含4—取代苯基4—羟基—丁—2—酮类衍生物对映异构体的HPLC手性分离研究

金玲亚++黄超群

【摘 要】7个含4-取代苯基4-羟基-丁-2-酮类衍生物对映异构体首次在【关键词】含4-取代苯基4-羟基-丁-2-酮类衍生物；手性分离；光学活性

【Abstract】Seven enantiomers of containing 4-substituted phenyl 4-hydroxy-butan-2-ketone derivativesfirsrwere obtained on chiral stationary phases Chiralpak IA [amylose tris （3，5-dimethylphenylcarbamate）]， through investigating different mobile phase （hexane/ethanol， hexane/i-propanol， n-hexane/dichloromethane），the important basis for resolution（Rs>2）. Respectively， n-hexane/dichloromethane=70/30（V/V）andhexane/ i-propanol = 97/3 （V/V） as mobile phase system，the resolution of racemes have successfullyobtained， and measuredoptical activityof its catalytic products， ee values up to 79.5%.

【Key words】Containing 4-substituted phenyl 4-hydroxy-butan-2-ketone derivatives； Chiral separation； Optical activity

自然界里存在很多手性化合物，这些手性化合物具有两个异构体，它们如同实物和镜像的关系，通常叫做对映异构体。对映异构体很像人的左右手，它们看起来非常相似，但是不完全相同。当一个手性化合物进入生命体时，它的两个对映异构体通常会表现出不同的生物活性[1]。对于手性药物，一个异构体是有效的，而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。以前由于对此缺少认识，人类曾经有过惨痛的教训。例如沙利度胺（thalidomide）——反应停，造成了数以千计的儿童畸形。后来发现反应停中一种构型有致畸作用，而另一构型没有致畸作用[2]。很明显，研究单一手性异构体对于科学研究以及人类健康有着重要意义。目前，最广泛采用制备单一手性异构体的方法是外消旋体拆分法和不对称合成法[3-5]。高效液相色谱法（HPLC）拆分手性化合物的对映体异构体或测定催化产物光学活性，是研究两种制备方法的基础工作，也是目前有机分析最热门的领域之一[6-8]。本工作为了检验新型手性环己二胺-酰胺硫脲衍生物催化剂对Aldol反应的催化活性，采用高效液相色谱手性固定相法，对催化不对称合成的Aldol反应产物系列含4-取代苯基的4-羟基-丁-2-酮类衍生物对映异构体进行了手性分离分析。本实验使用Chiralpak IA（直链淀粉-三[3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯]键合型）手性柱分离该类衍生物的7个外消旋体，通过对保留因子、分离因子和分离度等方面考察，研究不同流动相体系（正己烷/乙醇、正己烷/异丙醇、正己烷/二氯甲烷）对7个外消旋体分离的影响，找到最佳的分离条件，并根据最优化分离条件，对7个催化合成产物光学活性进行测定[9-13]。

1 实验部分

1.1 材料和试剂

7个含4-取代苯基4-羟基-丁-2-酮类衍生物由温岭市食品药品检验检测中心提供，通过红外光谱、核磁共振氢谱和氟谱、质谱、元素分析对其结构进行了表征，结构式见表1。

表1 化合物结构式

Tab.1 The structures of the studied compounds

试剂正己烷、异丙醇、乙醇、二氯甲烷均为色谱纯，购自江苏汉邦科技有限公司。

1.2 仪器

Angilent 1200高效液相色谱仪：配有G1379A在线脱气机，G1311A四元泵，G1313A自动进样器，G1315B二极管阵列检测器；1316A柱温箱，HP 1100化学工作站。

1.3 色谱条件

色谱柱：（1）Chiralpak IA（250mm×4.6mm，I.D. 5μm），购自日本Daicel公司；流动相组成：（1）Hexane：Dichloromethane（70：30，V/V）；（2）Hexane：i-propanol（97：3，V/V）；流速：1.0ml/min；检测波长：270nm（参比360nm）；样品溶液：样品均用色谱级乙醇溶解；进样量：5μL。

2 结果与讨论

2.1 外消旋体分离

在1.3节色谱条件下，考察了此类化合物在IA柱上，不同流动相体系的分离效果，实验结果如表2所示。结果表明，在正己烷-乙醇（70：30，V/V）为流动相时，7个化合物对映异构体在IA柱上都没有分离迹象，尝试减少流动相乙醇比例，延长洗脱时间，但是都没有出现异构体分离迹象，说明在IA柱上采用正己烷-乙醇流动相体系，该系列化合物对映异构体不能被识别；换用正己烷-二氯甲烷（70：30，V/V）为流动相时，化合物A-1～A-4在该分离条件下的分离度依次为2.1、2.03、1.85、4.57，而化合物A-5～A-7对映体不能被识别。最后，采用正己烷-异丙醇（97：3，V/V）为流动相时，化合物A-1～A7在该分离条件下的分离度依次为1.08、1.14、1.30、0.56、3.06、3.22、3.85，A-5～A-7对映体的Rs>2，实现了完全分离。

化合物A-1在Chiralpak IA柱上，不同流动相体系下的手性分离色谱图如图1所示。由图示可以直观的看出，化合物A-1在选定的三种流动相下的不同手性分离效果，分离度大小顺序为Rs（c）>Rs（b）>Rs（a）。

根据以上分离实验结果，发现正己烷-异丙醇体系的分离因子明显好于其他流动相体系；当R苯环上含硝基取代时，正己烷-二氯甲烷体系优于正己烷-异丙醇体系。推测分析其手性识别机理：根据苯环上连接的基团吸电子诱导效应大小不同（NO2>F>Cl），推测当化合物在极性较弱的正己烷-二氯甲烷流动相体系中，苯环上有强吸电子效应时，使苯环上电子云密度减小，而IA（直链淀粉-三[3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯]）手性柱衍生化基团由于3，5-二甲基及氨基的取代使苯环上的电子云密度增大，固定相的π-π给电子效应和被分离物的π-π吸电子效应增加了固定相对化合物对映体的手性识别；但是当苯环上吸电子效应变弱时，不利于固定相的π-π给电子效应和被分离物的π-π吸电子效应的相互作用，使用极性改性剂异丙醇来增大流动相极性，增强固定相对对映体的识别能力和分离效果。综上分析，正己烷-二氯甲烷体系适合含有硝基取代的化合物A-1～A-4分离；而正己烷-异丙醇体系适合不含硝基取代的化合物T5～T7。

3 结论

本工作在Chiralpak IA糖类手性固定相上，考察了7个含4-取代苯基4-羟基-丁-2-酮类衍生物外消旋体分离效果，并对其催化产物进行光学活性测定。实验结果表明，分别在正己烷-二氯甲烷（70：30，V/V）和正己烷-异丙醇（97：3，V/V）流动相体系下该系列对应异构体都实现了分离，分离度都在1.85以上。推测色谱保留机理：含4-取代苯基4-羟基-丁-2-酮类衍生物化合物的手性拆分不仅与溶质分子苯环上取代基吸电子效应有关，而且与流动相极性有关。对于化合物光学活性测定结果，得出苯环上取代基吸电子效应强弱对ee值影响很大，为该催化剂催化反应的底物基团优化提供参考依据。

【参考文献】

[1]尤启东，林国强.手性药物——研究与应用[M].北京：化学工业出版社，2003.

[2]何煦昌.手性药物的发展[J].中国医药工业杂志，1997，28（11）：519-524.

[3]任国宾，詹予忠，郭士岭.手性拆分技术进展[J].河南化工，2002，1：1-3.

[4]黄蓓，杨立荣，吴坚平.手性拆分技术的工业应用[J].化工进展，2002，21（6）：375-380.

[5]戴立信，陆熙炎，朱光美.手性技术的兴起[J].化学通报，1995，6：15-22.

[6]陈慧，吕宪禹，高如瑜，王琴孙.正相条件下温度和流速对衍生化环糊精键合手性高效液相色谱固定相立体异构体选择性的影响[J].高等学校化学学报，2000，21（2）：233-236.

[7]黄君珉，陈慧，王琴孙，高如瑜，陈茹玉.N-苄氧甲酰基-α-氨基膦酸二苯酯有机磷化合物高效液相色谱保留和手性识别机理的研究[J].化学学报，2001，59（11）：1975-1981.

[8]黄君珉，陈慧，王琴孙，高如瑜，陈茹玉.衍生化环糊精键合固定相对N-苄氧甲酰基-α-氨基膦酸酯化合物色谱保留和手性识别机理的研究[J].化学学报，2001，59（8）：1299-1305.

[责任编辑：汤静]

根据以上分离实验结果，发现正己烷-异丙醇体系的分离因子明显好于其他流动相体系；当R苯环上含硝基取代时，正己烷-二氯甲烷体系优于正己烷-异丙醇体系。推测分析其手性识别机理：根据苯环上连接的基团吸电子诱导效应大小不同（NO2>F>Cl），推测当化合物在极性较弱的正己烷-二氯甲烷流动相体系中，苯环上有强吸电子效应时，使苯环上电子云密度减小，而IA（直链淀粉-三[3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯]）手性柱衍生化基团由于3，5-二甲基及氨基的取代使苯环上的电子云密度增大，固定相的π-π给电子效应和被分离物的π-π吸电子效应增加了固定相对化合物对映体的手性识别；但是当苯环上吸电子效应变弱时，不利于固定相的π-π给电子效应和被分离物的π-π吸电子效应的相互作用，使用极性改性剂异丙醇来增大流动相极性，增强固定相对对映体的识别能力和分离效果。综上分析，正己烷-二氯甲烷体系适合含有硝基取代的化合物A-1～A-4分离；而正己烷-异丙醇体系适合不含硝基取代的化合物T5～T7。

3 结论

本工作在Chiralpak IA糖类手性固定相上，考察了7个含4-取代苯基4-羟基-丁-2-酮类衍生物外消旋体分离效果，并对其催化产物进行光学活性测定。实验结果表明，分别在正己烷-二氯甲烷（70：30，V/V）和正己烷-异丙醇（97：3，V/V）流动相体系下该系列对应异构体都实现了分离，分离度都在1.85以上。推测色谱保留机理：含4-取代苯基4-羟基-丁-2-酮类衍生物化合物的手性拆分不仅与溶质分子苯环上取代基吸电子效应有关，而且与流动相极性有关。对于化合物光学活性测定结果，得出苯环上取代基吸电子效应强弱对ee值影响很大，为该催化剂催化反应的底物基团优化提供参考依据。

【参考文献】

[1]尤启东，林国强.手性药物——研究与应用[M].北京：化学工业出版社，2003.

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[3]任国宾，詹予忠，郭士岭.手性拆分技术进展[J].河南化工，2002，1：1-3.

[4]黄蓓，杨立荣，吴坚平.手性拆分技术的工业应用[J].化工进展，2002，21（6）：375-380.

[5]戴立信，陆熙炎，朱光美.手性技术的兴起[J].化学通报，1995，6：15-22.

[6]陈慧，吕宪禹，高如瑜，王琴孙.正相条件下温度和流速对衍生化环糊精键合手性高效液相色谱固定相立体异构体选择性的影响[J].高等学校化学学报，2000，21（2）：233-236.

[7]黄君珉，陈慧，王琴孙，高如瑜，陈茹玉.N-苄氧甲酰基-α-氨基膦酸二苯酯有机磷化合物高效液相色谱保留和手性识别机理的研究[J].化学学报，2001，59（11）：1975-1981.

[8]黄君珉，陈慧，王琴孙，高如瑜，陈茹玉.衍生化环糊精键合固定相对N-苄氧甲酰基-α-氨基膦酸酯化合物色谱保留和手性识别机理的研究[J].化学学报，2001，59（8）：1299-1305.

[责任编辑：汤静]

根据以上分离实验结果，发现正己烷-异丙醇体系的分离因子明显好于其他流动相体系；当R苯环上含硝基取代时，正己烷-二氯甲烷体系优于正己烷-异丙醇体系。推测分析其手性识别机理：根据苯环上连接的基团吸电子诱导效应大小不同（NO2>F>Cl），推测当化合物在极性较弱的正己烷-二氯甲烷流动相体系中，苯环上有强吸电子效应时，使苯环上电子云密度减小，而IA（直链淀粉-三[3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯]）手性柱衍生化基团由于3，5-二甲基及氨基的取代使苯环上的电子云密度增大，固定相的π-π给电子效应和被分离物的π-π吸电子效应增加了固定相对化合物对映体的手性识别；但是当苯环上吸电子效应变弱时，不利于固定相的π-π给电子效应和被分离物的π-π吸电子效应的相互作用，使用极性改性剂异丙醇来增大流动相极性，增强固定相对对映体的识别能力和分离效果。综上分析，正己烷-二氯甲烷体系适合含有硝基取代的化合物A-1～A-4分离；而正己烷-异丙醇体系适合不含硝基取代的化合物T5～T7。

3 结论

本工作在Chiralpak IA糖类手性固定相上，考察了7个含4-取代苯基4-羟基-丁-2-酮类衍生物外消旋体分离效果，并对其催化产物进行光学活性测定。实验结果表明，分别在正己烷-二氯甲烷（70：30，V/V）和正己烷-异丙醇（97：3，V/V）流动相体系下该系列对应异构体都实现了分离，分离度都在1.85以上。推测色谱保留机理：含4-取代苯基4-羟基-丁-2-酮类衍生物化合物的手性拆分不仅与溶质分子苯环上取代基吸电子效应有关，而且与流动相极性有关。对于化合物光学活性测定结果，得出苯环上取代基吸电子效应强弱对ee值影响很大，为该催化剂催化反应的底物基团优化提供参考依据。

【参考文献】

[1]尤启东，林国强.手性药物——研究与应用[M].北京：化学工业出版社，2003.

[2]何煦昌.手性药物的发展[J].中国医药工业杂志，1997，28（11）：519-524.

[3]任国宾，詹予忠，郭士岭.手性拆分技术进展[J].河南化工，2002，1：1-3.

[4]黄蓓，杨立荣，吴坚平.手性拆分技术的工业应用[J].化工进展，2002，21（6）：375-380.

[5]戴立信，陆熙炎，朱光美.手性技术的兴起[J].化学通报，1995，6：15-22.

[6]陈慧，吕宪禹，高如瑜，王琴孙.正相条件下温度和流速对衍生化环糊精键合手性高效液相色谱固定相立体异构体选择性的影响[J].高等学校化学学报，2000，21（2）：233-236.

[7]黄君珉，陈慧，王琴孙，高如瑜，陈茹玉.N-苄氧甲酰基-α-氨基膦酸二苯酯有机磷化合物高效液相色谱保留和手性识别机理的研究[J].化学学报，2001，59（11）：1975-1981.

[8]黄君珉，陈慧，王琴孙，高如瑜，陈茹玉.衍生化环糊精键合固定相对N-苄氧甲酰基-α-氨基膦酸酯化合物色谱保留和手性识别机理的研究[J].化学学报，2001，59（8）：1299-1305.

[责任编辑：汤静]