Chiralcel OD-H手性柱拆分醇類對映體

朱濛恩，張詩楠，李國祥

(1.湖北民族大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 恩施 445000；2.生物資源保護(hù)與利用湖北省重點實驗室(湖北民族大學(xué))，湖北 恩施 445000)

醇類對映體由于其獨特的結(jié)構(gòu)特性，廣泛應(yīng)用于手性藥物[1]、香料[2]、食品添加劑[3]、功能材料[4]等領(lǐng)域.因此有關(guān)醇類對映體的分離研究越來越受到人們的普遍重視.目前醇類對映體分離方法有動力學(xué)拆分法[5]和手性膜分離法[6-7].這些方法各有優(yōu)勢，但也有不足.如氧化動力學(xué)拆分法的理論轉(zhuǎn)化率的上限僅為50%，而另一個異構(gòu)體轉(zhuǎn)化為酮被丟棄[8]；酶催化拆分手性醇具有專一性，即不同酶的最適用底物不同，一種酶只能催化一種底物，這限制了酶促動力學(xué)拆分法對于不同手性醇拆分的應(yīng)用[9].而手性膜分離法也存在膜通量低、選擇性不高的缺陷.因而，研究新的高效拆分醇類對映體的方法意義重大.

近年來，用高效液相色譜法(HPLC)拆分手性化合物顯示出了獨特的優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于各種外消旋體的拆分及天然有效成分的分離[10].多糖類手性色譜柱是在HPLC手性分離柱中應(yīng)用最廣泛的一類柱子[11]，很多手性化合物可以在該類分離柱上得到較好地分離，其中纖維素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)Chiralcel OD柱是四大首選商品柱之一，對各種外消旋體表現(xiàn)出優(yōu)秀的拆分能力[12].但其專門針對醇類化合物的手性分離鮮有報道，使用Chiralcel OD手性色譜柱，研究其對9種醇類外消旋體的分離效果，考察流動相組成、流速、溫度等主要因素對分離的影響，為手性醇的高效拆分提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐.

1 試驗部分

1.1 儀器和試劑

高效液相色譜儀(大連依利特有限公司，Agress 1100)，Chiralcel OD-H手性柱(大賽璐藥物手性技術(shù)(上海)有限公司).主要試劑包括正己烷(分析純)(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，異丙醇(分析純)(上海麥克林生化科技有限公司)，1-(1-萘基)乙醇(梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司)，2-苯基-1-丙醇(2)(北京百靈威科技有限公司)，3-芐氧基-1,2-丙二醇(3)(Flurochem化學(xué)有限公司)，1-苯基-1,2-乙二醇(4)(萊華爾科技(深圳)有限公司)，1-(4-氯苯基)乙醇(8)(西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司)；其它試劑均購于大賽璐藥物手性技術(shù)(上海)有限公司.

圖1 9種手性醇化合物的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Molecular structures of nine chiral alcohols

1.2 色譜條件

色譜柱為Chiralcel OD-H柱(250 mm×4.6 mm.i.d.，5 μm).流動相的基礎(chǔ)溶劑為正己烷，極性調(diào)節(jié)劑為異丙醇.優(yōu)化的流動相組成為正己烷-異丙醇，流速為0.3～1.0 mL/min，進(jìn)樣量為20 μL，檢測波長為254 nm，柱溫為25～35 ℃，流動相用0.45 μm微孔膜過濾后超聲脫氣，樣品用流動相配制并用0.45 μm微孔膜過濾.色譜柱死時間t0用溶劑1,3,5-叔丁基苯測定，第一個洗脫峰的保留因子k1=(t1-t0)/t0，第二個洗脫峰的保留因子k2=(t2-t0)/t0，分離因子α=k2/k1，分離度Rs=2(t2-t1)/(W1+W2)，t1和t2分別為第一個洗脫峰和第二個洗脫峰的保留時間，W1和W2分別為第一個洗脫峰和第二個洗脫峰的峰寬.

2 結(jié)果與討論

以正己烷-異丙醇作流動相，在Chiralcel OD-H柱上，對1-(1-萘基)乙醇(1)、2-苯基-1-丙醇(2)、3-芐氧基-1,2-丙二醇(3)、1-苯基-1,2-乙二醇(4)、1,1-二苯基-1,2-丙二醇(5)、α-甲基苯基甲醇(6)、1-(4-氯苯基)乙醇(7)、苯丙氨醇(8)、苯甘氨醇(9)共9種醇類外消旋體(結(jié)構(gòu)如圖1所示)進(jìn)行拆分，并分別考察流動相組成、流速、溫度等因素對分離性能的影響.

2.1 異丙醇含量對手性拆分的影響

流動相的比例和組成對外消旋體的分離有重要影響.選擇正己烷作為流動相主體，在固定流動相流速0.5 mL/min、柱溫25 ℃的情況下，改變流動相中異丙醇的體積分?jǐn)?shù)(分別為5%、10%、15%)，考察異丙醇的用量對9種手性醇的拆分效果，結(jié)果見表1.從表1中可以看出，在給定的色譜條件下，8種醇類外消旋體得到了有效拆分，其中7種獲得了基線分離.且隨著異丙醇含量的增加，所有外消旋體保留時間(t1，t2)縮短，分離度Rs逐漸減小，而容量因子α略有波動，但變化不大.這可能是隨著異丙醇含量增加，流動相極性的增強，降低了醇類對映體分子與多糖類手性固定相之間的相互作用所致.當(dāng)流動相中異丙醇的體積分?jǐn)?shù)為5%時，被分離組分的分離度雖然最大，但相應(yīng)的保留時間最長，且響應(yīng)值明顯降低，色譜峰拖尾嚴(yán)重.而當(dāng)流動相中異丙醇的體積分?jǐn)?shù)為15%時，對映體分離度降低較多.因此，綜合考慮，選擇異丙醇的體積分?jǐn)?shù)為10%的流動相較為適宜.

2.2 流動相流速對手性拆分的影響

以異丙醇體積分?jǐn)?shù)為10%的正己烷-異丙醇為流動相、柱溫25 ℃的條件下，改變流動相流速(分別為0.3、0.5、1.0 mL/min)，考察不同流速對9種手性醇的拆分效果，結(jié)果見表2.從表2中可以看出，在給定的色譜條件下，同樣是8種醇類外消旋體得到了有效拆分，其中7種達(dá)到了基線分離.且隨著流速的增大，對映體保留時間明顯減小，分離度有所降低，在0.3 mL/min的流速下，對映體的保留時間過長.而且在低流速時，色譜峰拖尾也比較嚴(yán)重.在流速為0.5 mL/min的條件下，分離度普遍比流速為1.0 mL/min的大，出峰時間都在30 min內(nèi).為建立一種同時滿足快速分離分析且達(dá)到一定分離效果的手性拆分方法，選擇0.5 mL/min的流速較為合適.

表1 異丙醇含量對手性拆分的影響

表2 流動相流速對手性拆分的影響

表3 溫度對手性拆分的影響Tab.3 Effect of temperature on chiral resolution

2.3 溫度對手性拆分的影響

在固定流動相流速0.5 mL/min、異丙醇體積含量為10%流動相的條件下，改變色譜柱溫度(分別為25、30、35 ℃)，考察不同溫度下對9種手性醇的拆分效果，結(jié)果見表3.從表3中可以看出，在給定的色譜條件下，8種醇類外消旋體得到了有效拆分，其中7種獲得了基線分離.且隨著溫度的增加，醇類對映體的保留時間、分離因子和分離度略有降低.這可能是隨著溫度的升高，溶質(zhì)在固定相和流動相之間的傳質(zhì)速度加快，對映體出峰時間相應(yīng)變快的緣故.根據(jù)Van’t Hoff方程lnα=-Δ(ΔH)/RT+Δ(ΔS)/R，經(jīng)線性擬合可計算出與拆分機(jī)理相關(guān)的熱力學(xué)參數(shù)，見表4所示.樣品1、3、5、6、9對映體的分離因子隨著溫度升高而降低，分離過程受吸附焓控制，樣品4、7、8的分離因子隨溫度變化波動不大.低溫下對映體會有更強的保留性，分離因子和分離度一般都比高溫時大，雖然升高溫度在一定程度上能縮短對映體的保留時間，但是隨著溫度的升高，大部分手性醇的分離度降低.且由于Chiralcel OD-H柱的溫度適用范圍是0～40 ℃，綜上考慮，選擇室溫25 ℃為最優(yōu)柱溫.

表4 五種手性醇對映體的Van’t Hoff方程和ΔΔH、ΔΔSTab.4 Van’t Hoff equations and ΔΔH,ΔΔS of five enantiomers of chiral alcohols

2.4 優(yōu)化條件下的結(jié)果

以正己烷∶異丙醇(90∶10，v/v)為流動相，當(dāng)流速為0.5 mL/min、柱溫25 ℃時，除了2號樣品，其它8個樣品均得到拆分，其中7個達(dá)到基線分離，它們的分離因子α和分離度Rs分別為α1=1.83、α3=1.29、α4=1.10、α5=1.78、α6=1.29、α8=1.11、α9=1.86，Rs1=12.73、Rs3=4.67、Rs4=1.75、Rs5=11.80、Rs6=1.84、Rs8=2.22、Rs9=12.34，部分對映體的分離色譜圖如圖2所示.

a：樣品1；b：樣品3；c：樣品4；d：樣品5；e：樣品6；f：樣品8圖2 部分手性醇在最優(yōu)條件下的色譜分離圖Fig.2 Chromatograms of partial chiral alcohols under optimal conditions

3 結(jié)論

用 Chiralcel OD-H手性商品柱對9種醇類外消旋體進(jìn)行了拆分，考察了正己烷/異丙醇流動相的組成、流速、柱溫對分離的影響，優(yōu)化了醇類對映體分離條件.最優(yōu)條件下，絕大部分的手性醇得到了有效拆分，且主要是受吸附焓控制.該方法簡單、高效、快捷，為醇類對映體的高效拆分及制備型分離提供了新的依據(jù).