Chiralcel OD-H手性柱拆分醇类对映体

朱濛恩，张诗楠，李国祥

(1.湖北民族大学 化学与环境工程学院，湖北 恩施 445000；2.生物资源保护与利用湖北省重点实验室(湖北民族大学)，湖北 恩施 445000)

醇类对映体由于其独特的结构特性，广泛应用于手性药物[1]、香料[2]、食品添加剂[3]、功能材料[4]等领域.因此有关醇类对映体的分离研究越来越受到人们的普遍重视.目前醇类对映体分离方法有动力学拆分法[5]和手性膜分离法[6-7].这些方法各有优势，但也有不足.如氧化动力学拆分法的理论转化率的上限仅为50%，而另一个异构体转化为酮被丢弃[8]；酶催化拆分手性醇具有专一性，即不同酶的最适用底物不同，一种酶只能催化一种底物，这限制了酶促动力学拆分法对于不同手性醇拆分的应用[9].而手性膜分离法也存在膜通量低、选择性不高的缺陷.因而，研究新的高效拆分醇类对映体的方法意义重大.

近年来，用高效液相色谱法(HPLC)拆分手性化合物显示出了独特的优势，已广泛应用于各种外消旋体的拆分及天然有效成分的分离[10].多糖类手性色谱柱是在HPLC手性分离柱中应用最广泛的一类柱子[11]，很多手性化合物可以在该类分离柱上得到较好地分离，其中纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)Chiralcel OD柱是四大首选商品柱之一，对各种外消旋体表现出优秀的拆分能力[12].但其专门针对醇类化合物的手性分离鲜有报道，使用Chiralcel OD手性色谱柱，研究其对9种醇类外消旋体的分离效果，考察流动相组成、流速、温度等主要因素对分离的影响，为手性醇的高效拆分提供理论依据和技术支撑.

1 试验部分

1.1 仪器和试剂

高效液相色谱仪(大连依利特有限公司，Agress 1100)，Chiralcel OD-H手性柱(大赛璐药物手性技术(上海)有限公司).主要试剂包括正己烷(分析纯)(国药集团化学试剂有限公司)，异丙醇(分析纯)(上海麦克林生化科技有限公司)，1-(1-萘基)乙醇(梯希爱(上海)化成工业发展有限公司)，2-苯基-1-丙醇(2)(北京百灵威科技有限公司)，3-苄氧基-1,2-丙二醇(3)(Flurochem化学有限公司)，1-苯基-1,2-乙二醇(4)(莱华尔科技(深圳)有限公司)，1-(4-氯苯基)乙醇(8)(西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)；其它试剂均购于大赛璐药物手性技术(上海)有限公司.

图1 9种手性醇化合物的分子结构Fig.1 Molecular structures of nine chiral alcohols

1.2 色谱条件

色谱柱为Chiralcel OD-H柱(250 mm×4.6 mm.i.d.，5 μm).流动相的基础溶剂为正己烷，极性调节剂为异丙醇.优化的流动相组成为正己烷-异丙醇，流速为0.3～1.0 mL/min，进样量为20 μL，检测波长为254 nm，柱温为25～35 ℃，流动相用0.45 μm微孔膜过滤后超声脱气，样品用流动相配制并用0.45 μm微孔膜过滤.色谱柱死时间t0用溶剂1,3,5-叔丁基苯测定，第一个洗脱峰的保留因子k1=(t1-t0)/t0，第二个洗脱峰的保留因子k2=(t2-t0)/t0，分离因子α=k2/k1，分离度Rs=2(t2-t1)/(W1+W2)，t1和t2分别为第一个洗脱峰和第二个洗脱峰的保留时间，W1和W2分别为第一个洗脱峰和第二个洗脱峰的峰宽.

2 结果与讨论

以正己烷-异丙醇作流动相，在Chiralcel OD-H柱上，对1-(1-萘基)乙醇(1)、2-苯基-1-丙醇(2)、3-苄氧基-1,2-丙二醇(3)、1-苯基-1,2-乙二醇(4)、1,1-二苯基-1,2-丙二醇(5)、α-甲基苯基甲醇(6)、1-(4-氯苯基)乙醇(7)、苯丙氨醇(8)、苯甘氨醇(9)共9种醇类外消旋体(结构如图1所示)进行拆分，并分别考察流动相组成、流速、温度等因素对分离性能的影响.

2.1 异丙醇含量对手性拆分的影响

流动相的比例和组成对外消旋体的分离有重要影响.选择正己烷作为流动相主体，在固定流动相流速0.5 mL/min、柱温25 ℃的情况下，改变流动相中异丙醇的体积分数(分别为5%、10%、15%)，考察异丙醇的用量对9种手性醇的拆分效果，结果见表1.从表1中可以看出，在给定的色谱条件下，8种醇类外消旋体得到了有效拆分，其中7种获得了基线分离.且随着异丙醇含量的增加，所有外消旋体保留时间(t1，t2)缩短，分离度Rs逐渐减小，而容量因子α略有波动，但变化不大.这可能是随着异丙醇含量增加，流动相极性的增强，降低了醇类对映体分子与多糖类手性固定相之间的相互作用所致.当流动相中异丙醇的体积分数为5%时，被分离组分的分离度虽然最大，但相应的保留时间最长，且响应值明显降低，色谱峰拖尾严重.而当流动相中异丙醇的体积分数为15%时，对映体分离度降低较多.因此，综合考虑，选择异丙醇的体积分数为10%的流动相较为适宜.

2.2 流动相流速对手性拆分的影响

以异丙醇体积分数为10%的正己烷-异丙醇为流动相、柱温25 ℃的条件下，改变流动相流速(分别为0.3、0.5、1.0 mL/min)，考察不同流速对9种手性醇的拆分效果，结果见表2.从表2中可以看出，在给定的色谱条件下，同样是8种醇类外消旋体得到了有效拆分，其中7种达到了基线分离.且随着流速的增大，对映体保留时间明显减小，分离度有所降低，在0.3 mL/min的流速下，对映体的保留时间过长.而且在低流速时，色谱峰拖尾也比较严重.在流速为0.5 mL/min的条件下，分离度普遍比流速为1.0 mL/min的大，出峰时间都在30 min内.为建立一种同时满足快速分离分析且达到一定分离效果的手性拆分方法，选择0.5 mL/min的流速较为合适.

表1 异丙醇含量对手性拆分的影响

表2 流动相流速对手性拆分的影响

表3 温度对手性拆分的影响Tab.3 Effect of temperature on chiral resolution

2.3 温度对手性拆分的影响

在固定流动相流速0.5 mL/min、异丙醇体积含量为10%流动相的条件下，改变色谱柱温度(分别为25、30、35 ℃)，考察不同温度下对9种手性醇的拆分效果，结果见表3.从表3中可以看出，在给定的色谱条件下，8种醇类外消旋体得到了有效拆分，其中7种获得了基线分离.且随着温度的增加，醇类对映体的保留时间、分离因子和分离度略有降低.这可能是随着温度的升高，溶质在固定相和流动相之间的传质速度加快，对映体出峰时间相应变快的缘故.根据Van’t Hoff方程lnα=-Δ(ΔH)/RT+Δ(ΔS)/R，经线性拟合可计算出与拆分机理相关的热力学参数，见表4所示.样品1、3、5、6、9对映体的分离因子随着温度升高而降低，分离过程受吸附焓控制，样品4、7、8的分离因子随温度变化波动不大.低温下对映体会有更强的保留性，分离因子和分离度一般都比高温时大，虽然升高温度在一定程度上能缩短对映体的保留时间，但是随着温度的升高，大部分手性醇的分离度降低.且由于Chiralcel OD-H柱的温度适用范围是0～40 ℃，综上考虑，选择室温25 ℃为最优柱温.

表4 五种手性醇对映体的Van’t Hoff方程和ΔΔH、ΔΔSTab.4 Van’t Hoff equations and ΔΔH,ΔΔS of five enantiomers of chiral alcohols

2.4 优化条件下的结果

以正己烷∶异丙醇(90∶10，v/v)为流动相，当流速为0.5 mL/min、柱温25 ℃时，除了2号样品，其它8个样品均得到拆分，其中7个达到基线分离，它们的分离因子α和分离度Rs分别为α1=1.83、α3=1.29、α4=1.10、α5=1.78、α6=1.29、α8=1.11、α9=1.86，Rs1=12.73、Rs3=4.67、Rs4=1.75、Rs5=11.80、Rs6=1.84、Rs8=2.22、Rs9=12.34，部分对映体的分离色谱图如图2所示.

a：样品1；b：样品3；c：样品4；d：样品5；e：样品6；f：样品8图2 部分手性醇在最优条件下的色谱分离图Fig.2 Chromatograms of partial chiral alcohols under optimal conditions

3 结论

用 Chiralcel OD-H手性商品柱对9种醇类外消旋体进行了拆分，考察了正己烷/异丙醇流动相的组成、流速、柱温对分离的影响，优化了醇类对映体分离条件.最优条件下，绝大部分的手性醇得到了有效拆分，且主要是受吸附焓控制.该方法简单、高效、快捷，为醇类对映体的高效拆分及制备型分离提供了新的依据.