CN103769064B - 双齿肽类手性硅烷和色谱手性固定相 - Google Patents
双齿肽类手性硅烷和色谱手性固定相 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了结构通式（I）所示的双齿手性硅烷，R1、R2和R3为烷基，环烷基，芳香基，杂环基；n为1～10的整数；α为0,1,2；X为卤素、烷氧基、酰氧基或胺基。本发明以二醇或二酚为原料，以酯键与肽类结合，最后引入小分子硅烷，设计合成了双齿多手性中心键合型手性色谱固定相,这类手性固定相即含有肽类的手性结构特点，同时，具有多个芳环的π-π作用，手性分离效果好，且合成路线短，方法简便，比单齿键合更为牢固。
Description
技术领域
本发明涉及一类新的手性色谱硅烷和色谱固定相及其合成方法，属于色谱分离材料技术领域。
背景技术
很多生物活性化合物，例如药品和农药，都是具有手性的。手性药物的药理作用是通过与体内大分子严格的手性识别和匹配来实现的。虽然手性对映体的物理和化学性质几乎完全相同，仅旋光性不同，在生物体内的生理活性和药理作用存在很大差异。为此，许多国家规定在申报手性药物时必须提供光学异构体的生理活性等全部资料。因此建立高专属性、高灵敏度、高分离度的对映体拆分和测定方法具有重要的理论和实际意义，并已成为当今科学领域中的研究前沿。
高效液相色谱法（HPLC）直接对映体拆分是最显著、最先进性的方法。而手性固定相的性能是决定分离色谱能力的关键。在各种不同种类的手性固定相中，最有效的手性固定相仍为纤维素、环糊精等环状物质。目前，最常用的仍为商品化的涂覆型的纤维素类手性固定相，它们手性分离效果较好。但涂敷型固定相使用寿命较短，它们的作用力相对较弱，一些溶剂如氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯以及丙酮等不能用作流动相，只能用非极性烷烃和醇作为流动相。为此，人们将多糖衍生物键合到硅胶表面，开发各种键合型手性固定相以扩大使用范围和延长使用寿命。键合型的手性固定相绝大多数是依靠硅烷的一端与硅胶键合的，即单齿硅烷键合。
发明内容
本发明目的是提供一种手性分离效果好且合成路线短的双齿多手性中心键合型手性色谱固定相。
本发明实现过程如下：
结构通式（I）所示的双齿手性硅烷，
R1为C1～C30的烷基链或取代的烷基链，C5～C30的环烷基团或取代的环烷基团，C6～C30的芳香基团或取代的芳香基团，C2～C30的杂环基团或取代的杂环基团，-CO-，-SO-,-SO2-，所述取代涉及以下取代基：芳基、烷氧基、卤素基、胺基、硝基、氰基；优选的技术方案R1为C1～C15的烷基链或取代的烷基链；
R2和R3独立地选自C1～C30的烷基或取代的烷基，C5～C30的环烷基或取代的环烷基，C6～C30的芳香基或取代的芳香基，C2～C30的杂环基或取代的杂环基，所述取代涉及以下取代基：芳基、烷氧基、卤素基、胺基、硝基、氰基；优选的技术方案R2和R3为C1～C15的烷基链或取代的烷基链；
n为1～10的整数；
α为0,1,2；X为卤素、烷氧基、酰氧基或胺基。
上述双齿手性硅烷可采用以下两种合成方法：
合成方法之一：以二醇或者二酚为原料，与氨基保护的手性氨基酸作用形成酯键，经一次或多次缩合后，除去保护基团，再与3-异氰酸酯基丙基硅烷作用得到双齿手性色谱硅烷，其合成路线为，
上述氨基保护的手性氨基酸种类包括：丙氨酸，苯丙氨酸，苯甘氨酸，结氨酸，酪氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，蛋氨酸，半胱氨酸，脯氨酸，丝氨酸，苏氨酸，色氨酸等;m为0～9的整数，氨基保护基Y为Z,Mz,Boc,Adoc,Msoc,Fmoc,Tfa,Pht,Nps,Trt。
合成方法之二：先合成氨基保护的小分子肽，再与二醇或者二酚缩合，除去保护基团，再与3-异氰酸酯基丙基硅烷作用得到双齿手性色谱硅烷，其合成路线为，
m为1～9的整数，氨基保护基Y为Z,Mz,Boc,Adoc,Msoc,Fmoc,Tfa,Pht,Nps,Trt。上述缩合剂为DCC，DIC，BOP，EDC.HCl，HATU，HBTU，HOAC，HOBt，HOOBt，HCTCl，Cl-HOBt，TATU，TBTU，TDBTU，TSTU，TCTU，PyBrOP，PyBOP，活化酯为氯甲酸异丁酯或氯甲酸异丙酯。
上述手性二醇和轴手性二酚如：
上述双齿手性硅烷键合到硅胶基质颗粒表面可制备得到的手性液相色谱填料，具体包括以下步骤：
(a)制备双齿手性硅烷；
(b)双齿手性硅烷对硅胶基质颗粒进行表面处理；
(c)对所得硅胶材料进行水解，干燥；
(d)进一步与硅烷封端试剂反应，得到手性色谱色谱填料。
所述硅胶基质颗粒是球形多孔硅胶，粒径为1～60μm，孔径为50～1000?，比表面积为50～500m2/g，金属杂质含量小于30ppm的高纯硅胶。
所述硅烷封端试剂是单，二，三，四或五硅烷中的一种或几种，单硅烷选自三甲基氯硅烷、N,N-二甲基三甲基硅胺、三甲基硅基咪唑、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、三甲基硅醇、N-三甲基硅基乙酰胺；二硅烷为六甲基二硅氮烷或1,3-二甲氧基四甲基二硅氧烷；三硅烷是六甲基环三硅氧烷；四硅烷是八甲基环四硅氧烷；五硅烷是十甲基环五硅氧烷。
本发明以二醇或二酚为原料，以酯键与肽类结合，最后引入小分子硅烷，设计合成了双齿多手性中心键合型手性色谱固定相,这类手性固定相即含有肽类的手性结构特点，同时，具有多个芳环的π-π作用，手性分离效果好，且合成路线短，方法简便，比单齿键合更为牢固。
附图说明
图1为6-羟基环己-1-烯基苯甲酮混旋体的分离色谱图；
图2为(6-羟基环己-1-烯基)-4-甲苯基甲酮混旋体分离色谱图；
图3为(6-羟基环己-1-烯基)-4-氯苯基甲酮混旋体分离色谱图；
图1-3中，1号峰(R)-异构体，2号峰(S)-异构体。
具体实施方式
实施例1：
实施例1：以1,4-二酚为原料
(1)硅胶预处理
KromasilSi-Tech球形硅胶(孔径100?，粒径5.0μm，比表面积340m2/g，金属杂质含量小于30ppm)，按盐酸与硅胶体积质量比2ml/g，将体积百分比为20%盐酸与硅胶混合，加热至100℃回流4h。抽滤，用去离子水洗涤至中性，甲醇洗涤，在160℃干燥24h。
(2)联萘酚-苯丙氨酸硅烷5的制备
①中间体3的制备：称取原料（2）8.5g(32mmol)，放入三口瓶中。安装冷凝管和滴液漏斗，通入干燥氮气。加入干燥甲苯250ml，三氟乙酸酐8.0g，室温搅拌至（2）完全溶解。加入原料（1）4.3g(15mmol)，35-40℃搅拌24h。加80ml乙酸乙酯稀释，分液，乙酸乙酯层再分别用2N的氢氧化钠溶液、盐酸和水洗涤2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥。过滤，减压除去溶剂，得粗产物，快速柱层析纯化得固体中间体（3）10.4g，产率89%。
MS:m/z781.90[M+H]+,667.69[M-tBu+H]+。元素分析:C%73.66;H%6.31;N%3.79。1HNMR(CDCl3):δ1.33(s,18H);δ2.90(s,2H,);δ3.10(s,2H);δ4.57(t,2H);δ7.22-7.90(m,18H);δ8.03(s,2H);δ8.18(m,2H);δ8.70(m,2H)。
②中间体4的制备：取30%三氟乙酸(TFA)和二氯甲烷的混合溶液(TFA:CH2Cl2=3:7,v/v)300ml，加入三口瓶中。安装冷凝管和滴液漏斗，通入干燥氮气。用滴液漏斗滴加中间体（3）4.7g(6.0mmol)，滴毕，室温搅拌30-40min。减压除去溶剂，再加入三乙胺100ml，析出产物。过滤，得粗产物。快速柱层析纯化得到固体中间体（4）2.2g，产率63%。
MS:m/z580.55[M]+,581.67[M+H]+。元素分析:C%78.53;H%5.47;N%5.06。
1HNMR(CDCl3):δ3.19(s,2H);δ3.48(s,2H);δ5.15(d,4H);δ4.23(t,2H);δ7.18-7.93(m,18H);δ8.14(m,2H);δ8.66(m,2H)。
③硅烷5的制备：称取中间体（4）15g(25mmol)，加入三口瓶中。安装冷凝管和漏液漏斗，通入干燥氮气。加入干燥甲苯700ml，加热至120℃。取(3-异氰基丙基)三甲氧基硅烷10ml(53mmol)，溶于20ml无水甲苯中，滴加至反应瓶中。110℃下继续搅拌4h。降温，减压除去溶剂，加入冷冻的无水乙醚，浓缩物析出。过滤，真空60℃烘干24h得目标产物硅烷（5）23.7g。产率95.5%。
MS:m/z990.39[M]+,991.24[M+H]+。元素分析:C%63.23;H%6.42;N%5.71。
1HNMR(DMSO):δ0.55(t,4H);δ1.58(m,4H);δ2.91(s,2H);δ3.17(s,2H);δ3.42(t,4H);δ3.62(s,18H);δ4.48(t,2H);δ5.88(s,2H);δ6.21(s,2H);δ7.23-7.89(m,18H);δ8.07(m,2H);δ8.59(m,2H)。
(3)键合、水解和封端过程
在N2保护下，在三口瓶上安装机械搅拌和冷凝管，加入活化硅胶10g，干燥甲苯100ml，机械搅拌均匀，然后加入3.0g硅烷（5），加热至回流并恒温反应24h。停止反应，真空抽滤，依次用甲苯，二氯甲烷，甲醇洗涤，得键合硅胶。
将键合硅胶10g放入三口瓶中，加入100ml0.1%三氟醋酸甲醇水溶液(5:1,v/v)，在室温下反应16h，停止反应，真空抽滤，依次用丙酮，甲醇-水(1:1,v/v)，甲醇洗涤，80℃干燥24h，得水解键合硅胶，干燥备用。
将干燥键合硅胶10g放入三口瓶中，通入干燥氮气，安装冷凝管和干燥管，加入干燥甲苯100ml，六甲基二硅氮烷4ml，N-三甲基硅基咪唑3ml，机械搅拌均匀，加热至回流并恒温反应24h。过滤，滤饼分别用甲苯、二氯甲烷、甲醇洗涤，80℃干燥24h，得到手性色谱固定相（6）。
(4)色谱柱性能测试
将得到的固定相（6）2.0g，匀浆法填充于150×4.6mmID不锈钢柱中。所得色谱柱用于6-羟基环己-1-烯基苯甲酮混旋体的分离。以正己烷：异丙醇=94：6为流动相，在30℃，0.6ml/min流速下对色谱柱在美国戴安高效液相色谱仪上进行检测，检测波长为254nm。所得谱图见图1。
实施例2：以1,4-二酚为原料
(1)联萘酚-二聚苯丙氨酸硅烷9的制备
中间体7的制备
取8.7g（15mmol）中间体（4）溶于500ml二氯甲烷中，N2保护下搅拌，再加入32mmolBOP，32mmolHOBT，10mlDIEA，继续搅拌20分钟，再加入8.5g（32mmol）原料（2），室温下搅拌反应2h。反应用TLC点板检测，至反应物原料消失。反应混合物旋蒸除去二氯甲烷，浓缩物加入冷冻乙醚沉析，用冷乙醚洗三次。柱层析纯化得反应物中间体（7），12.9g，产率80%。
MS:m/z1076.25[M+H]+,962.04[M-tBu+H]+。元素分析:C%73.92;H%6.35;N%5.42。1HNMR(CDCl3):δ1.26(s,18H);δ3.01(s,2H);δ3.15(s,2H);δ3.21(s,2H);δ3.43(s,2H);δ4.57(t,2H);δ4.85(t,2H);δ7.19-7.88(m,28H);δ7.98(s,2H);δ8.09(s,2H);δ8.11(m,2H);δ8.60(m,2H)。
中间体8的制备
称取30%三氟乙酸(TFA)和二氯甲烷的混合溶液(TFA:CH2Cl2=3:7,v/v)500ml，加入三口瓶中。安装冷凝管和滴液漏斗，通入干燥氮气。用滴液漏斗逐滴滴加中间体（7）6.5g(6.0mmol)，滴毕，室温搅拌30min。减压除去溶剂，再加入三乙胺180ml，析出产物。过滤，得到粗产物。柱层析纯化，得到白色固体中间体（8）3.2g，产率61.4%。
MS:m/z874.37[M-H]+,875.02[M]+。元素分析:C%77.01;H%5.89;N%6.65。
1HNMR(CDCl3):δ5.20(d,4H);δ3.08(s,2H);δ2.95(s,2H);δ3.23(s,2H);δ3.41(s,2H);δ4.03(t,2H);δ4.71(t,2H);δ7.19-7.85(m,28H);δ8.00(s,2H);δ8.13(m,2H);δ8.62(m,2H)。
硅烷9制备
称取中间体（8）2.2g(2.5mmol)，放入三口瓶中，安装冷凝管和滴液漏斗，通入干燥氮气。加入干燥甲苯80ml，加热至120℃。取(3-异氰基丙基)三甲氧基硅烷1.0ml(5.3mmol)，溶于10ml无水甲苯中，再用滴液漏斗逐滴滴加至反应瓶中，110℃下继续搅拌4h。降温，减压除去溶剂，加入冷冻的无水乙醚，浓缩物析出。过滤，真空60℃烘干24h得目标产物硅烷（9）3.0g。产率93.7%。MS:m/z990.39[M]+,991.24[M+H]+。元素分析:C%63.23;H%6.42;N%5.71。1HNMR(DMSO):δ0.53(t,4H);δ1.54(m,4H);δ2.73(s,2H);δ3.07(s,2H);δ3.15(s,2H);δ3.31(t,4H);δ3.41(s,2H);δ3.55(s,18H);δ4.66(t,2H);δ4.96(t,2H);δ5.84(s,2H);δ6.16(s,2H);δ7.27-7.92(m,28H);δ8.12(m,2H);δ8.21(s,2H);δ8.61(m,2H)。
(2)键合、水解和封端过程
称取3.0g硅烷（9），采用与实施例1相同的投料比例和键合、水解和封端操作过程，得到手性色谱固定相（10）。
(3)色谱柱性能测试
将得到的固定相（6）2.0g，匀浆法填充于150×4.6mmID不锈钢柱中。所得色谱柱用于分离(6-羟基环己-1-烯基)-4-甲苯基甲酮混旋体。以正己烷：异丙醇=90：10为流动相，在25℃，1.0ml/min流速下对色谱柱在美国戴安高效液相色谱仪上进行检测，检测波长为254nm。得谱图见图2。
实施例3：以1,2-二醇为原料
(1)硅烷15的制备
中间体13的制备
在安装冷凝管和滴液漏斗的三口瓶中，通入干燥氮气。放入原料（2）10.7g(32mmol)，干燥甲苯250ml，三氟乙酸酐8.0g，室温搅拌至（2）完全溶解。再加入原料（11）3.2g(15mmol)，40℃搅拌24h。加90ml乙酸乙酯稀释，分液，乙酸乙酯层再依次用2N的氢氧化钠溶液、盐酸和水洗涤2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥过夜。过滤，减压除去溶剂，得粗产物，快速柱层析纯化得固体中间体（13）11.0g，产率85%。
MS:m/z708.33[M]+,709.33[M+H]+。元素分析:C%71.15;H%6.85;N%3.94。1HNMR(DMSO):δ1.45(s,18H);δ2.85-3.35(d,4H);δ4.61(t,2H);δ6.17(d,2H);δ7.28-7.51(m,20H);δ8.09(s,2H)。
中间体14的制备
在安装冷凝管和滴液漏斗的三口瓶中，通入干燥氮气。取30%三氟乙酸(TFA)和二氯甲烷的混合溶液(TFA:CH2Cl2=3:7,v/v)300ml，加入三口瓶中。用滴液漏斗滴加中间体（13）7.0g(10mmol)，滴毕，室温搅拌40min。减压除去溶剂，再加入三乙胺100ml，析出产物。过滤，得粗产物。快速柱层析纯化得到固体中间体（14）6.2g，产率67.5%。
MS:m/z506.22[M]+,507.22[M+H]+。元素分析:C%75.85;H%5.98;N%5.54。1HNMR(CDCl3):δ3.04-3.56(d,4H);δ4.23(t,2H);δ4.97(s,4H);δ6.18(d,2H);δ7.31-7.46(m,20H)。
硅烷15的制备
在安装冷凝管和滴液漏斗的三口瓶中，通入干燥氮气。加入中间体（14）10.2g(20mmol)，干燥甲苯500ml，加热至120℃。取(3-异氰基丙基)三甲氧基硅烷8.0ml(42mmol)，溶于80ml无水甲苯中，滴加至反应瓶中。110℃下继续搅拌5h。降温，减压除去溶剂，加入冷冻的无水乙醚，浓缩物析出。过滤，真空60℃烘干24h得目标产物硅烷（15）17.6g。产率96%。MS:m/z918.39[M]+,919.39[M+H]+。元素分析:C%60.09;H%5.81;N%6.12。1HNMR(DMSO):δ0.54(t,4H);δ1.57(m,4H);δ3.01-3.29(d,4H);δ3.43(t,4H);δ3.57(s,18H);δ4.65(t,2H);δ5.92(s,2H);δ6.13(s,2H);δ6.35(d,2H);δ7.32-7.61(m,20H)。
(2)键合、水解和封端过程
称取3.0g硅烷（15），采用与实施例1相同的投料比例和键合、水解和封端操作过程，得到手性色谱固定相（16）。
(3)色谱柱性能测试：
将得到的固定相（16）2.0g，匀浆法填充于150×4.6mmID不锈钢柱中。所得色谱柱用于(6-羟基环己-1-烯基)-4-氯苯基甲酮混旋体的分离。以正己烷：异丙醇=94：6为流动相，在30℃，0.6ml/min流速下对色谱柱在美国戴安高效液相色谱仪上进行检测，检测波长为254nm。所得谱图见图3。
Claims (9)
1.结构通式（I）所示的双齿手性硅烷，
R1为C1～C30的烷基链或取代的烷基链，C5～C30的环烷基团或取代的环烷基团，C6～C30的芳香基团或取代的芳香基团，C2～C30的杂环基团或取代的杂环基团，-CO-，-SO-,-SO2-，所述取代涉及以下取代基：芳基、烷氧基、卤素基、胺基、硝基、氰基；
R2和R3独立地选自C1～C30的烷基或取代的烷基，C5～C30的环烷基或取代的环烷基，C6～C30的芳香基或取代的芳香基，C2～C30的杂环基或取代的杂环基，所述取代涉及以下取代基：芳基、烷氧基、卤素基、胺基、硝基、氰基；
n为1～10的整数；
α为0,1,2；X为卤素、烷氧基、酰氧基或胺基。
2.权利要求1所述双齿手性硅烷的合成方法，其特征在于：以二醇或者二酚为原料，与氨基保护的手性氨基酸作用形成酯键，经一次或多次缩合后，除去保护基团，再与3-异氰酸酯基丙基硅烷作用得到双齿手性色谱硅烷，其合成路线为，
m为0～9的整数，氨基保护基Y为Z,Mz,Boc,Adoc,Msoc,Fmoc,Tfa,Pht,Nps,Trt。
3.权利要求1所述双齿手性硅烷的合成方法，其特征在于：先合成氨基保护的小分子肽，再与二醇或者二酚缩合，除去保护基团，再与3-异氰酸酯基丙基硅烷作用得到双齿手性色谱硅烷，其合成路线为，
m为1～9的整数，氨基保护基Y为Z,Mz,Boc,Adoc,Msoc,Fmoc,Tfa,Pht,Nps,Trt。
4.根据权利要求2或3所述的双齿手性硅烷的合成方法，其特征在于：缩合剂为DCC，DIC，BOP，EDC.HCl，HATU，HBTU，HOAC，HOBt，HOOBt，HCTCl，Cl-HOBt，TATU，TBTU，TDBTU，TSTU，TCTU，PyBrOP，PyBOP，活化酯为氯甲酸异丁酯或氯甲酸异丙酯。
5.权利要求1所述的双齿手性硅烷键合到硅胶基质颗粒表面制备得到的手性液相色谱填料。
6.权利要求5所述手性液相色谱填料的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）制备双齿手性硅烷；
（2）双齿手性硅烷对硅胶基质颗粒进行表面处理；
（3）对所得硅胶材料进行水解，干燥；
（4）进一步与硅烷封端试剂反应，得到手性色谱填料。
7.根据权利要求6所述的手性液相色谱填料的合成方法，其特征在于：所述硅胶基质颗粒是球形多孔硅胶，粒径为1～60μm，孔径为50～1000?，比表面积为50～500m2/g，金属杂质含量小于30ppm的高纯硅胶。
8.根据权利要求6所述的手性液相色谱填料的合成方法，其特征在于：所述硅烷封端试剂是单，二，三，四或五硅烷中的一种或几种。
9.根据权利要求8所述的手性液相色谱填料的合成方法，其特征在于：单硅烷选自三甲基氯硅烷、N,N-二甲基三甲基硅胺、三甲基硅基咪唑、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、三甲基硅醇、N-三甲基硅基乙酰胺；二硅烷为六甲基二硅氮烷或1,3-二甲氧基四甲基二硅氧烷；三硅烷是六甲基环三硅氧烷；四硅烷是八甲基环四硅氧烷；五硅烷是十甲基环五硅氧烷。
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