CN104689809A - 一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备方法及用于碱性手性化合物的分离。具体步骤为：于盛有有机溶剂的反应容器中，多糖与多糖衍生化试剂及含仲胺、叔胺或季胺等基团的化学试剂反应，用甲醇充分洗涤固体物并干燥，备用；将上述含正电荷基团的多糖类衍生物涂敷于常用的色谱基质如硅胶上，干燥后即可制得正电荷型多糖类衍生物手性固定相。本发明的优点为制备简单、快速、重复性好，同时可根据需要选用不同的衍生化试剂，制备出具有不同手性识别能力的正电荷型手性固定相。本发明所制备的正电荷型多糖类衍生物手性固定相主要用于碱性手性化合物的分离，可在中性及酸性流动相条件下实现碱性手性化合物的快速分离。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型多糖类衍生物手性固定相的制备，具体地说是一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备及应用。
背景技术
多糖类衍生物手性固定相因其强大的手性分离能力，目前在液相色谱直接拆分对映体中应用最为广泛。但多糖类衍生物手性固定相不是为分离离子型手性化合物而设计的。到目前为止，文献报导的多糖类衍生物均为中性化合物[文献1.Ikai T,Okamoto Y.Structure control of polysaccharide derivatives for efficient separation of enantiomers by chromatography.Chem.Rev.,2009,109(11):6077-6101.文献2.Okamoto Y,Yashima E.Polysaccharide derivatives for chromatographic separation of enantiomers.Angew.Chem.Int.Ed.,1998,37(8):1020-1043.]。因此，多糖类衍生物手性固定相均没有离子基团，不能与离子型手性化合物发生离子间相互作用。带电荷的化合物会显著减小其与多糖类衍生物手性固定相之间的作用而导致分离很差[文献3.Tachibana K,Ohnishi A.Reversed-phase liquid chromatographic separation of enantiomers on polysaccharide type chiral stationary phases.J.Chromatogr.A,2001,906(1-2):127-154.]。因而，在分离带电荷类手性化合物时，需在流动相中加入合适的添加剂，使其以电中性分子状态存在，才能更好地与中性手性固定相发生相互作用，达到手性识别的目的。通常分离碱性手性化合物需在流动相中添加二乙胺或三乙胺来抑制有机胺的离解[文献4. Okamoto Y,Aburatani R,Hatano K,et al.Optical resolution of racemic drugs by chiral HPLC on cellulose and amylose rris(phenylcarbamate)derivatives.J.Liq.Chromatogr.,1988,11(10):2147-2163.]。然而，硅胶基质在pH大于7时就不稳定。研究表明硅胶基质对流动相pH的耐受性上限约为9-10，此条件下某些有机胺的离解并不能得到有效的抑制[文献3]。长期使用碱性流动相会对手性柱产生不可逆的损害，同时会大大缩短手性柱的寿命。在流动相中添加反离子看起来是不错的选择，但反离子的类型及浓度会极大影响碱性对映体的保留和分离，从而给分离条件的选择带来困难。
因此，设计和制备在中性流动相条件下实现碱性手性化合物分离的多糖类衍生物手性固定相具有一定的应用价值。陈小明[9]通过在硅胶基质上引入带正电荷的间隔臂制备了正电荷型纤维素衍生物手性固定相，在中性及酸性流动相条件下成功地分离了碱性手性化合物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备方法，从而实现在中性或酸性流动相条件下快速分离碱性手性化合物。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于碱性手性化合物分离的正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备方法：
1)将多糖置于盛有有机溶剂的反应容器中，搅拌条件下加入多糖衍生化试剂，升温至70-100℃，氮气保护下反应4-12小时；
2)加入含仲胺、叔胺或季胺基团的化学试剂，继续反应4-16小时；
3)加入过量的多糖衍生化试剂，继续反应8-24小时；冷却至室温后，甲醇 沉淀并洗涤析出的固体不溶物，干燥备用；
4)将所制备的衍生物溶于有机溶剂后，涂敷于色谱基质，即可制得正电荷型多糖类衍生物手性固定相。
步骤1)所述的多糖衍生化试剂通常为苯异氰酸酯类(如苯基异氰酸酯、3,5-二甲基苯基异氰酸酯，3,5-二氯苯基异氰酸酯，5-氯-2-甲基苯基异氰酸酯，3-氯4-甲基苯基异氰酸酯等)或苯甲酰氯类(如苯甲酰氯、4-甲基苯甲酰氯等)化合物；多糖通常为纤维素、淀粉、壳聚糖、木聚糖或葡聚糖；多糖衍生化试剂的量为与多糖量的1～2.8倍(摩尔比，以糖单元为基准)。
步骤2)所述的含仲胺、叔胺或季胺基团的化学试剂为4-二甲氨基苯基异氰酸酯、4-二甲胺甲基苯基异氰酸酯、4-二甲氨基苯甲酰氯、4-二甲胺甲基苯甲酰氯或其他相似化合物；含仲胺、叔胺或季胺基团的衍生化试剂2与多糖的比例为0.03：1～0.7：1(摩尔比，以糖单元为基准)。
步骤3)所述的多糖衍生化试剂与多糖的比例为2:1～4:1(摩尔比，以糖单元为基准)。
步骤4)所述的溶解衍生物的有机溶剂通常为四氢呋喃、丙酮、三氯甲烷、吡啶、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或他们的混合液；色谱基质通常为球形硅胶，直径为3～10微米；涂敷时衍生物的用量为色谱基质用量的20％～40％(质量比)。
本发明具有如下优点：
1.正电荷型多糖类衍生物手性固定相适用于碱性手性化合物的分离，可在中性及酸性流动相条件下实现碱性对映体的快速分离，从而为碱性手性化合物的分离提供新方法。同时避免了使用中性手性固定相分离碱性对映体时添加流 动相添加剂所造成的色谱条件选择困难、缩短色谱柱寿命等缺点。
2.制备简单、快速。本发明采用一锅法制备正电荷型多糖类衍生物，然后将制备的衍生物涂敷于色谱基质上制得正电荷型多糖类衍生物手性固定相，过程简单，易操作。
3.可根据需要选用不同的多糖衍生化试剂及调整含仲胺、叔胺或季胺基团的化学试剂的用量，从而制备出形式多样的具有不同手性识别能力的正电荷型多糖类衍生物手性固定相。
附图说明
图1为一种碱性手性化合物在多糖类衍生物手性固定相上的分离谱图：(a)本发明制备的正电荷型纤维素(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相；(b)纤维素三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相；两种固定相的色谱基质均为氨丙基硅胶；色谱柱规格：25×0.2cm i.d.；流动相：正己烷-乙醇(80：20，v/v)；流速：0.1ml/min。
具体实施方式
实施例1
1)取1g干燥的纤维素，置于含30ml N,N-二甲基乙酰胺的反应器中，升温至80℃，在氮气保护下搅拌12小时；降至室温后，加入2g无水氯化锂，搅拌至溶液透明；加入15ml吡啶，继续搅拌0.5小时；加入3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的2.5倍，摩尔比)，反应体系升温至80℃，氮气保护下反应12小时；
2)于上述反应体系中加入4-二甲氨基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的9％，摩尔比)，氮气保护下于80℃下搅拌反应12小时；
3)于上述反应体系中加入过量的3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的2.5倍，摩尔比)，氮气保护下于80℃下搅拌反应12小时；冷却至室温后，将反应混合物倾入约500ml甲醇中，过滤得正电荷型多糖类衍生物，甲醇充分洗涤并干燥，备用；
4)将上述制备的正电荷型多糖类衍生物以25％的比例(质量比)涂敷于氨丙基硅胶上，干燥后制得正电荷型多糖类衍生物手性固定相。
实施例2
1)取1g干燥的纤维素，置于含30ml N,N-二甲基乙酰胺的反应器中，升温至80℃，在氮气保护下搅拌12小时；降至室温后，加入1g无水氯化锂，搅拌至溶液透明；加入15ml吡啶，继续搅拌0.5小时；加入3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的2.5倍，摩尔比)，反应体系升温至80℃，氮气保护下反应12小时；
2)于上述反应体系中加入4-二甲氨基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的18％，摩尔比)，氮气保护下于80℃下搅拌反应12小时；
3)于上述反应体系中加入过量的3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的2.5倍，摩尔比)，氮气保护下于80℃下搅拌反应12小时；冷却至室温后，将反应混合物倾入约500ml甲醇中，过滤得正电荷型多糖类衍生物，甲醇充分洗涤并干燥，备用；
4)将上述制备的正电荷型多糖类衍生物以25％的比例(质量比)涂敷于氨丙基硅胶上，干燥后制得正电荷型多糖类衍生物手性固定相。
实施例3
1)取1g干燥的纤维素，置于含30ml N,N-二甲基乙酰胺的反应器中，升 温至80℃，在氮气保护下搅拌12小时；降至室温后，加入2g无水氯化锂，搅拌至溶液透明；加入15ml吡啶，继续搅拌0.5小时；加入3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的2.5倍，摩尔比)，反应体系升温至80℃，氮气保护下反应12小时；
2)于上述反应体系中加入4-二甲氨基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的63％，摩尔比)，氮气保护下于80℃下搅拌反应12小时；
3)于上述反应体系中加入过量的3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的2.5倍，摩尔比)，氮气保护下于80℃下搅拌反应12小时；冷却至室温后，将反应混合物倾入约500ml甲醇中，过滤得正电荷型多糖类衍生物，甲醇充分洗涤并干燥，备用；
4)将上述制备的正电荷型多糖类衍生物以25％的比例(质量比)涂敷于氨丙基硅胶上，干燥后制得正电荷型多糖类衍生物手性固定相。
实施例4
1)取1g干燥的纤维素，置于含30ml N,N-二甲基乙酰胺的反应器中，升温至80℃，在氮气保护下搅拌12小时；降至室温后，加入2g无水氯化锂，搅拌至溶液透明；加入15ml吡啶，继续搅拌0.5小时；加入3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的2.4倍，摩尔比)，反应体系升温至80℃，氮气保护下反应12小时；
2)于上述反应体系中加入4-二甲氨基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的15％，摩尔比)，氮气保护下于80℃下搅拌反应12小时；
3)于上述反应体系中加入过量的3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的2.5倍，摩尔比)，氮气保护下于80℃下搅拌反应12小时；冷却至室 温后，将反应混合物倾入约500ml甲醇中，过滤得正电荷型多糖类衍生物，甲醇充分洗涤并干燥，备用；
4)将上述制备的正电荷型多糖类衍生物以25％的比例(质量比)涂敷于氨丙基硅胶上，干燥后制得正电荷型多糖类衍生物手性固定相。
比较例
如图1所示一种碱性手性化合物在多糖类衍生物手性固定相上的色谱分离图：(a)本发明制备的正电荷型纤维素(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相；(b)纤维素三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相；两种固定相的色谱基质均为氨丙基硅胶；色谱柱规格：25×0.2cm i.d.；流动相：正己烷-乙醇(80：20，v/v)；流速：0.1ml/min；
正电荷型纤维素(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相的制备：准确称取干燥的纤维素1.0g，置于含30ml N,N-二甲基乙酰胺的反应器中，升温至80℃，在氮气保护下搅拌12小时；降至室温后，加入2g无水氯化锂，搅拌至溶液透明；加入15ml吡啶，继续搅拌0.5小时；加入3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的2.5倍，摩尔比)，升温至80℃，氮气保护下反应12小时；于上述反应体系中加入4-二甲氨基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的63％，摩尔比)，氮气保护下于80℃下搅拌反应12小时；于上述反应体系中加入过量的3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的2.5倍，摩尔比)，氮气保护下于80℃下搅拌反应12小时；冷却至室温后，将反应混合物倾入约500ml甲醇中，过滤得正电荷型多糖类衍生物，甲醇充分洗涤并干燥；取上述正电荷型多糖类衍生物0.25g，涂敷于1.0g氨丙基硅胶上，制得正电荷型多糖类衍生物手性固定相；采用匀浆法装柱制得相应的色谱柱。
纤维素(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相的制备：准确称取干燥的纤维素1.0g，置于含30ml N,N-二甲基乙酰胺的反应器中，升温至80℃，在氮气保护下搅拌12小时；降至室温后，加入2g无水氯化锂，搅拌至溶液透明；加入15ml吡啶，继续搅拌0.5小时；加入过量的3,5-二甲基苯基异氰酸酯(用量为葡萄糖单元量的5倍，摩尔比)，升温至80℃，氮气保护下反应32小时；冷却至室温后，将反应混合物倾入约500ml甲醇中，过滤得纤维素三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)，甲醇充分洗涤并干燥；取上述中性多糖衍生物0.25g，涂敷于1.0g氨丙基硅胶上，制得纤维素三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相；采用匀浆法装柱制得相应的色谱柱。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备及应用，其特征在于：将多糖置于盛有有机溶剂的反应容器中，搅拌条件下加入多糖衍生化试剂，升温至70-100℃，氮气保护下反应4-12小时；然后加入含仲胺、叔胺或季胺基团的化学试剂，继续反应4-16小时；最后加入过量的多糖衍生化试剂，继续反应8-24小时；冷却至室温后，甲醇沉淀并洗涤析出的固体不溶物，干燥备用；将所制备的衍生物涂敷于色谱基质上，即可制得正电荷型多糖类衍生物手性固定相。
2.根据权利要求1所述的一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备及应用，其特征在于：多糖衍生化试剂为苯异氰酸酯类或苯甲酰氯类化合物。
3.根据权利要求1所述的一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备及应用，其特征在于：含仲胺、叔胺或季胺基团的化学试剂为4-二甲氨基苯基异氰酸酯、4-二甲胺甲基苯基异氰酸酯、4-二甲氨基苯甲酰氯、4-二甲胺甲基苯甲酰氯或其他相似化合物。
4.根据权利要求1所述的一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备及应用，其特征在于：所述的多糖为纤维素、淀粉、壳聚糖、木聚糖或葡聚糖。
5.根据权利要求1所述的一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备及应用，其特征在于：多糖衍生化试剂第一次加入的量为多糖的0.5～2.8倍(摩尔比，以糖单元的量为基准)，第二次的加入量为多糖的2～4倍(摩尔比，以糖单元的量为基准)；含仲胺、叔胺或季胺基团的化学试剂与多糖的比例为0.03：1～0.7：1(摩尔比，以糖单元的量为基准)。
6.根据权利要求1所述的一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备及应用，其特征在于：所述的色谱基质为球形硅胶；涂敷时衍生物的量为硅胶量的20％～40％(质量比)。
7.根据权利要求1所述的一种正电荷型多糖类衍生物手性固定相的制备及应用，其特征在于：所制备的正电荷型多糖类手性固定相用于在中性或酸性流动相条件下快速分离碱性手性化合物。
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