一种手性金属有机笼材料修饰的毛细管柱及其应用

技术领域

本发明属于气相色谱分离技术领域，涉及气相色谱石英毛细管分离柱，特别是一种适用于分离手性化合物混合物的手性金属有机笼石英毛细管柱。

背景技术

手性是自然界的基本属性之一，也是生物系统的基本特征之一。支持人体生命活动的内源性物质如酶、受体、血浆蛋白等都具有手性特征。在人体内，手性化合物尤其是手性药物会与这些生物大分子以三维立体形式相互结合并发生作用的。因此，当手性药物的两个对映体进人体内就会产生立体选择性差异，最终会产生不同的药效作用和药物动力学。通常情况下，手性药物的两种对映异构体中，只有一个构型的药物可以产生积极的治疗效果，而另一个构型则没有药效，或者有其他药效，甚至是毒副作用。例如，20世纪60年代发生的震惊国际医药界的“反应停事件”就是由沙利度胺手性药物导致的。研究表明，沙利度胺的两个对映体中只有R-对映体具有镇静作用，而S-对映体则有强烈的致畸作用。

为了得到单一对映体构型的手性化合物，手性分离分析是重要的手段之一。现阶段，色谱法被认为是最常用、最有效的手性分离分析方法。常用于手性分离分析的色谱法包括：液相色谱法、气相色谱法、毛细管电色谱法和模拟移动床色谱法等。其中，气相色谱法因为分析速度快、灵敏度高常被广泛应用于手性化合物的分离分析研究。

色谱法之所以能实现有效的手性分离分析，关键在于手性固定相的研究与开发。但现有的气相色谱手性固定相多存在分析速度慢、分析时间长、制备复杂、价格昂贵等缺陷。因此，开发具有分析速度快、制备简单、价格低廉、稳定性好等特点的气相色谱手性固定相具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于手性金属有机笼材料的毛细管气相色谱手性柱。将手性金属有机笼材料涂覆在毛细管柱内壁后能够对多种手性化合的外消旋体实现有效的分离分析。本发明所述的毛细管气相色谱手性柱应用于手性化合物的气相色谱拆分，具有分析时间短、分析速度快、稳定性好等优势。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

一种手性金属有机笼材料修饰的毛细管柱，以合成的一类手性金属有机笼材料作为固定相，通过动态涂覆法涂覆于毛细管内壁，制备成用于气相色谱的毛细管柱。该毛细管柱在适宜的色谱条件下，可以实现不同手性化合物的手性拆分。本发明包括如下具体步骤：

1、毛细管柱的粗糙化：毛细管依次采用1mol/L NaOH水溶液、0.1mol/L HCl水溶液和去离子水冲洗，氮气吹干，得到粗糙化的毛细管柱。

2、MOC-PA有机笼材料的制备：

①配体L的合成：将1,4,5,8-萘四羧二酸酐，氨基酸，乙酸按照1:2.1:125的摩尔比混合于三口烧瓶中。并于110℃～130℃下回流。随后加入去离子水淬灭反应。过滤，滤饼用去离子水洗涤多次，于80℃下真空干燥到棕色固体配体L。

②MOC-PA合成：将配体L、三水合硝酸铜、DMF和异丙醇按照1:1:260:260的摩尔比于三口烧瓶中搅拌混合均匀。在室温下搅拌10～60分钟后，向混合溶液中滴加2,6-二甲吡啶。室温下继续搅拌24小时。过滤，滤饼用超纯水和无水乙醇洗涤多次。干燥得到的绿色晶体即为所需的手性金属有机笼材料MOC-PA。

3、MOC-PA悬浮液的制备：用无水乙醇配制MOC-PA悬浮液，悬浮液浓度为0.1mg/mL～5mg/mL。

4、毛细管柱的制备：在氮气压力下，将步骤3)制备的MOC-PA乙醇悬浮液通入步骤1)制备的粗糙化毛细管柱中。然后将毛细管柱接入气相色谱仪上，使用程序升温的方法毛细管柱进行老化，得到MOC-PA修饰的毛细管柱。

所述氨基酸为L-苯丙氨酸或D-苯丙氨酸。

本发明的优点及效果：

1)本发明所制得的手性金属有机笼气相色谱对多种手性化合物表现出优秀的拆分效果。在适宜的色谱条件下可以对酯、有机酸、醚、氨基酸等手性化合物的外消旋体实现有效的拆分。

2)本发明的色谱柱具有手性拆分效果优、稳定性好、重复性佳等特点。

附图说明

图1为本发明所制备的色谱柱的截面扫描电镜图。

图2为本发明色谱柱对部分手性化合物的拆分谱图。(a)羟基丁酸乙酯；(b)苯基丁二酸；(c)正丁基缩水甘油醚；(d)DL-丝氨酸；(e)DL-精氨酸；(f)DL-赖氨酸；(g)DL-天冬酰胺；(h)DL-色氨酸；(i)DL-酪氨酸。

图3为本发明色谱柱的稳定性和重复性测试结果。(1)D/L-赖氨酸首次拆分谱图；(2)毛细管柱在200℃下处理5小时后对D/L-赖氨酸的拆分谱图；(3)毛细管柱存放10个月后对D/L-赖氨酸的拆分谱图

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定，所有基于本发明教导所作出的变换，均属于本发明的保护范围。

实施例1

(1)毛细管柱的预处理：毛细管依次采用NaOH水溶液(1mol/L)冲洗2小时，去离子水冲洗1小时，HCl水溶液(0.1mol/L)冲洗1小时，去离子水冲洗3小时，最后在200℃下干燥2小时。

(2)MOC-PA有机笼材料的制备：1,4,5,8-萘四羧二酸酐(3.0g)与L-氨基酸(5.0g)分别加入乙酸(80mL)中，混合溶液在120℃下反应36小时。随后，加入大量去离子水终止反应。过滤得到棕色固体(配体L)，再用去离子水洗涤多次，最后将得到的固体在80℃下真空干燥过夜。将配体L(1.1g)与三水合硝酸铜(0.48g)于DMF(50mL)中混合，随后加入异丙醇(50mL)作为混合溶剂。在室温下搅拌30分钟后，向混合溶液中滴加2,6-二甲基吡(1mL)，继续搅拌24小时后，过滤得到绿色固体，分别用超纯水和无水乙醇洗涤多次，干燥，得到MOC-PA手性金属有机笼材料。

(3)MOC-PA乙醇悬浮液的制备：称取10mg步骤2)制备得到的MOC-PA于10mL容量瓶中，加入无水乙醇，定容，超声30分钟，得到MOC-PA的乙醇悬浮液(1mg/mL)。

(4)毛细管柱的制备：在60Kpa的氮气压力下，将1mL步骤3)制备的MOC-PA乙醇悬浮液通入步骤1)制备的毛细管柱中，待液体完全流出后，继续保持氮气流2小时。然后将毛细管柱接入气相色谱仪上，按照程序升温的方法老化毛细管柱，得到MOC-PA修饰的毛细管柱。升温程序为：50℃保持30分钟，然后以2℃/min的升温速率升至200℃，在200℃下保持300min。

实施例2

用实施例1所得的MOC-PA毛细管柱测试其对手性化合物外消旋体的分离效果。拆分色谱图如图2所示。图2中采用的色谱条件依次为：(a)3-羟基丁酸乙酯，柱温120℃，流1.0ml/min；(b)苯基丁二酸柱温200℃流速0.4ml/min；(c)正丁基缩水甘油醚柱温140℃，流速1.0ml/min；(d)DL-丝氨酸柱温180℃，流速0.5ml/min；(e)DL-精氨酸柱温165℃，流速1.0ml/min；(f)DL-赖氨酸柱温200℃，流速1.0ml/min；(g)DL-天冬酰胺柱温180℃，流速0.9ml/min；(h)DL-色氨酸柱温195℃流速1.0ml/min；(i)DL-酪氨酸柱温125℃流速0.5ml/min。气相色谱设定：载气：氮气(纯度99.999％)，进样口280℃，检测器300℃，分流比50:1。

实施例3

为了验证实施例1中制备的MOC-PA毛细管柱的稳定性，将毛细管柱置于200℃下放置5小时，随后测试其对DL-赖氨酸的分析性能，结果如附图3中(2)号线所示；为了验证毛细管柱的重现性，将毛细管柱使用10个月后再次进样DL-赖氨酸测试分离性能，结果如附图3中(3)号线所示。通过附图3中的对比，可以发现，无论是高温处理，还是长时间使用，DL-赖氨酸的分离度和保留时间都没有明显的变化，说明MOC-PA毛细管柱具有很好的稳定性。