手性固定相系列介紹（二）——環(huán)糊精類

欄目：行業(yè)資訊發(fā)布時間：2024-11-14

在色譜分離技術(shù)中，環(huán)糊精類手性固定相以其獨特的手性選擇性和穩(wěn)定性，成為了藥物、天然產(chǎn)物等領(lǐng)域手性分離和分析的重要工具。今天，小研就來帶大家深入了解一下這種神奇的環(huán)糊精類手性固定相。

一、環(huán)糊精類手性固定相的定義

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環(huán)糊精(cyclodextrin，CD)是由D-吡喃葡萄糖單元通過α-1,4-糖苷鍵連接而成的、略呈錐形的一組環(huán)狀低聚糖。最常見α-CD、β-CD和γ-CD分別含有6個、7個、8個葡萄糖單元(圖1)。葡萄糖單元上6-位的伯羥基位于開口較小的一端，而2-位、3-位的仲羥基則位于開口較大的另一端。

圖1 環(huán)糊精的結(jié)構(gòu)（n=1,α-CD;n=2，β-CD；n=3，γ=CD）

由于極性的羥基都位于環(huán)糊精腔體的外部，因此環(huán)糊精具有內(nèi)腔疏水和腔外親水的結(jié)構(gòu)。環(huán)糊精獨特的結(jié)構(gòu)使其能與許多化合物形成包結(jié)物，同時環(huán)糊精分子本身具有手性(未衍生的環(huán)糊精每個糖單元上有5個手性中心)，此雙重作用使環(huán)糊精具有良好的手性識別能力。

二、環(huán)糊精衍生物固定相

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雖然環(huán)糊精作為固定相能夠?qū)σ恍悠愤M行立體異構(gòu)體的分離，但它們的應(yīng)用還是非常有限，不能滿足分析不同類型樣品的需求。自20世紀90年代以來，相繼出現(xiàn)了各種衍生化的環(huán)糊精固定相，其中以β-環(huán)糊精為主。研究表明，當(dāng)環(huán)糊精上引入部分極性基團后，由于在固定相與化合物對映體之間除了形成包含作用外，還能夠產(chǎn)生弱的氫鍵、Π-Π相互作用和偶極-偶極作用，因此相當(dāng)于在環(huán)糊精分子中的空腔口處提供了附加的選擇因子，從而提高了該固定相的手性識別范圍和能力。

圖2 β-環(huán)糊精的結(jié)構(gòu)

其中羥丙基β-環(huán)糊精、萘乙基氨甲?；?環(huán)糊精、磺化環(huán)糊精是常見的衍生化環(huán)糊精固定相，除常見的衍生化環(huán)糊精固定相外,研究中的衍生化環(huán)糊精固定相還有苯基異氰酸酯化-β-環(huán)糊精、3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯化-β-環(huán)糊精、3-氧-甲基-β-環(huán)糊精和2，3-氧-二甲基-β-環(huán)糊精等。

以廣州研創(chuàng)EnantioPak? SDMP為例，其硅膠表面共價鍵合3,5-二甲基苯氨基甲酰化β-環(huán)糊精，為鍵合型手性柱，正反相體系均適用，有較強的流動相耐受能力，樣品溶解沒有任何限制。其對含苯基、萘基、氰基的中性和堿性化合物有良好的分離效果，是研創(chuàng)專利產(chǎn)品。除了SDMP以外，廣州研創(chuàng)還有環(huán)糊精其它固定相見下表：

（廣州研創(chuàng)環(huán)糊精系列產(chǎn)品）

環(huán)糊精系列有不同規(guī)格的分析柱，不同內(nèi)徑粗細的半制備柱、制備柱以及保護柱，您可根據(jù)實驗需要選擇合適的規(guī)格。（詳情請咨詢18922204815）

三、環(huán)糊精衍生物手性固定相的拆分機理

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環(huán)糊精對手性化合物發(fā)生手性拆分應(yīng)滿足以下要求：

①手性化合物能與環(huán)糊精的空穴形成包合物，即被分析的手性化合物能進入環(huán)糊精洞穴；

②分子的疏水部分體積正好與洞穴大小合適，以便緊密地裝入洞穴。如果分子太小，進入洞穴后易滑動，分子感受到的是洞穴周圍的平均環(huán)境，手性分離效果就較差；

③分子的手性中心或與其相連的基團必須能接近洞穴邊緣并能與C-2、C-3羥基相互作用。

環(huán)糊精衍生物手性固定相的拆分機制一般認為是由于環(huán)糊精特殊的桶狀結(jié)構(gòu),可與對映體形成非對映的包合物而達到拆分目的。環(huán)糊精的分子大小及對映體的形狀會影響包合物的形成和穩(wěn)定性,具有剛性和環(huán)狀結(jié)構(gòu)的對映體拆分效果比線性分子更好。

除包合作用機制以外，手性化合物在環(huán)糊精衍生物固定相上的拆分機制尚有：構(gòu)象誘導(dǎo)作用、主客體作用、締合作用、多模式相互作用等。

四、制備方法

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環(huán)糊精的洞穴能選擇性包含不同分子，但其本身的機械強度和各種物理性質(zhì)都不適合直接作為固定相，只有將其固定在載體上才能使用。環(huán)糊精的制備方法可分為兩大類：物理涂敷法和化學(xué)鍵合法。

物理涂敷法：

物理涂敷法是利用硅膠等色譜基質(zhì)的吸附性能將環(huán)糊精衍生物以物理方式固定于基質(zhì)表面。物理涂覆法相比于化學(xué)鍵合法，操作簡單，同時環(huán)糊精的固載量高，是正相色譜條件下使用手性固定相更加有效的方法。新型環(huán)糊精衍生物可直接涂覆于硅膠用作手性固定相。

化學(xué)鍵合法：

化學(xué)鍵合法是利用環(huán)糊精分子上的羥基，通過間隔臂以化學(xué)鍵的形式將環(huán)糊精及其衍生物固載于硅膠等色譜基質(zhì)上。其中鍵合法是制備環(huán)糊精最為常用的方法。鍵合型環(huán)糊精具有更穩(wěn)定的性能、流動相的適用范圍廣等優(yōu)點。

五、環(huán)糊精類手性固定相的特性與優(yōu)勢

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環(huán)糊精類手性固定相在手性色譜分離領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢，但同時也存在一些局限性。以下是對其優(yōu)點和局限性的詳細分析：

優(yōu)點