CN102000553B - 一种酒石酸衍生物手性固定相的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型酒石酸衍生物手性固定相的制备方法，由手性选择剂、间隔臂和载体组成，手性选择剂通过硅烷偶联剂共价键连结到载体上，所述的手性选择剂为所描述的结构通式(1)的化合物；采用酒石酸衍生化类化合物，通过“click chemistry”引入三唑环的手性前驱体，将其化学键合到载体表面，制成了适合于液相色谱分析的填料。通过不同色谱模式下的评价，结果表明所合成的手性固定相有良好的手性识别能力，可对联萘酚，酮洛芬，氨基酸等衍生物进行手性分离，同时，本发明所制得的固定相具有很好的稳定性和可重复性，具有应用于药物分析、质量控制和生产制备对映异构体的潜力。

Description

一种酒石酸衍生物手性固定相的制备方法

【技术领域】

本发明涉及手性固定相技术领域，具体地说，是一种新型酒石酸衍生物手性固定相的制备方法。

【背景技术】

手性是人类赖以生存的自然界的基本属性之一，组成生命活动重要基础的生物大分子如蛋白质、多糖、核酸、载体、受体和酶等几乎都具有手性特征。具有光学活性的手性物质广泛存在于动植物体内，这种生物立体选择性和旋光物质的立体合成，是生物系统特有的本能。在药物研究中发现不同手性特性的药物可能具有不同的药理特性，为了提高药物活性，减少毒副作用，深入研究药物的作用机理、毒性和代谢以及药物生产、质量控制，都要求提供准确、微量、快速的手性测定方法和光学纯物质。因此，手性药物对映体的分析、分离和制备也成为研究的热点。常用的光学异构体拆分方法是化学法、酶法拆分和色谱法。与化学方法和酶法拆分相比较，色谱法由于具有回收率高、重复性好、选择性好、操作简单、成本低以及开发时间短等优点而倍受人们青睐。高效液相手性色谱法是手性物质研究的重要工具，是目前使用最为广泛、有效的方法之一，其分离光学异构体分为间接法和直接法，前者又称为手性试剂衍生化法，后者可分为手性流动相添加剂法和手性固定相法，手性固定相法由于直接、快速、有效、简便、容量大，更适合于制备级色谱，因此发展潜力更大。

具有光学活性的酒石酸是一种天然的手性化合物，具有比其他手性拆分剂更经济廉价的特点，因而其手性衍生物作为手性拆分试剂拆分对映体的消旋混合物具有广泛的应用价值。中国专利CN 101239913A中对酒石酸衍生物的工业化制备给出了一个很好的技术路线。介于酒石酸类物质在手性拆分试剂中的广泛应用，如何把这些物质键合到硅胶上，制备出具有良好手性拆分效果的手性固定相是一个具有重要意义的课题。早在1984W.Lindner I等人就把酒石酸衍生物键合到硅胶上(一类刷型手性固定相)，后来又有人采用聚合物网状型酒石酸衍生物键合到硅胶上，对手性样品有很好的拆分效果。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型酒石酸衍生物手性固定相的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种酒石酸衍生物手性固定相，由手性选择剂、连接臂和载体组成，所述的手性选择剂为具有结构通式(I)的化合物；手性选择剂通过硅烷偶联剂共价键连结到载体上；

所述的手性选择剂为酒石酸的衍生物；

所述的共价键的连接臂是γ-叠氮基丙基三乙氧基硅烷；

所述的的酒石酸的衍生物是从单酰胺化酒石酸在N，N′-二环己基碳二亚胺(DCC)和1-羟基苯骈三氮唑(HOBt)做催化剂下与另一种胺(如丁胺、苄胺、异丙胺、环己二胺等)脱水缩合而成；反应优化当量比为单酰胺酒石酸∶胺DCC∶HOBt＝1∶1∶1.5∶1.5；

所述的载体为硅胶以及其它色谱用填料；所述硅胶包括色谱用球形、无定形硅胶以及有机无机杂化硅胶；

其中R₁为RCO-，H-，RNHCO-；

所述的R为脂肪烷烃基，环烷烃基，含有取代基或不含取代基的芳基，芳烷基，萘基，蒽基等；

所述的脂肪烷烃基含有3～18个碳的直链或支链；

所述的芳香族环上取代基可能为不同位点取代的烷基、硝基、卤代基、羟基等供电子基团或吸电子基团；

其中R₂为RNH-，RO-，R R′N-，OH；

所述的′N为H或脂肪烃基；

其中R₁/R₂还有一个或更多的手性中心；

所述的结构通式(I)中的化合物为酒石酸酰胺类化合物；结构中还有芳香环结构有助于与含有芳香基团的消旋体发生π，π-作用，对手性识别有促进作用。载体为有机或无机材料，有机载体的例子如苯乙烯-二乙烯基苯基聚合物；无机载体的例子如球形硅胶，无定形硅胶，有机无机杂化硅胶，氧化铝及氧化锆改性的硅胶等。对于有机载体一般通过碳-碳键连结；无机载体常通过碳-硅或硅-氧-硅键连结；而且载体要求具有较高的比表面积和机械稳定性以适合色谱应用，本发明在合成手性单体时引入炔基，通过高效的“点击化学”反应制备出连有三唑环的手性材料，在制备过程中采用两种途径键合到载体上，一是：先把γ-叠氮基丙基-三乙氧基硅烷键合到硅胶上，得到的叠氮化硅胶再与含有炔基的酒石酸衍生物通过“点击化学”反应制备出所需的手性材料；二是手性硅烷单体为γ-叠氮基丙基三乙氧基硅烷与酒石酸衍生物通过点击化学反应形成含有三唑环的手性硅烷单体，然后键合到硅胶上。两种方式都有很好的可操作性，能保证操作的可行性和键合量的稳定性。

一种新型酒石酸衍生物手性固定相的制备方法，包括两种途径：一类是含炔基的酒石酸衍生物与叠氮化硅胶通过点击化学反应，另一类是先合成的手性硅烷单体再与活化硅胶键合；

方案一：将反应初始物L-酒石酸在甲苯溶剂中与酰氯进行催化反应，酰氯滴加完毕后向反应体系中滴加二氯亚砜促使反应进行彻底，反应液冷却析出固体，过滤，滤饼用少量乙酸乙酯润洗，得到白色固体即为酸酐；

将上一步得到的酸酐溶于溶液中，溶液为氢呋喃或者二氯甲烷；

在冰水浴条件下缓慢滴加2倍量的伯胺类物质，反应体系用2M的盐酸水溶液洗至酸性，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩，得到单酰胺化的酒石酸；

在冰水浴条件下，将上步产物溶于溶剂中，缓慢滴加一当量的丙炔胺，分批加入1-羟基苯骈三氮唑，N，N′-二环己基碳二亚胺，室温下反应过液，反应液过滤，滤液分别用1M的盐酸水溶液、饱和的碳酸氢钠溶液、饱和氯化钠溶液各萃取三遍，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得带有炔基的双酰胺酒石酸衍生物；

带有炔基的双酰胺酒石酸衍生物通过两种途径键合到硅胶上，一种是通过“点击化学”的方法与叠氮化硅胶反应48小时，所得的硅胶用乙二胺四乙酸二钠盐水溶液洗涤以除去铜离子；另一种是先与硅烷偶联剂γ-叠氮基丙基-三乙氧基硅烷反应形成带有三唑环的硅烷单体，将此手性单体和活化硅胶加入烧瓶中，在甲苯溶液中加热回流反应48小时，所得到的硅胶用4#砂芯漏斗过滤，依次用甲苯、二氯甲烷、甲醇、丙酮洗涤；将干燥好的改性硅胶溶于甲醇中，匀浆化，然后使用匀浆填充机将其填压至不锈钢的HPLC空柱中；

所述的γ-叠氮基丙基三乙氧基硅烷优化当量是酒石酸衍生物的1.2～2倍量，以0.2当量碘化亚铜作为催化剂，无水无氧条件下操作；其中，所述的反应过程中过量的γ-叠氮基丙基三乙氧基硅烷和铜金属通过硅胶柱除去，得到纯度较高的手性硅烷单体；

所述的硅胶为表面含有硅羟基的活化硅胶；

所述的硅胶以1M的盐酸水溶液为活化剂，活化时间为12个小时。

方案一的化学反应合成路线

方案二

将反应初始物酒石酸和乙酸酐在浓硫酸催化下加热反应制的乙酰基保护的酒石酸酐；酒石酸酐再与丙炔胺在冰水浴下反应得到单酰胺化的酒石酸；单酰胺化的酒石酸在1-羟基苯骈三氮唑和N，N′-二环己基碳二亚胺作催化剂的条件下，和胺反应得到二酰胺的酒石酸衍生物，然后脱保护，其二醇再与含有酰氯或异氰酸酯的物质反应得到所需的酒石酸二酰胺类化合物，再将酒石酸二酰胺类化合物键合到硅胶上。

带有炔基的双酰胺酒石酸衍生物通过两种途径键合到硅胶上，一种是通过“点击化学”的方法与叠氮化硅胶反应48小时，所得的硅胶用乙二胺四乙酸二钠盐水溶液洗涤以除去铜离子；另一种是先与硅烷偶联剂γ-叠氮基丙基-三乙氧基硅烷反应形成带有三唑环的硅烷单体，将此手性单体和活化硅胶加入烧瓶中，在甲苯溶液中加热回流反应48小时，所得到的硅胶用4#砂芯漏斗过滤，依次用甲苯、二氯甲烷、甲醇、丙酮洗涤；将干燥好的改性硅胶溶于甲醇中，匀浆化，然后使用匀浆填充机将其填压至不锈钢的HPLC空柱中。

反应过程中产生的副产物可通过硅胶柱色谱分离，产物可达到满意产率。

方案二的化学反应合成路线

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明首次采用自行合成的酒石酸二酰胺类化合物，通过经典的“点击化学”反应，将其化学键合到硅胶表面，制成了适合高效液相色谱用的手性色谱填料，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色谱能力，可对联萘酚类衍生物、羧酸类、氨基酸衍生物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，具有应用于手性分析、质量控制和生产制备对映异构体的潜力。整个反应路线产率很高，操作容易，便于工业化。

【附图说明】

图1为联萘酚对映体在手性柱上的拆分谱图；

图2为6，6′-二溴代联萘酚对映体在手性柱上的拆分谱图；

图3为酮洛芬对映体在手性柱上的拆分谱图；

图4为二苯甲酰基酒石酸对映体在手性柱上的拆分谱图；

图5为苯丙氨酸甲脂衍生物对映体在手性柱上的拆分谱图；

各附图中横坐标为出峰时间，单位为分钟。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种新型酒石酸衍生物手性固定相的制备方法的具体实施方式。

实施例1

1)制备O，O′-二-(3，5-二甲基苯甲酰基)-L-酒石酸酐

在250ml四口反应烧瓶(带冷凝管、尾气吸收、温度计、滴液漏斗)中加入新蒸甲苯50ml、加入L-酒石酸5g，搅拌下加入催化量的氯化锌。搅拌加热至90℃--95℃之间，滴加含13.5g的3，5-二甲基苯甲酰氯的甲苯溶液。于90℃--95℃之间缓慢滴加大约3小时。称取氯化亚砜13.5g，在90℃--95℃之间滴加，约3小时滴完。然后缓慢升温至105℃--110℃，并恒温反应2小时。停止加热后自然搅拌冷却至室温，反应体系减压抽气，除去多余的气体，有大量固体析出，过滤、滤饼用少量乙酸乙酯浸泡洗涤，60℃下真空干燥过夜，称重得11.86g的白色固体，收率90％。¹H-NMR(CDCl₃)δppm：2.37(s，CH₃，12H)；5.95(s，2H)；7.28(s，2H)；7.70(s，4H)。

2)制备O，O′-二-(3，5-二甲基苯甲酰基)-N-丁基-L-酒石酸单酰胺

称取5g酸酐溶于100ml二氯甲烷溶液中，冰水浴条件下缓慢滴加1.53g正丁胺的二氯甲烷溶液，室温下搅拌反应2小时，向反应体系中加入1N盐酸水溶液50ml，有机层分别用1N盐酸水溶液、饱和食盐水萃取，有机层用无水硫酸钠干燥，旋干，得白色固体5.4g，收率95％。¹H-NMR(CDCl₃)δppm：0.745(t，-CH₃，3H)；1.15-1.45(m，-CH₂CH₃，2H)；2.3(d，CH₃，12H)；3.2(m，-CH₂CH₂CH₃，2H)；5.8-6.0(q，2H)；6.4(t，-NH-，1H)；7.16(d，2H)；7.65(d，2H)。

3)制备O，O′-二-(3，5-二甲基苯甲酰基)-N-丁基-N′-炔丙基-L-酒石酸双酰胺

将5g上步产物溶于100ml二氯甲烷溶液中，冰水浴条件下缓慢滴加1当量炔丙胺的二氯甲烷溶液，分批加入1.5倍当量的HOBt和1.5倍当量的DCC，冰水浴下反应过夜。过滤，滤液用二氯甲烷润洗，滤液分别用1N盐酸水溶液、饱和碳酸氢钠溶液、饱和食盐水萃取，无水硫酸钠干燥，旋干，得粗品4.5g。¹H-NMR(CDCl₃)δppm：0.8(t，3H)；1.1(m，2H)；1.25(m，2H)；2.10(t，1H)；2.35(s，12H)；3.12-3.35(m，2H)；3.95-4.15(m，2H)；5.98-6.05(q，2H)；6.23(t，1H)；6.51(t，1H)；7.23(s，2H)；7.68(s，4H)。

4)制备手性单体硅烷化试剂

将上步产物溶于100ml四氢呋喃溶液中，氮气保护下加入催化量碘化亚铜、2当量γ-叠氮基丙基-三乙氧基硅烷，在50℃下反应过夜，过滤，旋干，用硅胶色谱柱快速过柱得到含有三唑环的手性单体硅烷化试剂6g。¹H-NMR(CDCl₃)δppm：0.52(t，-CH₂-Si，2H)；0.75(t，CH₃CH₂-，3H)；1.2(t，CH₃CH₂-O，9H)；1.26(m，

CH₂，4H)；1.88(m，CH₂，2H)；2.35(s，12H)；3.2(m，2H)；3.79(d，6H)；4.057(m，2H)；4.5(m，2H)；6.066(d，2H)；6.145(t，NH，1H)；6.945(t，NH，1H)；7.232(t，2H)；7.444(s，1H)；7.571(s，2H)；7.665(s，2H)。

5)手性固定相的制备

称取5g活化好的5μ商品化硅胶(购于Fuji Silysia Chemical，Japan)，干燥除水，氮气保护下加入新蒸甲苯100ml、5g手性单体硅烷化试剂，整个反应体系被加热回流反应48小时。所得到的硅胶经过滤，以甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃、甲醇、丙酮依次洗涤，于50℃真空干燥过夜。

实施例2

按照实施例1中的合成方法，采用O，O′-二-(3，5-二甲基苯甲酰基)-N-十二烷基-N′-炔丙基-L-酒石酸双酰胺制备出手性硅烷化单体，键合到硅胶上得到相应的手性固定相。

实施例3

按照实施例1中的合成方法，采用O，O′-二苯甲酰基-N-丁基-N′-炔丙基-L-酒石酸双酰胺制备出手性硅烷化单体，键合到硅胶上得到相应的手性固定相。

实施例4

按照实施例1中的合成方法，采用O，O′-二苯甲酰基-N-十二烷基-N′-炔丙基-L-酒石酸双酰胺制备出手性硅烷化单体，键合到硅胶上得到相应的手性固定相。

实施例5

按照合成路线方案二的合成方法，采用O，O′-二-(3，5-二硝基苯甲酰基)-N-丁基-N′-炔丙基-L-酒石酸双酰胺制的手性硅烷化单体，键合到硅胶上得到相应的手性固定相。

1)制备O，O′-二乙酰基-L-酒石酸酐

将15.0g L-酒石酸分散到33ml乙酸酐中，加入0.3ml H₂SO₄，138℃搅拌回流十分钟，反应液自然冷却至室温，然后用冰水浴冷却结晶，过滤，以乙醚洗固体，干燥，得白色晶体18.6g。

2)制备O，O′-二乙酰基-N-丁基-L-酒石酸单酰胺

将8.64g 1溶于150ml无水THF中，冰水浴下缓慢滴加6.44g丁胺的THF溶液20ml，滴加完后继续搅拌反应3h，旋干除去溶剂，加水，用2M HCl调至PH至1，以乙酸乙酯萃取水相。有机相用无水Na₂SO₄干燥后，减压蒸除溶剂得白色固体产物10.15g。

3)制备O，O′-二乙酰基-N-丁基-N′-炔丙基-L-酒石酸双酰胺

将9.11g 2溶于160ml无水THF中，冰水浴下依次滴加1.72g丙炔胺的THF溶液20ml和9.71g DCC的THF溶液20ml，再分批加入6.36g HOBt，室温反应过夜。蒸除溶剂，加入乙酸乙酯溶解，过滤掉不溶物，有机相依次用2M HCl溶液和饱和NaHCO₃溶液洗涤后，以无水Na₂SO₄干燥，蒸除溶剂，残留物经色谱柱分离得白色固体7.5g。

4)制备N′-炔丙基-L-酒石酸双酰胺

将7.0g 3溶于140ml甲醇中，加入5.88g K₂CO₃，室温反应1h后过滤掉固体不溶物，得产物粗品6.0g，用于后续反应。

5)制备O，O′-二-(3，5-二硝基苯甲酰基)-N-丁基-N′-炔丙基-L-酒石酸双酰胺

将粗品44.36g与0.54g DMAP混合，冰水浴下滴加36ml干燥吡啶溶解，冰水浴下再滴加9.97g 3，5-二硝基苯甲酰氯的DCM溶液36ml，氮气保护，室温反应过夜后，向反应液中加入大量水，析出沉淀，过滤，并用DCM洗涤固体，得白色固体5.6g。

6)制备手性单体硅烷化试剂

将5.6g 5溶于88ml无水THF中，加入4.38gγ-叠氮基丙基三乙氧基硅烷和0.35g CuI，50℃反应4h，蒸除溶剂，残留物经柱色谱分离得淡黄色固体6.0g。

7)手性固定相的制备

称取5g活化好的5μ商品化硅胶(购于Fuji Silysia Chemical，Japan)，干燥除水，氮气保护下加入新蒸甲苯100ml、5g手性单体硅烷化试剂，整个反应体系被加热回流反应48小时。所得到的硅胶经过滤，以甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃、甲醇、丙酮依次洗涤，于50℃真空干燥过夜。

以实例1所得酒石酸衍生物硅胶材料为例，将键合好的硅胶溶于适量溶剂中，超声匀浆化，使用HPLC匀浆填充机将其填压至不锈钢的HPLC空柱中(4.6mm×150mm)。选取一些消旋化合物来测试手性分离特性，其名称和结构式在下面的附图中。k′₁＝(t₁-t₀)/t₀；k′₂＝(t₂-t₀)/t₀；α＝k′₂/k′₁，其中t₁和t₂分明是对映异构体的出峰时间，t₀是死时间，以甲苯来测试死时间，采用高效液相色谱法对消旋体进行拆分，流动相为正己烷/乙醇(90/10，v/v)或正己烷/乙醇/三氟乙酸(90/10/0.1，v/v/v)，流速为0.8ml/min，检测波长为225nm或254nm，进样量为1μL，拆分效果见附图1-5。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种酒石酸衍生物手性固定相，其特征在于，由手性选择剂、连接臂和载体组成，所述的手性选择剂为具有结构通式（Ⅰ）的化合物；手性选择剂通过硅烷偶联剂共价键连结到载体上；

其中R₁为RCO-；

其中R₂为RNH-；

所述的R为脂肪烷烃基，环烷烃基，含有取代基或不含取代基的芳基，芳烷基；

所述的脂肪烷烃基为含有3～18个碳的直链或支链；

所述的手性选择剂为酒石酸的衍生物；

所述的连接臂是γ-叠氮基丙基三乙氧基硅烷；

所述的酒石酸的衍生物是从单酰胺化酒石酸在N,N'-二环己基碳二亚胺DCC和1-羟基苯并三氮唑HOBt做催化剂下与另一种胺脱水缩合而成；反应当量比为单酰胺酒石酸:胺:DCC:HOBt=1:1:1.5:1.5。

2.如权利要求1所述的一种酒石酸衍生物手性固定相，其特征在于，所述的载体为硅胶以及其它色谱用填料，硅胶为色谱用球形、无定形硅胶以及有机无机杂化硅胶。

3.如权利要求1所述的一种酒石酸衍生物手性固定相，其特征在于，所述的R₁/R₂还有一个或多个的手性中心。

4.如权利要求1所述的一种酒石酸衍生物手性固定相的制备方法，其特征在于，包括两种方法：一是含炔基的酒石酸衍生物与叠氮化硅胶通过“点击化学”反应，另一为先合成由γ-叠氮基丙基三乙氧基硅烷与酒石酸衍生物通过点击化学反应形成的含有三唑环的手性硅烷单体，然后键合到硅胶上。

5.如权利要求4所述的一种酒石酸衍生物手性固定相的制备方法，其特征在于，将反应起始物L-酒石酸在甲苯溶剂中与酰氯进行催化反应，酰氯滴加完毕后向反应体系中滴加二氯亚砜促使反应进行彻底，反应液冷却析出固体，过滤，滤饼用乙酸乙酯润洗，得到白色固体即为酸酐；

将上一步得到的酸酐溶于溶液中；

在冰水浴条件下缓慢滴加2倍量的胺物质，反应体系用2M的盐酸水溶液洗至酸性，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩，得到单酰胺化的酒石酸；

在冰水浴条件下，将上步产物溶于溶剂中，缓慢滴加一当量的丙炔胺，分批加入1-羟基苯并三氮唑，N,N'-二环己基碳二亚胺，室温下反应过夜，反应液过滤，滤液分别用1M的盐酸水溶液、饱和的碳酸氢钠溶液、饱和氯化钠溶液各萃取三遍，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，得到带有炔基的双酰胺酒石酸衍生物；

带有炔基的双酰胺酒石酸衍生物通过两种途径键合到硅胶上，一种是通过“点击化学”的方法与叠氮化硅胶反应48小时，所得的硅胶用乙二胺四乙酸二钠盐水溶液洗涤以除去铜离子；另一种是先与硅烷偶联剂γ-叠氮基丙基三乙氧基硅烷反应形成带有三唑环的硅烷单体，将此手性硅烷单体和活化硅胶加入烧瓶中，在甲苯溶液中加热回流反应48小时，所得到的硅胶用砂芯漏斗过滤，依次用甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃、甲醇、丙酮洗涤；将干燥好的改性硅胶溶于甲醇中，匀浆化，然后使用匀浆填充机将其填压至不锈钢的HPLC空柱中。

6.如权利要求4所述的一种酒石酸衍生物手性固定相的制备方法，其特征在于，将反应起始物酒石酸和乙酸酐在浓硫酸催化下加热反应制得乙酰基保护的酒石酸酐；酒石酸酐再与丙炔胺在冰水浴下反应得到单酰胺化的酒石酸；单酰胺化的酒石酸在1-羟基苯并三氮唑和N,N'-二环己基碳二亚胺作催化剂的条件下，和胺反应得到二酰胺的酒石酸衍生物，然后脱保护，其二醇再与含有酰氯或异氰酸酯的物质反应得到所需的酒石酸二酰胺化合物，再将酒石酸二酰胺化合物键合到硅胶上。

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