液相色谱手性物质分离工作总结

1.拆分化合物有限 2.某些添加剂不够稳定
手性试剂衍 生法
1.固定相流动相简单 2.有利于增加紫外或荧光灵敏度
1.高纯衍生化试剂 2.异构体间衍生速率无法保证 3.不可逆破坏
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手性色谱柱拆分机理1
Dalgliesh: 要实现手性识别，手性化合物分子与手性 固定相之间至少存在三种相互作用。这种 相互作用包括氢键、偶级-偶级作用、ππ作用、静电作用、疏水作用或空间作用, 并且其中至少有一种作用具有立体选择性。
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手性固定相分类
• 刷（Brush）型或称为Prikle型 • 聚合物固定相（如纤维素、淀粉，合成的手性聚
合物） • 大环手性固定相（环糊精、手性冠醚、大环抗生
素） • 蛋白质（Protein）型 • 配体交换（Ligand exchange）型 • 分子印迹固定相
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• 了解样品反相色谱信息：
如果合成人员提供反相色谱信息，可以知道其样 品的纯度。也可以根据流动相条件来确定手性分 离中烷烃与醇的比例，甚至依此判定以及是否需 要添加酸碱添加剂。
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• 样品前处理：
1. 1~2mg EtOH，MeOH溶解。 2. 如难溶，且为盐，加入酸碱添加剂助溶。酸碱总浓度不
(样品需具有一定的挥发性及热稳定性） • 毛细管电泳(HPCE) • 超临界流体色谱（SFC) • 薄层色谱（TLC，定性）
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手性色谱柱的发展史
1939年Henderson和Rule在乳糖上色谱分离外消旋樟脑衍生物 1952年Dalgliesh：提出氨基酸在纸色谱上光学分离的三点作用假设 1966年Gil-Au等：用GC直接分离对映体 1971年Davankov和Rogozhin：引入手性配体交换色谱 1972年Wulff和Sarhan：制备出手性LC的酶模拟聚合物 1973年Hesse和Hagel：制备出手性拆分的纤维素三乙酸酯 1973年Stewart和Dherty：把琼酯糖键合的牛血清清蛋白（BSA）用于手性
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过去100年：拆分约7000种手性化合物 手性色谱：已拆分近万种手性化合物 液相色谱中的手性固定相已研制100多种
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HPLC分离方式： 直接法（CMPA、CSP）：
手性固定相法
是由具有光学活性的单体，固定在硅胶或其它聚合物上制成手性固定 相，通过引入手性环境使对映异构体间呈现物理特征的差异，从而达 到光学异构体拆分的目的。
常用的衍生试剂：异硫氰酸脂类，酰氯类等
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三种方法比 优点 较
手性固定相 1.适用范围广
法
2.分离制备简便 3.定量分析可靠性高
缺点
1.需特殊的固定相，价格昂贵 2.少量样品依然需要柱前衍生 （不一定是手性衍生化试剂）
手性流动相 1.固定相简单
添加剂法
2.非对映异构体化具可逆
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手性拆分在其他领域的应用：
• 农用化学 • 化妆品、香水、香料 • 营养品(人和动物) • 光学材料（如光电子用手性液晶）
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二.仪器手性拆分方式
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常用的仪器分离手性化合物的技术
• 高效液相色谱 (HPLC) • 气相色谱 (GC)
要大于1%，且要有空白对照。 3. 也可以先以少量DMSO，DMF，CHCl2溶解，然后再用
流动相稀释至不析出为止。 4. 如果样品紫外吸收很弱，则需加大样品浓度至10mg/ml. 5. 无紫外吸收，换检测器：ELSD或MS，或者让合成人员
接生色基团。 6. 过滤进样。
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• 选择合适的手性柱： 从手性固定相对样品的通用性，适应范围 考虑。如果是制备服务，在选择手性柱时 还应考虑柱容量（柱样品荷载量）。 各商品化的手性柱使用顺序大致为： IA（或AD-H）,IC，OD-H，AS-H，OJ-H
拆分 1974年Blaschke：由光学活性单体合成出用手性LC的手性聚合物 1975年Gram等：用手性冠醚发展出主-客体色谱 1979年Pirkle和House：合成出第 一个硅胶键合手性固定相，并应用于手
性LC分离 1979年Okamoto等：合成出手性LC的螺旋形聚合物 1982年Allenmark等：把琼酯键合的BSA用于手性LC 1983年Hermansson：把硅胶键合的a1-酸糖蛋白用于手性拆分 1984年Armstrong和DeMond：制备出硅胶键合环糊精固定相
同的化合物,他们不能完全叠合却互为镜像,(如 左手与右手),这种特性就叫手性(chirality)。而 这两个互为物体与镜像关系的立体异构体,称为 对映异构体 (enantiomers)。等量对映体的混 合物，其旋光性相互抵消，没有旋光能力，称 为外消旋体。
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乳酸
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H2N H O
S-天冬酰胺 ~ 甜的
R-天冬酰液胺相色谱~手性苦物的质分离工作总结
20世纪90年代后，许多国家规定，凡结构中具 有不对称因素的药物，即“手性药物”，必须 拆分其相应的立体异构体，并分别研究其药理、 毒理和药物代谢性质。对已上市的消旋体药物， 要重新评价其光学异构体的性质。对新申报的 药品，一开始就要合成其光学异构体。
（rigid & linear）
（helical）
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市售常用的手性色谱柱：
Daicel的“四大金刚”及新型的键合相系列，Phenomenex的Cellulose-1
柱型号
固定相，官能团
拆分化合物类型
Chiralpak OD Cellulose-1
（phenomenex）
Chiralpak AS
手性流动相添加剂法：
流动相中加入手性添加剂，在普通固定相上吸附，形成短暂的手性环 境并对对映异构体间进行手性识别而达到分离。（环糊精，万古霉 素，手性金属配合剂等）
间接法（CDR）：
手性试剂衍生法：
流动相对映体混合物在预处理中进行柱前衍生组成一对非对映体
(Diastereoisomers)，依其理化性质的差异，在非手性柱上得以分离。
手性中心：能引起分子具有手性的一个原子或者分子骨架的 中心，最常见的是手性碳；值得注意的是：多价杂原子 B,N,P,S等也可形成手性中心。
手性轴：分子中若干原子组成轴状结构，因分子中的一些原 子或基团在此轴周围的空间排列不同而产生手性。
手性面：分子的手性由于某些基团对分子中的某一平面的不 同分布而引起。
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手性固定相法拆分机理2
Dalgliesh三点作用模型
①
基体
③
(S)-选择子
②
①
基体
(S)-选择子
②
相互作用强，保 留长，后出峰
(R)-溶质 相互作用弱，保 留短，先出峰
(S)-溶质
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手性分离效果是多种相互作用共同作用的 结果。这些相互作用通过影响包埋复合物 的形成，特殊位点与分析物的键合等而改 变手性分离结果。由于这种作用力较微弱， 因此需要仔细调节、优化流动相和温度以 达到最佳分离效果。
液相色谱手性物质分离 工作总结
2020/11/26
液相色谱手性物质分离工作总结
• 一.手性现象的介绍 • 二.仪器手性拆分方式 • 三.液相手性柱分析方法开发流程 • 四.工作中的一些实例讨论
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一.手性现象的介绍
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• 概念： 问:什么是手性？ 答:分子组成与构造完全相同但分子的立体结构不
Chiralpak IA 淀粉三（3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯）
Chiralpak IC 纤维素三（3,5-二氯苯基氨基甲酸酯）
液相色谱手性物质分离工作总结
三.液相手性拆分方法流程
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液相手性方法开发的基本配置：
液相部分：四元泵，DAD检测器 手性色谱柱若干（150mm*4.6mm，5um） 柱选择器（最好带温控）
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• 了解待分离化合物样品结构信息：
手性方法建立的第一步为检查待测物的化学结构， 尽可能地获取样品的如下信息——在不同溶剂中 的溶解性。形成氢键、π键或者偶极相互作用的 能力；是否有极性官能团（是否含氨基NH2-、羧 基-COOH或者既含酸性基团又有碱性基团）；手性 中心附近有无大的刚性取代基；紫外光谱可否检 测，酸碱是否稳定等。诸如此类的样品结构信息 对预判手性分离能力及手性固定相的选择有较大 的帮助作用。
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手性中心 手性轴 手性面
螺几省
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• 对映异构体特性: 物理化学性质上：
具备相同 的熔沸点,溶解度，紫外，红外，核磁，质谱等, 仅旋光方向相反。 鉴别：XRD,XRPD
生物活性上：
可能有着巨大差异。
液相色谱手性Baidu Nhomakorabea质分离工作总结
OH
CH 3
OCH 2 CHCH 2 NHCH * CH 3
• 手性分子的研究历史
• 1801年 Hauy发现水晶晶体显示半面现象。 • 1809年 Malus观察到水晶晶体引起的偏光效应。 • 1812年 Biot发现了水晶片的旋光性 • 1815年 Biot将研究延伸到有机物及其溶液，发现除石英外樟脑、柠檬油、
松节油等酒精溶液以及蔗糖、酒石酸水溶液剂许多液体有机化合物 具有旋光性。 • 1848年 Pasteur在28岁时，研究酒石酸钠时发现有两种晶体。他在放大镜下 根据晶形的不同用镊子将其分成两份，配制成溶液测旋光，发现一 左旋、一右旋。又从结构上推想和分子结构的不对称联系起来，认 为一物一像。（历史上第一个手性拆分实验） • 1874年 J.H. van’t Hoff提出C四面体学说，记为： 如果一个C上连有四个不同基因，在空间有两种排列，表示有二 种不同的构型。二种构型之间为物象关系：外形相似，但不能重 合。
Chiralcel AD
Chiralcel OJ
纤维素三（3,5-二甲苯基氨基甲酸酯）
淀粉三[（S）-α-甲基苯基氨基甲酸酯] 淀粉三（3,5-二甲苯基氨基甲酸酯）
纤维素三（4-甲基苯基甲酸酯）
含有芳香基、酰胺基、羰基、 硝基、氨基、磺酰基、氰基、 羧基、羟基等化合物的分离， 及具有不对称点的位阻大的 化合物的分离
Propranolol（萘心安） S-异构体 为治疗心脏病药物心得安 R-异构体为避孕药
对
O
Thalidomide （反应停）
映
N
*
R-异构体为镇静药
体 的
OO
N
O
H
S-异构体 有致畸胎作用
不
同
生
*
*
理
活
R-(+)-苎烯 ~ 桔子味
L-(-)-苎烯 ~ 柠檬味
性
O
O
H2N
OH
OH NH 2
NH 2 HO
聚合物固定相的手性化合物拆分作用力
R
O
Dipole-dipole
Cellulose
stacking O
Amylose
O
N
H
HNR HOR
Hydrogen bond
X
π- π
Hydrogen bond
Y R
O
H
R
N
H
R
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纤维素和直链淀粉的空间结构
Cellulose
Amylose
流动相:涂敷型：
Hexane, Heptane, EtOH, IPA，ACN，MeOH（少量混合使用） 添加剂：TFA，MSA，ESA(离子对),DEA，MEA，(HAC，HCOOH,丁胺) 常备的配置的流动相（14种）： Hexane, Hexane(0.1%TFA), Hexane(0.1%DEA), Hexane(5%EtOH,0.1%MSA), Hexane(5%EtOH,0.1%MEA) EtOH, EtOH(0.1%TFA), EtOH(0.1%DEA) IPA, IPA(0.1%TFA), IPA(0.1%DEA), ACN，MEOH
不对称C原子数目（n）与立体异构体数之间的关系为2n
• 1966年 Lngold和V.Prelog分析讨论了旋光性与分子结构间的关系，建议将
分子本身与其镜像不能重合的分子，定义为手性分子。
液相色谱手性物质分离工作总结
如何判断：
分子的手性与处于手性部分的一个或一个 以上的特定原子有关，使分子具有手性的 几何因素有手性中心、手性轴和手性面。
流动相：键合型（8种）
THF，MtBE，CHCl3，CH2Cl2 乙酸乙酯，1,4-二氧环乙烷，丙酮, 甲苯（紫外吸收强）
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方法步骤： • 了解待分离化合物样品结构信息 • 了解化合物反相色谱信息 • 样品前处理 • 选择合适的手性固定相（手性分析柱） • 优化流动相，柱温