逆流色谱

CH3
+3.82o , mp 25.8oC -3.82 o , mp 25.8oC
右旋乳酸 , d-或(+)-
左旋乳酸 , l-或(-)-
图1 乳酸分子的. 镜像关系
沙利度胺（Thalidomide）
--------天使还是魔鬼？
俗名“反应停”，早期作为 怀孕妇女的止呕药使用
50年代末，在欧洲出现数千例短肢 畸胎新生儿，一度震惊全世界
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逆流色谱技术的特点
1．逆流色谱不用固态支撑体; 2．两相处于离心力场中，成液滴装、样品在
其表面分配； 3．无死体积，柱子体积大，制备量大； 4．分离过程不是淋洗或洗脱过程，而是对流
穿透过程。
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基本操作
• 溶剂系统的选择： • 样品溶解：等量的预先平衡的上下相； • 溶剂分离：如线圈为300ml,则实验一次要
手性添加剂法拆分苯基琥珀酸
O
OH OH O
(±)-PSA可采用光 活性的番木鳖碱或
(-)-脯氨酸拆分
15 mmol/Lβ-CD + 3% CH3CN + 0.05 %CF3COOH
0.30 mmol/L TM-β-CD +16%CH3CN +0.05%CF3COOH
Nova-pak .C18色谱柱
4.3 手性色谱技术
★ 气相色谱 ★ 高效液相色谱 ★ 毛细管电泳 ★ 超临界色谱
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4.3.1 气相色谱
GC具有快速、灵敏、简便和定量准确等优点。手 性GC特别适合于不对称合成的样品分析。因为分析 样品一般无需衍生，反应产物可直接进样分析，用 量极微（10-8g），特别适合于跟踪不对称反应的全 过程。
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如果设法把手性试剂引入固定相，外消
手性色谱 旋体样品流过柱子是否会形成非对映体？
手性色谱的原理是通过待拆分对映体与手性 固定相之间的瞬间可逆相互作用，根据形成瞬 间缔合物的难易程度和稳定程度，经过多次质 量交换后，达到对映体间的分离。
近年来，高效手性分离技术的发展，导致与有机立体化学相 关的手性药物学、分子生物学、材料化学、地球化学、天然有 机化学等前沿领域取得许多突破性的发现和发展。
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● 金属配体交换手性固定相：一些金属离子(Eu、Rh、 Ni、Mn、Cu等)与手性试剂(如樟脑酸衍生物，水杨酸 与手性胺形成的西佛碱等)所形成的配位化合物。将这 类固定相与某些色谱固定液（如鲨鱼烷）混合，涂到 毛细管柱上分离烯烃、环酮、醇、胺、环氧化合物、 氨基醇、氨基酸、羟基酸和卤代酸等化合物的对映体 ● 手性聚硅氧烷固定相及交联手性固定相：以聚硅氧 烷为基质，键合一定浓度的手性固定相的新型色谱固 定相。这一类固定相改善了手性固定相的耐温性，扩 大其使用温度范围，增进涂渍性能。交联手性固定相 专指将手性固定相与毛细管壁交联而成色谱柱。交联 毛细管柱一般具有耐溶剂冲洗、耐高温、寿命长、柱 效高等特点，并在超临界流体色谱条件下使用。
R-(+)-沙利度胺为镇静止呕药 S-(-)-沙利. 度胺有致畸作用
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。
阿基米德螺线力
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固定相的保留是在两个力的平衡 状态下实现的
• 阿基米德螺线力——固定相移 向移动相引入端
• 流动相的推力——固定相推向 移动相流出端
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高速逆流色谱
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逆流色谱技术Countercurrent Chromatigraphy(ccc)
• 用很长的软管（如聚四氟乙烯管）绕制成，柱内不加入任何固态支撑 体或填料。使用时根据被分离混合物的理化特性.选择某一种有机/水 两相溶剂体系或双水相溶剂体系，此体系可以是二元的或多元的。用 此体系的上层或下层作为色谱过程的固定相，首先将其注满管柱内， 然后让此管柱作特定的旋转运动，用由此形成的离心力场来支撑住柱 内的液态相。这时，若用溶剂体系中的另一层作为流动相，带着混合 样品由泵的压力推入分离管柱，样品就会穿过两个液相对流的整个管 柱空间，各个组分也就会按其在两相中的分配系数(即某一化组分在 流动相中的溶解度同它在固定相中的溶液解度的比值)分离开来。
对于那些对映体纯度 > 95%的产物，一般要用GC 或HPLC代替旋光测定。（为什么？） ➢ 需要标准旋光值（手册、文献？） ➢ 旋光测定的误差 （多大？）
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气相色谱手性固定相主要分为： ● 氢键型手性固定相：如某些氨基酸衍生物固定相， 主要用于分离氨基酸、羧酸、醇、胺、内酯、内酰 胺等对映体化合物，氢键作用是对映体分离的主要 作用力 ● 形成包合物的手性固定相：环糊精衍生物手性固 定相用于分离稠环烷烃、没有取代的烯烃、卤代烃、 醇、醛、酮、胺、氰类、环氧化合物、羧酸、卤代 酸、羟基酸、内酯和氨基酸等化合物的对映体。
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手性色谱可以通过两种方式进行： ➢ 手性固定相法 ➢ 手性添加剂法
手性拆分原理包括主-客体作用、络合作用、 配体交换、相分离、离子交换等。核心是分子 手性识别作用，即对映体与固定相（或添加剂） 间的相互作用涉及到分子立体选择性。
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基体 (S)-选择子
基体 (S)-选择子
三点作用模型
①
相互作用强，保 留长，后出峰
600ml;量取设计体积的溶剂，于分 液漏斗中振荡15min,静置15min,用 两个容器分别收集上相和下相（上固下 动）； 装入固定相：上相为固定相泵入线圈充满； 进样：医用注射器 泵入流动相：
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超高效液相色谱 (Ultra Performance LC, UPLC) ➢ 小颗粒分离的理论与科学基础 ➢ 通过仪器的整体设计，实现超高性能
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Pirkle型手性柱分为酰胺型和脲型CSP两种结构。 它一般用于正相色谱体系，以含一定量异丙醇 （0.2~20%）的正己烷为流动相，有时也采用四氢呋 喃和其它氢键受体溶剂。
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4.3.2 高效液相色谱
手性固定相分类：
● 选择基键合相（Pirkle手性固定相） ● 纤维素和多糖衍生物 ● 环糊精 ● 蛋白质键合相 ● 合成聚合物与分子烙印手性固定相
拆分机理：氢键、π-π键、偶极-偶极、包合络合物、 配位交换、疏水和极性相互作用的偶合。
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选择基键合相（Pirkle手性固定相）
第六章 逆流色谱
Lujiang Yuan School of Pharmaceutical Science
Southwest China University
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液液萃取分离原理是 根据试样各组分在两 种互不相溶的液体中 溶解度不同，即具有 不同的分配系数来实 现的。
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如果把多个萃取装置串连，那么这种 分配平衡可反复多次进行，各组分因 分配系数K不同而产生差速迁移，从 而得到分离。
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突
集
破
成
传
技
统
术
障
创
碍
新
粒度
Van Deemter curve
柱效
柱压 (填料、设备）
线速度 分析时间
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小颗粒分离的理论与科学基础 填料技术. 的沿革
第七章 手性分离技术 chiral separation
Lujiang Yuan School of Pharmaceutical Science
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• 简单萃取法
• 是分离物质最简单最 基础的手段，常用于 初步分离。
• 逆流连续萃取法
• 是一种两相溶剂逆行 的连续萃取方法。其 装置如图2-5
?
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高速逆流色谱 线圈300ml
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工作原理：利用的
是螺旋管的方向性与 高速行星式运动相结 合产生的一种独特的 流体动力学现象。
HSCCC螺旋管内区混合运动示意 图 两相溶剂体系在高速旋转螺旋管内的运动分布：两相溶剂体系 在螺旋管内存在两种状态（左图）,一种是在背离中心轴的螺旋 管内,互不相溶的两相处于分离的位置,较重相(下相)处于螺旋管 外侧,轻相(上相)处于螺旋管内侧。在朝向公转轴线的方向的区 域两相激烈的接触、混合、分配和传递。随着流动相不断的注入 流出,样品中分配系数小的组分先被洗脱出来,分配系数值较大的 组分后被洗脱出来,最终达到分离. 的目的。
Southwest China University
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Chirality & Its Consequence
Mirror Image
Hale Waihona Puke BaiduMirror Image
Building blocks of life ----amino acids, sugars, enzyme.(origin of life)
③
② (R)-溶质
①
②
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相互作用弱，保 留短，先出峰
(S)-溶质
手性固定相具有很强的特征性，一个固定相往往只 能拆分一类或几类对映体。
手性色谱的另一个特点是将Pirkle型手性固定相的手 性变成相反构型，可使对映体洗脱顺序颠倒过来。
研制新的手性固定相，解决不同类型手性化合物的 分离是手性色谱发展的前沿领域。
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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手性添加剂法
在液相色谱流动相或毛细管电泳的缓冲溶液中加入
手性添加剂（CA），CA与对映体溶质通过静电引力
和氢键等非共价键结合方式，形成可逆的不同稳定性
的非对映体配合物，在非手性分离器中实现对映异构
体的分离。
手性添加剂是一种直接拆分法，其优点在于不需要
国 内 使 用 外 消 旋 的 OFLOXCIN, 而 日 本 已 开 发 左旋氧氟沙星（LEVOFLOXCIN）,商品名Cravit。
若改用d-phen, 出峰顺序可能发生逆转！
S-(-)-OFL R-(+)-OFL
F
H 2N
COOH
C u2+
O
COOH
N
N
N
H3C
O
CH3
6 mmol/L l-phen + CuSO4+15%CH3OH (pH3.5)，Shim-Park PREP ODS (20mm×25cm), 4.6mL/min. , 293nm, 0.5ml15g/L (±)-OFL
化学衍生，也不需要特殊的手性固定相。CA必须能提
供有效的基团和位置以便与溶质对映体形成非对映的
配合物，也必须具有合适的结构以改善分离性能和提
高其立体选择性。
常见的CA可分为手性对离子添加剂、手性配位添加
剂和环糊精添加剂。
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TLC分离芳香醇胺对映体
a. Labarol
b. Batarock 用D-10-樟脑磺酸铵作为手性离子 对试剂添加到流动相中，在普通 的 GF254 薄 层 硅 胶 板 (2.5×10cm) 2~4℃ 展 开 ， 拆 分 拉 贝 乐 尔 (Labarol)和倍他乐克(Batarock)两 种芳香醇胺药物对映体。
(a) Labarol CH2Cl2-CH3OH (67:33)， 含D-樟脑磺酸铵6.8 mmol / L
(b) (b) Batarock CH2Cl2-CH3OH (60:40) ， 含 D- 樟 脑 磺 酸 铵 6.8
mmol / L （李高兰等，色谱， 1999 ，17：216）
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HPLC拆分氧氟沙星
Consequence:
Drugs, agrochemicals, food additives, fragrances, archeology, ecop. hysiology, etc.
手
COOH
COOH
性
分
对
子 HO
H
H
OH
映
、 手
CH3
CH3
异 构
性
化
HOOC
体
COOH
合
物
H
H
H3C
OH
HO
现在，对农用化学品以及排放的手性污染 物也引起人们的高度重视。
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手性分离和分析的重要性
★ 获取单一对映体化合物 ★ 对于涉及分子手性分析的领域要采用高对 映体选择性的分析方法
手性分离的特殊性
在非手性环境中，对映体的物理化学性质（如熔点、 沸点、折射率、蒸气压、溶解度、红外、核磁谱和质 谱等）大都相同，这就造成对映体分离的困难。
美国Illinois大学的W H Pirkle 研究组研制，因此又称Pirkle 型或多种作用（multiple-interaction）手性固定相，其商品以 Brush-Type （ 刷 性 ） 著 称 。 在 手 性 液 相 色 谱 领 域 ， Pirkle 型 CSP是目前使用量大、适用面广、对手性识别机理揭示较深刻 的一类重要CSP。它们具有确定化学结构，其共同结构特征是 在手性中心附近至少含有下列基团之一： （1）π-酸或π-碱芳基，具有给体-受体相互作用能力（电子转 移络合）。 （2） 极性氢键给体/受体。 （3） 形成偶极相互作用的极性基团。 （4）大体积非极性基团，提供立体位阻、范德华作用或构型 控制作用。