刷型固定相是典型的獨(dú)立型固定相,因W.H.Pirkle發(fā)明了該類固定相,并對(duì)其發(fā)展有突出的貢獻(xiàn),因此又稱為“Pirkle”型手性固定相。今天小研來帶大家一起詳細(xì)了解這一類手性固定相~
刷型手性固定相是HPLC中非常重要的一類手性固定相,它是將單分子層的手性有機(jī)分子通過適宜的連接基團(tuán)鍵合到硅膠載體上而制得的。
圖 1 第一代 Pirkle CSP
第一代Pirkle型CSP(圖 1)是將TFAE鍵合到硅膠上形成的手性固定相,其中TFAE是一個(gè)π-堿,可與吸電子芳香基π-酸發(fā)生π-π電荷轉(zhuǎn)移作用。該手性固定相可用于拆分大量的π-酸性的胺、亞砜類、氨基酸等外消旋體、羥基酸對(duì)映體的3,5-二硝基苯甲酰(DNB)衍生物等。
圖 2 第二代 Pirkle CSP
Pirkle認(rèn)為,如果一個(gè)固定的化合物A的對(duì)映體之一能拆分另一個(gè)化合物B的對(duì)映體,那么反過來,化合物B的單一對(duì)映體也能拆分化合物A的對(duì)映體。這就是在電荷轉(zhuǎn)移手性固定相設(shè)計(jì)中有重要指導(dǎo)意義的“交互作用原理”。利用這一原理,Pirkle 等制備了一系列 DNB 醇、氨基酸胺衍生物鍵合固定相。此類固定相不僅有共價(jià)鍵合型,還有離子鍵合型。這些以氨基酸DNB衍生物為主的固定相構(gòu)成了第二代Pikle型CSP(圖2),可有效分離含芳基的胺、醇、氨基酸、亞砜、氨基膦酸等多種類型手性化合物及其衍生物。
以上Pirkle型CSP的共同結(jié)構(gòu)特征是在手性中心附近至少含有下列基團(tuán)之一:
(1)π-酸或π-堿芳基,具有給體-受體相互作用能力(電子轉(zhuǎn)移配位)。
(2)極性氫鍵給體/受體。
(3)形成偶極相互作用的極性基團(tuán)。
(4)大體積非極性基團(tuán),提供立體位阻或構(gòu)型控制作用。
根據(jù)被鍵合有機(jī)分子的性質(zhì),刷型手性固定相可分為三類:π一吸電子手性固定相,π一給電子手性固定相,π一吸電子和π一給電子混合型手性固定相。
刷型固定相手性識(shí)別原理主要是三點(diǎn)作用原理,要實(shí)現(xiàn)對(duì)映體與固定相之間至少存在三點(diǎn)相互作用。這些作用可以是氫鍵、靜電作用、偶極-偶極作用、疏水作用或空間作用等,并且其中一點(diǎn)要有立體選擇性。
固定相手性分子中的3個(gè)位點(diǎn)A、B、C與被拆分的化合物某一對(duì)映體分子中相應(yīng)的位點(diǎn)A’、B'、C’發(fā)生作用,而與化合物的另一對(duì)映體分子至多只能發(fā)生兩點(diǎn)相互作用,由此,兩對(duì)映體因與固定相的作用一對(duì)映體力不同而被分離。
圖 3 三點(diǎn)作用模式
如圖3所示,當(dāng)手性固定相與對(duì)映體(I)相互作用的部位為 A…A'、B…B’和C…C',而與對(duì)映體(II)缺少C…C’作用部位時(shí),如果C…C'是相互吸引部位,則對(duì)映體(I)比)在柱上的保留時(shí)間長;如果C…C’是相互排斥部位,則對(duì)映體(I)可先被洗脫;如果C…C’之間相互作用極弱或完全沒有作用,則不能被分離。
刷型手性固定相一般采用正相色譜體系,以含一定量異丙醇(0.2%~20%)的正已烷為流動(dòng)相,有時(shí)也采用四氫呋喃和其他氫鍵受體溶劑。這類固定相也可以在反相體系中應(yīng)用,但大多數(shù)情況下正相體系中的分離效果相對(duì)好一些。
刷型手性固定相的優(yōu)點(diǎn)是柱效和柱容量高,不僅用于對(duì)映體分析,也可用于對(duì)映體制備分離。除了用于常規(guī)HPLC,還可用于超臨界流體色譜(SFC)和模擬移動(dòng)床色譜(SMB)中。基于立體識(shí)別機(jī)制,該類固定相可預(yù)測對(duì)映體洗脫順序或改變對(duì)映體洗脫順序,這對(duì)對(duì)映體雜質(zhì)的檢查分析具有重要的意義。由于該類固定相一般共價(jià)鍵合在硅膠表面,所以推薦的流動(dòng)相pH值范圍在2.5~7.5之間。
圖 4 不同流動(dòng)相改性試劑對(duì)萘普生對(duì)映體手性拆分的影響
在選擇流動(dòng)相條件時(shí),首先以不加改性劑的流動(dòng)相進(jìn)行摸索,如果被分離物是酸性或堿性較強(qiáng)的物質(zhì),為了改善峰形或提高分離度,可在流動(dòng)相中加入一些改性劑,如圖 4所示但改性劑的加入量一般不超過0.1%。通常拆分酸性化合物時(shí)加入的改性劑為醋酸或醋酸銨,拆分堿性化合物時(shí)加入的改性劑是三乙胺、二乙胺或醋酸銨。而需要注意的是,常用的三氟乙酸改性劑在刷型手性固定相中是限制使用的。另外,柱溫對(duì)此類手性固定相的拆分性能有較大的影響。
刷型手性固定相在手性化合物的分離中得到了廣泛的應(yīng)用,它既可以用作反相色譜,也可以用于正相色譜,存在有不足之處,如對(duì)于不含芳香環(huán)的化合物,在分離之前要先進(jìn)行芳香化反應(yīng)才能進(jìn)行拆分,這大大限制了這類固定相的應(yīng)用范圍。
參考文獻(xiàn):
1.刷型手性固定相及其在手性化合物分離中的應(yīng)用,周英珍等;
2.手性藥物分析,尤啟東、林國強(qiáng) 編著