沈　軍,　李　庚,　李　平,　楊　超,　劉雙燕,　岡本佳男,2

(1. 哈爾濱工程大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院, 超輕材料和表面技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 高分子材料研究中心, 黑龍江 哈爾濱 150001; 2. 日本名古屋大學(xué), 日本 名古屋 464-8603)

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新型直鏈淀粉類手性固定相的制備與手性拆分性能

沈軍1*,李庚1,李平1,楊超1,劉雙燕1,岡本佳男1,2

(1. 哈爾濱工程大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院, 超輕材料和表面技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 高分子材料研究中心, 黑龍江 哈爾濱 150001; 2. 日本名古屋大學(xué), 日本 名古屋 464-8603)

摘要:通過對糖單元2-位進(jìn)行選擇性酯化以及6-位保護(hù)與去保護(hù),運(yùn)用區(qū)域選擇性方法合成了5種新型直鏈淀粉類衍生物,分別為直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3-(4-氯苯基氨基甲酸酯)-6-(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)、直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3-(4-氯苯基氨基甲酸酯)-6-(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)、直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3,6-二(4-氯苯基氨基甲酸酯)、直鏈淀粉-2-(4-氯苯甲酸酯)-3,6-二(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)和直鏈淀粉-2-(4-氯苯甲酸酯)-3,6-二(環(huán)己基氨基甲酸酯),并將其涂覆在氨丙基硅膠表面制備了HPLC手性固定相。利用核磁共振-氫譜(1H-NMR)和傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)技術(shù)對所合成衍生物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和分析,并用HPLC法評價(jià)所合成衍生物的手性識別能力。與具有單一取代基直鏈淀粉類手性固定相的對比分析表明,所合成的新型直鏈淀粉類手性固定相對于某些對映體具有更為優(yōu)異的拆分結(jié)果。進(jìn)一步分析表明,2-、3-和6-位取代基的性能和引入位置對直鏈淀粉衍生物的手性識別能力均有較大的影響。

關(guān)鍵詞:高效液相色譜;直鏈淀粉;手性固定相;苯甲酸酯;苯基氨基甲酸酯;對映體拆分;手性識別

圖1　直鏈淀粉衍生物(A1～A5)的區(qū)域選擇性合成路線Fig. 1　Scheme of regioselective synthesis of amylose derivatives A1-A5

多糖(主要包括直鏈淀粉和纖維素)是地球上來源最豐富且具有光學(xué)活性的天然生物大分子。該類大分子具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,其糖單元上的羥基易于改性并活化,改性后的多糖類衍生物對多種外消旋體分子表現(xiàn)出良好的手性識別性能,能夠通過高效液相色譜法(HPLC)實(shí)現(xiàn)大約90%以上的對映體過量值分析[1-3]。在目前已開發(fā)的多糖類手性固定相中,以多糖苯甲酸酯與苯基氨基甲酸酯類固定相的手性拆分性能最為優(yōu)秀,可對大多數(shù)手性化合物實(shí)現(xiàn)有效拆分,是目前拆分效能最高和應(yīng)用最廣泛的手性固定相材料[4-15]。傳統(tǒng)直鏈淀粉類衍生物通常在糖單元的2-、3-和6-位引入相同的取代基[16-19],對于在上述3個(gè)位置選擇性引入不同基團(tuán)的研究相對較少,這在很大程度上制約了直鏈淀粉類衍生物的發(fā)展及其手性識別機(jī)理的深入探索。盡管目前仍然無法從分子水平對手性識別機(jī)理進(jìn)行很好的詮釋,但前期對單一取代多糖類衍生物的研究結(jié)果表明,芳環(huán)側(cè)基上所具有的取代基可能改變多糖衍生物的二級結(jié)構(gòu)和局部極性,從而對其手性識別性能產(chǎn)生較大的影響[5,7]。因此,合成具有不同選擇性取代基的直鏈淀粉類衍生物,并研究糖單元不同位置不同結(jié)構(gòu)的取代基對直鏈淀粉類衍生物手性拆分性能的影響,對探索多糖類衍生物的手性識別機(jī)理具有較為重要的意義。

為了深入探索糖單元不同位置取代基的性能、結(jié)構(gòu)和引入位置對直鏈淀粉類手性固定相手性拆分性能的影響規(guī)律,本文基于糖單元2-位的選擇性酯化以及6-位保護(hù)與去保護(hù)法,采用區(qū)域選擇性方法合成了5種新型直鏈淀粉類衍生物(其分子結(jié)構(gòu)見圖1),制備相應(yīng)的色譜手性固定相,運(yùn)用HPLC評價(jià)所制備新型的手性固定相對9種外消旋體的手性拆分的性能,并進(jìn)一步考察不同位置引入不同結(jié)構(gòu)取代基對該類直鏈淀粉衍生物立體選擇性和手性拆分性能的影響。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

直鏈淀粉(聚合度為300, Merck公司);三苯基氯甲烷(Acros北京分公司);乙烯基苯甲酸酯和4-氯乙烯基苯甲酸酯(日本Kasei公司);苯基異氰酸酯和4-氯苯基異氰酸酯(Sigma-Aldrich上海分公司); 3,5-二甲基苯基異氰酸酯和3,5-二氯苯基異氰酸酯(日本Daicel公司);環(huán)己基異氰酸酯(Adamas上海分公司);大孔硅膠(粒徑為7 μm,孔徑為100 nm,日本Daiso公司);無水N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜(DMSO)、磷酸氫二鈉、氯化鋰、無水吡啶、甲醇和四氫呋喃(THF)均為分析純試劑(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司),反應(yīng)用試劑使用前經(jīng)過蒸餾處理;正己烷和異丙醇均為色譜純試劑(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司);外消旋體(Sigma-Aldrich上海分公司)。

核磁共振-氫譜(1H-NMR)儀(500 MHz,美國Bruker公司),傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)儀(美國Perkin Elmer公司),熱重分析(TGA)儀(美國TA儀器公司), HPLC工作站(日本JASCO公司)。

1.2直鏈淀粉類衍生物的合成

直鏈淀粉類衍生物A1和A2的合成是在直鏈淀粉糖單元的3個(gè)位置上分別引入3種不同的取代基而實(shí)現(xiàn)的,其合成過程如圖1所示。首先,取適量直鏈淀粉在80 ℃下真空干燥4 h,充分溶解于DMSO中;溫度降至40 ℃,加入乙烯基苯甲酸酯和磷酸氫二鈉,反應(yīng)210 h,實(shí)現(xiàn)對糖單元2-位羥基的選擇性酯化[20];停止反應(yīng),用異丙醇隔離產(chǎn)物,60 ℃下真空干燥至恒重,產(chǎn)率為91%。然后,將上述產(chǎn)物溶于無水吡啶,加入三苯基氯甲烷,對糖單元6-位進(jìn)行保護(hù),在70 ℃下反應(yīng)24 h;加入過量的4-氯苯基異氰酸酯,80 ℃下反應(yīng)14 h,實(shí)現(xiàn)4-氯苯基氨基甲酸酯基團(tuán)在糖單元3-位的引入;停止反應(yīng),用甲醇對產(chǎn)物進(jìn)行隔離,60 ℃下真空干燥至恒重,產(chǎn)率為89%。再將所得中間產(chǎn)物溶解于含有少量鹽酸的四氫呋喃溶液中,室溫下充分?jǐn)嚢?2 h,實(shí)現(xiàn)對糖單元6-位的去保護(hù);用甲醇隔離產(chǎn)物,60 ℃下真空干燥至恒重,產(chǎn)率為79%。最后,將上述產(chǎn)物溶解于無水吡啶,加入過量的3,5-二甲基苯基異氰酸酯或3,5-二氯苯基異氰酸酯,80 ℃下反應(yīng)14 h;用甲醇隔離并洗滌產(chǎn)物,60 ℃下真空干燥至恒重,獲得直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3-(4-氯苯基氨基甲酸酯)-6-(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)(A1)和直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3-(4-氯苯基氨基甲酸酯)-6-(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)(A2),產(chǎn)率分別為87%(A1)和91%(A2)。

直鏈淀粉衍生物A3、A4和A5的合成是通過在直鏈淀粉糖單元2-位和3-、6-位上分別引入兩種不同的基團(tuán)而實(shí)現(xiàn)的,其合成過程如圖1所示。首先,完成直鏈淀粉糖單元2-位的選擇性酯化,具體步驟與上述方法一致。然后,將直鏈淀粉的2-位酯化產(chǎn)物充分溶解于無水吡啶中,加入過量的4-氯苯基異氰酸酯或3,5-二氯苯基異氰酸酯或環(huán)己基異氰酸酯,80 ℃下反應(yīng)14 h;用甲醇隔離產(chǎn)物,60 ℃下真空干燥至恒重,即可得到直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3,6-二(4-氯苯基氨基甲酸酯)(A3)、直鏈淀粉-2-(4-氯苯甲酸酯)-3,6-二(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)(A4)和直鏈淀粉-2-(4-氯苯甲酸酯)-3,6-二(環(huán)己基氨基甲酸酯)(A5),產(chǎn)率分別為83%(A3)、88%(A4)和87%(A5)。

運(yùn)用1H-NMR與FT-IR技術(shù)對上述反應(yīng)過程中所有中間產(chǎn)物以及最終產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和分析,并確定產(chǎn)物純度已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

1.3HPLC手性固定相的制備

稱取一定量的直鏈淀粉類衍生物(A1～A5),充分溶解于四氫呋喃,運(yùn)用涂覆法將樣品溶液涂覆在氨丙基硅膠表面,真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,經(jīng)TGA確定所制備的5種直鏈淀粉類手性固定相的涂覆率分別為18.1%(A1)、18.8%(A2)、19.0%(A3)、19.6%(A4)和19.3%(A5)。

1.4色譜條件

本文所用色譜柱的規(guī)格為25 cm×0.20 cm。用正己烷/異丙醇(90/10, v/v)作為勻漿液和頂替液,采用勻漿法裝柱。HPLC工作站包括紫外-可見光檢測器(JASCO UV-2070)和圓二色光譜儀(JASCO CD-2095)。所有色譜拆分均在常溫下進(jìn)行,檢測波長為254 nm。流動相為正己烷/異丙醇(90/10, v/v),超聲脫氣后使用；流速為0.1 mL/min。色譜柱的柱效和死時(shí)間(t0)分別用苯和1,3,5-三叔丁基苯測定。

2結(jié)果與討論

2.1直鏈淀粉類衍生物的合成與結(jié)構(gòu)表征

采用區(qū)域選擇性方法合成5種新型直鏈淀粉類衍生物(見圖1)。首先,基于Dicke[20]報(bào)道的糖單元2-位選擇性酯化法,將苯甲酸酯基團(tuán)引入直鏈淀粉糖單元的2-位;然后,依據(jù)糖單元6-位反應(yīng)活性較高的特點(diǎn),用三苯基氯甲烷完成糖單元的6-位保護(hù);再加入帶有不同側(cè)基的苯基異氰酸酯,在糖單元的3-位引入帶有不同側(cè)基的苯基氨基甲酸酯基團(tuán);將該產(chǎn)物置于HCl/THF混合溶劑中于常溫下充分?jǐn)嚢?除去6-位的保護(hù)基(三苯甲基),還原6-位羥基;最后,加入過量帶有不同側(cè)基的苯基異氰酸酯,將帶有不同側(cè)基的苯基氨基甲酸酯基團(tuán)引入糖單元的6-位,完成帶有2種或3種不同取代基的直鏈淀粉類衍生物的合成。

用1H-NMR和FT-IR對所合成的直鏈淀粉類衍生物的結(jié)構(gòu)和取代度進(jìn)行詳細(xì)表征和分析。圖2給出了所合成的直鏈淀粉衍生物A4的1H-NMR譜。從圖2可以看出,直鏈淀粉衍生物A4的各個(gè)基團(tuán)質(zhì)子的特征峰均可得到明確歸屬。從低場到高場,各個(gè)譜峰的歸屬結(jié)果如下:δ=9.46～10.61 ppm處為糖單元6-位和3-位所引入的3,5-二氯苯基氨基甲酸酯基團(tuán)中的氨基峰,δ=6.53～7.82 ppm處為苯基上的質(zhì)子峰,δ=3.93～6.26 ppm處是糖單元的質(zhì)子峰。各質(zhì)子峰面積比例非常接近理論值2∶10∶6。以上1H-NMR分析結(jié)果充分證明我們所獲得的直鏈淀粉衍生物A4的結(jié)構(gòu)符合預(yù)期目標(biāo)。

圖2　直鏈淀粉衍生物A4的1H-NMR譜圖(d5-吡啶, 80 ℃, 500 MHz)Fig. 2　1H-NMR spectrum of amylose derivative A4 in pyridine-d5 at 80 ℃ (500 MHz)

此外,由FT-IR分析結(jié)果可知,直鏈淀粉衍生物A4在3 341 cm-1處出現(xiàn)N-H特征吸收峰,在1 720 cm-1處出現(xiàn)羰基C=O特征吸收峰,并且在3 500 cm-1處的O-H伸縮振動吸收峰已基本消失,表明直鏈淀粉糖單元上的羥基已全部轉(zhuǎn)化為苯甲酸酯或苯基氨基甲酸酯基團(tuán)。

2.2直鏈淀粉-2-苯甲酸酯系列衍生物的手性拆分性能評價(jià)及影響因素分析

應(yīng)用HPLC評價(jià)所制備的5種新型直鏈淀粉類手性固定相對9種手性化合物(3～11,如圖3)的手性拆分性能。圖4為手性化合物三乙酰基丙酮酸鈷(8號)在手性固定相A4上的HPLC拆分譜圖,其中t1、t2分別為先后洗脫的一對對映體的保留時(shí)間,t0為死時(shí)間8.65 min,保留因子k1和k2可通過公式k1=(t1-t0)/t0和k2=(t2-t0)/t0計(jì)算得到,分別為2.38和4.00。最后由公式α=k2/k1計(jì)算得到分離因子α為1.68。該結(jié)果表明8號對映體在本文所制備的手性固定相A4上實(shí)現(xiàn)了基線分離。

3種新型直鏈淀粉類手性固定相A1、A2和A3對9種手性化合物的手性拆分結(jié)果列于表1中,同時(shí)為了對比分析,將同樣在2-位具有苯甲酸酯基團(tuán)且3-、6-位具有不同苯基氨基甲酸酯取代基的直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3-(3,5-二甲基)-6-(3,5-二氯)苯基氨基甲酸酯(1a)和直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3-(3,5-二氯)-6-(3,5-二甲基)苯基氨基甲酸酯(2a)的色譜拆分結(jié)果同時(shí)列于表1中。

圖3　9種手性化合物(3～11)Fig. 3　Nine racemates (3-11)

從表1可以看到,盡管對于A1～A3 3種直鏈淀粉類衍生物而言,其糖單元的2-位與3-位所引入的取代基均相同,三者在結(jié)構(gòu)上的唯一差別在于糖單元6-位所引入的基團(tuán)不同。但僅僅這一結(jié)構(gòu)上的差異已導(dǎo)致這3種手性固定相的手性拆分性能存在較大的差別。總的來說,糖單元6-位帶有吸電子側(cè)基(-Cl)的A2和A3對除4號以外的其他多數(shù)對映體的拆分性能優(yōu)于6-位帶有供電子側(cè)基(3,5-二甲基)的A1。尤其是7、8和11號對映體,在固定相A2和A3上可實(shí)現(xiàn)有效拆分,但在固定相A1上卻幾乎無法被拆分。與此同時(shí),對于4號對映體(反式-2,3-二苯基環(huán)氧乙烷)而言,它在固定相A1上可獲得有效拆分,分離因子達(dá)到1.86,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在A2上的分離因子(1.21),而在A3上則根本沒有分離跡象。以上結(jié)果表明,糖單元6-位上引入取代基的電負(fù)效應(yīng)對于直鏈淀粉類手性固定相的手性識別與拆分性能具有較大的影響。對比A2與A3的色譜拆分結(jié)果不難發(fā)現(xiàn),除了9號對映體以外,前者對于所測試的多數(shù)對映體的手性拆分性能均高于后者,意味著6-位所引入苯基氨基甲酸酯苯環(huán)上側(cè)基的取代位置與數(shù)量對該類直鏈淀粉衍生物的手性識別性能也具有較大影響。這一結(jié)論與文獻(xiàn)[5, 17, 19]中所報(bào)道的結(jié)果相吻合。

此外,由A1與2a的對比分析發(fā)現(xiàn),二者在糖單元2-、6-位上具有相同的取代基,僅3-位取代基上苯環(huán)所引入側(cè)基的位置與數(shù)量不同。色譜拆分結(jié)果顯示,在3-位上引入更多吸電子基團(tuán)(-Cl)的2a對大多數(shù)對映體的拆分性能明顯高于A1。尤其對于A1無法拆分的6、8和9號對映體,可在2a上獲得高效拆分。A2和1a的結(jié)構(gòu)差異也僅僅在于其糖單元3-位所引入取代基有所不同。二者色譜拆分結(jié)果的對比分析表明,1a對大多數(shù)對映體的拆分性能均優(yōu)于A2。表明糖單元3-位取代基上苯環(huán)所引入側(cè)基的位置與數(shù)量對于具有不同取代基直鏈淀粉類衍生物的二級結(jié)構(gòu)影響較大,從而導(dǎo)致其立體選擇性與手性識別性能發(fā)生較大變化。而4號和5號對映體在A1與2a上的洗脫順序發(fā)生逆反,同時(shí)4、5、7和8號對映體在A2與1a上的洗脫順序也發(fā)生逆轉(zhuǎn),說明3-位取代基上苯環(huán)所引入側(cè)基的位置與數(shù)量對于該類直鏈淀粉衍生物的高階有序結(jié)構(gòu)具有一定影響。

表 1　直鏈淀粉衍生物A1～A3對圖3中9種對映體的色譜拆分結(jié)果及其與直鏈淀粉衍生物1a和2a的對比

a) Column: 25 cm×0.20 cm; flow rate: 0.1 mL/min; eluent: hexane/2-propanol (90/10, v/v). The signs in parentheses represent the circular dichroism signal of the first-eluted enantiomer. b) Data taken from the reference 16: column, 25 cm×0.46 cm; flow rate, 0.5 mL/min; eluent, hexane/2-propanol (90/10, v/v); the signs in parentheses represent the optical rotation of the first-eluted enantiomer.

圖4　三乙?；徕?圖 3中的8號化合物)在手性固定相A4上的HPLC拆分譜圖Fig. 4　Chromatograms for the resolution of cobalt tris(acetylacetonate) (8# compound in Fig. 3) on CSP A4

2.3直鏈淀粉-2-(4-氯苯甲酸酯)系列衍生物的手性拆分性能評價(jià)及影響因素分析

表2中列出了本文所制備的另外2種新型直鏈淀粉類手性固定相A4和A5對9種手性化合物(3～11號化合物)的手性拆分性能,同時(shí)將直鏈淀粉-2-(4-氯苯甲酸酯)-3,6-二(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)(3a)以及具有單一取代基的直鏈淀粉-三(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)(ADCPC)和直鏈淀粉-三(環(huán)己基氨基甲酸酯)的色譜拆分結(jié)果同時(shí)列于表2中,便于對比分析。

可以看到,盡管本文所制備的2種新型直鏈淀粉類衍生物A4和A5及已報(bào)道的另一種衍生物3a,在其糖單元2-位具有相同的取代基(4-氯苯甲酸酯),但其3-、6-位引入取代基的不同導(dǎo)致這3種衍生物呈現(xiàn)明顯不同的手性拆分性能。對于3、5、6、8和11號對映體,糖單元3-、6-位具有含苯環(huán)取代基(苯基氨基甲酸酯)的直鏈淀粉衍生物A4和3a的手性拆分性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過3-、6-位不具有含苯環(huán)取代基(環(huán)己基氨基甲酸酯)的A5。尤其是在A5上幾乎無法拆分的8號和11號對映體,可在A4上實(shí)現(xiàn)高效的基線分離。固定相A4對3、5、6、8和9號對映體的保留因子遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于A5和3a,表明3-、6-位引入具有吸電子效應(yīng)的苯基氨基甲酸酯基團(tuán)會增強(qiáng)直鏈淀粉衍生物與對映體分子之間的相互作用,這在一定程度上可能提高該類直鏈淀粉衍生物對于對映體分子的立體選擇性與手性識別作用。對A4和3a的手性拆分性能的進(jìn)一步對比分析可發(fā)現(xiàn),二者僅在3-、6-位取代基的電負(fù)效應(yīng)有所不同,但它們對于某些對映體(如4、6和9號)表現(xiàn)出截然不同的識別性能。以上結(jié)果再次表明,糖單元3-、6-位引入取代基的結(jié)構(gòu)與性能對于該類直鏈淀粉衍生物的二級結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大影響,并最終導(dǎo)致其手性拆分性能發(fā)生較大變化。

此外,對于3-、6-位具有相同取代基(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯),僅2-位取代基不同的直鏈淀粉衍生物A4與ADCPC、A5與ATCHC兩對衍生物而言,前者與后者對于多數(shù)對映體的手性拆分性能差異顯著。如5號和8號對映體在A4上獲得高效拆分,而在ADCPC上無法拆分;在A5上無法識別的6號和7號對映體,卻能在ATCHC上實(shí)現(xiàn)有效拆分。另外,這兩對固定相對于某些對映體的保留因子(如A4和ADCPC對于8號和9號對映體,A5和ATCHC對于5、7和9號對映體)均有較大差別。說明固定相與對映體分子之間所形成的瞬間非對映體配合物的穩(wěn)定性由于2-位取代基的不同而發(fā)生較大變化。以上結(jié)果表明,糖單元2-位所引入的取代基也對該類直鏈淀粉衍生物的手性拆分性能具有較大的影響。除了2-位取代基的電負(fù)效應(yīng)所帶來的影響以外,ADCPC與ATCHC在2-位上所具有的氨基也會引起衍生物與某些對映體分子之間產(chǎn)生不同的氫鍵相互作用,并導(dǎo)致衍生物的二級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而形成不同的手性識別與拆分效果。

表 2　直鏈淀粉衍生物A4、A5對9種對映體的色譜拆分結(jié)果及其與直鏈淀粉衍生物3a、ADCPC和ATCHC的對比

a, b) column: 25 cm×0.20 cm; flow rate: 0.1 mL/min; eluent: hexane/2-propanol (90/10, v/v); the signs in parentheses represent the circular dichroism signal of the first-eluted enantiomer. b) Data taken from reference 17. c) Data taken from reference 21: column, 25 cm×0.46 cm; flow rate, 0.5 mL/min; eluent, hexane/2-propanol (90/10, v/v); the signs in parentheses represent the optical rotation of the first-eluted enantiomer.

3結(jié)論

應(yīng)用一系列區(qū)域選擇性酯化方法合成了5種新型具有2種或3種不同取代基的直鏈淀粉類衍生物,分別為直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3-(4-氯苯基氨基甲酸酯)-6-(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)、直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3-(4-氯苯基氨基甲酸酯)-6-(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)、直鏈淀粉-2-苯甲酸酯-3,6-二(4-氯苯基氨基甲酸酯)、直鏈淀粉-2-(4-氯苯甲酸酯)-3,6-二(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)和直鏈淀粉-2-(4-氯苯甲酸酯)-3,6-二(環(huán)己基氨基甲酸酯),制備了HPLC手性固定相,并系統(tǒng)考察了它們對9種手性化合物的手性拆分能力。結(jié)果表明,糖單元2-位具有苯甲酸酯基團(tuán),同時(shí)3-、6-位具有不同苯基氨基甲酸酯基團(tuán)的5種新型直鏈淀粉類衍生物具有各自不同的手性拆分優(yōu)勢。與已報(bào)道的區(qū)域選擇性取代和單一取代的直鏈淀粉類衍生物相比,本文所制備的新型手性固定相對某些對映體分子顯示出更優(yōu)的手性識別能力。進(jìn)一步對比分析表明,糖單元3個(gè)位置所引入取代基的結(jié)構(gòu)、電負(fù)效應(yīng)和引入位置對于直鏈淀粉類衍生物的手性拆分性能均具有較大的影響。同時(shí),直鏈淀粉衍生物的高階有序結(jié)構(gòu)也可能受到糖單元3個(gè)位置所引入取代基的影響而產(chǎn)生不同的變化。

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Preparation and enantioseparation property of novel amylose-based chiral stationary phases for high performance liquid chromatography

SHEN Jun1*, LI Geng1, LI Ping1, YANG Chao1, LIU Shuangyan1, OKAMOTO Yoshio1,2

(1. Polymer Materials Research Center, Key Laboratory of Superlight Materials and Surface Technology of Ministry of Education, College of Materials Science and Chemical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China; 2. Nagoya University, Nagoya 464-8603, Japan)

Abstract:Five new amylose derivatives, namely amylose 2-benzoate-3-(4-chlorophenylcarbamate)-6-(3,5-dimethylphenylcarbamate), amylose 2-benzoate-3-(4-chlorophenylcarbamate)-6-(3,5-dichlorophenylcarbamate), amylose 2-benzoate-3,6-bis(4-chlorophenylcarbamate), amylose 2-(4-chlorobenzoate)-3,6-bis(4-chlorophenylcarbamate) and amylose 2-(4-chlorobenzoate)-3,6-biscyclohexylcarbamate, were synthesized by a series of regioselective process. These derivatives were then coated on the surface of aminopropyl silica gels, and used as chiral stationary phases (CSPs) for high performance liquid chromatography (HPLC). These derivatives were characterized by1H-nuclear magnetic resonance (1H-NMR) and Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopies, and their chiral recognition abilities were evaluated using nine racemates by HPLC. Compared with other amylose derivatives, some racemates were better resolved on the new CSPs. The obtained results indicate that the property and position of substituents at 2-, 3- and 6-positions of glucose unit have great influence on the chiral recognition abilities of the amylose derivatives.

Key words:high performance liquid chromatography (HPLC); amylose; chiral stationary phases (CSPs); benzoates; phenylcarbamates; enantioseparation; chiral recognition

DOI:10.3724/SP.J.1123.2015.10015 [3]Shen J, Okamoto Y. Chem Rev, 2015, 10.1021/acs. chemrev.5b00317

*收稿日期:2015-10-12

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21474024,51073046);黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(B2015022);中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(HEUCFT1009).

中圖分類號:O658

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1000-8713(2016)01-0050-07

色譜手性分離?？ぱ芯空撐?/p>

*通訊聯(lián)系人.Tel:(0451)82568191,E-mail:shenjun@hrbeu.edu.cn.

Foundation item: National Natural Science Foundation of China (21474024, 51073046); Natural Science Foundation of Heilongjiang Province (B2015022); Fundamental Research Fund for the Central Universities (HEUCFT1009).