手性金屬有機(jī)框架材料NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的液相色譜拆分性能研究

背景介紹手性(chirality)一詞源于希臘語“cheir(手)”。所謂手性分子，顧名思義就是具有手性的分子，即立體結(jié)構(gòu)對稱、左右相反，本身與其鏡像不能疊合。金屬有機(jī)框架(MOFs)材料是由金屬離子或金屬簇與有機(jī)連接體組裝而成，其具有優(yōu)異的孔隙率、高度可調(diào)的孔形狀、完善的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、大的內(nèi)表面積。將MOFs用于高效液相色譜(HPLC)使待分離物手性分離因子更大、分析速度更快、分析更加精準(zhǔn)。目前市面上所售藥物大部分具有手性，這些藥物往往只有一種對映體具有藥效，而另一種對映體往往是無效甚至具有毒副作用，所以利用高效液相色譜分離手性藥物仍然是研究重點(diǎn)。文章亮點(diǎn)1.

利用后修飾法成功將D-(+)-葡萄糖接枝到NH2-MIL-53(Al)，制得手性MOFs(NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖)；2.

利用“網(wǎng)包法”制備NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖固定相，并用其成功制備高效液相色譜(HPLC)手性柱；3.NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色譜柱成功拆分15種手性化合物及2種苯系位置異構(gòu)體，其中9種手性化合物和2種苯系位置異構(gòu)體達(dá)到基線分離。內(nèi)容介紹本文采用溶劑熱合成法，成功合成了非手性MOFs(NH2-MIL-53(Al))，再用D-(+)-葡萄糖對其進(jìn)行手性修飾，最終合成手性MOFs(NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖)。對NH2-MIL-53(Al)和NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖進(jìn)行X射線粉末衍射分析(PXRD)、紅外光譜分析(FTIR)、圓二色譜分析(CD)、氮?dú)馕綔y試、掃描電子顯微鏡(SEM)表征。采用“網(wǎng)包法”制備了NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖固定相用于高效液相色譜(HPLC)手性柱，對其拆分能力進(jìn)行考察。1

實(shí)驗(yàn)部分1.1

主要儀器與試劑1.2

實(shí)驗(yàn)方法1.2.1

NH2-MIL-53(Al)的制備1.2.2

NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的制備1.2.3

利用網(wǎng)包法制備高效液相色譜NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖固定相1.2.4

手性NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色譜柱的填充1.2.5

色譜條件及拆分性能評價(jià)參數(shù)2

結(jié)果與討論2.1

NH2-MIL-53(Al)和NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的粉末X衍射圖NH2-MIL-53(Al)主要衍射峰為8.74、10.48、17.62和26.44°，NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖主要衍射峰也是為8.74、10.48、17.62和26.44°，表明修飾后的MOFs晶型結(jié)構(gòu)保持不變。圖1

材料的粉末X射線衍射結(jié)果Fig.1

XRDresultsofmaterials2.2

NH2-MIL-53(Al)和NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖紅外光譜分析NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的紅外譜圖中，3385cm-1和3500cm-1處的-NH2特征峰大幅減弱，證明D-(+)-葡萄糖成功接在NH2-MIL-53(Al)上。2.3

NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的圓二色譜（CD）分析經(jīng)D-(+)-葡萄糖衍生后的NH2-MIL-53(Al)其科頓(Cotton)效應(yīng)明顯，表明NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖具有手性且合成成功。2.4

NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖N2吸附脫附分析使用標(biāo)準(zhǔn)的Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法計(jì)算，得到NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的比表面積為33.09m2/g，孔體積為0.05cm3/g，孔徑大小約為4.12nm。2.5

NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖及固定相掃描電鏡(SEM)分析NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖整體為相互堆疊的薄片狀，厚度約在30~100nm之間，此外，對純硅膠以及固定相NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖進(jìn)行SEM表征，結(jié)果見圖7，表明NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖已成功固載于硅膠表面。2.6

手性NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色譜柱對外消旋體的拆分該固定相對15種外消旋體有著不同程度的拆分，分別是聯(lián)糠醛、二苯基乙醇酮、華法林、鹽酸普萘洛爾、鹽酸美西律、1-苯乙醇、佐匹克隆、1-苯基-1-戊醇、2-甲氧基-2-苯乙醇、1,2-環(huán)氧丁烷、1,2-環(huán)氧己烷、3-羥基丁酸乙酯、異丙基縮水甘油醚、乳酸乙酯、δ-辛內(nèi)酯。2.7

手性NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色譜柱對苯系位置異構(gòu)體的拆分2.8

NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色譜柱的重復(fù)性評價(jià)以二苯基乙醇酮為分析測試物，流動(dòng)相為V（正己烷）：V（異丙醇）=9∶1，在重復(fù)進(jìn)樣5次后，保留時(shí)間和峰面積的RSD為1.19%和1.34%，拆分效果基本不變，表明手性NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色譜柱有良好的重復(fù)性。圖3

二苯基乙醇酮在NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色譜柱上的分離重復(fù)性分離譜圖Fig.3

ChromatogramsofseparationsofReproducibledetectionof2-Hydroxy-1,2-diphenylethanoneonNH2-MIL-53(Al)-D-(+)-glucosecolumn3

結(jié)論本文采用溶劑熱法合成了非手性MOFs材料NH2-MIL-53(Al)，通過后修飾將D-(+)-葡萄糖接入該材料中使其具有手性。采用“網(wǎng)包法”將NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖固載到硅膠表面，并以其作為固定相制備了NH2-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖手性色譜柱。在對其進(jìn)行分離測試時(shí)，使用正己烷/異丙醇為流動(dòng)相對多種外消旋體