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应用动态手性分子识别与分离研究 [复制链接]

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作者信息

林 纯,章伟光,范 *,郑盛润,殷 霞

华南师范大学化学与环境学院

广州研创生物技术发展有限公司

摘要

本文综述了色谱法和石英晶体微天平传感器技术在手性识别研究的新进展,结合其课题组的研究,重点介绍了施陶丁格反应和点击化学反应在制备新型的脲键环糊精手性固定相和多糖手性固定相方面的应用现状,探讨手性分子与手性固定相间识别机理;对紫外光谱和荧光光谱等在手性分子识别的应用进行了阐述。

正文

1高效液相色谱法的手性拆分

利用高效液相色谱法(HPLC)进行手性药物对映体的光学拆分已成为药学研究中的一大热点。在手性固定相材料中,手性选择剂和手性分子间形成非对映异构体络合物,但由于不同对映体分子间存在空间结构的差异,直接影响两者的结合和络合物的稳定性,根据这些差异有望实现对手性底物的拆分。

1.1环糊精类手性固定相

应用施陶丁格(Staudinger)反应或点击化学(Clickchemistry)反应来开发一些新型环糊精手性固定相可以解决环糊精与硅胶间键合位点不确定,手性固定相结构不明确,反应的重现性差等问题。

施陶丁格反应法是指在含叠氮基的手性选择剂和硅胶基质发生施陶丁格反应后,新生成的脲键将两者连接,与此前通过酰胺键、氨酯键和醚键等方式形成新的材料。本课题组采用施陶丁格反应将单(6A-叠氮-6A-脱氧)-P-氯苯氨基甲酰化β-环糊精键合在硅胶表面,得到一种新的单脲键键合β-环糊精手性固定相(SCDP)。(图1A)它对哌嗪衍生物对映体表现出良好的分离性能;应用SCDP半制备柱(×10.0mmID)对氧氟沙星实现半制备分离,氧氟沙星对映体的纯度超过98%。此外,手性选择剂和基质间的多键键合可提高手性固定相材料的耐酸和耐水性能,本课题组以七取代(6-叠氮-6-脱氧)-(2,3-p-氯苯氨基甲酰化)β-环糊精和硅胶反应得到一种新的多脲键β-环糊精手性固定相材料(MCDP,图1B),在极性有机相模式下对手性锇苯配合物进行制备拆分,对映体的纯度在98%以上(图2)。

图1不同键合方式的β-环糊精手性固定相的合成路线图

图2MCDP手性固定相对锇苯手性配合物的拆分

点击化学反应(clickchemistry)是指通过小单元的拼接快速完成化学合成的方法,如Cu(I)催化的端炔基和叠氮基间发生点击反应形成1,2,3-三唑.通过点击化学反应,本课题组得到一种新的三唑键合型环糊精手性固定相SCBE(图1C)。它对4-苯基-1,3-噁唑烷-2-硫酮、芳香醇、*酮类化合物和安息香等表现出良好的分离效果。

1.2多糖手性固定相

本课题组采用施陶丁格反应将含叠氮的多糖衍生物键合到硅胶基质表面,得到一系列新型键合型多糖手性固定相材料(表1)。键合型(p-氯苯氨基甲酰化)纤维素手性固定相在正相和反相条件下拆分30种手性底物,并探讨了酸/碱添加剂对手性分离性能的影响。此外,还制备出3种新的脲键键合型多糖手性固定相,即ChiralCNIA、ChiralCNIB和ChiralCNIC(表1)。

表1常见的脲键键合型多糖手性固定相

1.3蛋白质固定相

在蛋白质中,手性亚单位L-氨基酸能特异性地结合手性分子,常作为手性固定相使用,其中对牛血清白蛋白(BSA)和胃蛋白酶等研究较多.本课题组采用羰基咪唑法键合BSA到硅胶上得到键合BSA生物手性柱(ChiralNBSA),在反相体系下拆分色氨酸、匹多莫德、4-苯基-1,3-噁唑烷-2-硫酮、N-(2,4-二硝基苯基)氨基酸衍生物、甘草素、安息香和氧氟沙星等底物,考察了流动相pH值、离子强度、有机改性剂的比例、进样浓度和柱温等条件对分离性能的影响。(图4)

图4DNP-ser(A)和DNP-pro(B)在RSA柱上的色谱图

2.气相QCM手性传感器

手性传感器识别法具有简单快捷、高效灵敏和选择性高的特点。本课题组将单(6A-w-巯乙基氨基)-全苯氨基甲酰基环糊精自组装到石英晶片表面得到环糊精衍生物传感器,在气相条件下对R,S-(±)-(3-甲氧苯基)-乙胺实现手性识别,QCM识别因子为1.33;还将人、牛、羊和兔血清蛋白(HSA/BSA/GSA/RbSA)等以自组装单分子膜技术固定到石英晶体表面得到一系列生物蛋白手性传感器(图5).这些生物手性传感器对手性化合物表现出不同的手性识别能力和选择性。

图5自组装QCM系统示意图

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