CN109513431A - 键合β-环糊精的核壳硅胶手性拆分材料及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于衍生化氨基酸分离的键合β‑环糊精的核壳硅胶手性拆分材料及其制备和应用。以亚二微米硅胶微球的核壳硅胶作为基质材料，然后对硅胶微球表面进行β‑环糊精的键合，最后将其应用于衍生化氨基酸的手性分离。本发明以亚二微米硅胶微球的核壳硅胶作为基质材料，与传统的基于多孔硅胶微球的材料相比，具有传质速度快、倍压低、分离速度快的优点，对其表面进行β‑环糊精的键合后，能有效地对衍生化氨基酸进行手性分离。

Description

键合β-环糊精的核壳硅胶手性拆分材料及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种可用于分离衍生化氨基酸的基于键和β-环糊精的核壳硅胶手性拆分材料制备方法。具体是制备基于亚二微米硅胶微球的核壳硅胶作为基质材料，然后对硅胶微球表面进行β-环糊精的键合，最后将其应用于衍生化氨基酸的手性分离。本发明通过制备基于亚二微米硅胶微球的核壳硅胶作为基质材料，与传统的基于多孔硅胶微球的材料相比，具有传质速度快、倍压低、分离速度快的优点，对其表面进行β-环糊精的键合后，可以有效地对衍生化氨基酸进行手性分离。
背景技术
自然界里有很多手性化合物，这些手性化合物具有两个对映异构体。作为生命活动重要基础的生物大分子，如蛋白质、多糖、核酸和酶等，几乎全是手性的。蛋白质的手性源于氨基酸具有手性，仅有L型氨基酸被用来合成蛋白质。对于手性药物，一个异构体可能是有效的，而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。手性制药就是利用化合物的这种原理，开发出药效高、副作用小的药物，并且发展成为了医药行业的前沿领域。氨基酸是重要的生命活性物质，具有重要生理功能。对其进行手性分离不仅对于药物开发，而且对于认识氨基酸在生命体中的作用都具有重要意义(Ilisz,I.et al.,Enantiomeric separation ofnonproteinogenic amino acids by high-performance liquid chromatography,Journal of Chromatography A,2012,1269:94-121；Ilisz,I.et al.,Recent advancesin the direct and indirect liquid chromatographic enantioseparation of aminoacids and related compounds:A review,Journal of Pharmaceutical and BiomedicalAnalysis,2012,69:28-41)。
目前，基于液相色谱的分离方法是氨基酸手性分离的常用方法。基于液相色谱的氨基酸手性分离研究中色谱填料的发展是研究的核心方向。对于应用最广泛的硅胶基质微球，近年来向着小粒径这一大方向发展(Kirkland,J.J.et al.,Fused core particlesfor HPLC columns,American Lab,2007,39:18-21；Dong,M.W.et al.,Ultra-high-pressure liquid chromatography(UHPLC)in method development,TrAC Trends inAnalytical Chemistry,2014,63:21-30；DeStefano,J.J.et al.,Are sub-2μm particlesbest for separating small molecules？An alternative,Journal of ChromatographyA,2014,1368:163-172)。为了进一步提高柱效和分离速度，我们制备基于亚二微米硅胶微球的核壳基质材料，在材料上键合环糊精对衍生化氨基酸进行手性分离。
发明内容
本发明涉及一种可用于分离衍生化氨基酸的基于键和β-环糊精的核壳硅胶手性拆分材料制备方法。具体是制备基于亚二微米硅胶微球的核壳硅胶作为基质材料，然后对硅胶微球表面进行β-环糊精的键合，最后将其应用于衍生化氨基酸的手性分离。
具体为：
将1份鞣酸溶解于100-500份无水乙醇中，然后加入4-8份无孔硅胶微球(粒径1.7μm)超声分散2-10分钟。然后，在快速搅拌(搅拌速度为100-1000转/分钟)条件下加入10-200份浓氨水。接着加入1.5-2.5份正硅酸乙酯并反应1-3小时。最后，将微球离心进行洗涤，离心条件为1000-5000转/分钟和2-10分钟，分别用95％(v/v％)乙醇洗一次和水洗三至六次。最后得到亚二微米核壳结构微球。所有合成实验皆在室温条件下进行，温度范围为15-30℃。
取1份合成的亚二微米核壳结构微球，分散于30-50份醋酸钠溶液(pH5.5)，在搅拌条件下加入0.7-1.3份3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，油泵脱气3-8分钟，80-95℃反应4-8小时。依次用水、乙腈和丙酮抽滤洗。85-95℃烘干过夜。得到键合有环氧基的亚二微米核壳结构微球。
称取1份β-环糊精，分散于30-50份无水N,N-二甲基甲酰胺中，抽气，充氮气。在室温下，通氮气条件下搅拌加入1/6-1/2份氢化钠。然后将溶液用滤纸过滤，然后继续搅拌3-7小时。向滤液中加入2-10质量份键和有环氧基的亚二微米核壳结构微球，脱气，通氮气，在110℃下回流8小时。反应完后依次用N,N-二甲基甲酰胺，丙酮，甲醇抽滤洗，放在通风橱中自然干燥。
在将合成的亚二微米核壳结构微球用于衍生化氨基酸分离时，将微球分散于甲醇中，超声3-10分钟，在40-80MPa压力下匀浆装填入不锈钢色谱柱管。使用装填的色谱柱进行分离时流动相A为0.1％三乙胺(pH 3.1-5.1)，B为乙腈或者甲醇，流动相比例为40％-60％A。
该技术方案合成的基于键和β-环糊精的核壳硅胶手性拆分材料与传统的基于多孔硅胶微球的材料相比，具有传质速度快、倍压低、分离速度快的优点，可以有效地对衍生化氨基酸进行手性分离。
附图说明
图1为在微球上键和环氧基和环糊精的流程图；
图2单磺酰衍生氨基酸的手性分离(色谱柱:2.1×50mm 1.6μm；固定相:核壳硅胶微球β-环糊精键合；流动相:0.1％TEAA缓冲液(pH 4.1):甲醇(63:37v/v)；流速:0.1mL/min；进样量:0.03μg；反压:80bar；室温(22℃)；检测波长254nm)。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明提供的方法进行详述，但不以任何形式限制本发明。
实施例1
按如下流程制备基于键和β-环糊精的核壳硅胶手性拆分材料，并应用于衍生化氨基酸的分离：
1.手性拆分材料制备
将1质量份鞣酸溶解于300质量份无水乙醇中，然后加入6质量份无孔硅胶微球(粒径1.7μm)超声分散5分钟。然后，在快速搅拌条件下加入150质量份质量分数为15％的浓氨水。接着加入2质量份正硅酸乙酯并反应2小时。最后，将微球离心进行洗涤，离心条件为3000转/分钟和5分钟，分别用95％(v/v％)乙醇洗一次和水洗四次。最后得到亚二微米核壳结构微球。所有合成实验皆在室温条件下进行，约21℃。
取1质量份合成的亚二微米核壳结构微球，分散于40质量份醋酸钠溶液(pH5.5)，在搅拌条件下加入1质量份3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，油泵脱气5分钟，90℃反应6小时。依次用水、乙腈和丙酮抽滤洗。90℃烘干过夜。得到键合有环氧基的亚二微米核壳结构微球。
称取1质量份β-环糊精，分散于40质量份无水N,N-二甲基甲酰胺中，抽气，充氮气。在室温下，通氮气条件下搅拌加入1/4份氢化钠。然后将溶液用滤纸过滤，然后继续搅拌5小时。向滤液中加入5质量份键和有环氧基的亚二微米核壳结构微球，脱气，通氮气，在110℃下回流8小时。反应完后依次用N,N-二甲基甲酰胺，丙酮，甲醇抽滤洗，放在通风橱中自然干燥。
2.色谱柱填装和色谱分离实验
色谱柱装填：称取填料0.30g分散于甲醇中，超声5min，在60MPa压力下匀浆装填入50×2.1mm不锈钢色谱柱管，保持1h。在2-3h后待压力降至零后从装柱机上拆下柱子装上筛板。手性分离：色谱柱：50×2.1mm，β环糊精型核壳结构硅胶填料，1.9μm，10nm，150m2g-1。流动相：A(缓冲液)：0.1vol％三乙胺(pH4.1，醋酸调pH值)；B：甲醇。所有色谱分离在室温下进行～23℃.流速为0.2ml/min.紫外检测波长设为254nm.色谱分离在安捷伦1290超高效液相色谱仪上进行。
表1β-环糊精键合后核壳填料色谱柱的手性分离度(色谱柱50x 2.1mm i.d.，流动相甲醇/三乙基乙二氨四乙酸：50/50(v/v)，pH 4.1.)
Dns-Thr Dns-Leu Dns-Nle Dns-Nva Dns-Met
k1 45.24 48.05 46.95 43.93 51.57
k2 53.03 59.46 53.28 48.29 56.96
α 1.17 1.24 1.13 1.10 1.10
Rs 2.69 3.39 1.93 1.43 1.58
键合有β-环糊精的固定相对单磺酰衍生的D-亮氨酸和L-亮氨酸混合物的分离，其分离度可以达到2.3，选择性为1.3，远优于传统的采用同一种方式的色谱柱，主要原因在于实验中采用了粒径更小的1.7μm核壳硅胶微球。
图2单磺酰衍生氨基酸的手性分离(色谱柱:2.1×50mm 1.6μm；固定相:核壳硅胶微球β-环糊精键合；流动相:0.1％TEAA缓冲液(pH 4.1):甲醇(63:37v/v)；流速:0.1mL/min；进样量:0.03μg；反压:80bar；室温(22℃)；检测波长254nm)。

Claims (5)

1.键合β-环糊精的核壳硅胶手性拆分材料的制备方法，其特征在于：
包括亚二微米核壳结构微球合成，在亚二微米核壳结构微球上键合环氧基功能基团，键合β-环糊精；
1)亚二微米核壳结构微球合成：将1质量份鞣酸溶解于100-500质量份无水乙醇中，然后加入4-8质量份无孔硅胶微球(粒径1.5-1.9μm)超声分散2-10分钟；然后，在快速搅拌(搅拌速度为100-1000转/分钟)条件下加入10-200质量份浓氨水；接着加入1.5-2.5质量份正硅酸乙酯并反应1-3小时；最后，将微球离心进行洗涤，离心条件为1000-5000转/分钟和2-10分钟，分别用80-95％(v/v％)乙醇洗一次和水洗三至六次；最后得到亚二微米核壳结构微球；所有合成实验皆在室温条件下进行，温度范围为15-30℃；
2)在亚二微米核壳结构微球上键合环氧基功能基团：取1质量份合成的亚二微米核壳结构微球，分散于30-50质量份醋酸钠溶液(pH5.0-6.0，浓度0.05-0.5M)，在搅拌条件下加入0.7-1.3份3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，油泵脱气3-8分钟，80-95℃反应4-8小时；依次用水、乙腈和丙酮抽滤洗涤；85-95℃烘干过夜；得到键合有环氧基的亚二微米核壳结构微球；
3)键合β-环糊精：称取1质量份β-环糊精，分散于30-50质量份无水N,N-二甲基甲酰胺中，抽气，充氮气；在室温下，通氮气条件下搅拌加入1/6-1/2质量份氢化钠；然后将溶液用滤纸过滤，然后继续搅拌3-7小时；向滤液中加入键和有环氧基的亚二微米核壳结构微球2-10质量份，脱气，通氮气，在110℃下回流2-20小时，反应完后依次用N,N-二甲基甲酰胺，丙酮，甲醇抽滤洗涤，自然干燥。
2.一种权利要求1所述制备获得的亚二微米核壳结构微球。
3.一种权利要求2所述的亚二微米核壳结构微球在衍生化氨基酸分离中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：将制备的亚二微米核壳结构微球分散于甲醇中，超声3-10分钟，在40-80MPa压力下匀浆装填入不锈钢色谱柱管；使用装填的色谱柱进行分离时流动相A为体积浓度0.1％三乙胺(pH 3.1-5.1)，B为乙腈和/或者甲醇，流动相体积比例为40％-60％A。
5.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于：分离的原料是磺酰衍生化D-氨基酸和L-氨基酸的混合物。
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