联萘酚手性拆分方法及其用于实验室废水的检测

邱琬雅 冯 航 许志刚* 朱瑞芝 张凤梅 刘志华 司晓喜*

(1.昆明理工大学 理学院 化学分离与富集重点实验室，昆明 650500；2.云南中烟工业有限责任公司 技术中心，昆明 650231)

前言

联萘酚(1，1’一联二萘酚，1，1’-Bi-2-naphthanol)是轴向手性分子的典型代表，常用作金属配体，广泛用于催化不对称有机合成反应[1-2]。联萘酚在分子识别、药物合成、新型材料制备等方面也有重要用途[1，3]。R构型的联萘酚主要用作不对称合成中的助剂及手性催化剂配体等；S-联萘酚是合成多种手性医药的中间体，但它会危害水体，尤其不能将高浓度的S-联萘酚直接排放到水体中(图1)。因此，对手性联萘酚的对映体进行拆分并监测其在水体中的含量是十分必要的。

图1 联萘酚对映体分子结构式Figure 1 The molecular structure of the enantiomer of binaphthol.

目前，联萘酚对映体的拆分方法有化学拆分法[4-6]、生物酶法[7]、毛细管电泳法[8]、高效液相色谱法[9-10]。其中，高效液相色谱具有检测速度快、重现性好等优点，是最为常规的手性拆分方法。然而，现有用于联萘酚手性拆分的高效液相色谱法大都采用正相色谱法[11-12]，大量低极性有机溶剂的使用不符合绿色化学的发展理念，正相色谱的流动相和水相样品也不兼容。本课题组已经使用双柱串联的反相色谱法实现了强极性化合物的检测[13]，甚至含手性柱的反相色谱法被成功用于水相样品中萘普生对映体的拆分[14]。因此，含有手性柱的反相色谱法极可能实现联萘酚对映体的分离检测。本文采用反相液相色谱法，研究了6种不同的手性固定相对联萘酚的手性拆分效果，并进行了一系列分离条件的优化，实现了联萘酚对映体的反相液相色谱分离，进一步将其用于实验室废水中联萘酚对映体的分离与检测。建立的联萘酚对映体的反相色谱拆分法对于监测环境水体中的手性化合物具有重要意义。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Dionex Ulti Mate 3000高效液相色谱仪(美国戴安公司)，CHIRALPAK©IA [直链淀粉-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)]手性柱(250 mm ×4.6 mm，5μm，大赛璐药物手性技术上海有限公司)；CHIRALPAK©IB [纤维素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)]手性柱(250 mm×4.6 mm，5μm，大赛璐药物手性技术上海有限公司)；CROWNPAK©CR-I(+)冠醚手性柱(150 mm × 3.0 mm，5μm，大赛璐药物手性技术上海有限公司)；YMC-CHIRAL-γ-CD-BR(γ-溴化环糊精)手性柱(4.6 mm × 250 mm D.S.，5μm，12 nm，YMC股份有限公司)；CHIRALPAK©QN-AX [O-9-(叔丁酯氨基甲酰)奎宁]手性柱(150 mm ×4.6 mm，5μm，大赛璐药物手性技术上海有限公司)；CHIRALART©SB[纤维素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)]手性柱(250 mm×4.6 mm I.D.，5μm，YMC股份有限公司)；SC-04低速离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司)。

甲醇(色谱纯，北京百灵威科技有限公司)，R-联萘酚(99%，上海阿拉丁试剂有限公司)，S-联萘酚(99%，上海麦克林生化科技有限公司)，甲酸(分析纯，天津市致远化学试剂有限公司)，冰乙酸(分析纯，天津市致远化学试剂有限公司)，纯净水为娃哈哈纯净水，实验室废水分别为化学实验楼下水道水、化学实验室排污水以及化学实验楼污水净化处理后的排放水。

1.2 实验方法

分别准确称取R-联萘酚和S-联萘酚各0.025 0 g于50 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度，得到浓度为1 g/L的联萘酚外消旋体标准溶液，于冰箱中低温储存。采用逐级稀释配制一系列浓度为0.1、0.5、1、10、20、50、100 mg/L的联萘酚工作溶液。对色谱柱、流动性比例、柱温和流速等主要的分离条件进行了优化。流动相为甲醇-1%醋酸水(90∶10，v/v)，检测波长为230 nm，流速为0.8 mL/min，柱温25 ℃，进样量20 μL。

2 结果讨论

2.1 色谱柱的优化

为实现联萘酚对映体拆分，在流动相为甲醇-1%醋酸水(90∶10，v/v)、流速0.8 mL/min、柱温25 ℃、检测波长230 nm条件下，选择6种手性柱对联萘酚对映体进行拆分。结果如图2所示，联萘酚对映体在CHIRALPAK©IA手性柱和CHIRALART©SB上有分离趋势，其余4种手性柱几乎没有实现联萘酚对映体的拆分；而使用CHIRALPAK©IA柱时，联萘酚对映体分离趋势最大。因此，使用该手性柱进行后续的分离条件优化。

图2 不同手性色谱柱对手性联萘酚拆分效果的影响Figure 2 The effect of different chiral columns on the resolution of the enantiomer of binaphthol.

2.2 流动相中酸种类优化

分别考察1%乙酸和1%甲酸水溶液对联萘酚对映体拆分的影响。色谱条件为CHIRALPAK©IA手性柱，流速0.8 mL/min、柱温25 ℃、流动相比例(90∶10，v/v)。结果如图3所示，流动相中酸的种类对拆分效果产生了一定影响。当使用1%乙酸水溶液作为流动相时，分离度大且峰高更高，拆分效果更好。因此，选用甲醇-1%乙酸水溶液为流动相，并进一步进行流动相比例优化。

图3 流动相中1%乙酸(a)和1%甲酸(b)对联萘酚对映体拆分效果的影响Figure 3 The effect of 1% acetic acid(a) and 1% formic acid(b) in the mobile phase on the enantiomeric resolution of the enantiomer of binaphthol.

2.3 流动相比例的优化

流动相比例也会对联萘酚对映体拆分效果产生影响，在此，考察的水相比例分别为5%、8%、10%、15%、20%。色谱条件为CHIRALPAK©IA柱，柱温25 ℃、流速0.8 mL/min、检测波长230 nm。结果如图4所示，当水相比例低于10%时，分析物保留时间短、分离度小；超过10%后，分析物色谱峰峰展宽且分离度小。流动相比例为90∶10(v/v)时，联萘酚对映体具有较好的峰形和分离效果。

图4 流动相比例对联萘酚对映体分离的影响Figure 4 The effect of mobile phase ratio on the separation of the enantiomer of binaphthol.

2.4 流速的优化

为考察流速对联萘酚对映体拆分效果的影响，在色谱柱为CHIRALPAK©IA柱、流动相甲醇-1%乙酸水(90∶10，v/v)、柱温25 ℃、检测波长230 nm条件下，流速从0.5 mL/min增至1.0 mL/min，对比联萘酚的拆分效果。结果如图5所示，随着流速的增大，联萘酚对映体的保留时间逐渐减小，在流速为0.7 mL/min时，分离度为0.92。兼顾分析效率、拆分效果、压强和色谱柱使用寿命，选用0.7 mL/min作为最佳流速。

图5 流速对联萘酚对映体分离的影响Figure 5 The effects of flow rate on the separation of the enantiomer of binaphthol.

2.5 柱温的优化

以CHIRALPAK©IA为手性分离柱，进一步考察柱温对分离的影响，柱温分别选择20、22、25、28、30 ℃。结果如图6所示，柱温在所选的常用温度范围内，对联萘酚对映体的保留时间几乎没有变化，仅有微小的分离度变化；在柱温为25 ℃时具有较好的分离效果，因此选择25 ℃为最佳的柱温。

图6 柱温对联萘酚对映体分离的影响Figure 6 The effects of column temperature on the separation of the enantiomer of binaphthol.

2.6 实际样品测定

配制系列不同浓度的联萘酚对映体水溶液，采用上述手性色谱分析建立测定方法，线性范围0.1～100 mg/L，得到R-联萘酚的线性方程为：y=0.42x+0.56，R=0.999 1，S-联萘酚的线性方程为：y=0.84x+0.99，R=0.999 1。所建立的方法进一步用于实际水样中联萘酚对映体含量的测定，分别测定了化学实验楼下水道水(水样1)、化学实验室排污水(水样2)以及排污净化处理后的排放水(水样3)三种水样。收集的水样经0.45 μm的滤膜过滤，每份样品平行测定3次。所采集的水样均未检出联萘酚对映体。

为进一步验证所建立方法的可靠性，进行了加标回收实验，加标浓度分别为0.5、10、50 mg/L，实际水样的色谱图如图7所示，基质不会对联萘酚对映体的检测造成干扰。加标回收率如表1所示，联萘酚对映体的加标回收率在80.2%～118%，RSD小于9.5%，满足实际样品的分析要求。

a—实际水样直接进样检测；b—废水加标10 mg/L联萘酚对映体色谱分析图图7 化学实验楼下水道水样中联萘酚的色谱检测图Figure 7 Chromatogram of wastewater sample from the chemical laboratory building.

表1 实际样品中联萘酚对映体的含量及加标回收率Table 1 Content and recovery of binaphthol enantiomers in actual samples /%

3 结论

建立了一种反相手性色谱法用于联萘酚对映体的拆分，并将此方法运用于实际废水样品中联萘酚对映体含量的分离检测。在使用的6种手性柱中，CHIRALPAK©IA手性柱对联萘酚对映体拆分效果最佳，进一步优化了色谱条件，建立了水相样品中联萘酚对映体的分离检测方法，将建立的方法用于化学实验楼废水中联萘酚对映体的含量检测。所收集的三种水样中均未检出联萘酚，联萘酚的加标回收率在80.2%～118%，RSD小于9.5%。该方法可以有效地用于复杂基质水体中手性联萘酚对映体的含量检测。