CN103881107B

CN103881107B - 硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合有序介孔SBA-15手性固定相的制备方法

Info

Publication number: CN103881107B
Application number: CN201410073032.4A
Authority: CN
Inventors: 李来生; 周仁丹; 黄志兵; 程彪平; 聂桂珍; 张宏福
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Nanchang University
Priority date: 2014-03-03
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2034-03-03
Also published as: CN103881107A

Abstract

本发明涉及一种键合SBA-15硅胶手性固定相的制备方法，包括以下几个主要步骤：第一步在无水溶剂中，利用β-环糊精制备含叠氮基的β-环糊精配体。第二步利用3-氨丙基三乙氧基硅氧烷和丙炔酸制备含炔基的键合有序介孔SBA-15硅胶。第三步以无水N,N-二甲基甲酰胺作溶剂，CuI(PPh3)为催化剂，利用click点击反应将上述含叠氮基的β-环糊精键合到SBA-15硅胶表面。第四步以无水N,N-二甲基甲酰胺作溶剂，用含硝基的异氰酸苯酯对第三步产物进行修饰，反应得到含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合SBA-15硅胶手性固定相。本发明制备方法简便、成本较低、适用性广。

Description

硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合有序介孔SBA-15手性固定相的制备方法

技术领域

本发明涉及一种键合SBA-15硅胶手性固定相的制备方法，特别是以含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精为配体的键合SBA-15硅胶手性固定相的制备方法。

背景技术

手性是自然界的基本属性，指物质与其镜像不能重叠的性质。和生命有关的许多分子如DNA、酶、抗体等都具有手性，它们与手性药物的R-，S-对映异构体的作用显示出较高的立体选择性，使得药物对映体的药效、药理和毒理存在一定差异。例如，20世纪60年代发生于欧洲的沙利度胺事件是一个惨重的教训，用于减少孕妇妊娠反应的镇痛药沙利度胺其疗效来自R-对映异构体，而S-对映异构体却是导致胎儿发生畸变的罪魁祸首(KnocheB,BlaschkeG.Investigationsontheinvitroracemizationofthalidomidebyhigh-performanceliquidchromatography[J].JournalofChromatographyA,1994,666(1-2):235-240.)。由于两种异构体的活性存在一定的差别，许多悲剧的发生引起人们对手性药物拆分的极大重视。鉴于此，1992年，美国食品药品管理局(FDA)颁发了手性药物指导原则，该原则要求在美国上市的所有手性药物，必须对其对映体的药代动力学作出明确的说明(FDA.FDApolicystatementsforthedevelopmentofnewstereoisomericdrugs.Rockville,1992.)。随后，欧洲和日本也作出了相应的规定。我国国家食品药品监督管理局于2006年颁布了《手性药物质量控制研究技术指导原则》，对手性药物的出售做了相关规定(国家食品药品监督管理局.《手性药物质量控制研究技术指导原则》(国食药监注[2006]639号).2006.)。由于手性药物在合成过程中很难得到单一的异构体，因此临床上大多以外消旋体的形式给药，用药安全存在隐患。因此，发展高效、快速的分离分析技术是药物监测的迫切要求。

手性分离的方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法、毛细管电泳和电色谱法。其中，高效液相色谱法由于分离条件温和、操作简便、仪器商品化程度高，已成为目前药物手性分离的首选方法之一。其中，手性分离主要包括流动相添加剂法和手性固定相法，后者由于使用条件灵便、柱容量高、分离性能好，是目前主要应用的手性分离方法。手性药物的R-，S-对映异构体间物理化学性质几乎相同，对其进行拆分是相当困难的问题，不仅需要高选择性的手性配体，也同时需要渗透性好、孔结构良好的键合基质。

目前，固定相配体主要包括以下几类：Pirkle型、大环抗生素、冠醚、环糊精、蛋白质、高聚物纤维素和直链淀粉等。应用最广的当选纤维素类，但是这类固定相主要以涂敷型的为主，固定相的流失使得流动相的选择受到一定的限制且成本较高。因此，开发选择性高、稳定性好、成本较低的手性固定相具有重要的研究意义和应用价值。环糊精是一类D-型葡萄糖寡聚物，彼此之间以α-1,4-糖苷键相连，常见的α、β、γ-CD分别含有6、7、8个葡萄糖单元。环糊精具有环内疏水和环外亲水的特性，环外的羟基能与溶质的R-，S-对映异构体形成稳定性不同的配合物，因而广泛用作气相色谱和液相色谱的手性固定相配体和毛细管电泳的手性添加剂。

本制备方法以含硝基的β-环糊精为配体，以有序介孔SBA-15硅胶为键合基质制备新型手性固定相。通过引入吸电子的硝基(π-酸型位点)，更有利于与π-碱型手性药物相互作用，使手性分离选择性得到提高。另一方面，具有较大的比表面积的基质可容纳更多的手性配体，渗透性也好，传质阻力小，改善了手性固定相的综合色谱性能，在手性药物的质量监测和对映体药代动力学研究有较好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合有序介孔SBA-15手性固定相的制备方法。

环糊精由于稳定性高，价格相对便宜，手性选择性优异，作为手性配体得到广泛重视。但是裸环糊精的手性选择性非常有限，因此通过衍生化引入各种作用位点，例如：氢键、偶极、π-π、电荷转移和包结作用等。协同作用有利于提高手性分离能力。常见端口修饰的方法有烷基化、酰基化、氨基甲酸酯化等。大多数引入的是π-碱型作用位点。本发明将吸电子的硝基苯氨基甲酸酯π-酸型β-环糊精作为手性固定相的配体，有利于分离大多数极性的、碱性的和芳香性的手性药物对映体。同时，采用活泼的硝基异氰酸苯酯作衍生剂，有利于β-环糊精端口羟基的全衍生化，全衍生化后硝基的含量提高，配体的π-酸型增强，捕获和拆分π-碱型药物对映体的能力增强。目前，含硝基的全衍生化β-环糊精手性固定相(参见图1)的制备方法尚未见报道。

本发明制备方法可通过以下技术来实现:

(1)在氮气氛下，按β-环糊精(mmol):无水吡啶(mL):对甲苯磺酰氯(mmol):无水吡啶(mL)为1:10~12:0.9~1.1:2.5~3.0的比例，将β-环糊精溶于无水吡啶，对甲苯磺酰氯溶于无水吡啶并逐滴滴加到上述溶液中搅拌2h~3h，室温搅拌10h~12h，待溶液变黄后，真空除去吡啶，加入无水乙醚得到白色固体，过滤固体并用超纯水多次重结晶制得6-氧-对甲苯磺酰化-β-环糊精中间体(I)。在氮气氛下，按中间体(I)(mmol):叠氮化钠(mmol):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL)为1:0.9~1.1:12~14的比例，将中间体(I)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺，加入叠氮化钠，室温搅拌10h~12h，制得含叠氮基的β-环糊精中间体(II)；

(2)在氮气氛下，按3-氨丙基三乙氧基硅氧烷(mL):丙炔酸(mL):干燥二氯甲烷(mL):二环已基碳酰二亚胺(g)为1:0.3~0.4:7~9:1.1~1.2的比例，将3-氨丙基三乙氧基硅氧烷和丙炔酸溶于干燥二氯甲烷和二环已基碳酰二亚胺溶液中，室温搅拌1h~2h，蒸除溶剂后制得中间体(II)。按SBA-15硅胶(g):中间体(III)(mmol):无水甲苯(mL)为1:3.2~3.4:19~21的比例，将中间体(III)溶于无水甲苯，加入SBA-15硅胶，回流反应8h~10h，制得含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)；

(3)在氮气氛下，按含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL):含叠氮基的β-环糊精中间体(II)(mmol):CuI(PPh₃)(mmol)为1:16~18:0.8~1.0:0.09~0.11的比例，将含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺，加入含叠氮基的β-环糊精中间体(II)和催化剂CuI(PPh₃)，于75℃~85℃搅拌46h~50h，过滤所得产物，用DMF反复洗涤，用丙酮和甲醇索氏提取22h~24h，制得含β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(V)；

(4)在氮气氛下，按β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(V)(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL):含硝基的异氰酸苯酯(mmol)为1:16~18:23~25的比例，将β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(V)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺中，于75℃~85℃搅拌10h~12h，制得含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精产物(VI)。

本发明所述的含硝基的异氰酸苯酯是指苯环上含单取代或多取代硝基的异氰酸苯酯。

本发明所述的含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL):含叠氮基的β-环糊精中间体(II)(mmol):CuI(PPh₃)(mmol)最佳配比为1:17:0.9:0.10。

本发明所述的β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(V)(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL)：含硝基的异氰酸苯酯(mmol)最佳配比为1:17:24。

本发明采用Click点去反应，在CuI(PPh₃)催化剂存在的条件下，合成了β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体，再与含硝基的异氰酸苯酯反应制备含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精手性固定相。所得固定相经红外光谱分析、元素分析、热重分析等表征了其结构，以甲醇/水(80/20，ν/ν)为流动相，流速为1mL/min，以1,3,5-三甲苯为溶质探针，室温下测得其柱效为12000板/米。

本发明以β-受体阻滞剂手性药物为溶质探针，较系统地研究了该固定相的色谱性能。研究发现该固定相能为溶质提供氢键作用、π-π作用、电荷转移作用、包结作用、空间位阻作用等。由于该固定相引入了硝基吸电子基团，即引入了π-酸型作用位点，为β-受体阻滞剂π-碱型药物提供手性分离的可能性。实验结果表明，采用本发明所制备的含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合硅胶手性固定相具有比表面积大、键合量高、方法简便、制备成本较低、制备方法适用面广等特点，由于环糊精性能稳定，且所制备的手性固定相是通过键合的方式与硅胶相连的，采用该固定相填装的色谱柱使用寿命较长。

本发明硅胶比表面积为400m²/g~500m²/g，固定相键合量为0.13μmol/m²~0.16μmol/m²。

附图说明

图1硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合有序介孔SBA-15手性固定相的示意图；

图2拆分用的手性化合物的化学结构；

图3拆分阿替洛尔(a)、美托洛尔(b)、艾司洛尔(c)的手性色谱图。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作具体说明。

实施例1

取SBA-15(400m²/g)活化硅胶2.5g为基质。

(1)在氮气氛下，按β-环糊精(mmol):无水吡啶(mL):对甲苯磺酰氯(mmol):无水吡啶(mL)为1:10:0.9:2.5的比例，将β-环糊精溶于无水吡啶，对甲苯磺酰氯溶于无水吡啶并逐滴滴加到上述溶液中搅拌2h，室温搅拌10h，待溶液变黄后，真空除去吡啶，加入无水乙醚得到白色固体，过滤固体并用超纯水多次重结晶制得6-氧-对甲苯磺酰化-β-环糊精中间体(I)。在氮气氛下，按中间体(I)(mmol):叠氮化钠(mmol):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL)为1:0.9:12的比例，将中间体(I)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺，加入叠氮化钠，室温搅拌10h，制得含叠氮基的β-环糊精中间体(II)；

(2)在氮气氛下，按3-氨丙基三乙氧基硅氧烷(mL):丙炔酸(mL):干燥二氯甲烷(mL):二环已基碳酰二亚胺(g)为1:0.3:7:1.1的比例，将3-氨丙基三乙氧基硅氧烷和丙炔酸溶于干燥二氯甲烷和二环已基碳酰二亚胺溶液中，室温搅拌1h，蒸除溶剂后制得中间体(III)。按SBA-15硅胶(g):中间体(III)(mmol):无水甲苯(mL)为1:3.2:19的比例，将中间体(III)溶于无水甲苯，加入SBA-15硅胶，回流反应8h，制得含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)；

(3)在氮气氛下，按含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL):含叠氮基的β-环糊精中间体(II)(mmol):CuI(PPh₃)(mmol)为1:16:0.8:0.09的比例，将含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺，加入含叠氮基的β-环糊精中间体(II)和催化剂CuI(PPh₃)，于75℃搅拌46h，过滤所得产物，用DMF反复洗涤，用丙酮和甲醇索氏提取22h，制得含β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(V)；

(4)在氮气氛下，按β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(V)(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL):含硝基的异氰酸苯酯(mmol)为1:16:23的比例，将β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(V)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺中，于75℃搅拌10h，制得含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精产物(VI)。

本实施例所制得的含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合SBA-15硅胶固定相表面配体键合量实测数据如下表：

含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合SBA-15硅胶固定相表面配体键合量

	C(%)	H(%)	N(%)	键合量(μmol/m²)
					含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合SBA-15硅胶固定相	12.8	2.4	2.0	0.13

实施例2。

取SBA-15(500m²/g)活化硅胶2.5g为基质。

(1)在氮气氛下，按β-环糊精(mmol):无水吡啶(mL):对甲苯磺酰氯(mmol):无水吡啶(mL)为1:12:1.1:3.0的比例，将β-环糊精溶于无水吡啶，对甲苯磺酰氯溶于无水吡啶并逐滴滴加到上述溶液中搅拌3h，室温搅拌12h，待溶液变黄后，真空除去吡啶，加入无水乙醚得到白色固体，过滤固体并用超纯水多次重结晶制得6-氧-对甲苯磺酰化-β-环糊精中间体(I)。在氮气氛下，按中间体(I)(mmol):叠氮化钠(mmol):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL)为1:1.1:14的比例，将中间体(I)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺，加入叠氮化钠，室温搅拌12h，制得含叠氮基的β-环糊精中间体(II)；

(2)在氮气氛下，按3-氨丙基三乙氧基硅氧烷(mL):丙炔酸(mL):干燥二氯甲烷(mL):二环已基碳酰二亚胺(g)为1:0.4:9:1.2的比例，将3-氨丙基三乙氧基硅氧烷和丙炔酸溶于干燥二氯甲烷和二环已基碳酰二亚胺溶液中，室温搅拌2h，蒸除溶剂后制得中间体(III)。按SBA-15硅胶(g):中间体(III)(mmol):无水甲苯(mL)为1:3.4:21的比例，将中间体(III)溶于无水甲苯，加入SBA-15硅胶，回流反应10h，制得含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)；

(3)在氮气氛下，按含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL):含叠氮基的β-环糊精中间体(II)(mmol):CuI(PPh₃)(mmol)为1:18:1.0:0.11的比例，将含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺，加入含叠氮基的β-环糊精中间体(II)和催化剂CuI(PPh₃)，于85℃搅拌50h，过滤所得产物，用DMF反复洗涤，用丙酮和甲醇索氏提取24h，制得含β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(V)；

(4)在氮气氛下，按β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(V)(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL):含硝基的异氰酸苯酯(mmol)为1:18:25的比例，将β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(V)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺中，于85℃搅拌12h，制得含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精产物(VI)。

	C(%)	H(%)	N(%)	键合量(μmol/m²)
					含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合SBA-15硅胶固定相	13.9	2.3	2.1	0.16

实施例3拆分实验

取实施例3含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合SBA-15硅胶手性固定相用于手性药物拆分。

拆分对象：三个β-受体阻滞剂阿替洛尔、美托洛尔、艾司洛尔结构见图2。

具体过程：采用匀浆填充法填装色谱柱。以丙酮为匀浆剂，甲醇为顶替剂，于5000psi压力下将匀浆液填装于已清洗干净的色谱柱(150mm×4.6mmI.D.)，保持压力30min。取下填装好的色谱柱，套上色谱柱头，标明流动相方向。用水和甲醇反复冲洗色谱柱，用所用流动相平衡，待基线平稳后进样分析。标准品用甲醇溶液配成约0.5mg/mL的储备溶液，于4℃避光保存。用前经0.45μm滤膜过滤，超声脱气，直接进样分析。在极性有机溶剂模式下，流动相为不同比例的乙腈/甲醇/冰醋酸/三乙胺，用前经0.45μm滤膜过滤，超声脱气。流速为1.0mL/min；柱温为20℃；进样量为5μL；检测波长为275nm。死时间用1,3,5-三叔丁基苯测定。三个β-受体阻滞剂阿替洛尔、美托洛尔、艾司洛尔优化的流动相组成分别为：乙腈/甲醇/冰醋酸/三乙胺(ν/ν/ν/ν),(a)98/2/0.8/0.5,(b)99/1/0.8/0.5,(c)99/1/0.4/0.4。取得的分离度(Rs)分别为：1.45、1.32和1.15。拆分阿替洛尔(a)、美托洛尔(b)、艾司洛尔(c)的手性色谱图见图3。

结果表明：本发明含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合SBA-15硅胶手性固定相能成功地用于部分β-受体阻滞剂类手性药物的对映体拆分。

Claims

1.含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合硅胶手性固定相的制备方法，其特征是依照下列步骤：

(1)在氮气氛下，按β-环糊精(mmol):无水吡啶A(mL):对甲苯磺酰氯(mmol):无水吡啶B(mL)为1:10～12:0.9～1.1:2.5～3.0的比例，分别将β-环糊精和对甲苯磺酰氯溶于相应量的无水吡啶中，搅拌下2h～3h内将对甲苯磺酰氯的无水吡啶B溶液滴加到β-环糊精的无水吡啶A溶液中，室温下继续搅拌10h～12h，待溶液变黄后，真空除去吡啶，加入无水乙醚得到白色固体，过滤固体并用超纯水多次重结晶制得6-氧-对甲苯磺酰化-β-环糊精中间体(I)；在氮气氛下，按中间体I(mmol):叠氮化钠(mmol):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL)为1:0.9～1.1:12～14的比例，将中间体(I)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺，加入叠氮化钠，室温搅拌10h～12h，减压蒸除溶剂，加入丙酮后析出白色沉淀，过滤，制得含叠氮基的β-环糊精中间体II；

(2)在氮气氛下，按3-氨丙基三乙氧基硅氧烷(mL):丙炔酸(mL):干燥二氯甲烷(mL):二环已基碳酰二亚胺(g)为1:0.3～0.4:7～9:1.1～1.2的比例，将3-氨丙基三乙氧基硅氧烷和丙炔酸溶于干燥的二氯甲烷和二环已基碳酰二亚胺溶液中，室温搅拌1h～2h，蒸除溶剂后制得中间体III；按SBA-15硅胶(g):中间体III(mmol):无水甲苯(mL)为1:3.2～3.4:19～21的比例，将中间体III溶于无水甲苯，加入SBA-15硅胶，回流反应8h～10h，过滤，得到含炔基的键合SBA-15硅胶中间体IV；

(3)在氮气氛下，按含炔基的键合SBA-15硅胶中间体IV(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL):含叠氮基的β-环糊精中间体II(mmol):CuI(PPh3)(mmol)为1:16～18:0.8～1.0:0.09～0.11的比例，将含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(IV)溶于无水N，N-二甲基甲酰胺，加入含叠氮基的β-环糊精中间体II和催化剂CuI(PPh3)，于75℃～85℃搅拌46h～50h，过滤所得产物，用DMF反复洗涤，用丙酮和甲醇索氏提取22h～24h，制得含β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体V；

(4)在氮气氛下，按β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体V(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL):含硝基的异氰酸苯酯(mmol)为1:16～18:23～25的比例，将β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体V溶于无水N，N-二甲基甲酰胺中，于75℃～85℃搅拌10h～12h，制得最终产物含硝基苯氨基甲酸酯全衍生化β-环糊精键合硅胶手性固定相VI；

SBA-15硅胶为有序介孔材料，孔径为8nm～25nm，比表面积为400m²/g～500m²/g。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于步骤（4）含硝基的异氰酸苯酯其特征是苯环上含单取代或多取代硝基的异氰酸苯酯。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于所述的含炔基的键合SBA-15硅胶中间体(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL):含叠氮基的β-环糊精中间体(mmol):CuI(PPh₃)(mmol)最佳配比为1:17:0.9:0.10。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于所述的β-环糊精键合SBA-15硅胶中间体(g):无水N，N-二甲基甲酰胺(mL)：含硝基的异氰酸苯酯(mmol)最佳配比为1:17:24。