15 手性分离技术 chiral separation ● 为什么不能把外消旋混合物视为单一的纯化合物？

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1 15 手性分离技术 chiral separation ● 为什么不能把外消旋混合物视为单一的纯化合物？
● 为什么手性药物可能会有不同药理作用？ ● 手性分离的基本策略是什么？ ● 三点作用模型原理的基本点是什么？

2 手性分子、手性化合物 对映异构体 COOH COOH HO H H OH CH 3 CH 3 HOOC COOH H H H 3 C CH
+3.82 , mp C -3.82 , mp C 右旋乳酸 , d-或(+)- 左旋乳酸 , l-或(-)- 图1 乳酸分子的镜像关系

3 1 手性问题的重要性 手性问题涉及到生命的起源以及各种动植物的生存和演化。L. Pasteur指出：“如果没有生命，就不可能产生不对称分子”。 蛋白质和核酸分子：除甘氨酸残基不具手性外，其余的氨基酸都是L-型的（D-型氨基酸只存在于细菌的细胞壁和某些抗菌素中）。 DNA的五员糖则都是D-型的。若采用L-核糖的和D-核糖的混合物，就不能形成规则的双螺旋结构。 生物酶，如用D-型氨基酸来取代其中的L-氨基酸，酶的高级结构就要破坏，活性就要降低甚至丧失。

4 图2对映体的不同生理活性 Propranolol S-异构体 为治疗心脏病药物心得安 R-异构体为避孕药 R-(+)-苎烯 L-(-)-苎烯
OCH 2 CHCH NHCH * OH CH 3 Propranolol S-异构体 为治疗心脏病药物心得安 R-异构体为避孕药 N H O R-(+)-苎烯 L-(-)-苎烯 ~ 桔子味 ~ 柠檬味 NH S-天冬酰胺 ~ 甜的 ~ 苦的 R-天冬酰胺 HO 图2对映体的不同生理活性 Thalidomide （反应停） R-异构体为镇静药 S-异构体 有致畸胎作用

5 50年代末，在欧洲出现数千例短肢畸胎新生儿，一度震惊全世界
沙利度胺（Thalidomide） 天使还是魔鬼？ 俗名“反应停”，早期作为怀孕妇女的止呕药使用 50年代末，在欧洲出现数千例短肢畸胎新生儿，一度震惊全世界 R-(+)-沙利度胺为镇静止呕药 S-(-)-沙利度胺有致畸作用

6 20世纪90年代后，许多国家规定，凡结构中具有不对称因素的药物，即“手性药物”，必须拆分其相应的立体异构体，并分别研究其药理、毒理和药物代谢性质。对已上市的消旋体药物，要重新评价其光学异构体的性质。对新申报的药品，一开始就要合成其光学异构体。 现在，对农用化学品以及排放的手性污染物也引起人们的高度重视。

7 多效唑（paclobutrazol） -------- 杀菌还是助长？ 问题：如果只需要杀死真菌，为什么也要 喷洒植物生长剂呢？
(2R,3R)-(+)- 杀真菌剂 (2S,3S)-(-)- 植物增长剂 问题：如果只需要杀死真菌，为什么也要 喷洒植物生长剂呢？

8 掺假食品和饮料的鉴别 --------手性选择指纹图 ☆ 分析氨基酸可以鉴别掺假果汁
☆ 分析氨基酸可以鉴别掺假果汁 ☆ 比氨基酸更特殊的标记物：苹果酸，乳酸酯、酒石酸和丁二醇 ☆ 原料中手性选择指纹图即可以鉴别“原产地”，也使掺假产品难于蒙混过关

9 手性问题的重要性小结 手性分子具有不同生物活性和光活性，人们对手性化合物的研究和利用越来越重视。手性化合物在制药(人和动物健康)、农用化学、化妆品、香水与香料、营养品以及光电子手性液晶等行业具有广泛的应用前景。 手性问题不仅是一个化学问题，还牵涉到生命科学、环境科学和材料科学。

10 手性分离和分析的重要性 手性分离的特殊性 ★ 获取单一对映体化合物 ★ 对于涉及分子手性分析的领域要采用高对映体选择性的分析方法
★ 获取单一对映体化合物 ★ 对于涉及分子手性分析的领域要采用高对映体选择性的分析方法 手性分离的特殊性 在非手性环境中，对映体的物理化学性质（如熔点、沸点、折射率、蒸气压、溶解度、红外、核磁谱和质谱等）大都相同，这就造成对映体分离的困难。

11 2 获得单一对映体的途径 手性源(chiral pool) 合成 前手性底物 不对称合成 外消旋体 拆分 防止“外消旋化”
“立体选择性”反应，如手性催化、手性诱导、生物催化 结晶法 衍生法 酶法 色谱法 外消旋体 拆分

12 ● 不对称合成：采用手性辅助基、手性配体、手性催化剂对前手性底物进行选择性反应
● 天然手性库：从自然界存在的光活性化合物提取得到，如氨基酸、羟基酸、糖、生物碱和萜类等为原料，采用保持原构型、转化或手性转换等方法合成手性化合物 ●  不对称合成：采用手性辅助基、手性配体、手性催化剂对前手性底物进行选择性反应 ●  外消旋体拆分：常规合成方法得到外消旋体产物，如何将它们进一步分离

13 3   外消旋体拆分方法 等量对映体的混合物，其旋光性相互抵消，没有旋光能力，称为外消旋体。将外消旋体分为对映体的过程，叫做对映体拆分（resolution）。广义地讲，对不等量对映体混合物进行分离，也属于对映体拆分的范畴。

14 3.1 结晶拆分法 ▲ Pasteur分离酒石酸对映体
1849年，Pasteur首次分离酒石酸对映体，就是利用外消旋的酒石酸铵钠在27℃以下结晶时，形成的晶体是“外消旋混合物”，两个对映体的半面晶外观不一样。Pasteur借助放大镜，用镊子将两种酒石酸铵钠晶体分开。这就是历史上有名的第一个对映体拆分实验。 图3 酒石酸铵钠晶体外型 这一方法虽然古老，但在一些特定的场合还有用处，如“手性金属配合物”。

15 接种晶体拆分法 滤去晶体后，母液重新加热，并补加外消旋体使之达到饱和，冷却使另一对映体析出。 这样交替进行，可方便地获得大量纯对映体结晶。
在一个外消旋混合物的热饱和溶液中加入其中的一个纯对映体的晶种，然后冷却，则同种的对映体将附在晶体上析出； 滤去晶体后，母液重新加热，并补加外消旋体使之达到饱和，冷却使另一对映体析出。 这样交替进行，可方便地获得大量纯对映体结晶。 在没有纯对映体晶种的情况下，有时用结构相似的其它手性化合物（有时甚至非手性化合物）作晶种，也能获得成功。（为什么？） 晶体形成时的有规律的定向排列，可能自然形成一手性环境。

16 D,L氯霉素的母体氨基醇的结晶拆分示意图 D,L-氨基醇水溶液 D-氨基醇，80℃ 冷至20℃ D-氨基醇晶体 母液 L-氨基醇晶体 母液
80℃浓缩 冷至20℃

17 3.2 生物拆分法 生物酶、微生物、细菌等生物源具有非常专一的反应特性。利用酶可以选择性地使外消旋体中的一个对映体发生反应，如降解，从而达到拆分的目的。因此，这一方法也称为“生物化学拆分法”。 1858年，Pasteur就观察到：外消旋酒石酸在酵母或青霉的存在下进行发酵，天然的（+）-酒石酸铵逐渐被消耗，而经过一段时间之后，从发酵液中分离出纯的（-）-酒石酸铵。这是微生物代谢了天然的（+）-酒石酸，而留下了（-）-酒石酸。

18 D, L-苯基甘氨酸 (PG) (CH 3 C) 2 -O O D, L-乙酰PG L-氨肽酶 L-PG D-乙酰PG 水解 / H +
H2SO4 / 加热 (外消旋化) 图5 D,L－苯基甘氨酸外消旋体的酶拆分 生物拆分特点：立体专一性强、拆分效率高和生产条件温和。目前，酶法拆分已从水溶液向有机介质发展。

19 用微生物酶拆分外消旋体，比化学拆分法具有明显的优越性：
（1）酶催化反应通常具有高度立体专一性； （2）副反应少，产率高，产品分离提纯简单； （3）反应条件较温和，如0 ~ 50℃，pH接近中性； （4）酶无毒，易降解，不会造成环境污染，适于规模生产。 用酶拆分外消旋体氨基酸特别重要。因为多数合成氨基酸消旋体不易用化学方法拆分，而酶法拆分却非常有效，可用于制备旋光性氨基酸。

20 3.3 化学拆分法 化学分离的原理：利用合适的分离性质差异来进行分离。 常见的化学分离方法： ● 沉淀与结晶：溶解度 ● 蒸馏：蒸气压
● 萃取：分配系数 ● 色谱：分配系数 这些化学分离方法可用于对映体的拆分吗？

21 化学拆分法原理 + 手性试剂衍生 分离非对映体 分解或还原单个对映体
如果外消旋体的分子含有某些活性基团，如羧基、氨基、羟基和双键等，可让其与某种旋光活性的化合物（称为拆分剂）进行反应，生成两种非对映体。利用非对映体在分离性质上的差别可将其分开。换句话说，化学拆分的原理是将具有相同性质的对映体转变为具有不同性质的非对映体来进行分离。拆分过程一般包括如下三个步骤： (+)-酸(-)-酸 + (-)-碱 (+)-酸· (-)-碱 (-)-酸· (-)-碱 (-)-酸 手性试剂衍生 分离非对映体 分解或还原单个对映体

22 (+) _ -扁桃酸的拆分 CH OH COOH * -扁桃酸 (-)-麻黄碱 - 盐酸盐 -(-)-麻黄碱 (-) + 乙醇结晶拆分 H C L-(+)-扁桃酸 D-(-)-扁桃酸 HO （+）-伪麻黄碱 D（-）-麻黄碱是一种经典的拆分剂，而它的差向异构体（+）-伪麻黄碱在同一条件下没有拆分功能。但在钙离子参与时伪麻黄碱也可以拆分苦杏仁酸（大学化学， 1998 ，13（5）：40）

23 (+)-A酸· (-)-B碱 (-)-A酸· (+)-B碱 (-)-A酸· (-)-B碱 (+)-A酸· (+)-B碱
化学拆分的关键是选择合适的拆分剂和拆分溶剂 ◆ 拆分剂 （1）容易与外消旋体中的两个对映体结合生成非对映异构体。拆分后，又容易再生出原来的对映体。如酸碱反应。 （2）所形成的非对映异构体溶解度有较大的差别，其中之一容易结晶。 （3）拆分剂应达到旋光纯。从原理上，拆分后对映体纯度不会超过拆分剂纯度。假定拆分剂(-)-B碱的旋光纯度为90%（即含有10%的(+)-B），被用来拆分(±)-A酸，那么所形成的盐中将有10%的含量。 (+)-A酸· (-)-B碱 (-)-A酸· (+)-B碱 (-)-A酸· (-)-B碱 (+)-A酸· (+)-B碱 新对映体 10 % 和

24 （4）拆分剂应廉价易得，或可方便回收 一些常见的手性拆分剂： 碱性拆分剂：（-）-马钱子碱、（-）-番木鳖碱、D-（-）-麻黄碱等； “管制药品！” 酸性拆分剂：（+）-酒石酸、（+）-樟脑酸、（+）-樟脑酸-10-磺酸、L-（+）-谷氨酸等。 醇类化合物可以用异腈酸酯转变为非对映异构的氨基甲酸酯，也可以用手性酰氯（或酸酐）转变成酯拆分。 醛、酮则常用氨或胺的衍生物转变为腙、缩氨脲、肼亚胺等非对映体拆分。

25 Dutch Resolution（家族拆分剂法）
99年9月在英国剑桥召开的国际手性学术会议上，Vries T发展了一种称为“Dutch Resolution”的新的非对映体结晶方法，大大地扩展了化学拆分方法实际应用。这是一种组合拆分方式，即采用一组类似的拆分剂家族(families of resolving agents) ，同时加入到一待拆分的外消旋体样品溶液中。经过沉淀过程，这时析出的非对映体晶体比使用单一拆分剂大得多，甚至其中的一部分拆分剂可采用消旋化合物。 参见 Vries T et. al., Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37:2349

26 3.4 色谱拆分法 如何获得高对映体纯的手性物质在许多领域都是很重要的。色谱法不仅是对映体分析和纯度测定的有力工具，而且液相色谱拆分法还是制备和纯化的重要手段。 历史上，曾采用一些天然手性吸附剂，如淀粉、蔗糖、羊毛等成功拆分一些外消旋体。现代制备色谱在拆分外消旋体方面更是发挥更大的作用。如选用拆分能力很强的手性固定相填充剂，用大柱子，一次已能拆分几十克量的外消旋体，并达到99%的旋光纯度。

27 4 高效手性分离技术 色谱法和电泳法是一类高效分离方法，但常规的色谱/电泳方法仍不能直接分离对映体。（为什么？）
因为在非手性环境中，对映体的分离性质（如沸点、蒸气压、溶解度、分配系数、吸附特性以及淌度）完全相同。 如何运用高效色谱和毛细管电泳分离分析对映体化合物？ ——热力学/分离性质上的差异

28 4.1 手性分离基本策略 ● 手性消除 ● 构建手性分离环境 ● 结合高效分离技术
4.1 手性分离基本策略 ●   手性消除 采用手性试剂衍生对映体，使之转化为非对映体，利用非对映体间的性质差异采用常规分离方法分离。 ●   构建手性分离环境 将手性分离介质引入分离器中构建手性分离环境，使得原本没有分离性质差异的对映体产生分离差异。 这些策略也是其他分析技术如波谱法研究手性识别的思路。 ●   结合高效分离技术

29 4.2 手性分离原理 1） 手性试剂衍生法 手性消除采用柱前衍生技术，即用光学纯的手性试剂，将对映体衍生成非对映体复合物，这些非对映体复合物具有不同的理化性质，便能使用常规的色谱技术分离。 其优点是可将手性消除和检测衍生反应结合起来。除了满足一般的色谱衍生要求的条件外，还要注意： 所用的衍生剂应尽可能达到对映体纯； 衍生剂不能选择性地与两种基质对映体反应； 生成分离性大的稳定的非对映体。

30 衍生后两种非对映体的检测器响应可能不同，不宜按归一化计算对映体纯度。
手性试剂衍生位置应靠近对映体样品的手性中心，以求获得最大的分离效果。过大的衍生试剂可能会缩小样品理化性质的差异，造成分离困难。 作制备用的手性衍生剂要求它的衍生化和去衍生化反应都容易进行，且总收率要高，生成的非对映体具有更大的分离性（有利于提高制备量）。

31 (-)-A·(-)-B // (+)-A·(-)-B
外消旋样品 手性衍生剂 非对映体，挥发性和吸附特性有差异 例如将氰醇衍生成Mosher酯后，可用GC或HPLC进行分离测定。苯乙醇氰Mosher酯可用毛细管气相色谱（Durabond DB-5 ，0.3×30 m柱)分离测定：而4-甲氧基苯乙醇氰Mosher酯可用高效液相色谱（Nucleosil 100-5柱）分析。

32 衍生法：非对映体的形成是“固定的、永久的 ”
如果设法把手性试剂引入固定相，外消旋体样品流过柱子是否会形成非对映体？ 2)   手性色谱 手性色谱的原理是通过待拆分对映体与手性固定相之间的瞬间可逆相互作用，根据形成瞬间缔合物的难易程度和稳定程度，经过多次质量交换后，达到对映体间的分离。 近年来，高效手性分离技术的发展，导致与有机立体化学相关的手性药物学、分子生物学、材料化学、地球化学、天然有机化学等前沿领域取得许多突破性的发现和发展。

33 与手性衍生法色谱分析不同，对映体组成的测定精度与手性固定相所用的对映体纯度无关（固定相的对映体纯度只影响拆分因子α的大小）。
手性色谱可以通过两种方式进行： 手性固定相法 手性添加剂法 手性拆分原理包括主-客体作用、络合作用、配体交换、相分离、离子交换等。核心是分子手性识别作用，即对映体与固定相（或添加剂）间的相互作用涉及到分子立体选择性。

34 三点作用模型 相互作用强，保留长，后出峰 基体 ① ③ ② (S)-选择子 (R)-溶质 基体 (S)-溶质 (S)-选择子 ① ②
相互作用弱，保留短，先出峰

35 手性固定相具有很强的特征性，一个固定相往往只能拆分一类或几类对映体。
手性色谱的另一个特点是将Pirkle型手性固定相的手性变成相反构型，可使对映体洗脱顺序颠倒过来。 研制新的手性固定相，解决不同类型手性化合物的分离是手性色谱发展的前沿领域。 过去100年：拆分约7000种手性化合物 手性色谱：已拆分近万种手性化合物 液相色谱中的手性固定相已研制100多种

36 手性添加剂法 在液相色谱流动相或毛细管电泳的缓冲溶液中加入手性添加剂（CA），CA与对映体溶质通过静电引力和氢键等非共价键结合方式，形成可逆的不同稳定性的非对映体配合物，在非手性分离器中实现对映异构体的分离。 手性添加剂是一种直接拆分法，其优点在于不需要化学衍生，也不需要特殊的手性固定相。CA必须能提供有效的基团和位置以便与溶质对映体形成非对映的配合物，也必须具有合适的结构以改善分离性能和提高其立体选择性。 常见的CA可分为手性对离子添加剂、手性配位添加剂和环糊精添加剂。

37 TLC分离芳香醇胺对映体 用D-10-樟脑磺酸铵作为手性离子对试剂添加到流动相中，在普通的GF254薄层硅胶板(2.5×10cm) 2~4℃展开，拆分拉贝乐尔(Labarol)和倍他乐克(Batarock)两种芳香醇胺药物对映体。 Labarol CH2Cl2-CH3OH (67:33)，含D-樟脑磺酸铵6.8 mmol / L (b) Batarock CH2Cl2-CH3OH (60:40)，含D-樟脑磺酸铵6.8 mmol / L （李高兰等，色谱， 1999 ，17：216） a. Labarol b. Batarock

38 HPLC拆分氧氟沙星 若改用d-phen, 出峰顺序可能发生逆转！ S-(-)-OFL R-(+)-OFL
国内使用外消旋的OFLOXCIN,而日本已开发左旋氧氟沙星（LEVOFLOXCIN）,商品名Cravit。 若改用d-phen, 出峰顺序可能发生逆转！ S-(-)-OFL R-(+)-OFL 6 mmol/L l-phen + CuSO4+15%CH3OH (pH3.5)，Shim-Park PREP ODS (20mm×25cm), 4.6mL/min, 293nm, 0.5ml15g/L (±)-OFL

39 环糊精结构 甲基化 OH HO

40 手性添加剂法拆分苯基琥珀酸 Nova-pak C18色谱柱 (±)-PSA可采用光活性的番木鳖碱或(-)-脯氨酸拆分
15 mmol/Lβ-CD + 3% CH3CN %CF3COOH 0.30 mmol/L TM-β-CD +16%CH3CN +0.05%CF3COOH Nova-pak C18色谱柱

41 4.3 手性色谱技术 ★ 气相色谱 ★ 高效液相色谱 ★ 毛细管电泳 ★ 超临界色谱

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44 气相色谱 GC具有快速、灵敏、简便和定量准确等优点。手性GC特别适合于不对称合成的样品分析。因为分析样品一般无需衍生，反应产物可直接进样分析，用量极微（10-8g），特别适合于跟踪不对称反应的全过程。 对于那些对映体纯度 > 95%的产物，一般要用GC或HPLC代替旋光测定。（为什么？） 需要标准旋光值（手册、文献？） 旋光测定的误差 （多大？）

45 气相色谱手性固定相主要分为： ●  氢键型手性固定相：如某些氨基酸衍生物固定相，主要用于分离氨基酸、羧酸、醇、胺、内酯、内酰胺等对映体化合物，氢键作用是对映体分离的主要作用力 ●  形成包合物的手性固定相：环糊精衍生物手性固定相用于分离稠环烷烃、没有取代的烯烃、卤代烃、醇、醛、酮、胺、氰类、环氧化合物、羧酸、卤代酸、羟基酸、内酯和氨基酸等化合物的对映体。

46 ●  金属配体交换手性固定相：一些金属离子(Eu、Rh、Ni、Mn、Cu等)与手性试剂(如樟脑酸衍生物，水杨酸与手性胺形成的西佛碱等)所形成的配位化合物。将这类固定相与某些色谱固定液（如鲨鱼烷）混合，涂到毛细管柱上分离烯烃、环酮、醇、胺、环氧化合物、氨基醇、氨基酸、羟基酸和卤代酸等化合物的对映体 ● 手性聚硅氧烷固定相及交联手性固定相：以聚硅氧烷为基质，键合一定浓度的手性固定相的新型色谱固定相。这一类固定相改善了手性固定相的耐温性，扩大其使用温度范围，增进涂渍性能。交联手性固定相专指将手性固定相与毛细管壁交联而成色谱柱。交联毛细管柱一般具有耐溶剂冲洗、耐高温、寿命长、柱效高等特点，并在超临界流体色谱条件下使用。

47 4.3.2 高效液相色谱 ● 选择基键合相（Pirkle手性固定相） ● 纤维素和多糖衍生物 ● 环糊精 ● 蛋白质键合相
高效液相色谱 手性固定相分类： ● 选择基键合相（Pirkle手性固定相） ● 纤维素和多糖衍生物 ● 环糊精 ● 蛋白质键合相 ● 合成聚合物与分子烙印手性固定相 拆分机理：氢键、π-π键、偶极-偶极、包合络合物、配位交换、疏水和极性相互作用的偶合。

48 选择基键合相（Pirkle手性固定相） 美国Illinois大学的W H Pirkle 研究组研制，因此又称Pirkle型或多种作用（multiple-interaction）手性固定相，其商品以Brush-Type（刷性）著称。在手性液相色谱领域，Pirkle型CSP是目前使用量大、适用面广、对手性识别机理揭示较深刻的一类重要CSP。它们具有确定化学结构，其共同结构特征是在手性中心附近至少含有下列基团之一： （1）π-酸或π-碱芳基，具有给体-受体相互作用能力（电子转移络合）。 （2） 极性氢键给体/受体。 （3） 形成偶极相互作用的极性基团。 （4）大体积非极性基团，提供立体位阻、范德华作用或构型控制作用。

49 Pirkle型手性柱分为酰胺型和脲型CSP两种结构。它一般用于正相色谱体系，以含一定量异丙醇（0
它也用于反相体系分离强极性溶质。 Pirkle型CSP的优点是柱效和柱容量高，不仅用于对映体分析，也可用于对映体制备分离。基于手性识别机理，可预测对映体洗脱顺序，确定其构型。其不足是被分离的溶质大部分需衍生以引入芳基等手性识别所需基团；多使用非极性溶剂作流动相，溶解度可能限制对某些溶质的应用。

50 S-3 R-3 S-2 R-2 t/min R-1 S-1 a b Chiral (S)-LEU & (S)-NEA column, flow rate 1.0 mL/min, wavelength detection 275nm. Mobile phase: a) n-hexane/1,2-dichloroethane/ethanol (97.5: 2.45:0.05，v/v/v); b) n-hexane/1,2-dichloroethane/ethanol (86:12:2，v/v/v)

51 纤维素和多糖衍生物 引入新基团 纤维素是D（+）-葡萄糖单元由1，4-糖苷键形成的高度有序、呈螺旋型孔穴结构的光学活性高分子。但天然的纤维素手性拆分能力不高，色谱性能也不好，难于直接由于对映体拆分。 对纤维素和多糖等天然手性高分子进行衍生改性，可制备性能优良的手性固定相。 三种形式：凝胶颗粒；键合固定相和硅胶涂渍。 在目前在手性液相色谱中，纤维素及其衍生物大多涂渍在硅胶上使用。日本Diacel公司大量提供这类商品手性色谱柱。

52 研究表明，纤维素类CSP手性识别取决于聚合物螺旋型孔穴的“立体配合”（steric fit）包结作用，CSP的通道对芳环有较高的亲和力，进入孔穴的正是溶质分子的芳环部分。氢键、偶极作用对手性识别亦有一定影响。大部分可拆分的对映体至少含有一个芳环或可形成氢键的羰基。 纤维素CSP用水或非水溶性溶剂作流动相，除少数例外，适用的有机溶剂限于正己烷、异丙醇、甲醇、乙醇。流动相影响对映体分离的选择性，非极性溶剂通常比甲醇/水混合液显示出更高的分离选择性。 这类CSP具有应用范围广，样品容量高的优点。缺点是柱效低，有些溶质显示不可逆吸附，且多为涂渍柱，较易流失，对所用溶剂有一定限制。已报道分离氨基酸、醇、酮及各种手性药物的80~85%是使用OD、OJ和AD柱.

53 高效液相色谱拆分外消旋1-苯基乙醇类化合物
(S)-(-)苯乙醇 (R)-(+)苯乙醇 R：H，Cl，Br，CH3 三苯甲酸酯纤维素手性色谱柱（CHIRACEL OB ，I.D. 4.6×250mm）拆分1-苯基乙醇、1-苯基丙醇、2-氯-1-苯基乙醇和2-溴-1-苯基乙醇外消旋化合物，可用于监测不对称催化氢化反应过程和测定产物对映体过剩值。（厦门大学学报，1998，37（2）：309）

54 合成聚合物与分子烙印手性固定相 合成手性聚合物CSP的制备主要通过三种途径： （1）在手性条件下不对称聚合； （2）采用手性单体；
（3）手性分子烙印技术。 分子烙印(imprinting)手性固定相是在聚合过程中加入一个适当的模板(template)分子，然后从聚合物中除去模板分子，流下一个“形状选择性”(shape selectivity)孔穴，形成适合于孔穴立体选择的聚合物。

55 毛细管电泳 毛细管电泳(CE)是20世纪90年代在手性分离方面得到广泛应用和高度重视的一项高效能分离技术。毛细管电泳分离对映体的优点： ★ 高分离效率有利于难分离对映体拆分 ★ 手性选择剂的消耗量小，运行成本低

56 分离过程中的最优化策略 ——毛细管电泳分离对映体（例）
分离过程中的最优化策略 ——毛细管电泳分离对映体（例） 在分离科学中，最优化指的是在最短的时间内，用最低的消耗获得最佳的分离效果。 整体的最优化目标包括：分离方法的选择，实验方法的选择，实验中各个单元操作的优化，以及各个单元间的最佳组合等。 对于一种分离方法，提高分离度的有效措施是： 尽可能增大外加场； 尽可能减少分离过程中欲分离物质熵的增大； 尽可能加大难分离物质对之间的差异； 对上面三点所产生的协同作用的优化。

57 以毛细管电泳分离对映体为例说明如何提高物质的分离度，分离方法的优化途径。
思路：毛细管电泳和常规电泳比较； 对映体分离的特点。 毛细管电泳采用上万伏外电压进行电泳——增大外加场； 存在问题：焦耳热增大，使分离过程物质带的离散作用增大，即熵增，区带增宽。 毛细管电流较小，而散热面积很大，降低或抑制熵增； 使用手性添加剂或固定相，导致对映体间的淌度或分配系数差异增大。

58 1） 环糊精及其衍生物 环糊精及其衍生物常用作毛细管区带电泳手性添加剂。2） 2) 冠醚
环糊精及其衍生物常用作毛细管区带电泳手性添加剂。2） 2) 冠醚 Ｋuhn等将具有4个手性中心的18-冠6-四羧酸(18C6H4)作手性添加剂,对α氨基酸对映体，重酒石酸去甲肾上腺素，降麻黄碱，phenylglycinol等进行了分离。 3） 抗生素 Armstrong 等将大环抗生素利福霉素B用于毛细管电泳手性添加剂,对18种氨基酸类手性药物的对映体进行分离。最近他们发现糖肽类的抗生素ristocetinA ,teicoplanin ,vancomycin等具有非常广泛的对映体分离选择性,可对上百种对映体进行成功的分离。 4） 蛋白质 蛋白质也被成功地用于毛细管电泳手性分离。此外还有多糖，手性表面活性剂，旋光金属配合物等也用作手性选择剂。

59 毛细管区带电泳手性添加剂法分离 异丙肾上腺素类药物
环糊精及其衍生物常用作毛细管区带电泳手性添加剂。 异丙肾上腺素为碱性化合物，在pH<7.00时因质子化而带正电，其电泳方向与电渗流同向。 β-CD是电中性物质，随电渗流一起迁移。所以pH值越小，异丙肾上腺素与β-CD的迁移速度差越大，越有利于对映体的分离。 而CM-β-CD（羧甲基-）在背景电解质中发生电离而变为带有负电荷的阴离子，电泳方向与手性分子相反。 （王洪等，色谱， 1998， 16（1）：22）

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61 Chlorthalidone 氯噻酮 is a drug exhibiting diuretic and hypertensive activity, but since it is neutral, its enantiomers cannot be separated by CZE using a neutral chiral selector. HPLC : Cyclobond I 2000 RSP column , CH3CN-70mM triethylamine (5:95 v/v) adjusted to pH 4.1 with acetic acid. 3 mm ODS, 50 mm I.D. capillary, 25.9cms packed, 52cms total length, Electrolyte: Acetonitrile/Phosphate buffer pH=6.5, Ratio a) 15:85, b) 20:80, c) 25:75, with 10mM HP- b -CD ( 1mM Na2 HPO4 , adjusted to pH=6.5 with concentrated H3PO4 ), Applied Voltage 15kV, Detection at 220nm. 区带电泳 Fig. 16 The influence of acetonitrile on the separation of enantiomers

62 Fig. Separations at different acetonitrile concentrations
Electrolyte: Acetonitrile/ Phosphate buffer pH=6.5, Ratio 15:85, b) 20:80, 25:75, d) 30:70 ( 5mM Na2HPO4 adjusted to pH=6.5 with concentrated H3PO4 ） Fig. Separations at different acetonitrile concentrations 5 mm HP b CD bonded silica particles, 50 mm I.D. capillary, 27cms packed, 58 cms total length, Applied Voltage 15kV, Detection at 220nm 电色谱分离

63 4.4 其他高效手性分离技术 ● 手性超临界色谱（SFC）： 和HPLC相比，超临界色谱可获得较高的分离度和较高的检测灵敏度；和GC相比，它不仅可分离分子量更大的组分，而且可在较低的温度下分离，从而有更好的对映体选择性。手性超临界色谱还可用于对映体的制备分离。 ● 模拟流动相色谱（SMB）：模拟流动床色谱最早用于正己烷和环己烷分离，后来用于间二甲苯和对二甲苯的大规模制备。92年Negawa 等人把它用于手性物质的拆分。模拟流动床色谱手性拆分系统在运行过程中，旋转阀间歇性地开关，控制在不同时间外消旋体的进样、新溶剂的注入和两个旋光异构体的提取位置。 ● 手性膜分离：早期有液块液膜手性分离。最近，有报道采用U-1环糊精聚合物膜拆分氨基酸对映体。（龙远德，黄天宝，高等学校化学学报，1999，20： ）

64 5 手性化合物的分离分析应用 手性化合物的光学纯度测定 在实际样品中对映异构体的含量分析

65 5.1 手性化合物的光学纯度测定 旋光法 色谱法 衍生法
5.1 手性化合物的光学纯度测定 在不对称合成、外消旋体拆分和手性药物质量控制中，需要测定对映异构体的纯度。如在不对称合成中，一个最基本的问题是如何获得高对映体纯的手性物质（手性辅助基、手性配体、手性催化剂）。在一般情况下高立体选择性的不对称反应需要高对映体纯的手性原料，只有少数不对称反应具有不对称放大性质。 在许多研究和应用领域，迫切需要快速准确测定对映体纯度方法。 旋光法 色谱法 衍生法

66 旋光测定 比旋光度： (注明溶剂) 光学纯度： 优缺点：简便，但不够准确（RSD > 4%） ★ 容易受样品量、温度和溶剂的影响
   旋光测定 比旋光度： 光学纯度： (注明溶剂) 优缺点：简便，但不够准确（RSD > 4%） ★ 容易受样品量、温度和溶剂的影响 ★ 文献上旋光值不够准确，经常变化 ★ 光活性杂质对测定的影响 最近有文献报道，采用手性色谱对市面常见的某些试剂公司的手性试剂分析，个别试剂的纯度低于90%。

67 手性色谱法 对映异构体纯度测定，如e.e.值（enantiomeric excess）测定： 或
     手性色谱法 对映异构体纯度测定，如e.e.值（enantiomeric excess）测定： 或 在用色谱法测定e.e. 值时，对映体的含量可用相应对映体的峰面积代替。（为什么？） 高效手性色谱是目前公认的一种快速、灵敏、准确测定对映体纯度和对映体过剩值的方法。

68 测定对映异构体纯度的其他方法 Enantioselective analysis; Enantioselective assay
● 核磁共振法 手性衍生剂（CDA） 手性镧系位移试剂（CLSA） 手性溶剂（SA） ● 同位素稀释法：同时测比旋光度和同位素含量 ● 量热法：采用微分扫描量热法 ● 酶分析：利用酶的立体选择性分析 ☆ 传感器（人工舌头，荧光，电分析） Enantioselective analysis; Enantioselective assay

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70 5.2 在生产和科学研究领域的应用 由于手性分子具有不同生物活性和光活性，人们对手性化合物分离分析技术的研究和利用越来越重视 。除了手性原料和产品分析外，人们对手性化合物在化学过程、生物过程、环境过程的变化更感兴趣。手性分析技术的发展，可能会对原有的一些错误的毒性、分布、降解和其他数据进行修正，甚至会对一些法规进行修正。

71 在药代动力学方面的应用 主要集中在药物反应（吸收、代谢等）动力学研究、手性药物筛选。
  在药代动力学方面的应用 主要集中在药物反应（吸收、代谢等）动力学研究、手性药物筛选。 对人血、尿等样品中的氨基酸手性分析，发现白内障晶体浑浊、早老年性痴呆以及某些肾脏病病人，其体内某些组织中的D-氨基酸含量高于正常人。这对疾病诊断和衰老机制研究是十分重要的。

72    对掺假食品、化装品的分析 鉴定掺假的消费品是一个很重要的工作，而在鉴定掺假的工作中分离对映异构体可以起到一个很大的作用。如分析D-氨基酸可以用来鉴定掺假的果汁。分析牛奶或奶制品中的L-乳酸的光学纯度可以判断其存放期或是否变质，因为L-乳酸的外消旋化随时间、pH、状态（液体或固体L-乳酸的）等因素变化。

73 在环境科学中的应用 释放到环境中的大量有机化学品是外消旋化合物。有许多环境的法令和环境科学研究都把外消旋体化合物看作是单一的纯化合物。这样一来，会产生错误的毒性、分布、降解和其他数据。为了了解手性污染物和农业化学品的作用和治理，获得准确的科学的数据是很重要的，而这些数据的获得要靠有立体选择性的分析方法得到。

74 应用实例 例1 芳香酮不对称催化氢化反应过程的手性毛细管气相色谱分析 例2 青霉素胺对映体含量测定
例3  化石样品中氨基酸对映体分析—测定化石地质年代 例4 高效液相色谱拆分3-庚基-2-[2-羟基-1-苯基乙基]-2，3-二氢-1H-异吲哚-1-酮

75 青霉素胺对映体含量的测定 青霉素胺是治疗铅汞中毒的排毒剂，但只有D-型异构体有效，L­-型异构体则有很强的毒性，因而在合成中必须除去L­-型。在D-型异构体中有 > 2 % 的L­-型时，才会有旋光变化。使用毛细管GC，在D-型青霉素胺中仅有0.1 % 的L­-型就可被检测出来，解决了D-型青霉素胺的分析问题。

76 化石样品中氨基酸对映体的分析—化石地质年代测定
生物体的生命一旦结束，维持生物体内吸收和利用L-氨基酸的酶同时失去活性，生物体内的L-氨基酸开始消旋化。通过测定化石中的D-和L-氨基酸的比例可以确定它的地质年代。如异亮氨酸的消旋速度较慢，可测定地质年龄长达几百万年的地质样品；天冬氨酸的消旋化速度比异亮氨酸快十倍，可测定地质年龄小于40万年的地质样品。（王光华等，分析化学，1987，15（9）：786）

77 3-庚基-2-[2-羟基-1-苯基乙基]-2，3-二氢-1H-异吲哚-1-酮高效液相色谱拆分
两个手性中心：四个立体异构体，两对对映体 反应是否高立体选择性？ (3S,1S) (3R,1R) Chiral (S)-LEU & (S)-NEA, 1.0 mL/min, 254nm. n-hexane/2-propanol (99: 1，v/v) (3S,1S) (3R,1S)

78 使用单一对映体的工业领域： 制药(人和动物健康) 农用化学 化妆品、香水、香料 营养品(人和动物) 光学材料（如光电子用手性液晶）
 使用单一对映体的工业领域： 制药(人和动物健康) 农用化学 化妆品、香水、香料 营养品(人和动物) 光学材料（如光电子用手性液晶） 目前，还有60 % 以上的单一对映体是靠拆分获得的。

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