CN107096258A - 一种能拆分多种不同类型外消旋化合物的手性mof分离柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能拆分多种不同类型外消旋化合物的手性MOF分离柱。采用水热合成法合成手性MOF[Cu(S‑mal)(bpe)]n晶体，其中bpe＝1,2‑二(4‑吡啶基)‑乙烯；并以该晶体作为高效液相色谱手性分离柱的固定相。该手性MOF液相色谱柱表现出优秀的手性识别能力，能拆分包括醇、酮、酚、酸、酯、氨基酸、酰胺等多种不同类型的外消旋化合物。合成手性MOF所用原料简单易得、价格低廉，制柱成本较低。色谱柱具有高分辨率、高柱效、分离速度快、重现性好、可反复使用等优点。
Description
技术领域
本发明属于液相色谱分离技术领域，具体是涉及一种具有优秀手性识别能力、能拆分多种不同类型外消旋化合物的手性MOF高效液相色谱分离柱。
背景技术
在自然界中，手性现象无处不在，构成生物体的基本物质如氨基酸、蛋白质、糖类等都是手性分子。手性化合物的两个对映异构体尽管其具有相似的物理和化学性质，只有旋光性不同，但他们在生物体内的药理、毒理作用却存在很大的差异。通常只有一种对映体有药效，而另外一种对映体没有药效，甚至有毒副作用。因此，手性化合物的拆分是分离科学领域中最具挑战性的任务之一。
高效液相色谱法因其具有高效、高选择性、高灵敏度、分析速度快等优点而被广泛用于手性分离分析领域。目前，已成功研究的液相色谱手性固定相(Chiral stationaryphase,CSP)主要包括Pirkle型CSP、多糖CSP、冠醚CSP、手性配体交换CSP、蛋白质CSP、大环抗生素CSP等，而其中以多糖CSP、冠醚CSP制备的高效液相色谱手性柱在手性化合物的分离分析领域应用最为广泛。然而，这些商品化的高效液相色谱手性柱我国皆无自主知识产权，并且这些手性柱的拆分能力也有一定的局限，不同类型的手性化合物需要使用不同的手性柱。因此，十分有必要继续开发稳定性高、拆分能力更强和适用范围更广的新型高效液相色谱手性柱。
手性金属-有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)作为一类新型多功能材料，其具有骨架结构的多样性、高比面积、孔道的大小及性质可调、表面可修饰和特定手性微环境等特点，使得手性MOFs在手性识别领域有着潜在的应用价值。目前，已有大量手性MOFs被合成出来，并被广泛应用于不对称催化和手性分离。手性MOFs在手性分离方面还主要集中于液相吸附分离外消旋化合物，其中有许多手性MOFs对不同类型外消旋化合物表现出了良好的手性选择性和拆分能力。鉴于高效液相色谱手性固定相在手性分离分析领域的重要性，非常有必要将化学稳定性高、手性拆分能力强和适应范围广的手性MOFs材料开发成为液相色谱手性固定相，为新型高效液相色谱手性柱开辟一条新的途径。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于拆分外消旋化合物的手性MOF高效液相色谱分离柱。该手性分离柱表现出优秀的对映选择性和手性识别能力，能拆分多种不同类型的外消旋化合物，如醇、酮、酚、酸、酯、氨基酸、酰胺等。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。
一种能拆分多种不同类型外消旋化合物的手性MOF分离柱，由以下方法制备得到：
(1)手性MOF晶体的合成：称取0.90g一水合醋酸铜置于500mL的双颈圆底烧瓶中，加入200mL甲醇水溶液，甲醇与水的体积比为1:1，充分搅拌后加入2.52g S-苹果酸和1.68g1,2-二(4-吡啶基)-乙烯，继续搅拌20min，将烧瓶置于100℃的油浴锅中反应48小时，静置至25℃，得到深蓝色的手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n晶体，用甲醇洗涤数次，干燥备用；
(2)手性MOF固定相的制备：取合成的MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n晶体研磨至细粉，然后将研磨好的晶体粉末用无水乙醇悬浮，采用SEM手段对不同悬浮时间的晶体进行表征，获得粒径为5～10μm的晶体颗粒，干燥备用；
(3)手性MOF液相色谱柱的制备：以步骤(2)所得手性MOF晶体颗粒作为固定相，采用高压匀浆法进行液相色谱柱的填装，得到所需的手性MOF高效液相色谱分离柱。
所述的液相色谱柱的填装具体为：称取4.0～4.5g步骤(2)所得手性MOF晶体颗粒，加入到20～25mL正己烷异丙醇溶液中，搅拌成均匀液，并迅速倒进匀浆罐中，再以正己烷异丙醇溶液作为顶替液，在40MPa压力下进行装柱；所述的正己烷异丙醇溶液中，正己烷与异丙醇的体积比为9:1。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明制备得到的手性MOF液相色谱柱表现出优秀的手性识别能力，能拆分包括醇、酮、酚、酸、酯、氨基酸、酰胺等多种不同类型的外消旋化合物；
(2)本发明合成手性MOF所用原料简单易得、价格低廉，制柱成本较低；
(3)制备的手性MOF液相色谱柱具有高分辨率、高柱效、分离速度快、重现性好、可反复使用等优点。
附图说明
图1为本发明手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n晶体颗粒的扫描电镜图；
图2为实施例1制成的手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n液相色谱柱对外消旋化合物拆分的部分典型色谱图。
图3外消旋化合物DNB-亮氨酸在手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n液相色谱柱上连续5次进样的色谱图。
图4为本发明手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n液相色谱柱分离外消旋化合物的过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定，所有基于本发明教导所做出的变换，均属于本发明的保护范围。
实施例1
手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n(bpe＝1,2-二(4-吡啶基)-乙烯)晶体的合成：称取0.90g一水合醋酸铜(1.5mmol)于500mL的双颈圆底烧瓶中，加入200mL甲醇/水(1:1,v/v)，充分搅拌后加入2.52g S-苹果酸(3mmol)以及1.68g 1,2-二(4-吡啶基)-乙烯，继续搅拌20min，将烧瓶置于100℃的油浴锅反应48小时，待反应停止后使其静置至常温，得到深蓝色晶体，用甲醇洗涤数次，干燥备用。
手性MOF固定相的制备：由于合成的[Cu(S-mal)(bpe)]n晶体颗粒较大且不均一，不适合直接装柱。为了获得均一的MOF颗粒，首先将合成所得的MOF晶体颗粒用手工研磨成细粉，然后将研磨好的晶体粉末用无水乙醇悬浮，采用SEM手段对不同悬浮时间的晶体颗粒进行表征，优化出获得粒径为5～10μm晶体颗粒所需悬浮时间，最后在该优化条件下大量制备手性MOF晶体颗粒，干燥备用，图1为得到的手性MOF晶体颗粒SEM图。
手性MOF液相色谱柱的制备：将所得的手性MOF晶体颗粒作为固定相，采用高压匀浆法进行手性MOF液相色谱柱(250mm×4.6mm i.d)的填装。具体步骤：称取4.0～4.5g制备好的[Cu(S-mal)(bpe)]n晶体加入到20～25mL正己烷/异丙醇(9:1,v/v)中，搅拌成均匀液，并迅速倒进匀浆罐中。以正己烷/异丙醇(9:1,v/v)作为顶替液，在40MPa压力下进行装柱，得到手性MOF高效液相色谱分离柱。
用得到的手性MOF液相色谱柱对不同类型外消旋化合物进行拆分实验。
具体步骤：分别利用不同配比的正己烷/异丙醇(7:3、8:2、9:1、95:5、99:1,v/v)作为流动相，在流速0.1mL/min，波长254nm和柱温25℃的色谱条件下，对不同类型外消旋化合物进行手性拆分。
本发明色谱柱对16种外消旋化合物表现出了较好的拆分效果，拆分结果见表1。保留因子k1、分离因子α和分离度Rs的计算公式如下:k1＝(t1-t0)/t0，k2＝(t2-t0)/t0；α＝k2/k1；RS＝1.18((t2-t1)/W1/2(1)+W1/2(2)，其中t0为死时间(min)，选用1,3,5-三叔丁基苯测定；t1和t2分别为第一个流出峰和第二个流出峰的保留时间(min)，W1/2(1)和W1/2(2)分别为第一个流出峰和第二个流出峰的半峰宽(min)。
表1手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n液相色谱柱对16种外消旋化合物的拆分结果
图2为手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n高效液相色谱柱对外消旋化合物拆分的部分典型色谱图。它们分别是1,2-二苯乙醇酮、盐酸普萘洛尔、酮洛芬、DNB-亮氨酸、氨氯地平和1,2-二苯基-1,2-乙二醇。本发明手性MOF液相色谱柱对上述外消旋化合物具有较好的手性拆分性能。
由表1和图2可知，该手性MOF液相色谱柱表现出良好的对映选择性和手性识别能力，多种不同类型的外消旋化合物包括醇、酮、酚、酸、酯、氨基酸、酰胺等能在该手性柱上得到拆分。
实施例2
优秀的色谱柱应具备良好的重现性和稳定性，为了考察本发明柱的重现性和稳定性，将外消旋化合物DNB-亮氨酸在手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n液相色谱柱(实施例1所得色谱柱)上重复进样5次，色谱图见图3。从图3可以看出，色谱峰的峰形、保留时间和拆分效果基本保持不变，表明本发明柱具有良好的重现性和稳定性。
Claims (3)
1.一种能拆分多种不同类型外消旋化合物的手性MOF分离柱，其特征在于：采用水热合成法合成手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n晶体，其中bpe＝1,2-二(4-吡啶基)-乙烯；并以该晶体作为高效液相色谱手性分离柱的固定相。
2.根据权利要求1所述的能拆分多种不同类型外消旋化合物的手性MOF分离柱，其特征在于：由以下方法制备得到：
(1)手性MOF晶体的合成：称取0.90g一水合醋酸铜置于500mL的双颈圆底烧瓶中，加入200mL甲醇水溶液，甲醇与水的体积比为1:1，充分搅拌后加入2.52g S-苹果酸和1.68g 1,2-二(4-吡啶基)-乙烯，继续搅拌20min，将烧瓶置于100℃的油浴锅中反应48小时，静置至25℃，得到深蓝色的手性MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n晶体，用甲醇洗涤数次，干燥备用；
(2)手性MOF固定相的制备：取备用的MOF[Cu(S-mal)(bpe)]n晶体研磨至细粉，然后将研磨好的晶体粉末用无水乙醇悬浮，采用SEM手段对不同悬浮时间的晶体进行表征，获得粒径为5～10μm的晶体颗粒，干燥备用；
(3)手性MOF液相色谱柱的制备：以步骤(2)所得手性MOF晶体颗粒作为固定相，采用高压匀浆法进行液相色谱柱的填装，得到所需的手性MOF高效液相色谱分离柱。
3.根据权利要求2所述的能拆分多种不同类型外消旋化合物的手性MOF分离柱，其特征在于：所述的液相色谱柱的填装具体为：称取4.0～4.5g步骤(2)所得手性MOF晶体颗粒，加入到20～25mL正己烷异丙醇溶液中，搅拌成均匀液，并迅速倒进匀浆罐中，再以正己烷异丙醇溶液作为顶替液，在40MPa压力下进行装柱；所述的正己烷异丙醇溶液中，正己烷与异丙醇的体积比为9:1。
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