2014年,Lu等^[15]将壳聚糖(chitosan)-杯^[4]芳烃通过醚键连接在一起,键合到硅胶表面,成功获得壳聚糖-杯^[4]芳烃双选择单元手性固定相(CCS4),将CCS4和传统ODS柱分离8种单取代苯以及6种核苷酸的分离效果进行了对比。结果表明,由于壳聚糖和杯芳烃单元的亲水-亲油、π-π作用等混合模式,使分离效率显著提高。卢静^[16]通过计算得到壳聚糖的键合量为9.07 μmol/g,杯^[4]芳烃的键合量为41.1 μmol/g;热分解温度达280 ℃,说明该固定相具有良好的热稳定性;并且考察了温度对保留时间的影响,结果表明,温度越高,CCS4对分析物的保留越弱。

2015年,Wang和Lu等^{[17, 18]}又通过“点击化学(click chemistry)”将两个环糊精(cyclodextrin,CD)单元连接,形成双层双手性选择单元固定相(DNPCDCSP),将DNPCDCSP和单个环糊精手性固定相(N3CDCSP)对手性酸等化合物的分离效果进行了对比。结果发现,双环糊精手性固定相的分离效率高于单个环糊精手性固定相。同课题组的张丽芳等^[19]也通过“点击化学”构建了一种新型“天然-乙酰基衍生化”三唑桥联杂化复式环糊精手性固定相(ANCDCSP),该固定相可提供包合作用、氢键给体、氢键受体、偶极-偶极作用等多重识别位点以及底层和顶层环糊精间的协同效应,对多数手性分析物的分离度优于课题组先前制备的复式天然环糊精手性固定相(DCDCSP)。

Xiao等^[20]和Bao等^[21]分别综述了环糊精CSP的研究进展,指出化学修饰环糊精可以改变其空腔的形状和尺寸,取代基的引入也可以在CD与被分析物之间产生新的π-π、偶极-偶极、氢键及离子对等作用,能大大提高CD的包合容量,扩展其手性分离的范围。已有研究证实:CD和冠醚、大环抗生素、杯芳烃等偶联起来,不仅可以形成多重识别位点,还可以造就“灵活的边臂”,使两种手性选择单元共同作用,增加了对手性化合物的识别,表现出优越的对映体识别能力和优秀的分离选择性。

Gong等^[22]用简便方法合成了新型CD-氮杂冠醚固定相(AQ2D18C6-CD-HPS),并用毛细管液相色谱在高压力下对其进行分析评价。这类固定相有两个手性识别位点氮杂冠醚和CD,两者的共同作用大大提高了对手性对映体和位置异构体的分离能力。 实验中，在流动相中加入镍(Ⅱ)离子后,带正电的氮杂冠醚修饰的β-环糊精可促进与溶质特定的静态、偶极和主客体络合的相互作用。 Zhao等^{[23, 24]}将大环抗生素偶联到CD上,制备了新型CD-利福霉素固定相(RCD-HPS)和CD-万古霉素固定相(VCD-HPS)。它们与被分离的手性化合物通过氢键、π-π作用和偶极效应形成多重识别模式,达到高效分离。RCD-HPS是通过溴取代的β-环糊精和利福霉素在无水乙腈中人工合成得到的,这类固定相有两个手性识别位点:利福霉素和β-环糊精,研究了该固定相在反相高效液相色谱中与几个二取代的苯和一些手性药物化合物的色谱行为,结果表明,利福霉素和β-环糊精的协同作用对芳香族位置异构体和手性化合物对映体的分离选择性好。VCD-HPS是通过溴取代的β-环糊精和万古霉素在无水甲醇中人工合成得到的,这类固定相有两个手性识别位点万古霉素和β-环糊精,研究了该固定相在反相液相色谱中与几个二取代的苯和一些手性药物化合物的色谱行为,结果表明,VCD-HPS可以与溶质进行多重相互作用,对芳香族位置异构体和手性化合物的对映体的分离选择性好。

Gong^{[25, 26]}课题组制备了新型CD-杯芳烃固定相(C4CD-HPS和IPC4CD-HPS),杯芳烃与CD的协同作用使该固定相具有极高的选择性,C4CD-HPS很好地拆分了在β-CD固定相上无法识别的华法林对映体;而IPC4CD-HPS分离了拉贝洛尔(labetalol)、扁桃酸甲酯(methyl mandelate)、苯丙醇(1-phenyl-2-propanol)等17种手性药物,与单独用环糊精作为手性固定相相比,该固定相表现出了很好的手性分离效果，在分离酮洛芬过程中单独用环糊精手性固定相的保留指数α=1.06，而IPC4CD-HPS的保留指数α=2.24；在分离华法林过程中单独用环糊精手性固定相的保留指数α=1.17，而IPC4CD-HPS的保留指数α=2.23。

2 金鸡纳生物碱及其衍生物双选择单元CSP

金鸡纳生物碱主要包含奎宁、奎尼丁、辛可宁、辛可尼丁4种手性化合物(见图 1),其结构中含有5个手性中心,是一类“优势骨架”,不仅在手性催化剂研究领域应用广泛^[27-29],而且也成为迄今为止最成功的小分子手性选择单元,被用于制备手性固定相,并在含羧基、磷酸基或磺酸基的强极性手性化合物中实现高效手性分离^[30-39]。金鸡纳生物碱手性固定相具有以下主要优点:①通过共价键与硅胶结合,色谱柱耐用性强;②分离度高;③具有广泛的溶剂适应能力;④可根据被拆分化合物的结构特征,有针对性地进行结构设计和调整,4个异构体具有互补性。

图 1

Fig. 1

图 1 4种金鸡纳生物碱的结构 Fig. 1 Structures of four cinchona alkaloids

Lindner等^[35]将金鸡纳碱和手性氨基磺酸相连,构成小分子双手性选择单元两性离子对固定相(商品名Chiralpak ZWIX+),实现了肽类化合物的高效分离。两性离子选择单元之间的协同配对作用成为手性交互识别的基础,在最近的研究中,大量实验工作的目的是为这些ZWIX系列找到一个高效通用的筛选方案并提出明确的优化方法。实验证实,以甲醇作为流动相,低含量的水的存在有利于峰的形状、分辨率、分析速度、样品的溶解度和质谱检测性能。乙腈或四氢呋喃的参与可以帮助调整保留时间和选择性。流动相中甲醇、乙腈(或四氢呋喃)、水按体积比49:49:2可以将分离效果达到最佳，在对两性电解质实现成功拆分或立体选择分离方案中也将其他一些参数考虑在内。

Krawinkler等^[40]制备了新型奎宁-杯芳烃手性固定相。研究表明,将奎宁固定相中手性选择单元奎宁9-位脲键氨基上的叔丁基转变为杯芳烃,形成奎宁-杯芳烃手性固定相时,在含0.5%(v/v)醋酸的氯仿流动相中,对苄氧羰基、叔丁氧羰基和芴甲氧羰酰基保护氨基酸的保留指数均有提高。分离机理研究表明,杯芳烃也是手性分离的识别位点,其立体结构为手性分离发挥了重要作用。

3 结语

2011年,Cavazzini等^[41]在综述中阐明:“由于手性有机催化剂在对映体分离中具有特别的优势以及其高度的可修饰性,将成为制备新型CSP最成功的手性选择单元”,这意味着新的手性选择单元即将产生,也为双手性选择单元CSP提供了更多有机结合的可能性。

手性分离是国际手性相关研究领域的瓶颈问题之一,而手性固定相又在手性分离过程中应用较为广泛,因此,将两种优势手性选择单元有机结合,构建结构新颖,且具有π-π、氢键、疏水和偶极-偶极等多重识别位点的“双手性选择单元”的新型键合型HPLC手性固定相就显得极为重要和迫切,在手性分离分析领域具有重要的学术意义和实际应用价值。

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