一种键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相的制备方法及应用与流程

本发明涉及一种键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相的制备方法及其应用，具体涉及通过酰氯活化策略将羧酸手性分子衍生化至β-环糊精上、再通过异氰酸酯硅烷化试剂将其共价键合至多孔硅胶微球表面，制得适用于液相色谱正相及反相模式手性对映异构体拆分的手性固定相，属于色谱固定相技术开发以及分离纯化。

背景技术：

1、手性对映异构体广泛存在于医药、农药、精细化工等各领域中。然而，一对光学对映体在生物体内往往表现出截然不同的药理和毒理活性，这种差异在手性药物中表现尤为明显。因此，将外消旋体拆分为单一对映体的方法与技术一直备受关注。目前，色谱法是拆分外消旋体最有效的方法之一，其中高效液相色谱手性固定相技术因其分离效率高、适用范围广而成为手性分离领域的研究热点。

2、β-环糊精是一种由吡喃葡萄糖单元构成的天然大环分子，在手性分子识别以及色谱分离领域具有极大应用潜力，但常规涂敷型β-环糊精固定相在应用中面临着诸多挑战，无法满足复杂外消旋药物的高效拆分需求。而衍生化与化学键合策略为优化手性固定相性能提供了新思路，通过引入特定取代基调控β-环糊精微环境，将其共价键合至硅胶等基质表面，可有效改善固定相的抗溶剂冲洗稳定性与传质动力学，并且键合型固定相可正相以及反相色谱模式中通用。

3、目前，不少研究者探索出了多种“先键合后衍生”环糊精固定相的制备方法，但存在着高性能键合型环糊精固定相合成条件苛刻、步骤繁琐、接枝重现性不佳的状况，且受限于硅胶表面已键合环糊精的空间位阻效应，衍生化效率受限，难以精确控制衍生化程度。而酰氯类化合物凭借其高反应活性，在化学修饰与功能改性领域具有独特优势。因此，亟需一种反应高效、条件温和、接枝重现性好的环糊精衍生与键合方法，以获得兼具高手性识别能力与优异色谱分离性能的新型键合型手性固定相材料，为工业高价值手性药物对映体的纯度分析检测及质量控制提供技术支持。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相的制备方法；

2、本发明的另一目的在于提供上述键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相在液相色谱手性对映异构体拆分中的应用。

3、一、键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相的制备方法

4、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

5、一种键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相的制备方法，包括以下步骤：

6、（1）将羧酸手性分子与二氯亚砜在含有催化剂的有机溶剂1中反应，得到酰氯中间体；

7、（2）将β-环糊精与所述酰氯中间体反应，经分离纯化，得到酰氯衍生β-环糊精；

8、（3）将多孔硅胶微球用酸液进行活化处理，得到活化多孔硅胶微球；

9、（4）将所述活化多孔硅胶微球与异氰酸酯硅烷化试剂在有机溶剂2中反应，得到异氰酸酯基桥联修饰的硅胶基底；

10、（5）将所述酰氯衍生β-环糊精与所述异氰酸酯基修饰的硅胶基底投入有机溶剂中3反应反应，经分离纯化，得到所述键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相。

11、本发明中，所述羧酸手性分子为具有手性中心的羧酸类化合物，优选为芳基酸类化合物。所述优选羧酸手性分子包括但不限于r型或s型2-苯基丙酸、2-对甲苯丙酸、2-(4-甲氧基苯基)丙酸、4-(氯甲基)苯乙酸、2-(4-氟苯基)丙酸、2-[4-(三氟甲基)苯基]丙酸、2-(3,5-二甲基苯基)丙酸、2-(萘-2-基)丙酸中的一种或多种。进一步优选r型或s型2-苯基丙酸、2-对甲苯丙酸、2-(4-氟苯基)丙酸或2-(萘-2-基)丙酸中的一种或多种。

12、本发明中，步骤（1）所述有机溶剂1为二氯甲烷、二氯乙烷、二氯丙烷、氯仿、乙酸乙酯、异丙醚、甲基叔丁基醚中的一种或多种混合；所述催化剂选自三乙胺、4-二甲氨基吡啶、吡啶、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二异丙基乙胺中的一种或多种混合；所述催化剂与所述有机溶剂的体积比为1：30~1：2000，优选为1：50~1：1500。

13、本发明中，步骤（1）所述羧酸手性分子与二氯亚砜的摩尔比为1：0.5~1：15，优选为1：0.6~1：10；反应在氮气氛围中进行，反应温度为20℃~87℃，优选为40℃~85℃；反应时长为0.5h~12h，优选为1h~8h。

14、本发明中，步骤（2）所述β-环糊精与所述酰氯中间体的摩尔比为1：1~1：20，优选为1：1.2~1：12；反应温度为50℃~110℃，优选为60℃~85℃；反应时长为2h~48h，优选为6h~24h。

15、本发明中，步骤（2）所述分离纯化包括抽滤、洗涤和干燥；所述洗涤试剂依次为二氯乙烷和无水丙酮；所述干燥温度为25℃~60℃，优选为30℃~55℃；干燥时长为2h~48h，优选为6h~36h。

16、本发明中，步骤（3）所述多孔硅胶微球的粒径为2.6μm、3μm、5μm、8μm或10μm中的一种，优选为2.6μm、3μm、5μm或10μm；孔径为80å、100å、120å、200å、300å、500å、800å或1000å中的一种，优选为80å、100å、120å或300å。

17、本发明中，步骤（3）所述酸液为硝酸水溶液、盐酸水溶液、硫酸水溶液或硫酸-双氧水混合溶液中的一种或多种混合，优选为盐酸水溶液、硫酸水溶液或硫酸-双氧水混合溶液中的一种或多种混合；所述酸液的酸浓度为0.01~12mmol/l，优选为0.05~8mmol/l。

18、本发明中，步骤（3）所述活化处理的时间为8h~96h；活化后经离心、洗涤、干燥；所述洗涤试剂依次为去离子水和乙醇；所述干燥温度为25℃~150℃，优选为60℃~120℃；干燥时长为8h~96h，优选为12h~72h。

19、本发明中，步骤（4）所述异氰酸酯硅烷化试剂选自3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷或3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种混合，优选为3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷或3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种混合。

20、本发明中，步骤（4）所述所述有机溶剂2选自二氯甲烷、二氯乙烷、二氯丙烷、氯仿、甲苯的一种或多种；异氰酸酯硅烷化试剂与所述活化多孔硅胶微球的质量比为1:1~1:18，优选为1:1.5~1:12；所述异氰酸酯硅烷化试剂与所述有机溶剂2的质量比为1:5~1:600，优选为1:8~1:300。

21、本发明中，步骤（4）所述反应的温度为30℃~110℃，优选为60℃~110℃；反应时长为6h~48h，优选为8h~36h。

22、本发明中，步骤（5）所述所述有机溶剂3选自二氯乙烷、吡啶、甲苯、二甲苯、乙苯，优选甲苯、吡啶中的一种或多种；酰氯衍生β-环糊精与所述异氰酸酯基修饰的硅胶基底的质量比为1：0.8~1：80，优选为1：1~1：60。

23、本发明中，步骤（5）所述反应的温度为50℃~110℃，优选为60℃~110℃；反应时长为2h~48h，优选为6h~42h。

24、本发明中，步骤（5）所述分离纯化包括离心、洗涤和干燥；所述洗涤试剂依次为甲苯、吡啶和甲醇；所述干燥温度为40℃~60℃，干燥时长为8h~24h。

25、二、键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相

26、本发明还提供了由上述制备方法制备得到的键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相。

27、本发明键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相的结构为：以多孔硅胶微球为基底，以异氰酸酯硅烷化试剂为连接臂，通过硅烷氧基与硅胶表面发生硅烷偶联反应，同时通过酰氯衍生化反应将羧酸手性分子共价键合至β-环糊精骨架上，最终形成硅胶基质-硅烷化连接臂-β-环糊精-手性修饰基团的逐级键合结构。

28、需说明的是，本发明制备方法中步骤（4）与步骤（5）的反应机理如下：首先，异氰酸酯硅烷化试剂中的硅烷氧基与活化硅胶表面的硅羟基（si-oh）发生硅烷化反应，生成si-o-si共价键，得异氰酸酯基修饰的硅胶基底；随后，该硅胶基底上保留的异氰酸酯基（-nco）与酰氯衍生β-环糊精中吡喃葡萄糖单元中的c2、c3羟基进一步反应，形成氨基甲酸酯键（-nh-coo-），从而将酰氯衍生β-环糊精共价键合至硅胶表面。由此可知，本发明步骤（4）和步骤（5）所涉及硅烷化偶联以及氨酯化反应，反应条件温和、接枝高效。基于本发明公开的内容，本领域技术人员能够理解并实现上述键合反应。

29、三、键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相的应用

30、本发明还提供了上述键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相在液相色谱分离手性对映异构体中的应用。

31、本发明的键合型酰氯衍生β-环糊精手性固定相由于采用共价键合方式固定于硅胶基质表面，在正相和反相流动相体系中均具有良好的稳定性，可实现正反相色谱分离模式的通用，所述手性对映异构体包含醇类、胺类、羧酸酯类或安息香类手性化合物。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、1、本发明采用“先衍生后键合”的合成路线，先将羧酸手性分子通过酰氯化反应高活性地引入β-环糊精骨架，再将酰氯衍生β-环糊精通过异氰酸酯硅烷化试剂桥联至硅胶表面。与现有“先键合后衍生”技术路线相比，本发明的策略有效避免了硅胶表面已键合环糊精所带来的空间位阻效应，衍生化反应在均相溶液中进行，反应效率更高、衍生化程度更可控。与其他羧酸改性的方法相比，本发明的酰氯活化法反应活性更高、条件更温和、中间体更易分离纯化；

34、2、本发明采用异氰酸酯硅烷化试剂作为连接臂，通过形成稳定的氨基甲酸酯键将酰氯衍生β-环糊精共价键合至硅胶表面，所得固定相在常规有机溶剂中不易发生手性选择剂的溶脱流失，具有良好的抗溶剂冲洗稳定性。该固定相同时适用于正相和反相两种色谱模式，克服了传统涂敷型固定相仅适用于单一色谱模式的局限，拓宽了固定相的应用场景；

35、3、本发明通过在β-环糊精骨架上引入特定构型的芳基酸类手性基团，在环糊精空腔包合作用的基础上进一步引入了氢键、π-π堆积、偶极-偶极及空间位阻等多种手性识别协同作用力，有效增强了固定相对手性对映体的分子识别能力。实验结果表明，本发明制备的固定相对1-苯乙醇（分离度达1.68~1.71）、1-(4-氯苯基)乙醇（分离度达2.63）、1-(对甲基苯基)乙胺（分离度达1.55~1.88）、1-(4-溴苯基)乙胺（分离度达1.72）、扁桃酸甲酯（分离度达1.64~1.72）及4,4′-二甲基安息香（分离度达1.58~1.63）等多种外消旋体均具有良好的手性拆分能力，部分对映体的分离度满足基线分离要求（rs≥1.5）；

36、4、本发明的制备方法步骤清晰、条件温和、操作简便，各步骤的反应参数经优化具有良好的可控性和可重复性。元素分析结果表明，r型与s型手性固定相的碳、氮元素含量接近（碳含量分别为11.88%和12.06%，氮含量分别为2.27%和2.23%），证实了本发明所述平行衍生化制备工艺具有优异的批次间稳定性和重现性，适于规模化制备。