纖維素苯基氨基甲酸酯的均相合成及其手性拆分性能評(píng)價(jià)

尹春春, 楊田田, 張金明, 張 軍*

(1.中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所, 中國(guó)科學(xué)院工程塑料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100190; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

不同旋光活性的對(duì)映異構(gòu)體分子往往表現(xiàn)出不同甚至相反的生物活性和藥理活性,因此獲得光學(xué)純、單一對(duì)映體在生物、醫(yī)藥和材料領(lǐng)域具有重要意義[1-3]。色譜拆分法被認(rèn)為是測(cè)定對(duì)映體純度和分離制備光學(xué)純單一對(duì)映體最有效、最可靠、應(yīng)用最廣泛的方法,其核心是具有手性識(shí)別功能的手性拆分材料。多糖衍生物手性拆分材料(包括纖維素和淀粉的苯甲酸酯和苯基氨基甲酸酯)因具有很好的手性識(shí)別能力(識(shí)別近90%的手性樣品)得到了廣泛的研究和應(yīng)用[4-9]。

多糖衍生物的手性拆分能力主要取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu)特征,包括取代度、取代基團(tuán)種類、取代基團(tuán)位置、聚合度和多糖類型等[4-6,10-36]。通常認(rèn)為多糖衍生物的取代度越高,手性拆分能力越強(qiáng)[4-11]。Toga等[11]通過水解法制得取代度為2.14～3.0的纖維素苯甲酸酯,指出全取代的樣品手性拆分性能最強(qiáng)。但是,近年來實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明取代度對(duì)多糖衍生物的手性拆分性能影響顯著。袁黎明等[12]發(fā)現(xiàn)二取代的纖維素2,3-二苯基氨基甲酸酯的手性選擇性遠(yuǎn)好于纖維素2,3,6-三苯基氨基甲酸酯,兩者的分離因子針對(duì)不同的對(duì)映體各有優(yōu)點(diǎn),前者通常具有更小的保留因子,可縮短分析時(shí)間;甚至未取代的純纖維素對(duì)一些對(duì)映體也具有較好的手性拆分能力[13]。我們[14-16]通過均相反應(yīng)合成了取代度為1.0～3.0的纖維素衍生物,發(fā)現(xiàn)纖維素4-叔丁基苯甲酸酯和3,5-二甲基苯甲酸酯在取代度為2.58時(shí)表現(xiàn)出最強(qiáng)手性拆分性能,遠(yuǎn)高于取代度為3.0的衍生物;對(duì)于纖維素3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯,取代度為2.0和3.0的衍生物針對(duì)不同的對(duì)映體各有優(yōu)勢(shì)。顯然,取代度與多糖衍生物的手性拆分性能并非線性相關(guān),需要針對(duì)不同的衍生物基團(tuán)開展更加詳細(xì)的研究。

取代基團(tuán)種類,即苯環(huán)上取代基團(tuán)的種類和位置,對(duì)手性拆分性能具有顯著影響[4-6,17-19]。對(duì)于纖維素衍生物而言,給電子取代基甲基和弱吸電子基團(tuán)(如:氯、氟等)提高手性識(shí)別能力,而給電子基團(tuán)甲氧基和強(qiáng)吸電子基團(tuán)(如:硝基)顯著降低手性識(shí)別能力。另外,苯環(huán)上取代基團(tuán)位置對(duì)多糖衍生物的手性識(shí)別能力也有影響。在苯環(huán)間位和對(duì)位引入取代基團(tuán)時(shí)多糖衍生物表現(xiàn)出較好的手性拆分效果,但在鄰位引入取代基時(shí)手性識(shí)別能力下降。

取代基團(tuán)位置和分布同樣會(huì)影響手性拆分性能[20-29]。沈軍等[30-33]發(fā)現(xiàn)區(qū)域選擇性取代的結(jié)構(gòu)顯著提高直鏈淀粉和纖維素衍生物的手性拆分性能。柏正武等[34-36]利用殼聚糖上氨基與羥基的反應(yīng)活性不同,制得性能優(yōu)異的手性拆分材料。我們[37]通過無保護(hù)-脫保護(hù)的兩步合成過程制得手性拆分性能優(yōu)異的纖維素6-苯甲酸酯-2,3-苯基氨基甲酸酯,發(fā)現(xiàn)區(qū)域選擇性取代的纖維素混合酯與非區(qū)域選擇性取代的纖維素混合酯在手性拆分性能上有互補(bǔ)效應(yīng)。

聚合度是影響多糖衍生物手性拆分性能的重要因素。沈軍等[38]指出聚合度高于18時(shí),纖維素3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯才具有較好的手性識(shí)別能力。我們[15]發(fā)現(xiàn)聚合度在140～220之間時(shí),纖維素3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯具有最佳的手性識(shí)別性能。此外,直鏈多糖衍生物的手性拆分能力明顯優(yōu)于支鏈多糖衍生物,支鏈淀粉衍生物手性拆分能力較差。

本文中,我們將纖維素溶解于離子液體中,通過均相反應(yīng)制備了18種取代度不同和苯環(huán)上帶有不同取代基團(tuán)的纖維素苯基氨基甲酸酯,考察了取代度、苯環(huán)上取代基團(tuán)種類和位置對(duì)產(chǎn)物手性拆分性能的影響,揭示了纖維素苯基氨基甲酸酯化學(xué)結(jié)構(gòu)和手性拆分性能的關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

圖1 10種外消旋物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

微晶纖維素(MCC, Avicel PH-101),購(gòu)自北京鳳禮精求商貿(mào)有限公司,聚合度220, 80 ℃真空干燥。1-烯丙基-3-甲基咪唑氯(AmimCl),實(shí)驗(yàn)室合成[15],水含量低于0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。苯基異氰酸酯和3,5-二甲基苯基異氰酸酯,分析純,購(gòu)自Energy Chemical。3,5-二氯苯基異氰酸酯、3,4-二氯苯基異氰酸酯、2,4-二氯苯基異氰酸酯、2,3-二氯苯基異氰酸酯、2,6-二氯苯基異氰酸酯、2,4,6-三氯苯基異氰酸酯、3-甲基-4-氯苯基異氰酸酯、2-甲基-5-氯苯基異氰酸酯、4-甲基-3-氯苯基異氰酸酯和1-萘基異氰酸酯,分析純,購(gòu)自伊諾凱。多孔球型硅膠(直徑:5 μm;平均孔徑:30 nm),購(gòu)自北京綠百草科技發(fā)展公司。氨丙基三乙氧基硅烷,分析純,購(gòu)自TCI。10種外消旋物質(zhì)均購(gòu)自Sigma Aldrich(結(jié)構(gòu)式見圖1): (1)2-苯基環(huán)己酮(2-phenylcyclohexanone), (2)Tr?ger’s Base, (3)黃烷酮(flavanone), (4)1-(2-萘基)乙醇(1-(2-naphthyl)ethanol), (5)2-羥基-1,2-二苯基乙酮(benzoin), (6)三(2,4-戊二酮酸)鈷(cobalt(III) acetylacetonate), (7)反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷(trans-stilbene oxide), (8)2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇(2,2,2-trifluoro-1-(9-anthryl)ethanol), (9)2-苯基乙醇(1-phenethyl alcohol), (10)2-苯基-1-丙醇(2-phenyl-1-propanol)。正己烷、異丙醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和四氫呋喃(THF),色譜純,購(gòu)自Honeywell公司。其他試劑均為分析純,購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

圖2 纖維素苯基氨基甲酸酯在離子液體1-烯丙基-3-甲基咪唑氯(AmimCl)中的均相合成路線

傅里葉變換紅外光譜(FTIR)采用Nicolet 6700 FTIR傅里葉變換紅外光譜儀(Perkin-Elmer公司,美國(guó))對(duì)樣品測(cè)試得到,掃描次數(shù)16次,波數(shù)范圍為650～4 000 cm-1。氫核磁共振譜(1H-NMR)采用Bruker AV400核磁儀(Bruker公司,德國(guó))在室溫測(cè)試,溶劑為氘代二甲基亞砜(DMSO-d6)或氘代吡啶(Py-d5),加入2～3滴氘代三氟乙酸以移除活潑氫。HPLC測(cè)試在Waters e2695(Waters公司,美國(guó))上進(jìn)行,采用UV2489雙通道紫外檢測(cè)器。

1.2 纖維素苯基氨基甲酸酯的合成

將1.0 g微晶纖維素加入到19.0 g AmimCl中,于80 ℃機(jī)械攪拌溶解1 h,得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的纖維素/AmimCl溶液。然后,加入苯異氰酸酯,80 ℃反應(yīng)3 h。反應(yīng)結(jié)束后加入甲醇沉淀,使用砂芯漏斗過濾、洗滌3次后,干燥。將干燥后的樣品溶于DMF中,再次使用甲醇沉淀,過濾、洗滌3次,最后置于60 ℃的真空烘箱中干燥,得到纖維素苯基氨基甲酸酯樣品(見圖2)。

為了便于閱讀,根據(jù)苯環(huán)上取代基團(tuán)的結(jié)構(gòu)對(duì)不同取代基團(tuán)的纖維素苯基氨基甲酸酯進(jìn)行縮寫,如圖2所示:纖維素苯基氨基甲酸酯(C-H)、纖維素2-甲基-5-氯苯基氨基甲酸酯(2-CH3-5-Cl)、纖維素3-氯-4-甲基苯基氨基甲酸酯(3-Cl-4-CH3)、纖維素3-甲基-4-氯苯基氨基甲酸酯(3-CH3-4-Cl)、纖維素3,5-二氯苯基氨基甲酸酯(3,5-Cl2)、纖維素3,4-二氯苯基氨基甲酸酯(3,4-Cl2)、纖維素2,4-二氯苯基氨基甲酸酯(2,4-Cl2)、纖維素2,3-二氯苯基氨基甲酸酯(2,3-Cl2)、纖維素2,6-二氯苯基氨基甲酸酯(2,6-Cl2)、纖維素2,4,6-三氯苯基氨基甲酸酯(2,4,6-Cl3)、纖維素1-萘基氨基甲酸酯(1-N)和纖維素3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯(3,5-(CH3)2)。

1.3 氨丙基硅膠的制備

將12 g的多孔球型硅膠,放入250 mL燒瓶中,于180 ℃真空干燥5 h,冷卻至室溫。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下,加入120 mL無水甲苯和2 mL無水吡啶,再加入90 mL氨基三甲氧基硅烷,110 ℃回流12 h。冷卻至室溫,使用砂芯漏斗過濾固體,依次使用甲醇、丙酮、正己烷洗滌固體,最后將制得的氨丙基硅膠置于60 ℃真空干燥箱中干燥6 h,密封保存。

1.4 纖維素苯基氨基甲酸酯手性固定相的制備

將1.2 g纖維素苯基氨基甲酸酯溶解于100 mL THF或DMF/THF中,滴加到用THF浸潤(rùn)后的6.8 g氨丙基硅膠里,攪拌過夜,通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā),緩慢除去溶劑,60 ℃真空烘箱干燥,得到纖維素苯基氨基甲酸酯手性固定相。

1.5 色譜柱的制備及HPLC測(cè)試

采用勻漿法裝填色譜柱,勻漿液為正己烷/異丙醇(50∶50, v/v),在40 MPa壓力下將固定相裝入不銹鋼(250 mm×4.6 mm)色譜柱中。

HPLC測(cè)試在室溫進(jìn)行;流動(dòng)相為正己烷/異丙醇(98∶2, v/v),流速1 mL/min,色譜柱死時(shí)間及柱效分別由1,3,5-三叔丁基苯和甲苯測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 纖維素苯基氨基甲酸酯的均相合成與結(jié)構(gòu)表征

纖維素不熔融、難溶解的特點(diǎn),使得目前工業(yè)上制備纖維素衍生物只能采用非均相工藝。近年來,一些纖維素溶劑的出現(xiàn)為纖維素衍生物的均相合成提供了條件,均相反應(yīng)可以有效地克服非均相反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低、耗時(shí)長(zhǎng)、產(chǎn)物均一性差、取代度不能控制等缺點(diǎn)[39]。其中,離子液體作為一類新型非質(zhì)子型纖維素溶劑,其可設(shè)計(jì)性、高極性和近乎無水的環(huán)境非常適合作為纖維素衍生化反應(yīng)介質(zhì),多種傳統(tǒng)的和新奇的纖維素衍生物都已經(jīng)被合成出來[40-51]。與傳統(tǒng)的非均相纖維素衍生化方法相比,以離子液體為介質(zhì)的均相衍生化法表現(xiàn)出一些顯著的優(yōu)點(diǎn):反應(yīng)簡(jiǎn)便、高效,反應(yīng)過程中纖維素的降解程度輕,產(chǎn)物均一性好,溶劑可回收并可反復(fù)使用。特別是,通過控制反應(yīng)溫度、時(shí)間和投料比等反應(yīng)條件即可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的調(diào)控。

本文中,我們以AmimCl離子液體為溶劑,通過均相反應(yīng)將苯環(huán)上帶有不同取代基團(tuán)的苯基氨基甲酸酯引入纖維素,改變反應(yīng)條件即可調(diào)控產(chǎn)物的取代度(DS),合成路線如圖2所示。產(chǎn)物的取代度根據(jù)核磁譜圖計(jì)算[37,47,50]。隨著苯異氰酸酯與纖維素重復(fù)單元的物質(zhì)的量比的增加,取代基團(tuán)的取代度也隨之提高(見表1)。

表1 不同反應(yīng)條件下纖維素苯基氨基甲酸酯的取代度

DS values were calculated from nuclear magnetic resonance spectra[37,47,50].

通過1H-NMR和FTIR對(duì)纖維素苯基氨基甲酸酯進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。纖維素苯基氨基甲酸酯的代表性1H-NMR譜圖如圖3所示,其中化學(xué)位移在6.0～8.5之間的峰屬于苯環(huán)上氫的信號(hào)峰,2.8～5.8之間的峰為纖維素骨架上氫的信號(hào)峰,0.6～2.1之間的峰屬于甲基上氫的信號(hào)峰。纖維素苯基氨基甲酸酯的代表性FTIR譜圖如圖4所示,3 400 cm-1附近出現(xiàn)了N-H的伸縮振動(dòng)峰,1 715 cm-1附近出現(xiàn)了C=O的伸縮振動(dòng)峰,1 600 cm-1和1 440 cm-1出現(xiàn)了苯環(huán)骨架伸縮振動(dòng)峰,1 540 cm-1出現(xiàn)了N-H的彎曲振動(dòng)峰,1 215 cm-1出現(xiàn)了C-N或C-O的伸縮振動(dòng)峰。另外,由于苯環(huán)上取代基團(tuán)的種類和位置不同,所以在650～1 000 cm-1出現(xiàn)了不同的苯環(huán)C-H面外變形振動(dòng)峰。這些結(jié)果表明,我們成功制得了纖維素苯基氨基甲酸酯。

圖3 纖維素苯基氨基甲酸酯的代表性1H-NMR譜圖

圖4 纖維素苯基氨基甲酸酯的代表性FTIR譜圖

2.2 手性拆分性能評(píng)價(jià)

2.2.1取代度的影響

我們采用HPLC考察了所制備的18種纖維素苯基氨基甲酸酯衍生物對(duì)10種手性分子的拆分性能,結(jié)果表明:取代度對(duì)纖維素苯基氨基甲酸酯的手性拆分性能有重要的影響,對(duì)于絕大部分的手性分析物,隨著纖維素苯基氨基甲酸酯取代度的增加,手性拆分效果提高,全取代的纖維素苯基氨基甲酸酯表現(xiàn)出最好的拆分效果,結(jié)果見表2。

對(duì)于C-H,當(dāng)取代度為1.83時(shí),手性拆性能較差,僅能識(shí)別1-(2-萘基)乙醇、三(2,4-戊二酮酸)鈷和2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇;當(dāng)取代度增加到2.51時(shí),C-H對(duì)1-(2-萘基)乙醇、三(2,4-戊二酮酸)鈷和2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇手性拆分效果顯著提高,實(shí)現(xiàn)基線分離,同時(shí)可識(shí)別Tr?ger’s Base、2-羥基-1,2-二苯基乙酮和反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷;當(dāng)取代度增加到3.0時(shí),C-H對(duì)除2-羥基-1,2-二苯基乙酮以外的手性分析物的拆分效果均顯著提高,其中Tr?ger’s Base、1-(2-萘基)乙醇、三(2,4-戊二酮酸)鈷、反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷和2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇實(shí)現(xiàn)了基線分離。對(duì)于3,5-Cl2,當(dāng)取代度為1.40時(shí),對(duì)三(2,4-戊二酮酸)鈷可以實(shí)現(xiàn)基線分離,可識(shí)別1-(2-萘基)乙醇、2-羥基-1,2-二苯基乙酮、反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷和2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇;當(dāng)取代度增加到3.0時(shí),手性拆分效果明顯提高,3,5-Cl2對(duì)2-苯基環(huán)己酮、Tr?ger’s Base、2-羥基-1,2-二苯基乙酮、三(2,4-戊二酮酸)鈷和反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷均可實(shí)現(xiàn)基線分離,對(duì)黃烷酮、2-羥基-1,2-二苯基乙酮和2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇也有較好的拆分效果。3-Cl-4-CH3表現(xiàn)出相似的現(xiàn)象,當(dāng)取代度增加到3.0時(shí)拆分能力最強(qiáng),對(duì)2-苯基環(huán)己酮、黃烷酮、三(2,4-戊二酮酸)鈷和反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷可實(shí)現(xiàn)基線分離。先前的研究表明纖維素衍生物的手性拆分性能是疏水螺旋結(jié)構(gòu)和弱氫鍵作用協(xié)同的結(jié)果[14-16,37],部分取代的纖維素苯基氨基甲酸酯中剩余過多羥基會(huì)帶來較強(qiáng)的非特異性吸附效應(yīng),導(dǎo)致拆分性能的下降。因此,對(duì)于相同取代基團(tuán)而言,全取代的纖維素苯基氨基甲酸酯表現(xiàn)出最強(qiáng)的手性拆分性能。

2.2.2弱吸電子基團(tuán)的影響

在苯環(huán)上引入取代基團(tuán)會(huì)影響纖維素苯基氨基甲酸酯高分子鏈的螺旋結(jié)構(gòu),同時(shí)帶來極性和作用位點(diǎn)的改變,從而影響纖維素衍生物的手性拆分性能。首先,我們?cè)诒江h(huán)不同位置引入2～3個(gè)弱吸電子的氯基團(tuán),考察氯在苯環(huán)上不同位置對(duì)纖維素苯基氨基甲酸酯手性拆分性能的影響,結(jié)果見表3。

表2 10種外消旋化合物在不同取代度的纖維素苯基氨基甲酸酯上的手性拆分結(jié)果

k1: retention factor;α: separation factor;Rs: resolution, -: no resolution.Eluent: hexane/2-propanol (98∶2, v/v); flow rate: 1 mL/min.

表3 10種外消旋化合物在含氯基團(tuán)的纖維素苯基氨基甲酸酯上的手性拆分結(jié)果

Eluent: hexane/2-propanol (98∶2, v/v); flow rate: 1 mL/min.-: no resolution.

與不帶取代基團(tuán)的C-H相比,3,5-Cl2對(duì)2-苯基環(huán)己酮、黃烷酮、2-羥基-1,2-二苯基乙酮和反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷的拆分效果提高,但對(duì)1-(2-萘)乙醇和2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇的拆分效果降低。3,4-Cl2對(duì)2-苯基環(huán)己酮和反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷的拆分效果提高,但對(duì)Tr?ger’s Base、1-(2-萘)乙醇和2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇的拆分效果降低。當(dāng)在苯環(huán)鄰位引入氯基時(shí),所得纖維素衍生物,比如:2,3-Cl2、2,4-Cl2和2,4,6-Cl3,幾乎沒有手性拆分性能。這種現(xiàn)象可能是因?yàn)猷徫蝗〈鶊F(tuán)的空間位阻效應(yīng)影響了纖維素衍生物鏈的螺旋結(jié)構(gòu),同時(shí)鄰位氯基跟鄰近的酰胺基團(tuán)形成氫鍵,占據(jù)了氫鍵識(shí)別位點(diǎn),使得手性拆分性能降低。

2.2.3不同取代基團(tuán)及取代位置的影響

我們?cè)诒江h(huán)不同位置引入1個(gè)弱吸電子的氯基團(tuán)和1個(gè)給電子的甲基基團(tuán),考察氯和甲基在苯環(huán)上不同位置對(duì)纖維素苯基氨基甲酸酯手性拆分性能的影響,結(jié)果見表4。

與不帶取代基團(tuán)的C-H相比,3-CH3-4-Cl對(duì)2-苯基環(huán)己酮、黃烷酮、2-羥基-1,2-二苯基乙酮和反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷的拆分效果顯著提高,實(shí)現(xiàn)了基線分離,對(duì)Tr?ger’s Base、1-(2-萘基)乙醇和2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇的拆分性能降低。2-CH3-5-Cl對(duì)黃烷酮和2-羥基-1,2-二苯基乙酮的拆分效果提高,實(shí)現(xiàn)了基線分離,對(duì)Tr?ger’s Base、1-(2-萘基)乙醇、三(2,4-戊二酮酸)鈷和2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇的手性拆分效果降低。3-Cl-4-CH3對(duì)2-苯基環(huán)己酮、黃烷酮、三(2,4-戊二酮酸)鈷和反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷的拆分效果提高,對(duì)Tr?ger’s Base、1-(2-萘基)乙醇、2-羥基-1,2-二苯基乙酮和2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇的手性拆分效果降低。其中,3-CH3-4-Cl和2-CH3-5-Cl,特別是3-CH3-4-Cl表現(xiàn)出較強(qiáng)的手性拆分性能,對(duì)于部分手性分析物拆分效果強(qiáng)于C-H和3,5-(CH3)2。

在18種纖維素苯基氨基甲酸酯中,對(duì)于2-苯基環(huán)己酮,3-CH3-4-Cl和3,5-Cl2表現(xiàn)出最強(qiáng)的拆分效果;對(duì)于Tr?ger’s Base, 3,5-(CH3)2拆分效果最好;對(duì)于黃烷酮,2-CH3-5-Cl拆分效果最好;對(duì)于1-(2-萘基)乙醇,C-H拆分效果最好;對(duì)于2-羥基-1,2-二苯基乙酮,3-CH3-4-Cl和2-CH3-5-Cl表現(xiàn)出最強(qiáng)的拆分效果;對(duì)于三(2,4-戊二酮酸)鈷,3-Cl-4-CH3拆分效果最好;對(duì)于反-1,2-二苯基環(huán)氧乙烷,3-CH3-4-Cl表現(xiàn)出最強(qiáng)的拆分效果;對(duì)于2,2,2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇,C-H和3,5-(CH3)2拆分效果最好;對(duì)于2-苯基乙醇和2-苯基-1-丙醇,大部分的纖維素苯基氨基甲酸酯手性固定相無法識(shí)別,但在3-CH3-4-Cl上可以實(shí)現(xiàn)基線分離,見表4。

綜合上述HPLC結(jié)果,我們可以看到苯環(huán)上取代基團(tuán)的種類和位置對(duì)纖維素苯基氨基甲酸酯手性拆分性能影響顯著,弱的吸電子基團(tuán)氯基和給電子基團(tuán)甲基在合適的位置才能得到優(yōu)異的手性拆分材料。3-CH3-4-Cl、3,5-Cl2和2-CH3-5-Cl對(duì)一些手性分子的拆分效果優(yōu)于C-H和3,5-(CH3)2。

表4 10種外消旋化合物在含氯及甲基的纖維素苯基氨基甲酸酯上的手性拆分結(jié)果

Table 4 Chiral separation results for the 10 racemates on cellulose phenylcarbamates containing chlorine and methyl substituents

Cellulosephenylcarbamate1k1αRs2k1αRs3k1αRs4k1αRs5k1αRsC-H2.941.131.952.051.222.413.441.081.347.561.142.849.121.051.093,5-(CH3)21.411.222.270.891.453.921.711.080.984.531.061.114.571.101.493-CH3-4-Cl4.031.283.743.621.070.935.851.071.228.901.020.4514.01.325.462-CH3-5-Cl2.771.030.361.281.060.663.501.152.074.971.030.649.371.182.783-Cl-4-CH33.151.211.991.871.060.722.891.081.075.221.060.8711.51.0-Cellulosephenylcarbamate6k1αRs7k1αRs8k1αRs9k1αRs10k1αRsC-H5.971.593.740.791.262.901.881.332.110.761.0-0.751.0-3,5-(CH3)22.121.060.890.421.0-2.261.212.630.571.0-0.581.0-3-CH3-4-Cl5.701.383.610.623.7711.71.391.090.904.711.101.804.361.506.022-CH3-5-Cl2.781.0-0.651.262.351.991.161.392.011.040.672.030.701.043-Cl-4-CH34.842.246.810.561.824.881.191.120.822.321.0-2.371.0-

Eluent: hexane/2-propanol (98∶2, v/v); flow rate: 1 mL/min.-: no resolution.

3 結(jié)論

在AmimCl離子液體中通過均相反應(yīng)合成了不同取代度和帶有不同取代基團(tuán)的纖維素苯基氨基甲酸酯,改變反應(yīng)條件(如:投料物質(zhì)的量比)很容易調(diào)控產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。進(jìn)而,將其制成手性固定相,考察了纖維素苯基氨基甲酸酯的結(jié)構(gòu)對(duì)手性拆分性能的影響:隨著取代度的增加,纖維素苯基氨基甲酸酯拆分效果提高,全取代的纖維素苯基氨基甲酸酯通常表現(xiàn)出最好的拆分效果;弱吸電子基團(tuán)氯基和給電子基團(tuán)甲基在合適的位置能顯著增強(qiáng)纖維素苯基氨基甲酸酯的手性拆分性能。纖維素3-甲基-4-氯苯基氨基甲酸酯、3,5-二氯苯基氨基甲酸酯和2-甲基-5-氯苯基氨基甲酸酯表現(xiàn)出優(yōu)異的手性拆分性能。