手性分析工作总结 2010.09.10 朱万夏 •一.手性现象的介绍•二.仪器手性拆分方式•三.液相手性柱分析方法开发流程•四.工作中的一些实例讨论 一.手性现象的介绍 •概念：问:什么是手性？答:分子组成与构造完全相同但分子的立体结构不同的化合物,他们不能完全叠合却互为镜像,(如左手与右手),这种特性就叫手性手性(chirality)而这两个互为物体与镜像关系的立体异构体,称为对映异构体对映异构体 (enantiomers)等量对映体的混合物，其旋光性相互抵消，没有旋光能力，称为外消旋体外消旋体 乳酸 •手性分子的研究历史•1801年 Hauy发现水晶晶体显示半面现象•1809年 Malus观察到水晶晶体引起的偏光效应•1812年 Biot发现了水晶片的旋光性•1815年 Biot将研究延伸到有机物及其溶液，发现除石英外樟脑、柠檬油、 松节油等酒精溶液以及蔗糖、酒石酸水溶液剂许多液体有机化合物 具有旋光性。
•1848年 Pasteur在28岁时，研究酒石酸钠时发现有两种晶体他在放大镜下 根据晶形的不同用镊子将其分成两份，配制成溶液测旋光，发现一 左旋、一右旋又从结构上推想和分子结构的不对称联系起来，认 为一物一像历史上第一个手性拆分实验）•1874年 J.H. van’t Hoff提出C四面体学说，记为： 如果一个C上连有四个不同基因，在空间有两种排列，表示有二 种不同的构型二种构型之间为物象关系：外形相似，但不能重 合 不对称C原子数目（n）与立体异构体数之间的关系为2n•1966年 Lngold和V.Prelog分析讨论了旋光性与分子结构间的关系，建议将 分子本身与其镜像不能重合的分子，定义为手性分子手性分子 如何判断：： 分子的手性与处于手性部分的一个或一个以上的特定原子有关，使分子具有手性的几何因素有手性中心、手性轴和手性面手性中心、手性轴和手性面。
手性中心：能引起分子具有手性的一个原子或者分子骨架的 中心，最常见的是手性碳手性碳；值得注意的是：多价杂原子 B,N,P,S等也可形成手性中心手性轴：分子中若干原子组成轴状结构，因分子中的一些原子或基团在此轴周围的空间排列不同而产生手性手性面：分子的手性由于某些基团对分子中的某一平面的不同分布而引起 手性中心手性轴手性面螺几省 •对映异构体特性:物理化学性质上： 具备相同 的熔沸点,溶解度，紫外，红外，核磁，质谱等,仅旋光方向相反鉴别：XRD,XRPD生物活性上：可能有着巨大差异 OCH2CHCH2NHCH*OHCH3CH3Propranolol（萘心安）S-异构体为治疗心脏病药物心得安R-异构体为避孕药NNHOOOO**R-(+)-苎烯L-(-)-苎烯* ~ 桔子味 ~ 柠檬味OOHHOH2NNH2S-天冬酰胺 ~ 甜的 ~ 苦的R-天冬酰胺NH2H2NOHOHOThalidomideR-异构体为镇静药（反应停）S-异构体有致畸胎作用对对映映体体的的不不同同生生理理活活性性 20世纪世纪90年代后，许多国家规定，凡结构中具年代后，许多国家规定，凡结构中具有不对称因素的药物，即有不对称因素的药物，即“手性药物手性药物”，，必须必须拆分拆分其相应的立体异构体，并其相应的立体异构体，并分别研究分别研究其药理、其药理、毒理和药物代谢性质。
对已上市的消旋体药物，毒理和药物代谢性质对已上市的消旋体药物，要要重新评价重新评价其光学异构体的性质对新申报的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药品，一开始就要合成其光学异构体 手性拆分在其他领域的应用：•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） 二.仪器手性拆分方式 常用的仪器分离手性化合物的技术•高效液相色谱高效液相色谱 (HPLC)•气相色谱 (GC) (样品需具有一定的挥发性及热稳定性）•毛细管电泳(HPCE)•超临界流体色谱（SFC)•薄层色谱（TLC，定性） 手性色谱柱的发展史1939年Henderson和Rule在乳糖上色谱分离外消旋樟脑衍生物1952年Dalgliesh：提出氨基酸在纸色谱上光学分离的三点作用假设 1966年Gil-Au等：用GC直接分离对映体 1971年Davankov和Rogozhin：引入手性配体交换色谱 1972年Wulff和Sarhan：制备出手性LC的酶模拟聚合物 1973年Hesse和Hagel：制备出手性拆分的纤维素三乙酸酯 1973年Stewart和Dherty：把琼酯糖键合的牛血清清蛋白（BSA）用于手性 拆分 1974年Blaschke：由光学活性单体合成出用手性LC的手性聚合物 1975年Gram等：用手性冠醚发展出主-客体色谱 1979年Pirkle和House：合成出第 一个硅胶键合手性固定相，并应用于手 性LC分离 1979年Okamoto等：合成出手性LC的螺旋形聚合物 1982年Allenmark等：把琼酯键合的BSA用于手性LC 1983年Hermansson：把硅胶键合的a1-酸糖蛋白用于手性拆分 1984年Armstrong和DeMond：制备出硅胶键合环糊精固定相 过去过去100年：拆分约年：拆分约7000种手性化合物种手性化合物手性色谱：已拆分近万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液相色谱中的手性固定相已研制100多种多种 HPLC分离方式：直接法（CMPA、CSP）：•手性固定相法手性固定相法 是由具有光学活性的单体，固定在硅胶或其它聚合物上制成手性固定相，通过引入手性环境使对映异构体间呈现物理特征的差异，从而达到光学异构体拆分的目的。
•手性流动相添加剂法： 流动相中加入手性添加剂，在普通固定相上吸附，形成短暂的手性环 境并对对映异构体间进行手性识别而达到分离环糊精，万古霉 素，手性金属配合剂等）间接法（CDR）：•手性试剂衍生法： 流动相对映体混合物在预处理中进行柱前衍生组成一对非对映体(Diastereoisomers)，依其理化性质的差异，在非手性柱上得以分离常用的衍生试剂：异硫氰酸脂类，酰氯类等 三种方法比较优点缺点手性固定相手性固定相法法1.适用范围广2.分离制备简便3.定量分析可靠性高1.需特殊的固定相，价格昂贵2.少量样品依然需要柱前衍生（不一定是手性衍生化试剂）手性流动相添加剂法1.固定相简单2.非对映异构体化具可逆1.拆分化合物有限2.某些添加剂不够稳定手性试剂衍生法1.固定相流动相简单2.有利于增加紫外或荧光灵敏度1.高纯衍生化试剂2.异构体间衍生速率无法保证3.不可逆破坏 手性色谱柱拆分机理1 Dalgliesh: 要实现手性识别，手性化合物分子与手性固定相之间至少存在三种相互作用这种相互作用包括氢键、偶级-偶级作用、π-π作用、静电作用、疏水作用或空间作用,并且其中至少有一种作用具有立体选择性。
DalglieshDalgliesh三点作用模型三点作用模型三点作用模型三点作用模型 相互作用强，保相互作用强，保留长，后出峰留长，后出峰相互作用弱，保相互作用弱，保留短，先出峰留短，先出峰基体(S)-选择子(R)-溶质②③①基体(S)-溶质(S)-选择子①②手性固定相法拆分机理2 手性分离效果是多种相互作用共同作用的结果这些相互作用通过影响包埋复合物的形成，特殊位点与分析物的键合等而改变手性分离结果由于这种作用力较微弱，因此需要仔细调节、优化流动相和温度以达到最佳分离效果 手性固定相分类手性固定相分类•刷（Brush）型或称为Prikle型•聚合物固定相（如纤维素、淀粉，合成的手性聚聚合物固定相（如纤维素、淀粉，合成的手性聚合物）合物）•大环手性固定相（环糊精、手性冠醚、大环抗生素）•蛋白质（Protein）型•配体交换（Ligand exchange）型•分子印迹固定相 CelluloseAmyloseDipole-dipolestackingHydrogenbondπ-πOOOOORRRRRRNHHHHHNNXYHydrogenbond聚合物固定相的手性化合物拆分作用力聚合物固定相的手性化合物拆分作用力聚合物固定相的手性化合物拆分作用力聚合物固定相的手性化合物拆分作用力 纤维素和直链淀粉的空间结构纤维素和直链淀粉的空间结构纤维素和直链淀粉的空间结构纤维素和直链淀粉的空间结构CelluloseAmylose（rigid&linear）（helical） 柱 型 号固定相，官能团拆分化合物类型Chiralpak ODCellulose-1（phenomenex）纤维素三（3,5-二甲苯基氨基甲酸酯）含有芳香基、酰胺基、羰基、硝基、氨基、磺酰基、氰基、羧基、羟基等化合物的分离，及具有不对称点的位阻大的化合物的分离Chiralpak AS淀粉三[（S）-α-甲基苯基氨基甲酸酯]Chiralcel AD淀粉三（3,5-二甲苯基氨基甲酸酯）Chiralcel OJ纤维素三（4-甲基苯基甲酸酯）Chiralpak IA淀粉三（3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯）Chiralpak IC纤维素三（3,5-二氯苯基氨基甲酸酯）市售常用的手性色谱柱：Daicel的“四大金刚”及新型的键合相系列，Phenomenex的Cellulose-1 三.液相手性拆分方法流程 液相手性方法开发的基本配置：液相部分：四元泵，DAD检测器手性色谱柱若干（150mm*4.6mm，5um）柱选择器（最好带温控）流动相:涂敷型：Hexane, Heptane, EtOH, IPA，ACN，MeOH（少量混合使用）添加剂：TFA，MSA，ESA(离子对),DEA，MEA，(HAC，HCOOH,丁胺)常备的配置的流动相（14种）：Hexane, Hexane(0.1%TFA), Hexane(0.1%DEA),Hexane(5%EtOH,0.1%MSA), Hexane(5%EtOH,0.1%MEA)EtOH, EtOH(0.1%TFA), EtOH(0.1%DEA)IPA, IPA(0.1%TFA), IPA(0.1%DEA), ACN，MEOH流动相：键合型（8种）THF，，MtBE，，CHCl3，，CH2Cl2乙酸乙酯，乙酸乙酯，1,4-二氧环乙烷，丙酮二氧环乙烷，丙酮, 甲苯（紫外吸收强）甲苯（紫外吸收强） 方法步骤：方法步骤： •了解待分离化合物样品结构信息•了解化合物反相色谱信息•样品前处理•选择合适的手性固定相（手性分析柱）•优化流动相，柱温 •了解待分离化合物样品结构信息： 手性方法建立的第一步为检查待测物的化学结构，尽可能地获取样品的如下信息——在不同溶剂中的溶解性。
形成氢键、π键或者偶极相互作用的能力；是否有极性官能团（是否含氨基NH2-、羧基-COOH或者既含酸性基团又有碱性基团）；手性中心附近有无大的刚性取代基；紫外光谱可否检测，酸碱是否稳定等诸如此类的样品结构信息对预判手性分离能力及手性固定相的选择有较大的帮助作用 •了解样品反相色谱信息： 如果合成人员提供反相色谱信息，可以知道其样品的纯度也可以根据流动相条件来确定手性分离中烷烃与醇的比例，甚至依此判定以及是否需要添加酸碱添加剂 •样品前处理：1.1~2mg EtOH，MeOH溶解2.如难溶，且为盐，加入酸碱添加剂助溶酸碱总浓度不要大于1%，且要有空白对照3.也可以先以少量DMSO，DMF，CHCl2溶解，然后再用流动相稀释至不析出为止4.如果样品紫外吸收很弱，则需加大样品浓度至10mg/ml.5.无紫外吸收，换检测器：ELSD或MS，或者让合成人员接生色基团6.过滤进样 •选择合适的手性柱： 从手性固定相对样品的通用性，适应范围考虑如果是制备服务，在选择手性柱时还应考虑柱容量（柱样品荷载量） 各商品化的手性柱使用顺序大致为： IA（或AD-H）,IC，OD-H，AS-H，OJ-H •流动相条件优化 以无水乙醇/正己烷为初始流动相，比例通过调整流动相中醇的含量或者改变醇的种类来增强对映体分离选择性。
如果酸碱样品只有部分分离、没有分离或者峰形差、不出峰，可在流动相中添加有机酸、碱等改性剂来优化分离涂敷型涂敷型中性：Hexane：EtOH=70：30(V/V%)，流速：0.8ml/min酸性：含有-COOH，加入TFA碱性：含有-NH2，-NH-加入DEA，如峰形没有改善，可加 入叔丁胺或者MEA酸碱基团都有：加入TFA，或者TFA与DEA混合的盐或MSA(<0.1%)添加剂含量0.05%~0.3% 键合型键合型： •柱温考察：常规温度加减10~15度1.常规条件：30度2.低温：15度3.高温：40度 流动相的极性：常用溶剂极性表.xls流动相的互溶性：溶剂互溶表.pdf常用溶剂物性必备常用溶剂物性必备 四.手性分离的特殊例子 手性分离中的梯度模式手性分离中的梯度模式Hexane：IPA=99：1(v/v%) 改为梯度模式，改为梯度模式，220nm220nm下，极小的基线漂移下，极小的基线漂移 A: Hexane B: IPAA: Hexane B: IPA0min 99% 1%0min 99% 1%20min 99% 1%20min 99% 1%35min 95% 5%35min 95% 5%45min 95% 5%45min 95% 5%60min 99% 1%60min 99% 1% 改良后用常规方法开发的梯度模式改良后用常规方法开发的梯度模式Time%B(EtOH)FlowMax. Press.10.0095.00.800<60Bar220.0085.00.800320.1070.00.800430.0070.00.800530.1050.00.600645.0050.00.600752.0095.00.600860.0095.00.800注意：检测波长最好不小于215nm 强酸性添加剂：强酸性添加剂：MSAMSAChiralpak AS-H, 250mm*4.6mm, 5um EtOH(0.1%TFA) 0.6ml/min Hexane:EtOH:MSA=82:18:0.1(v/v%) 1.0ml/min 化合物对于酸碱性添加剂的影响化合物对于酸碱性添加剂的影响Chiralpak IA, 250mm*4.6mm, 5um.Mobile phase: Hexane: EtOH(0.1%DEA)=85:15Flow=0.8ml/min 换成酸性流动相换成酸性流动相Chiralpak IA, 250mm*4.6mm, 5umChiralpak IA, 250mm*4.6mm, 5umMobile phase:Hexane:EtOH(0.1%MSA)=60%:40%(V/V%)Mobile phase:Hexane:EtOH(0.1%MSA)=60%:40%(V/V%)Flow:0.8ml/minFlow:0.8ml/min 柱平衡中的问题柱平衡中的问题Chiralpak IAHexane: IPA: DEA=95:5:0.11.如果有条件，将用酸碱添加剂的色谱柱分开使用。
如果有条件，将用酸碱添加剂的色谱柱分开使用2.使用碱性流动相，可以先用使用碱性流动相，可以先用EtOH：：Hexane=50：：50 0.6ml/min的流速冲洗的流速冲洗3.酸性，可以用少量碱中和，然后再用酸性，可以用少量碱中和，然后再用2中溶液冲洗中溶液冲洗4.如果更换流动相体系，不建议直接用所需的流动相平衡，中间最好以烷烃过渡如果更换流动相体系，不建议直接用所需的流动相平衡，中间最好以烷烃过渡 配置流动相的注意事项配置流动相的注意事项•在手性方法开发时，由于流动相中添加剂导致的基线噪音的干扰，特别是当遇到样品浓度比较稀或者紫外吸收弱的情况，设置低的吸收波长时(<230nm)，会极大的影响到峰纯度及保留时间的判断所以，在用有酸碱添加剂的大比例差的两种流动相混合作为流动相时，建议不要机混，而是最好预先手混推荐预先手混的比例是单个泵的比例低于10% A:95%Hexane(0.1%DEA) B:5%IPAA:95%Hexane(0.1%DEA) B:5%IPA(0.1%DEA)Hexane: IPA: DEA=95:5:0.1 Chiralcel AD-H, 250mm*4.6mm, 5umHexane(0.3%DEA):EtOH(0.3%DEA)=87:13(V/V%)Flow: 0.9ml/min Wavelength:254nm T=30degree峰前伸的问题原因：原因：1.杂质未分离杂质未分离2.样品过载样品过载3.溶剂极性太强溶剂极性太强4.温度温度5.流动相体系不合适流动相体系不合适 •参考书籍：《液相色谱手性分离》陈立仁《药物手性分析》姚彤炜•相关网站： 谢谢！ • 1、想要体面生活，又觉得打拼辛苦；想要健康身体，又无法坚持运动。
人最失败的，莫过于对自己不负责任，连答应自己的事都办不到，又何必抱怨这个世界都和你作对？人生的道理很简单，你想要什么，就去付出足够的努力• 2、时间是最公平的，活一天就拥有24小时，差别只是珍惜你若不相信努力和时光，时光一定第一个辜负你有梦想就立刻行动，因为现在过的每一天，都是余生中最年轻的一天• 3、无论正在经历什么，都请不要轻言放弃，因为从来没有一种坚持会被辜负谁的人生不是荆棘前行，生活从来不会一蹴而就，也不会永远安稳，只要努力，就能做独一无二平凡可贵的自己• 4、努力本就是年轻人应有的状态，是件充实且美好的事，可一旦有了表演的成分，就会显得廉价，努力，不该是为了朋友圈多获得几个赞，不该是每次长篇赘述后的自我感动，它是一件平凡而自然而然的事，最佳的努力不过是：但行好事，莫问前程愿努力，成就更好的你！• 5、付出努力却没能实现的梦想，爱了很久却没能在一起的人，活得用力却平淡寂寞的青春，遗憾是每一次小的挫折，它磨去最初柔软的心智、让我们懂得累积时间的力量；那些孤独沉寂的时光，让我们学会守候内心的平和与坚定那些脆弱的不完美，都会在努力和坚持下，改变模样• 6、人生中总会有一段艰难的路，需要自己独自走完，没人帮助，没人陪伴，不必畏惧，昂头走过去就是了，经历所有的挫折与磨难，你会发现，自己远比想象中要强大得多。
多走弯路，才会找到捷径，经历也是人生，修炼一颗强大的内心，做更好的自己！• 7、“一定要成功”这种内在的推动力是我们生命中最神奇最有趣的东西一个人要做成大事，绝不能缺少这种力量，因为这种力量能够驱动人不停地提高自己的能力一个人只有先在心里肯定自己，相信自己，才能成就自己！• 8、人生的旅途中，最清晰的脚印，往往印在最泥泞的路上，所以，别畏惧暂时的困顿，即使无人鼓掌，也要全情投入，优雅坚持真正改变命运的，并不是等来的机遇，而是我们的态度• 9、这世上没有所谓的天才，也没有不劳而获的回报，你所看到的每个光鲜人物，其背后都付出了令人震惊的努力请相信，你的潜力还远远没有爆发出来，不要给自己的人生设限，你自以为的极限，只是别人的起点写给渴望突破瓶颈、实现快速跨越的你• 10、生活中，有人给予帮助，那是幸运，没人给予帮助，那是命运我们要学会在幸运青睐自己的时候学会感恩，在命运磨练自己的时候学会坚韧这既是对自己的尊重，也是对自己的负责• 11、失败不可怕，可怕的是从来没有努力过，还怡然自得地安慰自己，连一点点的懊悔都被麻木所掩盖下去不能怕，没什么比自己背叛自己更可怕• 12、跌倒了，一定要爬起来。
不爬起来，别人会看不起你，你自己也会失去机会在人前微笑，在人后落泪，可这是每个人都要学会的成长• 13、要相信，这个世界上永远能够依靠的只有你自己所以，管别人怎么看，坚持自己的坚持，直到坚持不下去为止• 14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提，也许你已经很努力了可还是有人不满意，也许你的理想离你的距离从来没有拉近过......但请你继续向前走，因为别人看不到你的努力，你却始终看得见自己• 15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印• 16、成功的反义词不是失败，而是从未行动有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对• 17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程• 18、努力也许不等于成功，可是那段追逐梦想的努力，会让你找到一个更好的自己，一个沉默努力充实安静的自己• 19、你相信梦想，梦想才会相信你有一种落差是，你配不上自己的野心，也辜负了所受的苦难• 20、生活不会按你想要的方式进行，它会给你一段时间，让你孤独、迷茫又沉默忧郁但如果靠这段时间跟自己独处，多看一本书，去做可以做的事，放下过去的人，等你度过低潮，那些独处的时光必定能照亮你的路，也是这些不堪陪你成熟。
所以，现在没那么糟，看似生活对你的亏欠，其实都是祝愿。