手性固定相

手性固定相

手性HPLC中，手性固定相是实现对映体拆分的基础，并有多种类型。

手性固定相可以根据其化学类型分类为：①“刷型”手性固定相；②手性聚合物固定相；③环糊精类手性固定相；④大环抗生素手性固定相；⑤蛋白质手性固定相；⑥配体交换手性固定相；⑦冠醚手性固定相等。

手性固定相也可以根据它们与被拆分的对映异构体间的作用机制进行分类：第一类是通过氢键、π—π或偶极吸引等相互作用与对映异构体形成配合物进行拆分的手性固定相，N—硝基苯甲酰基氨基酸或N—萘基氨基酸酯手性固定相属于该类；第二类是通过吸引和包合作，用进行拆分的手性固定相，纤维素衍生物手性固定相大都属于该类；第三类是具有手性空穴的手性固定相，对映异构体进入手性空穴后形成包合配合物被拆分，这类手性固定相主要为环糊精，冠醚手性固定相和螺旋型聚合物(如三苯甲基丁烯酸酯)也属于该类；第四类是通过对映异构金属配合物进行拆分的手性固定相，也称为手性配体交换色谱(chiral ligand exchange chromatography,CLEC)；第五类是通过疏水和极性相互作用进行手性拆分的蛋白质手性固定相。

手性固定相的分类

手性固定相按其分离机理分为以下几类：

含有手性空腔的手性固定相：其中包括衍生化纤维素手性固定相、环糊精手性固定相、冠醚手性固定相、合成手性聚合物、手性印迹凝胶相。

纤维素是纯天然高聚物，具有高度有序螺旋状结构。这种结构可对对映体有一定的识别作用。将其羟基衍生化后，降低了它的极性，增加了手性固定相与被拆分分子的作用点处的空间位阻，从而改善了它的色谱行为和选择性。将纤维素衍生化后涂覆或键合于硅胶微球上，增加其机械稳定性。

目前大赛路公司（Daicel）的手性固定相制备技术很成熟。它现有的商品柱及其性质见下表：

其中O系列的都是涂覆型手性固定相；I系列的都是键合型手性固定相。

环糊精为D-吡喃葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键相互结合互为椅式构象的环状低聚糖，通常含有6~12个吡喃葡萄糖单元，其中有实用意义的是含有6、7、8个单元的α-CD, β-CD, γ-CD。在环糊精手性固定相中以β-CD用得最多，能分离的对映体是含芳香基的药物、甾体化合物、生物碱、金属茂、联萘冠醚、芳香酸、芳香胺与芳香亚砜等。γ-CD柱上能分离的典型化合物为多环芳烃，也可分离冠醚和稠环芳烃。α-CD能分离的典型化合物为巴比妥酸盐和芳香氨基酸。衍生化的环糊精固定相目前主要用于气相色谱中，也逐渐用于反相色谱和正相色谱。衍生化试剂包括乙酸酯、甲苯甲酸萘乙基和2,6-二甲基苯氨基甲酸酯。

冠醚类手性固定相是另一类重要的配体交换手性固定相。冠醚能和一定的金属离子形成包容性络合物，手性试剂与其中的金属离子相互作用，从而使对映体得到拆分。通常所用的冠醚是18-冠-6的衍生物，将其键合于高分子基质或硅胶上，对映体与衍生基团及冠醚孔穴内金属离子作用力的不同得到拆分。常用于氨基酸、胺类化合物、芳

香族异构体及同系物的拆分。由于其价格昂贵限制了冠醚的广泛应用。给体-受体手性固定相

其他：如手性亲和固定相、手性配体交换色谱、诱导吸附色谱等

按手性固定相的结构来分：

所谓配体交换色谱（Ligand exchange chromatography, LEC）是指被拆分的分子（常为氨基酸）与固定相的中心金属离子上的配位体进行交换，达到拆分的目的。可用下式表述：

R－Cu－R ＋ AA ? R－Cu－AA ＋ R

R－Cu－AA ＋ S ? R－Cu－S ＋ AA

其中，AA表示氨基酸，S表示流动相中的配基，R表示高分子相（键合于固定相上）。配位体与金属离子所形成的配合物必须易于断裂和再生，这样才有利于配体交换的进行。

Dacankov曾将N2,N2-dibenzylpropane-1,2-diamine和氨基酸键合至聚丙烯酰胺树脂和聚苯乙烯树脂，以Ni(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)作为中心离子，这些材料表现出良好的对映选择性，但拆分效率不高。他转而研究将手性螯合试剂键合于硅胶微球以制备配体交换色谱填料。

通常，氨基酸被用作键合的手性配基，其中L-脯氨酸和L-羟脯氨酸是最常用的。

不同的中心离子所产生的拆分结果差别很大，常见的中心离子拆

分能力的顺序是：Cu(Ⅱ) >> Ni(Ⅱ) > Zn(Ⅱ) >Cd(Ⅱ)，所以Cu(Ⅱ)常作为中心离子。

除硅胶外，高分子小球常被用于手性填料。如聚苯乙烯类、聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸酯类、聚乙烯胺类以及聚乙烯吡啶类。

当螯合物固定至硅胶表面时，活性位点的可接近性可能会影响交换过程。当键合配体彼此太靠近时，螯合作用可能会发生于相邻配体之间而不是溶质。这种螯合作用的不均一性可能导致宽而不对称的色谱峰。许多研究者指出，过多的作用位点不利于手性分离，消除多余的作用位点可使手性固定相具有更好的选择性，更小的保留和更好的峰形。此外，通过改变手性配体的间隔臂也可以改变手性拆分能力。大环手性固定相: 主要是用大环分子和环糊精、手性冠醚来形成的固定相

高分子手性固定相

手性聚丙烯酰和聚异丁基酰氯凝胶：单体在交联剂的存在下，形成三维聚合网络，对映体包含到不对称空洞中，被拆分分子的极性基团和聚合物的酰胺基团之间形成氢键，这两种作用力达到拆分的目的。为了将凝胶使用于HPLC，可用单一光学活性的丙烯胺与丙烯酰或丁烯酰取代的硅胶共聚，或聚合吸附于硅胶上的单体上。Merck公司有生产。Daicel公司发展了聚异丁烯酸三苯甲酯，制成商品柱Chiralpak-OT(+)和OP(+)，能成功的分离许多类型的立体异构体（包括含有手性中心、手性轴或手性平面）。

分子印迹手性固定相:利用分子模板而生成的有机高分子固定相一个手性样板分子通过一个可断裂的键，连接在交联的聚合物内，经水解反应，样板手性分子离开聚合物，留下手性印迹空腔。印迹凝胶相对具有手性样板分子相同或相近结构的外消旋体有较高的选择性。其色谱效率低下，限制了这类手性固定相的应用。