高磺化β環(huán)糊精毛細管電泳分離分析手性芳香仲醇

1、DOC格式論文，方便您的復制修改刪減高磺化環(huán)糊精毛細管電泳分離分析手性芳香仲醇（作者:_單位: _郵編: _） 作者：劉鵬 何煒 秦向陽 王巧峰 李曉曄 張生勇【摘要】 以高磺化環(huán)糊精為毛細管電泳手性選擇劑，建立了有效分離7種手性芳香仲醇對映體的方法。在20 mmol/L H3PO4三乙醇胺為背景電解質(pH 2.5)，6%(m/V) 高磺化環(huán)糊精為手性選擇劑(SCD)，柱溫20 ，操作電壓-15 kV，檢測波長214 nm等優(yōu)化條件下，所有芳香仲醇對映體均實現(xiàn)基線分離。以本方法測定了7種芳香酮不對稱氫轉移反應產物7種手性芳香仲醇的百分對映體過量值(% ee)，其測定結果與高效液相色譜、氣相色

2、譜測定結果完全一致。本方法可以用于手性芳香仲醇光學純度的測定。 【關鍵詞】 毛細管電泳，手性選擇劑，環(huán)糊精, 手性分離，手性芳香仲醇，百分對映體過量值1 引 言手性芳香仲醇是重要的手性化合物，很多天然有機化合物和具有生理活性的物質都含有手性芳香仲醇的結構，采用高效液相色譜(HPLC)法對其進行分離測定已有文獻報道1,2，而通過毛細管電泳測定的工作較少3,4。帶負電的磺?；h(huán)糊精(SCD)手性選擇劑已被廣泛用于一系列中性和帶電化合物的毛細管電泳手性分離57，但卻未見用于手性芳香仲醇光學純度測定的研究報道。不對稱氫轉移反應是獲得手性芳香仲醇的重要途徑之一8。為了提高該類反應產物的光學純度，已設計合

3、成了大量的新型手性催化劑9,10。如何評價這些催化劑的性能(特別是立體選擇性)已成為迫切需要解決的問題。為了建立方便、快速和靈敏的百分對映體過量值(% ee)的測定方法，本實驗以SCD為手性選擇劑，H3PO4三乙醇胺為背景電解質，建立了毛細管電泳拆分芳香仲醇對映體和測定不對稱氫轉移反應產物的百分對映體過量值(% ee)的方法。2 實驗部分2.1 儀器與試劑P/A CETM MDQ型毛細管電泳儀系統(tǒng)(美國Beckman公司); 配有二極管陣列檢測器，BeckmanSystem Gold軟件和可控溫度卡盒; 熔融空心石英毛細管柱(75 m i.d.375 m o.d., 總長 60 cm，有效長度

4、50 cm， 河北永年銳灃色譜器件有限公司); 343型自動旋光儀(美國PerkinElmer公司); 320S pH計(Metter Toledo公司); Delta 320S pH計(中國上海Metter Toledo公司)。高磺化環(huán)糊精(SCD)(美國SigmaAldrich公司); 2甲基1苯基1丙酮、間三氟甲基苯乙酮(美國Acros公司); 1苯基1丁酮(美國Alfa Aesar公司); H3PO4(HPLC級，天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心); NaOH(優(yōu)級純，中國醫(yī)藥集團上海化學試劑公司進口分裝); 三乙醇胺(天津市紅巖化學試劑廠)。其它試劑均為分析純。實驗用水為去離子水(Mil

5、liQ系統(tǒng)純化)。運行緩沖液的配制：準確移取0.068 mL H3PO4，用去離子水稀釋至50.0 mL，濃度為20.0 mmol/L，在pH計監(jiān)控下，用三乙醇胺調至pH 2.5，精密移取6.0 mL，在其中溶解36 mg SCD，即得6 g/L 6%(m/V) SCD的運行緩沖液(緩沖液均為實驗前現(xiàn)配，防止SCD水解)。樣品溶液的配制：稱取外消旋或對映體純的芳香仲醇10 mg，用40%甲醇定溶至10 mL。實驗前，用甲醇稀釋至50 mg/L(外消旋體)或1 g/L(左旋體芳香仲醇)，進行分離實驗。運行緩沖液和樣品溶液需經0.22 m微孔濾膜過濾，超聲脫氣5 min后使用。所有儲備液均應保存于

6、4 冰箱中。2.2 實驗方法所有測試用外消旋芳香仲醇樣品均以相應的芳香酮為原料，在無水甲醇中用NaBH4還原制備。所測定的7種左旋體芳香仲醇樣品是本實驗室通過相應芳香酮的不對稱氫轉移反應獲得10。7種芳香仲醇的化學結構見圖1。 圖1 7種芳香仲醇的化學結構在50 mL圓底燒瓶中加入5 mmol 芳香酮，25 mL無水甲醇，搖勻，待芳香酮溶解后加入0.227 g NaBH4，室溫攪拌40 min，薄層層析法(TLC)監(jiān)控(展開劑為V(石油醚)V(乙酸乙酯)= 91混合液，反應結束后，減壓蒸除甲醇，快速柱層析分離，得外消旋芳香仲醇無色液體。IR(KBr, cm-1): 3300(s), 3050(

7、w), 2900(m), 1600(s), 1500(m), 1200(m)和1000(s)。3 結果與討論本實驗中毛細管電泳手性分離度按式(1)計算：RS=2t2-t1w1+w2(1)式中，t1和t2是兩個對映體的遷移時間，w1和w2是對映體各自以時間(min)為單位的基線峰寬。本實驗中手性芳香仲醇百分對映體過量值(% ee)按式(2)計算：ee(%)=A1-A2A1+A2100(2)式中，A1和A2表示對映體的相關峰面積，A/t表示對映體各自峰面積除以相應的遷移時間(假定A1是不對稱反應主要產物的相關峰面積)。3.1 背景電解質類型對分離的影響以SCD為手性選擇劑，在反極性電壓模式下，分別

8、考察了3種緩沖體系(H3PO4三乙醇胺、H3PO4三乙胺和TrisH3PO4)。實驗表明，在20 mmol/L H3PO4三乙醇胺緩沖體系中， 7種手性芳香仲醇均能得到基線分離。因此，選擇H3PO4三乙醇胺為毛細管電泳分析的緩沖溶液。3.2 SCD濃度對分離度和遷移時間的影響考察了SCD濃度分別為2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%(m/V) 時各芳香仲醇分離度(Rs)。結果表明(圖2a)，隨著SCD濃度增大，幾乎所有分析物的Rs都先增加后下降。當SCD濃度為6%(m/V)時，(), (), (), ()和() 獲得最好的分離，而()和() 達到最大Rs的SCD濃度分別為3%和

9、7% (m/V)。因SCD濃度增加，其與芳香仲醇對映體形成包合物的穩(wěn)定性增加，左、右旋體的包合常數差異變大，因而Rs增大。當SCD濃度達到8%(m/V)時，電流已經200 A，焦耳熱迅速增加，基線噪音明顯增大，色譜峰變形。另外，隨著SCD濃度增大，所有分析物的遷移時間(t)明顯縮短(圖2b)，有利于快速分析。綜合考慮，分離(), (), ()用6%(m/V)SCD較為合適，而分離()其濃度為3%(m/V)。分離條件(separation conditions): 毛細管(capillary), 60 cm 50 cm 有效長度(effective length) 75 m i.d.; 背景電解

10、質(background electrolyte, BGE)：20 mmol/L H3PO4三乙醇胺緩沖液(phosphate buffertriethanolamine), pH 2.5; 溫度(temperature) 20 ; 應用電壓(applied voltage) -15 kV; 檢測波長(UV detection at) 214 nm. 同圖1(- are same as in Fig.1).3.3 緩沖溶液酸度對分離度和遷移時間的影響高pH下，毛細管柱表面SiOH解離，負電荷密度增加，電滲流(EOF)增加;隨著pH降低，SiOH解離受到抑制，EOF降低。當pH2.5時，質子化作

11、用使EOF趨于0，pH改變對EOF的影響降至很小，這時pH只影響樣品的解離平衡12。另外，pH也影響SCD的電荷，進而對SCD與客體分子間的疏水、氫鍵以及包絡作用等產生影響。本實驗中負電性的SCD與中性的芳香仲醇形成帶負電的絡合物，在反極性電壓模式下遷向正極，而電滲流則移向負極，這使中性芳香仲醇對映體得以分離。本實驗在20 mmol/L H3PO4中，用三乙醇胺調pH值分別為2.0, 2.5, 3.0, 3.5及4.0。以6%(m/V) SCD考察了緩沖液pH對分析物Rs和遷移時間t的影響。結果表明(圖3)： 當pH=2.5時，除()和()外，其它分析物的Rs均達到最大;當pH=3.0時，()

12、的Rs達到峰值;當pH=3.5時， ()的Rs最大。在pH=2.5時，()和()已經實現(xiàn)了基線分離。當pH繼續(xù)升高時，因電流減小，EOF不斷增大，使所有分析物的Rs又趨于下降。另外，EOF增大，樣品移向正極的時間也明顯延長。綜合考慮，本實驗選定的最合適pH值為2.5。分離條件(separation conditions): 背景電解質(BGE)為 6%(m/V) SCD; 其它條件同圖2(other separation conditions are the same as in Fig.2)。同圖1(- are same as in Fig.1).3.4 緩沖液濃度對分離度和遷移時間的影響分

13、別取15, 20, 25, 30, 40及50 mmol/L H3PO4，適量用三乙醇胺調至pH=2.5，在-15 kV, 20 電泳條件下測定。結果表明(圖 4)，隨著H3PO4濃度增大，所有分析物的Rs都增大; 當H3PO4濃度為2025 mmol/L時，Rs達到最大值;再增大其濃度，Rs又緩慢下降，但遷移時間持續(xù)延長。因為在EOF趨于零時，隨著緩沖液濃度增加，使分離樣品表面的屏蔽作用增加，使表觀電荷減小，荷質比下降，有效淌度減小，遷移時間增加，Rs得到改善13。然而，緩沖液濃度繼續(xù)增大時，峰電流的增加將導致焦耳熱的增加并最終引起峰變形，同時，由于遷移時間延長，區(qū)帶展寬，并影響了Rs的增加

14、。綜合考慮，H3PO4濃度選擇20 mmol/L。 分離條件(separation conditions): 背景電解質(BGE)： 6%(m/V) SCD; 其它條件同圖2(other separation conditions are the same as in Fig.2 )。同圖1( are the same as in Fig.1).3.5 毛細管柱溫和工作電壓對分離度和遷移時間的影響毛細管柱溫變化不僅影響分離重現(xiàn)性，也影響分離效率。在通常條件下，電滲淌度(eo)和電泳淌度(ep)與溶液粘度、雙電層zeta電位和介電常數的關系可用式(3)和式(4)表示14: eo=or(3)ep=

15、2or3(4)式中，為緩沖液粘度，為zeta電位，r為介電常數，o為真空介電常數。由式(3)和式(4)可知， eo和ep與溶液粘度成反比。當溫度升高時，緩沖液粘度降低， eo和ep隨之增大， EOF減小，而電泳速度增大，遷移時間縮短;另一方面， SCD和對映體之間的包合作用是一個快速的平衡過程，平衡常數隨溫度的增加而減小。因此，溫度逐漸升高時，樣品的Rs下降。綜合考慮，最佳溫度為20 。電壓對Rs和t的影響結果見圖5。隨著分離電壓的增加，對映體的Rs增大，遷移時間縮短，有利于芳香醇的手性分離。但當電壓超過-15 kV時，電流超過-170 A，焦耳熱快速增加，使柱效反而降低，樣品峰高也隨之降低。

16、因此，本實驗選擇的分離電壓為-15 kV。分離條件(separation conditions): 除電壓外，其它條件同圖2(except applied voltage, other separation conditions are the same as in Fig.2)。同圖1( are the same as in Fig.1).3.6 優(yōu)化條件下的電泳分離通過對各種分離條件的考察，實現(xiàn) 7 種外消旋芳香仲醇有效分離的最佳條件是：在反極性電壓模式下，區(qū)帶毛細管電泳(CZE) 運行緩沖液為20 mmol/L H3PO4三乙醇胺，pH 2.50, SCD濃度為6%(m/V)，柱溫20

17、，分離電壓-15 kV。此條件下，7種手性芳香仲醇實現(xiàn)了基線分離，其電泳圖見圖6。3.7 樣品測定用本方法測定了7種不對稱氫轉移反應產物的百分對映體過量值(% ee)，并與HPLC或GC方法測定結果進行比較(表1)。所有樣品測定5次，相關峰面積(A/t)和遷移時間的相對標準偏差(RSD)分別為3.8%和1.4%。結果表明，用CZE方法測定的7種不對稱氫轉移反應產物樣品的ee值與傳統(tǒng)的HPLC或GC法測定結果有很高的一致性，測定ee典型的電泳圖見圖7。證明本方法準確可靠，能用于手性芳香仲醇的分離分析和對映體過量值的測定。分離條件(separation conditions): 背景電解質(BGE

18、)： 20 mmol/L H3PO4三乙醇胺緩沖液(phosphate buffertriethanolamine), 6%(m/V) SCD; pH 2.5; 其它條件同圖2(other separation conditions are the same as in Fig.2)。表1 7種芳香仲醇百分對映體過量值的CZE和HPLC或GC測定結果25D絕對構型aConfigurationa94.595.0-47.5S93.794.0-32.4S95.496.0-43.0S96.397.0-48.1S94.295.0-20.7S96.797.0-51.6S76.477.0-20.9S a.

19、手性芳香仲醇的絕對構型是根據其旋光方向與同一已知化合物進行比較而確定(configuration were assigned by comparison with the sign of specific rotation of known compounds)。圖7 7種芳香仲醇的百分對映體過量值測定的毛細管電泳色譜圖【參考文獻】 1 Wainer W, Stiffin R M, Shibata T. J. Chromatogr., 1987, 411: 139151 2 Fukui Y, Ichida A, Shibata T, Mori K. J. Chromatogr., 1990,

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