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1、手性农药的环境行为摘要：以D-3,5-二硝基苯甲酰苯甘氨酸和3-氨丙基硅烷化硅胶合成了D-苯甘氨酸衍生手性固定相，并自制了手性高效液相色谱分离柱，用正己烷异丙醇作流动相，对非衍生化的氨基酸、胺、醇和羧酸类等10种手性化合物进行了高效液相色谱拆分。结果表明：所拆分的10种手性化合物，有7种手性化合物能得到基线分离，最好的分离度R=5.56。该文还用苯对柱性能进行了评价，理论塔板数达每米8万块。在键合纤维素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相的制备及其手性拆分中，我们采用了包夹聚合法，将硅小球同硅烷化试剂反应制得乙烯基硅胶同经十一烯酰氯、4-甲基苯甲酰氯衍生的纤维素共聚，制备出含不同官能团的聚合物包夹硅
2、基的键合型纤维素（4-甲基苯甲酸酯）类手性固定相。分别以正己烷异丙醇、正己烷四氢呋喃为流动相，对此键合型手性固定相的手性识别能力进行了评价。为了与同类型的涂敷型纤维素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相作比较，合成了涂敷型纤维素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相。结果表明，键合型纤维素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相具有一定的手性识别能力，可以拆分所研究的6种手性化合物中的4种。关键字：D-苯甘氨酸衍生手性固定相 高效液相色谱 包夹聚合法 纤维素（4-甲基苯甲酸酯） 手性拆分 1. D-苯甘氨酸手性固定相的制备手性药物的不同对映体间往往显示出不同的药理学和毒理学特性以及不同的药代动力学性质，在分离和检验光
3、学对映体纯度的方法中，色谱已成为一种重要手段。高效液相色谱的手性拆分对手性化合物的研究和开发起到了关键作用，其主要有手性固定相法、手性试剂衍生化法和手性流动相添加剂法，其中手性固定相法是最常用的方法。1980年，W.H.Pirkle等人开创了合成氨基酸类手性固定相的先河，所以该类固定相又称为Pirkle型固定相，对大量氨基酸、醇和羧酸类的3,5-二硝基苯甲酰衍生物进行了对映异构体拆分，有较好的拆分效果。本文参考的文献合成了D-苯甘氨酸衍生手性固定相，对非衍生化的氨基酸、胺、醇和羧酸类手性化合物进行了直接拆分，获得较好的分离效果。实验部分1.1仪器与药品LC-6A型高效液相色谱仪（日本岛津），S
4、PD-10AVP紫外可见波长检测器(日本岛津)，C-R5A色谱数据处理器（日本岛津），液相色谱装柱机（美国，Alltech），色谱柱：250mm4.6mm(美国，Alltech)。球形硅胶YQC80(青岛海洋化工厂，5m),D-苯甘氨酸（Acros）,3-氨丙基-3-乙氧基硅烷（Fluka）,EEDQ(2-ethoxy-1,2-dihydrochinolin-1-carbonsaeareethylester(Acros)，3,5-二硝基苯甲酰氯（Fluka）。所有的外消旋化合物购于Fluka公司，其余试剂均为国产分析纯。 1.2色谱柱的制备3-氨丙基硅烷化硅胶(APS)的合成 将8g球形硅胶装
5、入150ml的三口烧瓶内，在180真空干燥5h,冷却到室温，加入80ml无水苯，1.2ml无水吡啶，1.6ml 3-氨丙基-3-乙氧基硅烷，在80下回流24h。整个过程需在N2保护下进行。冷却后，过滤，再分别用适量的甲醇、丙酮及正己烷洗涤，洗涤过程需轻轻搅拌。在60下真空干燥5h,得到白色固体8.8g。D-3,5-二硝基苯甲酰苯甘氨酸 在真空干燥的100ml两口烧瓶中，放入5g D-苯甘氨酸，40ml无水四氢呋喃，搅拌均匀后，慢慢滴加含有7.2g 3,5-二硝基苯甲酰氯的无水四氢呋喃溶液20ml,在常温下反应7d。真空抽去四氢呋喃，加入100ml 5%NaHCO3溶液，分别加入10ml的乙醚萃
6、取两次，弃去醚层，用HCl将水相PH值调至5.3，用乙酸乙酯萃取至不再有物质进入有机相。乙酸乙酯层加入无水MgSO4干燥过夜，过滤，减压浓缩，真空干燥，得白色固体6.1g，产率57%。产物的NMR：(丙酮)5.81(d,1H),7.30-7.65(m,5H),8.48(s,1H),8.90-9.20(m,4H)。固定相的合成 在真空干燥好的150ml三口烧瓶中，放入3g D-3,5-二硝基苯甲酰苯甘氨酸，70ml无水四氢呋喃，混合均匀后，加入3.2g干燥的3-氨丙基硅烷化硅胶，2.6gEEDQ,室温反应24h。过滤，分别用甲醇、丙酮和乙醚冲洗，真空干燥后的3.6g白色固体。柱子的填充 采用湿法
7、装柱。取D-苯甘氨酸衍生手性固定相3.6g，以体积比95:5的正己烷异丙醇为匀浆液，在40MPa压力下，进行装柱。色谱条件及柱性能 采用95:5的正己烷异丙醇作流动相，流速为0.5ml/min,柱温30，检测波长254nm，以1,3,5-三叔丁基苯作溶质，测定死时间to=5.211min,以苯作溶质，测得理论塔板数N=80000m。结果与讨论在D-3,5-二硝基苯甲酰苯甘氨酸键合3-氨丙基硅烷化硅胶柱（CSP1）上，对（）-苯基-1,2-乙二醇、DL-苯丙氨酸、DL-甲基苄胺、DL-苯基丁二酸、DL-扁桃酸、（）苯甘氨酸、DL-色氨酸、（）-3-苄氧基-1,2-丙二醇、DL-酪氨酸、（）-o,
8、o-二对甲基苯甲酰-D-酒石酸这些手性化合物进行了拆分，其中有7种能得到基线分离。从结果中我们可以看出CSP1对手性化合物拆分效果较好。可拆分的7种手性化合物是二醇、氨基酸、胺和二羧酸类物质，对一醇和一羧酸类物质拆分效果较差，对DL-苯丙氨酸和DL-酪氨酸拆分效果也较差。所以该手性柱的选择性倾向于拆分二醇、氨基酸、胺和二羧酸类物质。手性拆分机理：立体作用来自酰胺，与具有羟基或氨基对映体发生氢键等作用，偶极-偶极相互作用，另外苯环还可与具有苯环结构的物质发生-相互作用，以及相互吸引-空间适应作用，使手性识别作用更强。这些手性化合物在纤维素三（3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯）手性固定相(CSP2)上
9、的拆分结果，可以看出，在CSP1上可拆分的（）-苯基-1,2-乙二醇、DL-苯基丁二酸、（）-苯甘氨酸、DL-色氨酸和（）-o,o-二对甲基苯甲酰-D-酒石酸这几种外消旋体，在CSP2上得不到拆分；而在CSP1上得不到拆分的DL-扁桃酸和DL-酪氨酸在CSP2上可以拆分。所以D-苯甘氨酸氨基酸类手性固定相与纤维素衍生物类手性固定相可以起到相互补充作用。2. 键合纤维素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相的制备及其手性拆分色谱对映异构体，特别是用高效液相色谱手性固定相法直接分离对映异构体被广泛应用于医药、农药等领域，获得光学纯的、毒副作用小的单一对映体药物已成为现代药物研究的重要内容。在众多手性固定相
10、中，纤维素、淀粉衍生物作为手性固定相被广泛地用于各种类型外消旋化合物的分析或制备拆分中。到目前为止，这类手性固定相中有许多已有商品化手性柱出售。本实验以十一烯酰氯、4-甲基苯甲酰氯为衍生试剂，将纤维素衍生为纤维素（10-十一烯酸酯/4-甲基苯甲酸酯），然后采用包夹聚合法，以乙烯基硅胶为基质，制备了键合型维生素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相，此类键合型手性固定相目前未报道。同时，还合成涂敷型纤维素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相，与键合型维生素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相作比较研究。实验部分1.1仪器和试剂色谱柱为150mm4.6mm装柱机（北京分析仪器厂）。色谱分离是在岛津LC-6A高效液相色
11、谱仪（日本岛津公司）上进行，该仪器配有SPD-6A紫外可见波长检测器和C-R3A色谱数据处理器（日本岛津公司）。检测波长254nm，灵敏度0.02A.U.F。流动相为正己烷/异丙醇，正己烷/四氢呋喃：流速1.0ml/min所有色谱分离均在室温下进行。球形硅胶系，粒径5m；比表面积150m/g平均孔径13nm；微晶纤维素（上海市制剂四厂）；乙烯基-3-乙氧基硅烷（哈尔滨化工研究所）；4-甲基苯甲酰氯和十一烯酰氯（Fluka公司）。吡啶、甲苯均为分析纯，用前经蒸馏。1.2键合型手性固定相制备乙烯基硅胶的制备 6g堆积硅珠经酸活化并在100干燥6h后置于150ml三颈瓶中，加入30ml干燥甲苯，15
12、ml乙烯基-3-乙氧基硅烷，在110氮气保护下回流24h过滤，分别用甲苯和无水甲醇洗涤3次，60真空干燥24h，制得碳含量为2.69%-3.7%的乙烯基硅胶。纤维素（10-十一烯酸酯/4-甲基苯甲酸酯）衍生物的制备 将1g干燥的微晶纤维素置于40ml新蒸吡啶中回流6h，然后加入3ml十一烯酰氯和10ml 4-甲基苯甲酰氯，回流48h。冷却后，倾入装有300ml甲醇的大烧杯中使产物沉淀，经过滤、洗涤后，再以热乙醇洗去副产物N,N-二苯基脲，再用甲醇洗涤2次，过滤后，60真空干燥12h，得产物纤维素（10-十一烯酸酯/4-甲基苯甲酸酯）衍生物。键合型纤维素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相的制备称0.
13、5g纤维素（10-十一烯酸酯/4-甲基苯甲酸酯）衍生物溶于30ml四氢呋喃中，将该溶液加入3g乙烯基硅胶，同时加入少量引发剂偶氮异丁腈在磁力搅拌下，让溶剂挥发，是纤维素衍生物均匀涂于硅胶表面，在100下，加热交联2h，然后用氯仿、四氢呋喃洗去未挥发共聚的纤维素衍生物，真空干燥4h，制得键合型纤维素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相，匀浆装柱。结果与讨论将上述合成的纤维素（10-十一烯酸酯/4-甲基苯甲酸酯）衍生物及其与乙烯基共聚所得键合型纤维素（4-甲基苯甲酸酯）手性固定相进行了红外光谱分析。对纤维素（10-十一烯酸酯/4-甲基苯甲酸酯）衍生物和纤维素的红外光谱比较：微晶纤维素在3360cm附近的
14、羟基吸收峰几乎完全消失，同时在1750cm处出现了苯甲酰基的CO吸收峰，另外在2927、2854cm处出现了CH=CH2特征吸收峰，说明微晶纤维素中羟基酯化的比较完全。而纤维素（10-十一烯酸酯/4-甲基苯甲酸酯）和乙烯基硅胶共聚之后的红外光谱上CH=CH2的特征吸收峰几乎完全消失。3.手性有机磷农药在土壤中对映体选择性降解特征马拉硫磷和丙溴磷是2种常用的有机磷杀虫剂，均有一个手性中心，存在两个对映体。采用室内避光培养的方法，在对映体水平上研究了马拉硫磷和内溴磷在2种土壤中的降解情况。结果表明，2种农药在土壤中的降解均较快，马拉硫磷和丙溴磷的降解半衰期分别为：黄土中3.5h和21.5h，红土中
15、4.3h和29.4h。进一步的手性测定表明2种农药的降解均存在一定的对映体差异，丙溴磷的对映体的选择性明显高于马拉硫磷，在2种土壤中马拉硫磷的左旋对映体降解快于右旋对映体，丙溴磷的右旋对映体降解快于左旋对映体。研究有助于深入认识2种有机磷农药在环境中的归趋，并对其生态风险性进行更合理的评估。影响农药对映体选择性消解的因素很多，微生物种类、土壤PH值等均会改变对映体选择性，研究表明，马拉硫磷和丙溴磷的对映体选择性存在明显不同，还可能与农药具体的手性结构有关。土壤中的微生物是两种农药选择性消解的主要原因，但具体的优势降解菌种类和选择性降解机制仍有待深入研究和探讨。参考文献：分析测试学报 2007年1月 农药分析化学学报 2009年4月 生态环境学报 2009年7月
