多糖类键合型手性固定相综述

1、键合型键合型多糖类多糖类 CSPs 综述目录研究背景研究背景1多糖类多糖类 CSPs2键合型多糖类键合型多糖类 CSPs3小结小结41 研究背景研究背景二十世纪七十年代前 D 旋光计二十世纪七十年代中NMR二十世纪九十年代GC HPLC2007 SFCJ. Shen et al. / Chem. Rev. 2015.Angewandte Chemie-International Edition in 2012J. Shen et al. / Chem. Rev. 2015.19841986-19872004至今至今纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)；淀粉-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸

2、酯)；多糖类苯基氨基甲酸酯键合型手性固定相(Okamoto et al.)纤维素三苯酸酯和三苯基氨基甲酸酯 (Daicel, Okamoto)；纤维素类手性固定相的商业化(Daicel)；1 Hesse, G.; Hagel, R. / Chromatographia 1973, 6, 277280.2 Okamoto, Y et al. / J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 53575359.3 Okamoto, Y et al. / J. Liq. Chromatogr. 1987, 10.键合型多糖类苯基氨基甲酸酯的商业化 (Daicel)1973Hesse 和

3、Hagel 制备出CTA-I2 多糖类多糖类 CSPs单一取代纤维素酯类衍生物纤维素和直链淀粉苯基氨基甲酸酯类衍生物直链淀粉氨基甲酸苄酯类衍生物区域选择法合成的多糖类CSPs CTA-I, OA, OB, OJ, OK etc.OC, OD, OF, OG, AD etc.IA, IB, IC, ID, IE, IF etc.AS 2.1 Chiralcel OD and Chiralpak AD在大多数的苯基氨基甲酸酯衍生物中，纤维素和直链淀粉的三 (3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)，即已商品化的 Chiralcel OD 和 Chiralpak AD，对于大多数的对映体表现出了杰出的识别能力

4、。这两种 CSPs 是 HPLC 分离对映体最常用的。OD 分离芳香族烃基类、胺类、羰酸类、醇类、氨基酸衍生物和药物包括- 阻滞剂，都能够获得较高的 值。通常这两种 CSPs 对于相同对映体的洗脱顺序完全相反，由此可以推测，OD 和 AD 在手性识别能力上是互补的。换句话说，在 OD 上不能分离的对映体，在 AD 上可以得到很好的分离，反之亦然。据统计，将近 80 %的手性化合物可以在这两种 CSPs 上获得有效分离。Yamamoto C et al. / Chem. Commun, 2001, 925-926.2.2 Chiralpak AS不同于苯基氨基甲酸酯类衍生物，在氨基甲酸苄酯类衍生

5、物中，只有直链淀粉 1-苯基氨基甲酸乙酯和 1-苯基氨基甲酸丙酯具有较高的手性拆分能力，而其他氨基甲酸苄酯类衍生物显示了非常低的手性拆分能力。据报道，直链淀粉-(S)-1-苯基氨基甲酸酯，即Chiralpak AS，尤其适用于分离 -乳酰苯胺和 3-羟基-2-环戊烯酮类衍生物。1 Kaida Y et al. / Chirality, 4 (1992) 122-124.2 Kaida Y et al. / Chem. Lett. 1992, 21:85-88.2.3 手性识别机理手性识别机理BC就取代基种类而言：1. 给电子基团的引入，如烷基，会使羰基氧的电负性增加，醇、氨基手性化合物因与固定

6、相间氢基作用变大而易于分离；2. 吸电子基团的引入，如卤素，会增加氨基的酸性，羰基、醚类手性化合物与固定相间氢基作用增强，同样使手性识别能力提高。就取代基位置而言：取代基在苯环 3- 或 4- 位时的手性识别能力比在 2- 位时高。就取代基数量而言：苯环上双取代衍生物的手性识别能力高于单取代的，且 3,4- 位或者 3,5- 位发生取代时手性识别能力较高，其拆分机理与空间效应有关。Okamoto Y et al. / J. Chromatogr. 1986, 363: 173-186. A3 键合型多糖类键合型多糖类 CSPsYashima E. / J. Chromatogr. A, 200

7、1, 906(1/2): 105-125. CSP 1d: IBCSP 2d: IACSP 1e: ICCSP 2e: IECSP 2g: IF多糖类 CSPs 因其强大的手性拆分能力，在 HPLC、SFC、SMB 中拆分对映体的应用广泛。涂敷型 CSPs 因多糖衍生物与基质间无化学键，因此溶剂耐受性差，流动相的选择十分有限。而键合型多糖类 CSPs 克服了涂敷型 CSPs 的缺点，扩大了流动相的选择范围，提高了 CSPs 的稳定性，成为近年来手性分离领域的研究热点。键合型与涂敷型在实际应用中的优势稳定性更高1流动相的选择更丰富2对于部分失效的固定相可用一些修复方法再生，恢复手性识别能力3J

8、Shen et al. / J. Chromatogr. A, 1363 (2014) 5161.3.1 键合型多糖键合型多糖 CSPs 的合成的合成J. Shen et al. / J. Chromatogr. A, 1363 (2014) 51611 12 23 34 46 6双官能团法双官能团法端基还原法端基还原法自由基共聚法自由基共聚法光化学法光化学法分子间缩聚法分子间缩聚法5 5施陶丁格反应法施陶丁格反应法1缺点：由于间隔臂两端的官能团相同，因此在此过程中，间隔臂的两端可能都与多糖衍生物上未衍生的羟基反应而造成糖单元之间的交联，这对多糖衍生物的有序空间构型不利。Tang S et a

9、l. / J. Sep. Sci. 2011，34: 1763 1771 优：所得到的 CSPs 的手性识别能力与同类涂敷型 CSPs 相当劣：该合成法只能适用于合成直链淀粉衍生物，且过程复杂Y. Okamoto et al. / Anal. Chem. 1996, 68, 27982804.2 Y. Okamoto et al. / Chem. Lett. 2001, 30, 724725.R1/R2= 90/10R1/R3 = 96/435W.-G. Zhang et al. / J. Chromatogr. Sci, 50 (2012) 516.特点：条件温和，过程易控制，重现性好561

10、 W.-G. Zhang et al. / J. Chromatogr. Sci, 50 (2012) 516.2 J. Shen et al. / J. Chromatogr. A, 1363 (2014) 5161.3.1.1 各合成法的对比各合成法的对比方法方法说明说明双官能团法此法发展最早，制备的 CSPs 手性识别能力较低端基还原法此法制备的 CSPs 有较高的手性识别能力，但只适用于直链淀粉衍生物，且过程比较复杂自由基共聚法此法制备的 CSPs 键合效果和手性识别能力均较低光化学法此法制备的 CSPs 手性识别能力高，但可控性差，键合效果难以保证施陶丁格反应此法制备的 CSPs 手

11、性识别能力、稳定性均较高，过程相对简单，重现性好，可用于制备分子间共聚法此法制备的 CSPs 键合效果、手性识别能力、稳定性均较高，过程相对简单3.1.2 合成路线的最优化最优化123合成过程尽可能简单，条件温和，制备周期短易于除杂，产物收率高键合基团的引入量对键合效果与衍生物手性识别能力的平衡，尽可能避免对衍生物本身有序结构的破坏3.2 键合型多糖键合型多糖 CSPs 的应用的应用CSPs CSPs 名称名称键合型键合型涂敷型涂敷型直链淀粉-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)IAAD直链纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)IBOD直链淀粉-三(3-氯-4-甲基苯基氨基甲酸酯)IFAZ直

12、链纤维素-三(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)IC/直链淀粉-3-氯苯基氨基甲酸酯ID/直链淀粉-三(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)IE/3.3.1 Chiralpak IAJ. Shen et al. / Chem. Rev. 2015.由于对键合型 CSPs 对溶剂的耐受性强，使得它们可以分离一些涂敷型不能分离的对映体。像下图这些有立体结构的套环烷、分子结和富勒烯等可用 Chiralpak IA 进行分离，而 Chiralpak AD 不能。3.3.2 Chiralpak IBX. Weng et al. / J. Chromatogr. A 1321 (2013) 38-47.在使用常规流动相

13、的情况下，Chiralpak IB 所表现出的手性识别能力要略低于 Chiralcel OD。但使用非常规流动相的时候，这个问题就得到了解决。3.3.3 区域选择性键合区域选择性键合Daicel Chiralcel or ChiralpakODADOBOJIAIBIC78-coated79a-IM 79b-IM1.131.031.651.331.061.141.282.151.852.08Table. Separation Factors () of Racemic 2-Phenyl Cyclohexanone on Immobilized CPMs, 78-Coated CPM and Commercial ColumnsColumn: 25 0.20 cm (i.d.). Flow rate: 0.1 mL/min. Eluent: hexane/2-propanol = 9/1, v/v.J. Shen et al. J. Chem. Rev. 2015.4 小结小结321多