气相色谱手性固定相研究进展

收稿:2006年3月,收修改稿:2006年5月
　3国家自然科学基金项目(N o.30160092)、高等学校青年教师教学科研奖励计划(N o.2001298)以及云南省自然科学基金项目
(N o.2005E0006Z )资助
33通讯联系人　e 2mail :yuan -limingpd @
气相色谱手性固定相研究进展
3
李　莉　字　敏　任朝兴　袁黎明
33
(云南师范大学化学化工学院　昆明650092)
摘　要　本文评述了气相色谱手性分离的发展过程,介绍了氨基酸、二肽、金属配合物、环糊精、多糖、手
性离子液体、环肽、键合以及交联类气相色谱手性固定相以及各类型的拆分机理,展望了气相色谱手性固定相的研究前景。

关键词　气相色谱　手性固定相　手性分离
中图分类号:O657.7+
1　文献标识码:A 文章编号:10052281X (2007)02Π320393211
The Development of Chiral Stationary Phase in G as Chromatography
Li Li Zi Min Ren Chaoxing Yuan Liming
33
(Department of Chemistry ,Y unnan Normal University ,K unming 650092,China )
Abstract The development of chiral separation in gas chromatography is briefly described in this paper ,and the advances in chiral stationary phases of G C are reviewed ,including amino acids ,dipeptides ,coordinated metal com plexes ,cyclodextrins ,polysaccharides ,chiral ionic liquids ,cyclopeptides ,covalently bonded and linked chiral group.The prospects of chiral stationary phases are als o discussed.
K ey w ords gas chromatography ;chiral stationary phases ;chiral separation
1　早期的气相色谱手性分离
利用气相色谱分离手性化合物的研究始于1950年代末期,但真正第一次成功地分离是在1966
年,G il 2Av 等首次报道了氨基酸对映异构体的分离,手性固定相为N 2三氟乙酰基2D 2异亮氨酸月桂醇酯
[1]。

1967年G il 2Av 等[2]
又用填充柱气相色谱实现
了氨基酸的半制备分离。

尽管气相色谱较早地应用于手性分离,但其在随后的年代里发展较慢,主要是该类固定相热不稳定性的原因。

直到1977年,Frank 、Nichols on 和Bayer 将二甲基硅氧烷、L 2缬氨酸2
t 2丁基胺和(22羧丙基)甲氧基硅烷进行共聚,产生
了一种新的固定相。

该固定相远较上述G il 2Av 固定相稳定,可以在175℃的温度下使用
[3,4]
,分析速度
较G il 2Av 柱快很多,在此温度下没有观察到固定相
的流失。

由于Frank 等聚硅氧烷手性固定相的引入,使气相色谱手性分离获得了真正的新生。

2　气相色谱手性固定相的分类
色谱手性分离的关键是手性固定相的选择。

气相色谱手性固定相的发展过程经历了由作用力简单、单一手性中心的氢键型手性固定相向具有多种作用力和多手性中心的复杂型手性固定相的发展过程,已有一些商品气相色谱手性柱出售。

现使用的手性固定相主要有3类:氢键型手性固定相、形成包合物的手性固定相和金属配体作用手性固定相。

在实践中,还经常将上述3类固定相与聚硅氧烷固定液或毛细管壁进行键合或交联。

除此之外,近年来还出现了少量的新型手性固定相,如环肽、纤维素衍生物和手性离子液体等。

在已有的报道中,很少有
第19卷第2Π3期2007年3月
化　学　进　展
PROG RESS I N CHE MISTRY
Vol.19No.2Π3
　Mar.,2007
手性填充柱,绝大多数是各种长度的内径为250μm 至320μm的毛细管柱,还有使用细内径如125μm的毛细管柱的,它可以有更高的柱效和更短的分析时间。

2.1　氢键型手性固定相
2.1.1　氢键型手性固定相的主要类型
第一个成功分离N2三氟乙酰基2氨基酸烷基酯对映异构体的手性固定相是N2三氟乙酰基2D2异亮氨酸月桂醇酯1涂渍在一根毛细管柱上。

这种固定相由于热不稳定性,使其只能在较低的温度下使用而限制了它的应用范围。

为了改善这种固定相的热稳定性,G il2Av[5]又研究了手性固定相2。

尽管在此固定相中引入了长的烷基链,但该固定相仍然对热不稳定,在该固定相熔点之上其固定液产生严重的流失。

为了提高操作温度,在其研究中考察了二肽型的固定相,他们在一根填充柱上利用N2三氟乙酰基2L2缬氨酸基2L2缬氨酸2环己烷酯3分离了氨基酸的衍生物。

二肽型的固定相的确具有较小的挥发性,具有两个手性中心,增大了固定相的手性选择性。

当增加二肽固定相中手性碳原子上R的长度时,3—4个碳原子长度则达到最高作用力。

接着实验了三肽型的手性固定相,但发现三肽化合物高的熔点严重地影响了它作为手性气相色谱固定相的有效性。

在三肽中,N2端的氨基酸具有高的手性选择性,但C2端的氨基酸中的胺基却很难发生氢键作用。

因此,他们[5]又研究了二酰胺型的固定相4。

该固定相已有商品出售,用于短装柱,拆分N2三氟乙酰基2氨基酸酯显示了最好的拆分性。

经仔细纯化制备的二酰胺相N2二十二烷酰基2缬氨酸2特丁酰胺[6]和有关的二酰胺相[7,8]显示了可达190℃的操作温度。

由于其对一些对映异构体的拆分因子很大,故也可以作小规模的制备性拆分。

脲型的固定相5也成功地对N2三氟乙酰基胺进行了分离[9],但它的使用温度只能在80—100℃之间。

单酰氨型固定相[10]中由于有一个酰亚胺和一个不对称中心,具有代表性的N2月桂酰基2(S)2α2 (12萘基)乙胺为6[9],其也提供了足够的拆分N2乙酰基2α2氨基酸酯、α2甲基2α2氨基酸酯、α2甲基2羧酸酯、α2苯基2羧酸酯对映异构体的能力。

除此之外,也有将均三嗪7用作固定相的报道。

将氢键型物质用作这类固定相必须具有以下性能:第一,要求具有低熔点和高沸点。

3个和3
个以上
图1　氢键型手性固定相[5—10]
Fig.1　Chiral stationary phases of hydrogen2bonding type[5—10]　
的多肽的熔点较高,很少有报道;有些氨基酸熔点低,但沸点也低,柱流失严重,也不能使用。

第二,固定相必须具有分子识别性,即满足“三点作用原理”。

第三,柱效要高,否则不能分离手性化合物。

一般情况下,随着温度的升高手性分离因子α减小,极性化合物的分离效果优于非极性化合物。

随着固定相的酯基链的增长α值也在降低,它们的最高使用温度绝大多数最高只能达到150℃左右。

该类固定相主要用于分离氨基酸、羟基酸、羧酸、醇、胺、内酯和内酰胺等化合物的对映体,氢键作用是对映体分离的主要作用力。

除此之外,分子间的相互作用,如偶极相互作用、范德华力和空间阻碍等,也对对映体分离有较大影响。

这类固定相往往要求样品衍生化以增加挥发性,或引入适当的基团来提高氢键作用力。

2.1.2　氢键型手性固定相拆分机理
各种不同的手性固定相具有不同的分离模式,理论上,不管选择何种固定相,分离何种对映体,手性分离或手性识别都必须满足同时有3个相互作用
・
4
9
3
・化　学　进　展第19卷
点,这些作用中至少一个是立体化学决定的。

这个原理1952年首次由Dalgleish 提出,可用图2加以说明。

图2　三点作用原理
[11]
Fig.2　The principle of three points interactions
[11]
手性固定相中含有A 、B 、C 3个作用点,能与溶
质相应的3个点A ′、B ′、C ′作用。

虽然溶质中两对映体都有两点能与手性固定相作用,但只有其中一种对映体可以同时有三点作用,而另一个不能。

同时三点与手性固定相有作用的对映体被保留的时间较长。

如果第三点作用不是吸引,而是排斥,被保留的时间反而短。

因此,只有通过固定相与对映异构体的三维空间分子的“三点作用”,才能确立立体的选择性。

“三点作用”的作用力可以是氢键、偶极2偶极相互作用、范德华力、包合作用以及立体阻碍等。

由于固定相(相当于溶剂)和流动相中的对映体(相当于溶质)都是光活性的,它们之间的作用点可以有两点相同,但第三作用点需存在差别,使溶质和溶剂之间相互作用所形成的缔合物在稳定性上有差别,在通过多次交换后,达到对映体的分离。

图3是外消旋体的氨基酸与二肽类三点作用的示意图
:
图3　氨基酸与二肽类三点作用[12]
Fig.3　Three points interactions between amino acid and dipeptide
[12]
有研究表明氢键型的二酰胺和二肽等手性固
定相,它们与溶质之间可形成“C 5—C 5”“C 5—C 7”“C 7—C 7”等氢键相互作用。

由于对映体之间在空间排布方式不同,所形成的缔合物的空间阻力不同,稳定性不同,从而使对映体得以分离(图4)。

当溶质的分子构型与溶剂的分子构型相类似时,
则溶质分子与溶剂分子之间比较容易吻合和接
图4　C 5、C 7的位置示意图
[12]
Fig.4　The positions of C 5and C 7
[12]
近,作用力较强,色谱保留时间较长;反之,作用力较弱,色谱保留时间短。

K oenig 等使用N 2三氟乙酰基2L 2脯氨酰2L 2脯氨酸环己酯作手性固定相,分离了N 2三氟乙酰基2L 2脯氨酸酯。

在此情况下,由于氮原子上无氢原子,溶质和溶剂之间没有氢键作用,可以推测偶极2偶极相互作用和色散力等在对映体的手性拆分中,可能具有与氢键作用同样的重要性。

对于单酰胺类手性固定相,Weinstein 等提出了“嵌合机理”,其要点是:固定相即使在液态时仍部分保留了固态时的晶体排布,溶质分子嵌合在两个溶剂分子之间,由于对映体的不同构型造成嵌合物的稳定性有差别,从而达到对映体的分离。

图5　N 2三氟乙酰基2L 2脯氨酰2L 2脯氨酸环己酯和N 2三氟乙酰基2L 2脯氨酸酯[10]
Fig.5　N 2trifluoroacetyl 2L 2prolineyl cyclohexate and N 2
trifluoroacetyl prolineylate
[10]
2.2　金属螯合手性固定相
2.2.1　金属螯合手性固定相
在实际拆分过程中,用氢键型手性固定相去分离不饱和烃、醚、酮等对映异构体常常非常困难。

1971年Schurig 和G il 2Av
[13]
的研究证实将上述对映
异构体与具有光学活性成分的金属有机试剂作用可
实现手性分离。

研究将二羰基2铑(Ⅰ
)232三氟乙酰基2(1R )2樟脑8与角鲨烷混合涂渍在一根不锈钢毛
细管柱(长200m 、内径500μm )的内壁上,在20℃的柱温下,经历了约130min ,实现了32甲基环戊烯的分离。

尽管将这种对映体拆分方法扩展到其它类外消
旋体烯烃的努力没有成功,但它首次确定了络合气
・
593・第2Π3期李　莉等　气相色谱手性固定相研究进展
相色谱有可能显示配位络合的手性识别能力。

紧接着,G olding 等[14]
用铕(Ⅱ
)2双232三氟乙酰基21R 2樟脑9作为固定相的气相色谱拆分了甲基环氧乙烷。

Schurig 等[15,16]
用镍(Ⅱ)2二[32三氟乙酰基2(1R )2樟脑10定量拆分了甲基环氧乙烷和反式22,32二甲基环氧乙烷的对映异构体。

环醚、12氯氮杂
环丙烷、硫杂环丙烷、环酮和脂肪醇等在镍(Ⅱ)2二[32七氟乙酰基2(1R )2樟脑酸盐]11上得也到了拆
分
[17]。

值得注意的是,各种不同的螺缩酮、二环缩
酮、外型和内型brevicoming 和fron 2talin 、三环缩酮在由52七氟丁酰基2
(R )2胡薄荷酮与镍(Ⅱ)生成的螯合物13上都表现出很好的拆分性[18]
;将锰(Ⅱ
)2二[32七氟乙酰基2(1R )2樟脑12溶于聚硅氧烷OV 2101中,混合涂渍预处理过的玻璃毛细管柱,则进一步改善了络合气相色谱的拆分效果和分析速度[19]。

上述固定相的主要结构之一是樟脑酸盐,也有关于使用32或42频哪醇、不蒎酮、薄荷酮、异薄荷酮、
香芹酮、蒲勒酮和thujone 的报道[20]。

除此之外,还
有学者合成了一种手性铜(Ⅱ
)2席夫碱螯合物14拆分了α2羟基酸酯和氨基醇。

该固定相虽然分离因子α对某些化合物是高的,但有时因柱效差,使峰的分辨不好[21]。

将脂肪族的二醇酮类15分散在聚硅氧烷OV 2101中[22]
,作为气相色谱的手性固定相,也可分离对映异构体。

用络合气相色谱拆分对映体,一般不需要先衍生化,这是很重要的优点。

将这类固定相与某些聚硅氧烷固定液如OV 2101等混合,涂到毛细管柱上,可以分离烯烃、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。

但该类固定相使用温度较低,不能分析高沸点的化合物,而且固定相合成和色谱柱制备都较复杂,因而使用并不多。

不过,这类固定相对某些化合物的分离因子α较大,作为分离这些化合物是一种补充技术,尚不能被其它固定相完全取代。

2.2.2　金属螯合型手性固定相拆分机理
金属配体交换手性固定相的对映体分离机理,是通过对映体分子中的活性部位,如双键或杂原子等,与金属配位化合物中的金属离子,在色谱柱内建立快速、可逆的配位平衡。

由于金属配位化合物手性固定相中的手性配基在空间的有序排列,使对映体靠近金属离子的难易有别,在通过多次的配位与交换以后,就可以达到对映体的分离。

在这一分离
图6　金属螯合手性固定相[13—22]
Fig.6　Chiral stationary phases of complexation type
[13—22]
过程中,起关键作用的是配位作用。

其作用强度要
比氢键型和包合型手性固定相中的氢键、包合、吸附及分配等作用要大,因而对映体的分离因子也较大,在对映体的纯度测定和制备方面,可能有一定用途。

但是,金属配体化合物不能耐高温,很难在100℃以上使用,是其重大的缺陷。

2.3　形成包合物的手性固定相
尽管将多肽与聚硅氧烷连接作为气相色谱固定相获得了手性分离的早期成功,但今天最广泛使用的还是环糊精手性气相色谱固定相。

2.3.1　环糊精的性质
在形成包合物的手性固定相中,主要指α2、β2、
γ2环糊精的烷基化或酰基化的衍生物。

α2、β2、γ2环糊精分别是由6、7、8个D 2(+)2吡喃型葡萄糖单元经1,42位连接构成的环状化合物。

环糊精早在1891年就被Villiers 发现,但在1904年才由Schardiger 确定其结构为一环状。

其具
有很好的手性选择性在于其分子结构中具有很多的手性中心,例如在β2环糊精中就有35个,这是它具有较好手性识别能力的重要原因。

2.3.2　环糊精作为气相色谱手性固定相的历史
1961年Sand 等
[24]
首次把环糊精用于气相色谱
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693・化　学　进　展
第19卷
图7　环糊精的结构式[23]
Fig.7　The structure of cyclodextrin[23]
分离脂肪族化合物。

由于它未衍生化,天然的环糊精熔点高达290℃,因此在气相色谱上的应用一度被冷落。

作为手性固定相的研究1983年才开始[25,26],将天然α2环糊精与甲酰胺的混合物用作填充柱气相色谱固定相对α2、β2蒎烯的外消旋体进行了分离,从此由于它对位置异构体和对映异构体有良好的选择性而受到人们的重视。

非衍生化的环糊精可以分离很多的醇、二醇、羧酸、烷烃和环烷烃的对映异构体。

尽管该固定相在拆分时具有较大的分离因子,但柱的热稳定性低、寿命短、柱效也差。

1987年Juvancz等[27]首次将非稀释的全甲基β2环糊精涂渍到玻璃毛细管柱上分离了二取代苯和一些手性化合物,随后又进行了进一步的研究[28,29]。

2.3.3　衍生化的环糊精手性固定相的主要类型
为了克服全甲基β2环糊精熔点高的缺点, Schurig和Now otny将全甲基β2环糊精用OV21701进行稀释[30,31],使全甲基β2环糊精固有的手性选择性同聚硅氧烷优良的色谱性能相结合,多种不同种类的手性化合物成功地得到了分离[32]。

稀释法现在也成了常规的方法,用该方法制得的商品柱适合各种类型的气相色谱仪。

同时,K onig等[33—36]发现下列环糊精在室温下是液体,用它们可在非稀释的情况下涂渍脱活的玻璃或石英毛细管柱分离对映异构体:六(2,3,62三2 O2正戊基)2α2环糊精、六(32O2乙酰基22,62二2O2正戊基)2α2环糊精、七(2,3,62三2O2正戊基)2β2环糊精、七(32O2乙酰基22,62二2O2正戊基)2β2环糊精、八(2,3,62三2O2正戊基)2γ2环糊精、八(32O2丁酰基22, 62二2O2正戊基)2γ2环糊精等。

由于环糊精上3个羟基的存在,它们能被烷基化和乙酰化,因而可以产生大量的环糊精的衍生物。

偶然地,像八(32O2丁酰基22,62二2O2正戊基)2γ2环糊精(商品名Lipodex E)具有很高的手性选择性,能适用很多类型手性化合物的分离[37],是目前应用范围最广的手性固定相。

Armstrong等[38—40,22]曾将下面更极性的环糊精衍生物涂渍在石英毛细管柱上拆分手性化合物:六(per2O2(S)222羟丙基)2per2O2甲基)2α2环糊精、六(per2O2(S)222羟丙基)2per2O2甲基)2β2环糊精、六(2,62二2O2正戊基)2α2环糊精(二戊基2α2C D)、七(2,62二2O2正戊基)2β2环糊精(二戊基2β2C D)、七(32 O2三氟乙酰基22,62二2O2正戊基)2β2环糊精。

引入新的光活性基团的环糊精具有较好的柱性能,并且β2环糊精的手性选择性较α2环糊精、γ2环糊精好。

有报道在环糊精的6位羟基上引入庞大基团如叔丁基二甲基硅烷基团,可阻碍溶质分子从环糊精小的一端进入空腔,其对环糊精的手性选择性具有重大的影响[41]。

因此,七(2,32二2O2乙酰基262O2叔丁基二甲基硅烷基)2β2环糊精、七(2,32二2O2甲基262 O2叔丁基二甲基硅烷基)2β2环糊精被用作手性固定相有用的补充[42,43]。

目前把各种环糊精的衍生物与聚硅氧烷混合涂渍毛细管柱拆分对映异构体是最有效的方法,但分离因子随环糊精的比例而变化。

实验表明,分离因子受环糊精衍生物的浓度大小的影响[44,45],但这种增加是非线性增加[46],最佳分离因子常常是在其比例比较小的时候。

如全甲基取代的β2环糊精其重量百分数超过30%时,其对对映异构体的分离没有进一步的改进。

对于全戊基取代的γ2环糊精其重量百分数超过50%时,对对映异构体的分离也没有进一步的改进。

因此,非稀释的环糊精衍生物直接涂渍毛细管柱的方法已逐渐被淘汰。

对环糊精进行衍生化,起初人们只是为了降低环糊精的熔点和疏水性,仅是对环糊精的羟基简单地烃基化得到不同的疏水性衍生物,现在已经发展到有目的地引入有特殊作用的基团。

它们在室温下多呈粘稠状,有较好的成膜性。

根据目前的研究,我们可把衍生化的环糊精按衍生化的位置分为[47]:2, 3,62位衍生化基团都相同的环糊精;2,62位衍生化基团相同,3位不同的环糊精;2,32位衍生化基团相同, 6位不同的环糊精;2,3,62位衍生化基团都不相同的环糊精。

按衍生化的基团分:烷基(甲、乙、丙、丁、戊、异戊、己、庚、辛、壬基),酰基(乙酰、三氟乙酰、丁酰基等),烯丙基,光活性羟丙基和叔丁基二甲基硅基等。

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第2Π3期李　莉等　气相色谱手性固定相研究进展
环糊精衍生物手性固定相可以用于分离稠环烷烃及烯烃、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。

许多在氢键型固定相中无法分离的对映体,如烃类、卤代烃、环氧化合物等,都可在环糊精衍生物手性固定相上得到较好的分离。

某些极性化合物,如醇和胺,可以直接进行分析,不另衍生,简化了分析步骤。

目前看来最有利于衍生化环糊精分离的对映异构体是卤代烃,如22卤代烷烃、烷基22卤代alanoates和氯代、氟代醚。

最近在Chirasil2γ2Dex上分离CH3OCF2CH(CF3)OCH2F,其分离因子达到了从未有过的高值(α=8)[48]。

自从这类物质在手性气相色谱固定相研究中得到蓬勃发展后,它们也许是目前在气相色谱中最有效也是应用最广的手性固定相。

近年来又有一些新的环糊精衍生物用于气相色谱手性固定相[49—52],也有人使用环糊精的混合固定相[53,54],还有将环糊精与溶胶凝胶技术结合用于气相色谱的手性分离[55]。

必须指出,一些环糊精衍生物与水蒸汽接触很容易降解,同时环糊精中的糖结构也很容易被微量的氧气氧化。

因此,在使用环糊精手性分离柱时,所用载气一定要认真脱水和脱氧,保证手性分离柱有较长的使用寿命。

2.3.4　环糊精类手性固定相的拆分机理
手性拆分的主要依据是手性分子与手性固定相形成非对映异构体,由于非对映异构体保留作用力的不同而达到手性分离的目的。

环糊精具有环状的空腔结构,空腔内部存在多个手性中心,2,3,62位的羟基处于空腔的两端,分子呈圆台型结构已被计算化学、X衍射及NMR证实。

其拆分机理,目前主要有下面3种解释[47]。

(1)包合作用机理。

环糊精能与手性分子形成包含物已被X衍射、NMR、UV及色谱证实。

如Vitamin A与β2环糊精、2,62O2二甲基2β2环糊精形成包合物时表现在UV和熔点等物理数据显著不同。

杀虫剂对氯苯基苯磺酯与β2环糊精形成的包合物已被X衍射所证实,包含的杀虫剂分子个数还经LC 得到确证。

我们可以预期能进入环糊精空腔和排斥在空腔之外的一对对映异构体可以产生较高的分离因子α。

在气相色谱中,没有溶剂,柱温通常也较高,包合物可能难于形成并稳定存在,因此包合物效应在气相色谱中的作用可能被削弱。

有些实验表明包含作用与环糊精空腔大小并非一定成正比关系,包含作用不一定完全在环糊精空腔内发生。

如全甲基化的γ2环糊精的拆分效果不如全甲基化的α、β2环糊精[56,57];处于环糊精环上向内倾斜的3位取代基小也许对手性分离更有利,然而2,62O2二戊基232 O2甲基2β2环糊精的拆分能力却比2,62O2二甲基232 O2戊基2β2环糊精弱[58]。

(2)缔合作用机理。

Armstrong等[38,39]通过对热力学参数的计算证明,环糊精及其衍生物在手性拆分过程形成的包合物不是简单的包合作用,而是包括两种以上的分离机理。

其中之一可能是溶质分子与环糊精的顶端和底部相缔合,形成强有力的缔合作用,而不一定进入环糊精的内腔,这种作用力源于偶极2偶极作用、氢键、范德华力等。

还有实验表明,强的分子作用也未必是手性分离的主要原因,常常一个弱的具有手性的饱和碳氢键就可以产生手性辨认。

(3)构象诱导作用机理。

Venema等[59]认为,改性后的环糊精固定相降低了熔点并提高了成膜能力,不仅使其在气相色谱中作为固定相成为可能,而且在2,3,6位的衍生化基团有利于分子间的相互诱导作用,增强环糊精空腔的柔韧性,使被分离分子的手性中心易于与环糊精的手性部分接近,因而拆分能力增强。

K ano等报道了通过X衍射证明α2环糊精经全甲基化后,分子的柔韧性增加,能与邻甲基苯甲酸形成稳定的包合物,未经衍生化的α2环糊精因空腔太小,不能与邻甲基苯甲酸形成包合物。

总之,衍生化的环糊精的手性拆分机理是很复杂的,在分离从非极性的溶质分子到高极性的溶质分子、甚至包括金属配体化合物的对映异构体中,α2、β2、γ2环糊精与溶质分子之间在分子形状、分子大小以及作用基团之间常常没有必然的逻辑关系。

很显然,这是多个作用机理同时存在的结果,在不同的情况下,主要矛盾将发生改变,预期的结果也发生变化。

由于全戊基化的直链淀粉已经成功用于对映异构体的分离,可见衍生化环糊精的分子包合作用也并不是进行手性分离的必要条件[60]。

2.3.5　其它包合物手性固定相
具有胺手性功能团的硫代杯[4]芳烃最近已经被合成,其已被用于氨基酸衍生物、醇和胺等对映异构体的分离[61,62]。

2.4　手性键合聚硅氧烷固定相及交联固定相
2.4.1　手性键合聚硅氧烷固定相
指以聚硅氧烷固定液为基质,键合一定浓度的手性固定相的新型色谱固定相。

主要有以二酰胺手
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性固定相和环糊精衍生物为手性中心的两类聚硅氧烷手性固定相。

2.4.1.1　二酰胺手性固定相
在气相色谱中,固定相的耐高温范围是非常重要的一个参数。

前面所述的非交联手性固定相,在较低温度时,可能以晶体形式析出;在较高温度时,又会外消旋化或分解,使用温度范围有限。

为了改善手性固定相的耐温性,扩大其使用温度范围,增进
涂渍性能,前面已述Frank 等[3,4]
将二酰胺手性中心L 2或D 2缬氨酰叔丁胺连接到聚硅氧烷固定液上,即将L 2缬氨酰叔丁胺与二甲基硅氧烷和(22羧丙基)2甲基硅氧烷共聚。

该固定相已经商品化,商品名叫Chirasil 2Val ,其使原手性固定相的性能得到改善。

将该固定相涂渍的石英毛细管柱上,其可在30—230℃的温度范围内使用,如采用程序升温方法,在30min 内可一次分离所有的蛋白质氨基酸。

Chirasil 2Val 柱可以用于分离很多类型的手性物质,包括芳
基乙二醇、22或32位的羟基羧酸、22卤代羧酸和其它
一些没有衍生化的物质如醇、二酮、羟基内酯。

图8　二酰胺手性固定相[3,4]
Fig.8　Chiral stationary phase of diamido
[3,4]
手性的聚硅氧烷固定相仍然能通过OV 2225来制备。

方法是将其氰基转化成Chirasil 2Val 类型聚合物中的羧基,然后使其与L 2缬氨酰叔丁胺中的胺基结合,就可合成与之相类似的OV 22252L 2缬氨酰叔丁胺
[63,64]
(图9)。

图9　OV 22252L 2缬氨酰叔丁胺
[63]
Fig.9　OV 22252L 2valineyl 2t 2butylamine
[63]
K onig 等
[66]
利用S (或R )2α2苯乙胺作为另外的
手性成分,合成了类似的手性固定相XE 2602L 2缬氨
酰2S (或R )2α2苯乙胺[62]
,也具有较好的涂渍性能和
较宽的使用温度。

图10　XE 2602L 2缬氨酰2S (或R )2α2苯乙胺[65]Fig.10　XE 2602L 2valineyl 2S (or R )2α2phenyl thylamine
[65]
图11　Chirasil 2Dex
[67]
Fig.11　Chirasil 2Dex
[67]
K onig 等
[66]
还原OV 2225中的氰基为胺基后,让
其与N 2乙酰基2L 2缬氨酸中的羧基作用,所生成的手性固定相应用仍然十分广泛。

在聚硅氧烷手性固定相中,手性中心一般选择缬氨酰叔丁胺,主要因为它的对映体选择能力强,外消旋趋势小。

研究表明,手性中心的含量也影响固定相的对映体选择性和耐温性,较理想的含量是13%—25%:含量太高使固定相的软化点升高;含量
太低又会降低固定相的对映体选择能力。

因此,通常选择含13%—25%氰基的聚硅氧烷作键合固定相的基质,通过水解、缩合等反应,把手性中心连接到聚硅氧烷骨架上。

2.4.1.2　环糊精衍生物手性固定相
1990年Schurig
[67]
和Fischer
[68]
同时独立地在J .
HRC 和Angew .Chem .上发表了把衍生化的β2环糊
精接枝到聚硅氧烷固定相的文章,称此固定相为Chirasil 2Dex (如图11),并应用于毛细管气相色谱得到了良好的分离效果。

随后又将此固定相和已使用的衍生化环糊精溶解于聚硅氧烷的混合固定相作了系统的比较。

结果表明,该固定相具有较强的耐清洗、不易流失、极性适中和环糊精有效浓度高的特
・
993・第2Π3期李　莉等　气相色谱手性固定相研究进展。