主题：【资料】气相色谱手性分离(71讲 待续)

气相色谱手性分离 (52)
      环糊精衍生物做气相色谱手性固定相（22）

    我们在这一讲座的开始几讲曾经说过，早期的手性固定相多使用氨基酸、肽和各种他们的衍生物，后来也有使用其他的天然的手性分子如酒石酸、苹果酸、扁桃酸和菊酸，但是用环糊精衍生物制备的手性GC毛细管柱是最为成功的一类。除去我们前面讲述过的各种烷氧基取代物以外，Armstrong 研究组在上世纪90年代初研究设计了一种既是液体又是极性的亲水性糊精衍生物，做GC手性固定相。制备成在室温下为液体、中等极性的 α-，β-，和γ-CD 的衍生物GC固定相。

1  O-((S)-2-羟丙基)-环糊精全甲基衍生物的制备
第一步：制备O-((S)-2-羟丙基)-环糊精
首先把环糊精溶解在氢氧化钠水溶液（5% （w/w））中，并在冰浴中冷却，然后在搅拌下慢慢地加入（S）环氧丙烷，在冰浴中放置 6 h 以后，在室温下进行反应一天，之后进行中和，用渗析的方法除去其中的盐，把剩下的溶液过滤，用冷冻干燥的方法进行处理，得到产品。
对 α-CD 衍生物的取代度为 6.2 （用NMR 方法）
对 β- CD 衍生物的取代度为 6.6（用 252Cf 质谱法）
对 γ- CD 衍生物的取代度为 7.0（用 252Cf 质谱法）

第二步：制备混合O-((S)-2-羟丙基)-环糊精全甲基取代物
把上述环糊精衍生物溶于氢氧化钠（50%在石蜡油中的悬浮物）中，在二甲基亚砜中以碘甲烷进行全甲基化处理(.J. Pitha, J. Pitha, J. Pharm.Sci 1985,74:987-990)。
用锎-252等离子电离质谱来分析环糊精衍生物的取代度(R.D.Macfarlane ,D.F.Torgerson ,Science,1976,191:920).用这种技术可以很容易地得到没有裂解为碎片的环糊精衍生物母离子，除非是分子量太大的分子，这样可以准确地评估在混合物中同系物的分布。
   
    用静态法涂渍成熔融石英毛细管色谱柱。石英毛细管色谱柱的内径为 0.25 mm,原料柱购自Alltech 公司。

2 研究这种极性常温液体的CD固定相柱分离性能的气相色谱仪色谱条件：

HP-5710 A 或 Varin-3700 气相色谱仪:
分流比：100;1
检测器：氢火焰离子化检测器
汽化室温度：200℃
载气：氮气
（资料来源：D.W.Armstrong ,et al., Anal Chem. 1990,62(9):914～923）

气相色谱手性分离 (53)
    环糊精衍生物做气相色谱手性固定相（23）

全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的物理性能（1）

    使CD衍生物能够成功地用于GC固定相的一个重要因素是它的物理状态，因为GC毛细管柱的固定相要能够牢固地吸附（或键合）到毛细管壁上，同时这一固定相要能够在较宽的温度范围内和溶质相互作用，并在高温下不会流失。
    未衍生化CD和一些已经衍生化CD在室温及高于室温下是固体，有些衍生化CD是黏稠的液体。CD和一些衍生化CD有较低的挥发性，在较高的温度下如果没有氧存在具有较好的稳定性。要使衍生化CD能适应GC固定相的要求，就要使其具有上述GC固定相的重要属性。全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精与一般烷基化环糊精不同，它具有亲水性（可溶于水），而且具有一定的极性（可以把它涂渍在未经脱活，极性的色谱柱表面上），而且它是液态物质。

控制CD衍生物理物状态的因素
决定CD衍生物物理性质的因素有：
1．  CD衍生物的均一性
2．  CD衍生物极性基团的数目（如羟基的数目）
3．  CD衍生物的分子质量

    环糊精是由α-1,4-葡萄糖单元连接成的环状化合物，每个环糊精有三个羟基，即2-OH, 3-OH,和 6-OH，衍商化就是发生在这些羟基上，6-OH是伯羟基，位于环糊精圆台小口的一端，而2-OH, 3-OH 是仲羟基，位于环糊精圆台大口的一端。一般来讲，2-OH, 6-OH 有较强的活性（前者有较强的酸性，后者有更强的立体选择性），而3-OH 则活性比较弱（W.L.Hinze,Sep.Puref.Methods,1981,10:159）。早期环糊精衍生化反应的研究报告认为似乎2，6-二取代-CD容易得到，或者在更为重要激烈的条件下可以得到全烷基环糊精。实际上有不少化学品公司出售的“纯”2，6-二-O-甲基环糊精和全甲基环糊精是混合物，所谓“纯”化合物实际上是同晶化合物，他们的结晶相是相同的，这种非均一性使CD衍生物的结晶很困难。
    全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的非均一性用Cf-252等离子电离质谱来分析,如 图-53所示。


图 53 使用252Cf 等离子体电离质谱O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精混合物的谱图
      峰上面的数码表示每个环糊精单元上被取代的数量

  O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的水溶性高于未衍生化的环糊精，它的取代度越高越不容易沉淀（D.W.Armstrong et al.,al.，J. Chromatogr.1988,452:323）,尽管全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的水溶性很好，但是在室温下它是固体，但是在全烷基化以后，变为黏稠的液体，取代度越高它的黏滞性越高，所以掩蔽强极性的OH-基团很重要，全甲基化步骤可以使固态变为液体，同时也增加了环糊精衍生物的分子质量，分子质量越高越容易形成固体，例如极度烷基化的十六烷基化β-环糊精是一个无定形体。所以要使用适度大小的取代基团的环糊精衍生物作GC手性固定相。所以要平衡多种因素以期得到液态的环糊精衍生物。

（资料来源：D.W.Armstrong ,et al., Anal Chem. 1990,62(9):914～923）

气相色谱手性分离 (54)
      环糊精衍生物做气相色谱手性固定相（24）

全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的分离性能（1）

    O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的水溶性高于未衍生化的环糊精，它的取代度越高越不容易沉淀（D.W.Armstrong et al.,al.，J. Chromatogr.1988,452:323）,尽管全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的水溶性很好，但是在室温下它是固体，但是在全烷基化以后，变为黏稠的液体，取代度越高它的黏滞性越高，所以掩蔽强极性的OH-基团很重要，全甲基化步骤可以使固态变为液体，同时也增加了环糊精衍生物的分子质量，分子质量越高越容易形成固体，例如极度烷基化的十六烷基化β-环糊精是一个无定形体。所以要使用适度大小的取代基团的环糊精衍生物作GC手性固定相。所以要平衡多种因素以期得到液态的环糊精衍生物。

1．全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-α-环糊精柱的选择性（1）

    把全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-α-环糊精，-β-环糊精，-γ-环糊精（PMHP-CD）涂渍在毛细管柱上，分离各种混合对映体考察其手性分离的选择性，这些混旋化合物还没有任何HPLC柱可以分开它们（指发表论文的当时），表 54是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-α-环糊精色谱柱分离的各种对映体的数据.
表 54 全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-α-环糊精色谱柱分离糖和其他对映体的数据


（资料来源：D.W.Armstrong ,et al., Anal Chem. 1990,62(9):914～923）

气相色谱手性分离 (55)
    环糊精衍生物做气相色谱手性固定相（25）

全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的分离性能（2）

2 全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-α-环糊精柱的选择性（2）
  把全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-α-环糊精，-β-环糊精，-γ-环糊精（PMHP-CD）涂渍在毛细管柱上，分离各种混合对映体考察其手性分离的选择性，这些混旋化合物还没有任何HPLC柱可以分开它们（指发表论文的当时），表 55-1是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-α-环糊精色谱柱分离醇和胺类化合物对映体的数据。表 55-2是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-α-环糊精色谱柱分离醇和胺类化合物对映体的数据。

表 55-1  全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-α-环糊精色谱柱分离醇和胺类化合物对映体的数据




（资料来源：D.W.Armstrong ,et al., Anal Chem. 1990,62(9):914～923）

气相色谱手性分离 (56)
    环糊精衍生物做气相色谱手性固定相（26）

  全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的分离性能（3）

3．全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精柱的选择性（1）

    把全甲基-O-((S)-2-羟丙基-β-环糊精涂渍在毛细管柱上，分离各种混合对映体考察其手性分离的选择性，这些混旋化合物还没有任何HPLC柱可以分开它们（指发表论文的当时），表 56-1是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离醇类化合物对映体的数据。表 56-2是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离内酯化合物对映体的数据。

表 56-1全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离醇类化合物对映体的数据




（资料来源：D.W.Armstrong ,et al., Anal Chem. 1990,62(9):914～923）

气相色谱手性分离 (57)
        环糊精衍生物做气相色谱手性固定相（27）

全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的分离性能（4）

3．全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精柱的选择性（2）
    把全甲基-O-((S)-2-羟丙基-β-环糊精涂渍在毛细管柱上，分离各种混合对映体考察其手性分离的选择性，这些混旋化合物还没有任何HPLC柱可以分开它们（指发表论文的当时），表 57-1是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离氨基醇类化合物对映体的数据。表 57-2是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离胺类化合物对映体的数据。

表 57-1全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离氨基醇类化合物对映体的数据



（资料来源：D.W.Armstrong ,et al., Anal Chem. 1990,62(9):914～923）

气相色谱手性分离 (58)
      环糊精衍生物做气相色谱手性固定相（28）

全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的分离性能（5）

3．全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精柱的选择性（3）

    把全甲基-O-((S)-2-羟丙基-β-环糊精涂渍在毛细管柱上，分离各种混合对映体考察其手性分离的选择性，这些混旋化合物还没有任何HPLC柱可以分开它们（指发表论文的当时），表 58-1是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离环氧类化合物对映体的数据。表 58-2是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离缩水甘油醚化合物对映体的数据。

表 58-1 全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离环氧类化合物对映体的数据。


表 58-2全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离缩水甘油醚化合物对映体的数据


（资料来源：D.W.Armstrong ,et al., Anal Chem. 1990,62(9):914～923）

气相色谱手性分离 (59)
      环糊精衍生物做气相色谱手性固定相（29）

全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的分离性能（6）

3．全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精柱的选择性（4）

  把全甲基-O-((S)-2-羟丙基-β-环糊精涂渍在毛细管柱上，分离各种混合对映体考察其手性分离的选择性，这些混旋化合物还没有任何HPLC柱可以分开它们（指发表论文的当时），表 59-1是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离糖类化合物对映体的数据。

表 59-1全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-β-环糊精色谱柱分离糖类化合物对映体的数据。


（资料来源：D.W.Armstrong ,et al., Anal Chem. 1990,62(9):914～923）

气相色谱手性分离 (60)
      环糊精衍生物做气相色谱手性固定相（30）

  全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-环糊精的分离性能（7）

4．全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-γ-环糊精柱的选择性（1）
    把全甲基-O-((S)-2-羟丙基-γ-环糊精涂渍在毛细管柱上，分离各种混合对映体考察其手性分离的选择性，这些混旋化合物还没有任何HPLC柱可以分开它们（指发表论文的当时），表 60是使用全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-γ-环糊精色谱柱分离个类化合物对映体的数据。

表 60 全甲基-O-((S)-2-羟丙基)-γ-环糊精色谱柱分离个类化合物对映体的数据。


（资料来源：D.W.Armstrong ,et al., Anal Chem. 1990,62(9):914～923）

学习，很好的内容