冠醚固定相的制備及手性拆分

伍 鵬，湯 波，路振宇，孔 嬌，袁黎明

（云南師范大學 化學化工學院，云南 昆明 650500）

近年來手性化合物的分離和拆分成為色譜分離研究的熱點.色譜分離法由于具有極好的識別能力，目前已經成為應用最為廣泛的手性拆分方法.高效液相色譜技術是色譜分離法中最常用的方法之一，在高效液相色譜中色譜柱是色譜的心臟部分［1-2］.18-冠-6-醚是一類呈現王冠狀結構的空腔大環聚醚，其環的外沿是親脂性的乙撐基，環的內沿是富電子的雜原子如O、N、S等.自1967年冠醚被發現后［3］，18-冠-6-醚就被用于高效液相色譜中分離化合物［4］.18-冠-6-醚沒有手性，需在其分子中引入手性中心后才能作為手性識別劑.18-冠-6-醚中引入一個1，1′-聯萘單體能較好的用于液相色譜法拆分外消旋α-氨基酸［5-8］.在眾多的冠醚手性固定相中，R-（3，3′-二苯基-1，1′-二萘基）-20-冠-6表現出極好的拆分能力［9-10］，但目前未見將R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6涂敷到C18硅膠做成手性固定相的報道，因此，本文作者將R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6涂敷于5μm的C18硅膠上制得了R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6手性固定相，研究了其對9種α-氨基酸對映體的識別能力，取得了滿意的效果.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鞏義市予華儀器有限公司）；RE5298A旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）；ELGA-LC134去離子水凈化系統（英國Elga公司）；ELGA-LC186高純水凈化系統（英國Elga公司）；Bruker-500核磁共振儀（德國Bruker公司）；LC600高效液相色譜儀、紫外波長檢測器、色譜工作站（美國Labtech公司），液相色譜裝柱機、不銹鋼空色譜柱：250mm×2.0mm i.d.（美國Alltech公司）；Vario ELⅢ元素分析儀（德國Vario公司）；球型硅膠YQG80（青島美高化工有限公司，粒徑5μm，比表面積300m2/g，平均孔徑10nm），R-聯萘酚（瑞士Adamas試劑有限公司）；戊乙二醇（美國Alfa試劑公司）；對甲基苯磺酰氯（上海泰坦科技股份有限公司）；二氯甲烷（天津致遠化學試劑有限公司）；四氫呋喃（天津風船化學試劑科技有限公司）；球型C 18硅膠（美國賽分科技有限公司，粒徑5μm，孔徑120nm）.其余試劑均為國產分析純試劑.

1.2 二對甲苯磺酸戊乙二醇的合成

參照文獻［11］的方法合成二對甲苯磺酸戊乙二醇（圖1）：

圖1 二對甲苯磺酸戊乙二醇的合成路線圖Fig.1 Synthetic route of pentaethylene glycol ditosylate

于100mL兩頸燒瓶中依次加入4.2mL戊乙二醇，7.62g對甲基苯磺酰氯（TsCl），1.122 1g KOH和50mL二氯甲烷（DCM），0℃下反應3h，硅膠柱色譜純化得淡黃色油狀多甘醇10.31g，產率94.4%.1H NMR（500MHz，CDCl3）δ：7.82（4H，d，J＝8.3Hz，H-2，2′，6，6′），7.37（4H，d，J＝8.1Hz，H-3，3′，5，5′），4.22～4.14（4H，m，H-8，8′），3.78～3.67（4H，m，H-9，9′），3.62（12H，d，J＝10.2Hz，H-10，10′，11，11′，12，12′），2.47（6H，s，H-7，7′）.13C NMR（126MHz，CDCl3）δ：144.19（s，C-4，4′），132.36（s，C-1，1′），129.81（d，C-3，3′，5，5′），127.98（d，C-2，2′，6，6′），70.77（t，C-12，12′），70.62（t，C-11，11′），70.52（t，C-10，10′），69.23（t，C-9，9′），68.70（t，C-8，8′），21.61（q，C-7，7′）.

1.3 R-（-1，1′-二萘基）-20-冠-6的合成

參照文獻［11］的方法合成R-（-1，1′-二萘基）-20-冠-6（圖2）：

圖2 R-（-1，1′-二萘基）-20-冠-6的合成路線圖Fig.2 Synthetic route of R-（1，1′-binaphthyl）-20-crown-6

在N2保護下，將1.6g R-聯萘酚和2.8g二對甲苯磺酸戊乙二醇加入到180mL無水THF溶液中，再加入0.5g KOH，在65℃條件下回流72h.減壓濃縮溶劑，混合物溶于CH2Cl2，水洗（200mL×3），干燥有機層、濃縮溶劑.硅膠柱純化［洗脫劑：V（乙酸乙酯）∶V（環己烷）＝1∶2］得淡黃色油狀固體1.18g，產 率47.2%.1H NMR（500MHz，CDCl3）δ：7.95（2H，dd，J＝17.6，7.3Hz，H-5，5′），7.89（2H，d，J＝8.1Hz，H-8，8′），7.50（2H，d，J＝9.0Hz，H-4，4′），7.35（2H，ddd，J＝8.1，6.6，1.2Hz，H-3，3′），7.27～7 .21（2H，m，H-7，7′），7.21～7.15（2H，m，H-6，6′），4.24（2H，ddd，J＝10.9，7.1，4.1Hz，H-11），4.07（2H，dt，J＝10.5，4.5Hz，H-11′），3.72～3.62（4H，m，H-12，12′），3.62～3.55（4H，m，H-13，13′），3.55～3.49（4H，m，H-14，14′），3.46～3.37（4H，m，H-15，15′）.13C NMR（126MHz，CDCl3）δ：154.51（s，C-2，2′），134.15（s，C-9，9′），129.44（s，C-10，10′），129.23（d，C-4，4′），127.85（d，C-5，5′），126.24（d，C-8，8′），125.49（d，C-7，7′），123.64（d，C-6，6′），120.56（s，C-1，1′），116.10（d，C-3，3′），70.89（t，C-11，11′），70.68（t，C-12，12′），70.58（t，C-13，13′），69.84（t，C-14，14′），69.82（t，C-15，15′）.

1.4 固定相的涂敷

取0.2g上述步驟制得的R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6加入10mL二氯甲烷中，振搖使其溶解.按文獻［12］的方法將其涂敷在1.8g的5μm的C18硅膠上.方法如下：取冠醚溶液5～8滴加到裝有C18硅膠的25mL圓底燒瓶中，劇烈震蕩使冠醚溶液均勻分散到C18硅膠上，旋轉蒸發除去溶劑，數次重復上述操作直至將冠醚全部均勻涂覆在C18表面上。

1.5 柱子的裝填

采用濕法裝柱，取1.5g上述制備的手性固定相，加入24mL甲醇-水（體積比為1∶9）溶液中，攪拌使成為勻漿液.用甲醇-水（體積比為1∶9）做頂替液［13］，在40MPa壓力下進行裝柱.

1.6 色譜條件

流動相為pH＝2的高氯酸溶液，流速為0.1 mL·min-1，柱溫為25℃.流動相使用前均經過0.45μm濾膜過濾，超聲脫氣后備用.檢測波長為210nm.

2 結果與討論

2.1 R-（1，1-二萘基）-20-冠-6手性固定相的元素分析

對R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6手性固定相（CSP）和C18硅膠進行元素分析，結果見表1.

表1 元素分析結果Table 1 The results of elemental analysis

根據元素分析的結果可以算出R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6的涂敷質量為C18硅膠質量的9.23%，與實際添加值10%基本一致.

2.2 理論塔板數

以L-對羥基苯甘氨酸測柱效，計算塔板數為：

式中：t1出峰時間，w1/2為半峰高.

不對稱因子：

式中：A為10%峰高處前半峰的寬度，B為同高度處后半峰的寬度

實際塔板數為28 688塊/m，說明柱效還是比較好的.不對稱因子As為1.447，說明峰形還是比較好的.

2.3 R-（1，1-二萘基）-20-冠-6手性色譜柱對手性化合物的拆分

得到的R-（1，1-二萘基）-20-冠-6手性色譜柱，以pH＝2的高氯酸溶液作流動相，流速為0.1mL·min-1，柱溫為25℃的條件下對9種常見的α-氨基酸對映體進行拆分，其結構如圖3所示.

R-（1，1-二萘基）-20-冠-6手性色譜柱對各氨基酸的拆分結果見表2.

從表2可以看出，所拆分的9種α-氨基酸對映體中纈氨酸、對羥基苯甘氨酸、苯甘氨酸、谷氨酸、色氨酸這5種能得到分離，分離譜圖如圖4所示.

α-氨基酸對映體在冠醚手性固定相上保留時間的不同可以解釋為［10］：氨基酸上的氨基在流動相高氯酸溶液中會被質子化轉變成氨基酸陽離子，該陽離子會分布于流動相中并和固定相手性冠醚環中的氧原子產生作用.由于冠醚中的手性聯萘酚造成的空間位阻，氨基酸的D-及L-構型與冠醚環的作用力不同，使得氨基酸外消旋體在手性柱中的移動速度不同，因此氨基酸的外消旋體在手性冠醚柱中得到手性拆分.

表2 手性柱對α-氨基酸對映體的拆分結果Table 2 The separation results ofα-amino acid enantiomers on chiral columns

圖3 α-氨基酸的結構式Fig.3 Molecular structures ofα-amino acid

圖4 α-氨基酸對映體的拆分譜圖Fig.4 Enantioseparation chromatograms ofα-amino acid

2.4 R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6手性固定相的穩定性

得到的R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6手性固定相在pH＝2的高氯酸溶液為流動相的條件下使用240h后，各α-氨基酸的容量因子基本保持不變，并且測定該手性固定相的含碳量也幾乎沒有改變，表明R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6手性固定相化學穩定性良好，可以在pH＝2的酸性條件下長時間使用.

3 結論

本文作者以R-聯萘酚和二對甲苯磺酸戊乙二醇為原料合成了R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6，并將其涂敷在5μm的C18硅膠上制成了高效液相色譜冠醚手性固定相.在流動相為pH＝2的高氯酸，柱溫為25℃的條件下，其對9種常見的α-氨基酸對映體進行了拆分，結果表明，該手性固定相對5種α-氨基酸對映體（纈氨酸、苯甘氨酸、對羥基苯甘氨酸、谷氨酸、色氨酸）有不同程度的拆分效果，說明R-（1，1′-二萘基）-20-冠-6冠醚手性固定相（CSP）能對手性氨基酸進行較好的拆分.

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