CN101121119A - 一种化学键合手性固定相及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学键合手性固定相，由手性选择剂、间隔臂和载体组成，所述的手性选择剂为具有说明书所述的结构通式(I)的化合物。本发明首次采用自行合成的聚(噁唑啉苯基)丙烯酰胺类化合物，将其化学键合到载体表面，制成了适合高效液相色谱用的色谱填料。通过不同色谱模式下的评价，结果表明所合成的固定相具有良好的手性识别能力，可对芳香化合物、氨基醇、α－氨基酸等多种结构类型的外消旋混合物进行手性分离。同时，所制得的固定相具有很好的稳定性能，具有应用于日常药物分析、质量控制和生产制备对映异构体的潜力。
Description
技术领域
本发明涉及使用一类新型的聚(噁唑啉苯基)丙烯酰胺类衍生物作为化学键合手性固定相的手性选择剂，具体说就是通过化学键合的方法将光学活性聚(噁唑啉苯基)丙烯酰胺类衍生物键合于载体表面上，制成适合于手性分离用的色谱填料。
技术背景
手性是人类赖以生存的自然界的本质属性之一，生物大分子如蛋白质、多糖、核酸等全都具有手性。具有光学活性的手性物质广泛存在于动植物体内，这种生物立体选择和旋光性物质的立体合成，是生物系统特有的本能。在药物研究中为提高药物的活性，减少毒副作用，深入研究手性药物的作用机理、毒性和代谢以及药物生产、质量控制，都要求提供准确、快速的手性分离方法和光学纯药物。
用液相色谱法分离光学异构体、确定立体构型，由于具有快速方便、成本低等优点而受到广泛的重视。手性色谱分离技术广受学术界和产业界的重视，至今已经分离出几十类、上万种手性化合物对映体。而具有手性识别能力的手性固定相(CSP)的研制，是手性色谱分离技术发展的前沿领域，也是手性色谱分离技术的关键和核心。
CSP的研制始于七十年代后期，发展异常迅速。大量各种类型的CSP(如，蛋白质型CSP、环糊精型CSP、纤维素和多糖型CSP、手性冠醚及电荷转移型CSP等)相继研制成功，并展开了有关手性识别作用机理的研究。部分类型的CSP已经作为商品出售，在手性分离领域得到了广泛的应用。
聚丙烯酰胺型手性固定相是一类具有很高手性识别能力和很好稳定性能的CSP。此类CSP最早由Blaschke等人于1986年首次合成并使用，由于其良好的手性识别能力和稳定性，使其成为手性分离领域一个新的研究热点。目前，用作液相色谱手性选择剂的聚丙烯酰胺衍生物主要有各类烃基取代的聚丙烯酰胺。
手性固定相一般是由手性选择剂、间隔臂和载体组成，手性选择剂通过间隔臂用化学键合的方法键合于载体上，如中国专利申请200410013305.2、200610011752.3等均公开了手性固定相的这三个基本组成部分。
发明内容
本发明提供一种具有手性识别能力好、稳定性好的化学键合手性固定相。
这种化学键合手性固定相，由手性选择剂、间隔臂和载体组成，所述的手性选择剂为具有结构通式(I)的化合物。
其中R1为氢、甲基、乙基、苯基或者异丙基；
其中R2为甲基、乙基、苯基或者异丙基；
其中R3为氢或甲基；
其中n为5～150的整数。
结构通式(I)的化合物为聚(噁唑啉苯基)丙烯酰胺类化合物，数均分子量一般在2000～50000。
所述的化学键合手性固定相中，化学键合所用的间隔臂的前驱体为(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷或(3-巯基丙基)三乙氧基硅烷等硅氧烷试剂。
所述的化学键合手性固定相中，载体是指硅胶以及其它色谱用填料；硅胶可以是色谱用球形以及无定形硅胶。
本发明还提供了所述的化学键合手性固定相的制备方法，包括：
(1)将50摩尔份数的(噁唑啉苯基)丙烯酰胺单体、1～5摩尔份数的引发剂、1～10摩尔份数的硅氧烷试剂(即间隔臂前驱体)和750～2000摩尔份数的四氢呋喃溶剂混合后在40～60℃反应10～30小时，经后处理得到连接有间隔臂的手性选择剂；
(2)将1重量份的连接有间隔臂的手性选择剂溶于甲苯后加入2～4重量的份硅胶，在氮气保护下回流12～36h，再以二氯甲烷为溶剂，用索式抽提器抽提，抽提产物在40～60℃真空干燥2～8h，得到键合手性固定相。
步骤(1)中所述的后处理为：
a、反应体系加入大量(反应液的5倍以上)石油醚析出沉淀，过滤后得到滤饼；
b、将操作a得到的滤饼用最少量溶解(刚好溶解滤饼)，再加入石油醚析出沉淀，过滤后得到滤饼；
c、重复操作b三次，除去未反应的单体和硅氧烷试剂，将滤饼100～120℃真空干燥16～30h。
步骤(1)中所述的后处理操作的标准是：加入的四氢呋喃量能刚好溶解滤饼，沉淀剂石油醚的加入量能保证聚合物最大限度的析出即可。
所述的间隔臂的前驱体为(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷或(3-巯基丙基)三乙氧基硅烷等硅氧烷试剂。
所述的引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化二苯甲酰(BPO)。
手性选择剂与间隔臂前驱体反应后得到连接有间隔臂的手性选择剂，式(II)中高分子链末端的碳原子1或者碳原子2与间隔臂前驱体中的S原子相连接。
本发明首次采用自行合成的聚(噁唑啉苯基)丙烯酰胺类化合物，将其化学键合到载体表面，制成了适合高效液相色谱用的色谱填料。通过不同色谱模式下的评价，结果表明所合成的固定相具有良好的手性识别能力，可对芳香化合物、氨基醇、α-氨基酸等多种结构类型的外消旋化合物进行手性分离。同时，所制得的固定相具有很好的稳定性能，具有应用于日常药物分析、质量控制和生产制备对映异构体的潜力。
附图说明
图1为苯偶姻(Benzoin)对映体在聚-(R)-N-[o-(4-苯基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺手性柱上的拆分谱图；
图2为2-氨基-1-丁醇对映体在聚-(R)-N-[o-(4-苯基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺手性柱上的拆分谱图；
图3为苯偶姻(Benzoin)对映体在聚-(R)-N-[o-(4-甲基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺手性柱上的拆分谱图；
图4为2-氨基-1-丁醇对映体在聚-(R)-N-[o-(4-甲基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺手性柱上的拆分谱图；
图5为天冬氨酸对映体在聚-(R)-N-[o-(4-苯基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺手性柱上的拆分谱图；
图6为丙氨酸对映体在聚-(R)-N-[o-(4-苯基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺手性柱上的拆分谱图；
各附图中横坐标为出峰时间，单位：分钟
具体实施方式
实施例1
在经过三次抽真空、充氮处理后的聚合瓶中加入1.0g的(R)-N-[o-(4-苯基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺单体、0.009g引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)、0.015g(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷和10ml溶剂四氢呋喃，溶解后，在60℃恒温反应24h，用50ml石油醚沉淀，过滤，滤饼再用10ml四氢呋喃溶解，反复三次，除去未反应的单体和硅氧烷试剂，将滤饼120℃真空干燥24h，得到末端带有甲氧基硅烷的聚-(R)-N-[o-(4-苯基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺。
将1.0g干燥的聚-(R)-N-[o-(4-苯基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺溶解于10ml无水甲苯，加入硅胶3.0g，在氮气保护下回流24h，反应结束后用索式抽提器抽提24h，50℃真空干燥4h，得到聚-(R)-N-[o-(4-苯基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺键合手性固定相。
采用高效液相色谱法对苯偶姻(Benzoin)和2-氨基-1-丁醇外消旋体进行拆分。拆分效果见图1、2。
色谱柱为150×4.6mm，不锈钢柱，装柱压力37MPa，匀浆液为正丁醇-乙醇，顶替液为乙醇。流动相为正己烷/异丙醇(90/10，v/v)或正己烷/氯仿/异丙醇(89/10/1，v/v/v)，流速为1.0mL/min，检测波长254nm。进样量20μL。
实施例2
按照实施例1中的合成方法，采用(R)-N-[o-(4-甲基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺单体，得到聚-(R)-N-[o-(4-甲基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺键合手性固定相。
采用高效液相色谱法对苯偶姻(Benzoin)和2-氨基-1-丁醇外消旋体进行拆分。拆分效果见图3-4。
色谱柱为150×4.6mm，不锈钢柱，装柱压力37MPa，匀浆液为正丁醇-乙醇，顶替液为乙醇。流动相为正己烷/异丙醇(90/10，v/v)或正己烷/氯仿/异丙醇(89/10/1，v/v/v)，流速为1.0mL/min，检测波长254nm。进样量20μL。
实施例3
按照实施例1中的合成方法，得到聚-(R)-N-[o-(4-苯基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺键合手性固定相。
采用高效液相色谱法对天冬氨酸和丙氨酸外消旋体进行拆分。拆分效果见图5-6。
色谱柱为150×4.6mm，不锈钢柱，装柱压力37MPa，匀浆液为正丁醇-乙醇，顶替液为乙醇。
流动相为0.1M醋酸铜-磷酸二氢钾(调节pH值)-水组成，流速1.0mL/min，检测波长223nm，进样量进样量20μL。
在不同流动相条件下聚-(R)-N-[o-(4-苯基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺键合手性固定相对手性化合物的拆分试验，结果见表1
表1.
| 外消旋体 | 流动相I | 流动相II | ||||
| k1 | k2 | α | k1 | k2 | α | |
| 联萘酚苯偶姻2-氨基-1-丁醇洛索洛芬钠 | 4.631.120.662.34 | 4.631.341.092.34 | 1.001.201.651.00 | 3.510.880.421.17 | 3.510.930.511.17 | 1.001.061.131.00 |
流动相：I＝正己烷/异丙醇(90/10，v/v)；II＝正己烷/氯仿/异丙醇(89/10/1，v/v/v)。表中k1表示先流出的对映异构体的容量因子、k2表示后流出的对映异构体的容量因子、α表示分离因子。k1、k2值越小表示被分离物在色谱柱上保留时间越短，同时具备小的k1、k2值和大的α值，则分离效果好。在不同流动相条件下聚-(R)-N-[o-(4-甲基噁唑啉)苯基]丙烯酰胺键合手性固定相对手性化合物的拆分试验，结果见表2
表2
| 外消旋体 | 流动相I | 流动相II | ||||
| k1 | k2 | α | k1 | k2 | α | |
| 联萘酚苯偶姻2-氨基-1-丁醇洛索洛芬钠 | 8.813.402.663.26 | 8.823.933.113.26 | ～11.161.171.00 | 5.671.811.782.14 | 5.673.112.102.14 | 1.001.721.181.00 |
流动相：I＝正己烷/异丙醇(90/10，v/v)；II＝正己烷/氯仿/异丙醇(89/10/1，v/V/v)。表中k1表示先流出的对映异构体的容量因子、k2表示后流出的对映异构体的容量因子、α表示分离因子。
在不同pH值条件下聚-(R)-N-[o-(4-苯基嗯唑啉)苯基]丙烯酰胺键合手性固定相对α-氨基酸的拆分试验，结果见表3
表3
| 外消旋氨基酸 | pH＝4.5 | pH＝7.0 | ||||
| k1 | k2 | α | k1 | k2 | α | |
| D，L-丙氨酸D，L-丝氨酸D，L-天冬氨酸D，L-缬氨酸 | 4.073.221.975.96 | 4.353.222.276.02 | 1.071.001.151.01 | 6.235.392.448.23 | 6.925.662.838.89 | 1.111.051.161.08 |
表中k1表示先流出的对映异构体的容量因子、k2表示后流出的对映异构体的容量因子、α表示分离因子。
Claims (8)
1.一种化学键合手性固定相，由手性选择剂、间隔臂和载体组成，其特征在于：所述的手性选择剂为具有结构通式(I)的化合物；
其中R1为氢、甲基、乙基、苯基或者异丙基；
其中R2为甲基、乙基、苯基或者异丙基；
其中R3为氢或甲基
其中n为5～150的整数。
2.如权利要求1所述的化学键合手性固定相，其特征在于：所述的间隔臂的前驱体为(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷或(3-巯基丙基)三乙氧基硅烷。
3.如权利要求1所述的化学键合手性固定相，其特征在于：所述的载体为硅胶。
4.如权利要求3所述的化学键合手性固定相，其特征在于：所述的硅胶为色谱用球形或无定形硅胶。
5.如权利要求1所述的化学键合手性固定相的合成方法，其特征在于：将用于合成具有结构通式(I)的聚合物的单体、引发剂、间隔臂前驱体和溶剂混合后反应得到连接有间隔臂的手性选择剂；连接有间隔臂的手性选择剂再与硅胶反应得到化学键合手性固定相。
6.如权利要求5所述的化学键合手性固定相的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将50摩尔份数的(噁唑啉苯基)丙烯酰胺单体、1～5摩尔份数的引发剂、1～10摩尔份数的间隔臂前驱体和750～2000摩尔份数的四氢呋喃溶剂混合后在40～60℃反应10～30小时，经后处理得到连接有间隔臂的手性选择剂；
(2)将1重量份的连接有间隔臂的手性选择剂溶于甲苯后加入2～4重量的份硅胶，在氮气保护下回流12～36h，再以二氯甲烷为溶剂，用索式抽提器抽提，抽提产物在40～60℃真空干燥2～8h，得到键合手性固定相。
7.如权利要求5所述的化学键合手性固定相的合成方法，其特征在于：所述的间隔臂的前驱体为(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷或(3-巯基丙基)三乙氧基硅烷。
8.如权利要求5所述的化学键合手性固定相的合成方法，其特征在于：所述的引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰。
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