卜 图3 - 1 - 7 四个菊酷类化合物的结构 在c h i r a l c e l o d柱上， 化合物顺反式菊酸乙酷和灭扫利只有一个手性中心， 一刘 对映体， 结果均得到了良好的基线分离， 。 值达 1 .7 9 ， 而氨菊酷有两个手性中心， 南开大学硕士研究生毕业论文 两 对对映体 ， 但只分出 三个峰， 根据色谱图 可以 认为 第 二个峰为 两个非对映体的 重叠峰，分离结果见下表3 - 5 0 3 - 5 四个菊醋类化合物在c h i r a l c e l o d柱上的色谱分离结果 条祥 1条件 2条件 3 k任kak以 顺式菊酸乙酉 旨 2 . 2 81 . 4 22 . 1 11 27 3 . 011 . 3 1 反式菊酸乙酉 旨 1 . 9 11 . 5 91 . 7 21 . 4 62 . 9 4 1 . 5 7 灭扫利 5 . 0 31 . 7 93 . 2 51 . 6 1 5 . 7 61 . 6 8 氨菊酷 7 . 2 8 8 . 8 8 1 . 1 0 1 . 2 2 条件 l 石油醚2 异丙醉2 乙酸 1 0 0 / 0 . 4 / 0 . 1 条件2 石油醚/ 异丙醇 1 0 0 / 0 . 8 条件3 石油醚i 异丙醇 1 0 0 / 0 .4 一 流动相的影响 从上面的分离结果可以看出， 当异丙醇含量减少时， 保留时间和容量因子k 均增加，而a 值也相对增大。当加入少量 h o a c 后，容量因子 k减少，而a 值 增大，达到更好的分离效果。 二 分离机理的探讨 从化合物的结构来看，菊酸乙酷并没有芳香环结构，但是也能得到有效分 离， 这说明对于某些手性化合物来说没有通过包结络合作用同样也能在纤维素类 手性固定相上得到拆分， 可以认为在这个过程中， 氢键作用为手性识别提供了主 要动力。 而化合物灭扫利则可以认为其中苯环和纤维素的螺旋型空穴形成了包结 南开大学硕士研究生毕业论文 络合物，从而通过对映体立体匹配的不一致而得到了手性拆分。由 此可以看出 对于不同的化合物， 手性作用的机理是不一致的， 有的可能是通过氢键作用， 有 的则是通过.n - .n 作用或者是包结作用等等，然而更多的是通过共同相互作用来 达到手性识别的。四个菊酷类化合物的分离色谱图见下图3 - 1 - 8 0 ( 1 ) 1lro 式菊酸乙 酷( 2 ) 反式菊酸乙酉 旨 t s. 45 j t_ 1 . 32 一 飞 艺.f . 卫4。49 ( 3 ) k 扫 利( 4 ) 氨 菊 酷 图3 - 1 - 8 四个菊酷类化合物在石油醚 / 异丙醇/ 乙酸1 0 0 / 0 . 4 / 0 . 1 的分离图 第二章 在0 -c d手性柱上分离农药及医药 第一节p o a系列化合物在0 - c d上的拆分 p o a系列化合物是含有氮芥结构和芳香取代硫脉基的磷酸胺酷。部分化合 物具有良 好的抗烟草花叶病毒活性和对人体多种肿瘤细胞具有良好的抑制作用 9l 。 由 于分子中含有一个手性磷原子， 而其中的 对映异构体的生理活性是不一致 的，所以对这类化合物的手性拆分是具有重要的应用及实际意义的。 南开大学硕士 研究生毕业论文 p o a系列化合物的结构如下表 3 - 6 : 。”-p c l ( c h 2 c h 2 ) 2 n 11 - n h c n h 品 表3 - 6 芳香取代硫服基的磷酞胺酷系列化合物的结构 编号化合物 rir2 1p oa- 5 - c h 2 c h 2 c 1- c l ( p ) 2p oa- 6 - c h 2 c h 2 c ib r ( p ) 3p oa- 7p h c l ( p ) 4p oa- 8p h b r ( p ) 5p oa- 1 04 - c i p h c i ( o ) 6poa- 1 44 - c i p h c 1 ( o ) 7p oa- 1 54 - ci p h c l ( p ) 8p oa- 1 64 - c i p h b r ( p ) 9p oa- 1 72 - c h , p h n 0 2 ( m ) 1 0poa- 1 8 2 - c h 3 p hc i ( o ) 1 1p oa - 1 92 - c h 3 p hc l ( p ) 1 2p oa- 2 02 - c h3 p hb r ( p ) 1 3p oa- 2 12 - c i p h n o z ( m ) 1 4p oa- 2 22 - c i p hc l ( p ) 1 5p s - 3- nhp r - ime ( p ) 1 6p s - 4 - n】 l p r - i c i ( o ) 1 7p s - 9 - nhpr - i c i ( p ) p o a类化合物结构中含有苯环及氨基，既可能与环糊精空腔形成包结络合 物， 又可能与腔口轻基形成氢键， 故选用环糊精类手性固定相对其进行分离， 为 了 便于进行手性拆分机理分析， 同时在p ir k le 型o a - 4 7 0 0 c s p 柱反相体系下对其 进行了拆分。 南开大学硕士研究生毕业论文 在0 - c d手性固定相反相条件下， 共有7 个化合物达到基线分离，同时有2 个化合物有部分分离。p o a类共有 1 4 个化合物。另有p s 类3 个化合物。结构 如下表3 - 7 a 在不同的流动相比例条件下对 p o a类化合物进行了手性拆分，可以看出， 在酸/ 碱比例不变时， c h 3 0 h的浓度越低， p o a类化合物的保留时间越长。而a 值也相对较高。从分离结果可以看出，在c h 3 0 h / h z 0比例一定时，酸碱浓度的 变化对分离的影响片 不大， 但是加入适当酸碱是因为加入适当酸碱可以改善保留 时间和峰形。 表 3 - 7 p o a类化合物在0 - c d上的分离结果 编号条件 1条件 2条件 3条件 4条件 5 k 以k以 kak仪ka 12 . 8 71 . 0 02 . 8 6 1 . 0 02 . 4 71 . 0 02 . 4 91 . 0 0 2 4 . 2 51 . 0 03 . 3 81 . 0 03 . 1 91 . 0 03 . 1 81 . 0 0 31 . 5 71 . 1 26 . 1 4 1 . 214. 4 21 . 2 04 . 0 91 . 2 0 4. 0 51 . 1 9 42 . 2 31 . 1 8 8 . 711 . 2 2 6 5 3 1 . 2 06. 1 21 . 2 05 . 8 71 . 2 0 50 . 9 71 . 1 83 . 0 1 1 . 212 . 71 1 .2 1 2. 3 61 . 2 22 . 3 91 . 2 2 61 . 5 71 . 1 65 . 9 81 . 1 84 . 9 3 1 . 1 74 . 2 71 . 1 74. 4 71 . 1 8 72 . 9 41 . 1 77 . 2 31 . 2 09 . 1 11 . 2 0 7 . 6 91 . 1 89 . 0 91 . 1 9 81 . 1 51 . 1 84 . 2 31 . 21 1 0 . 31 . 1 91 1 . 41 . 1 9 91 3 . 1 7 8 . 1 61 . 1 65 . 6 41 . 1 61 1 . 71 . 1 6 5 . 1 31 . 1 8 1 0 2 . 4 31 . 0 72 . 2 81 . 0 02 刀1 1 . 0 02 . 0 51 . 0 0 1 14 . 4 6 1 . 0 03 . 4 81 . 0 0 3 . 5 41 . 0 0 1 26 . 8 3 1 . 0 05 . 011 . 0 05 . 0 9 1 . 0 0 1 3 2 . 4 71 . 1 02 . 2 3 1 . 0 82 . 0 71 . 0 0 1 45 . 5 41 . 0 0 4 . 7 21 . 0 04 . 2 71 . 0 0 条件 1 : c h , o h / h 2 0 / h o a c / t e a为5 0 / 5 0 / 0 . 3 / 0 .2 条件2 :c h 3 0 h / h z 0 / h o a c / t e a为4 0 / 6 0 / 0 . 3 / 0 .2 条件3 :c h 3 0 h / h 2 o / h o a c /t e a为4 0 / 6 0 / 0 . 6 / 0 .4 条件4 : c h 3 0 h / h 2 0 / h o a c / 1 e a为4 0 / 6 0 / 0 . 6 / 0 . 5 条件5 : c h 3 0 h / h 2 0 / h o a c /t e a为4 0 / 6 0 / 0 . 6 / 0 . 3 从分离结果 可以 看出， 分离结果见上表3 - 1 - 2 o p o a系列化合物结构中r 3 , r 2 取代基对分离 有相当大的影响。当r ， 为苯基或者对氯取代苯基时， 化合物几 乎 均可以达到基线分离，而当r ， 基团为一 c h 2 c h 2 c 1 或邻甲 苯基取代时， 则化合 南开大学硕士研究生毕业论文 物不能分离或者仅有较小的分离效果。 这说明r ， 基团对分离存在着极大影响， 这可能是由于r ， 基团与c d空腔形试包结络合物的缘故， 因为一c h 2 c h 2 c 1 基团 不能形成包结络合物而为邻甲苯基时形成不够稳定的包结络合物所致。 同样的道 理也适用于p s 类的三个化合物。而当r 同为邻甲苯基，而r 2 不同时，分离效 果也不相同。 这说明r 2 也存在着一定的影响， 但是其影响的效果不如r 基团大 。 这可能是因为r l 基团是通过氧原子直接与手性磷原子相连， 所以r i 基团比r 2 基团离手性磷原子更近， 更容易产生兀一兀偶极作用以及空间阻碍作用， 从而对 分离作出更大的贡献。 同 样p o a类在s n - 0 - c d上也有较好的分离效果15 3 1。 最大可达1 . 1 9 0 p o a 系列化合物在两种c d手性固定相上表现出来的行为不是完全一致的。 如在s n - 0 - c d上，化合物 3 .4只有部分分离，而在0 - c d上可达基线分离，而化合物 1 1 , 1 2 , 1 4 在0 - c d上基本没有分离，而在s n - 13 - c d - l 可达基线分离。 为了 进一步对手 性机理进行分析， 同时在p i r k le 类型o a - 4 7 0 0 反相条件下 进 行了手性拆分，在c h 3 0 h / h 2 0 1 h o a c / t e a为6 0 / 4 0 / 0 .3 / 0 . 2 条件下，只有 1 , 2 两 个化合物被分离，而其它的化合物则均没有被分离。化合物 1 , 2 的分离色谱图如 下 : 从化合物的结构可以 看出，只有化合物1 ,2 的r l 基团与其 它化合物的r 基 团 不同， 化合物1 , 2 的r 基团 均为一 c h 2 c h 2 c i , 基团空间阻碍小， 所以 相邻氧原 子与o a - 4 7 0 0 手性固 定相上的一 n h易