李亮洪，李芬芳，邢健敏

（中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

綜述與進(jìn)展

手性藥物拆分新方法研究進(jìn)展

李亮洪，李芬芳，邢健敏

（中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

手性是一種很普遍的自然現(xiàn)象，對(duì)生命體新陳代謝有著深遠(yuǎn)的影響。此外，手性還在醫(yī)藥、食品添加劑、殺蟲劑、昆蟲性信息素、香料和材料等領(lǐng)域有著深刻影響。特別是在醫(yī)藥行業(yè)，被人體吸收的2個(gè)對(duì)映體在體內(nèi)的作用不同，一般情況下其中一個(gè)單體有治療作用，另一個(gè)具有毒性或者對(duì)病情無效。隨著醫(yī)藥行業(yè)對(duì)手性單體需求量的增加和對(duì)藥理的探究，如何獲得高純度手性單體已成為一個(gè)令人困擾的問題。手性拆分由于自身的優(yōu)勢(shì)深受廣大研究者的關(guān)注。本文就目前手性拆分的研究熱點(diǎn)，對(duì)有機(jī)相／水相、雙水相、光學(xué)活性水凝膠、手性表面等幾大體系進(jìn)行了全面的概括，分析了各自存在的問題，并對(duì)手性拆分的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

手性拆分；雙水相；手性表面；光學(xué)活性水凝膠；手性識(shí)別劑

分子或化合物和其鏡像不重合的現(xiàn)象稱為手性。手性是自然界的普遍現(xiàn)象，自然界以及生命體中蘊(yùn)藏著大量的手性分子。通常由手性對(duì)映體藥效的不同所造成的損失是巨大而且慘痛的，最典型的例子就是“反應(yīng)?！笔录?。藥物分子的立體結(jié)構(gòu)與藥效和藥理間的關(guān)系越來越受到人們的關(guān)注，而且隨著醫(yī)藥業(yè)對(duì)手性單體藥物需求的增加和藥物監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)藥物的質(zhì)量控制，如何獲得較高純度的手性單體是人們亟待解決的問題。獲取天然純手性物質(zhì)的種類和數(shù)量有限，不對(duì)稱合成技術(shù)又面臨產(chǎn)率低、成本高和手性源制約的挑戰(zhàn)。比較而言，手性拆分在獲取單手性物質(zhì)的種類、數(shù)量以及成本等方面均具優(yōu)勢(shì)。目前手性拆分已從最開始的直接結(jié)晶拆分［1］、酶拆分［2］、薄層色譜法［3］發(fā)展到目前的膜拆分、液液萃取拆分、分子印跡拆分等新型拆分方法。

本文主要針對(duì)近年來一些新型的手性拆分方法進(jìn)行了概括和分析，并對(duì)目前手性拆分面臨的問題和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1 手性識(shí)別劑及手性識(shí)別機(jī)理

在非手性條件下，兩個(gè)對(duì)映體之間物理和化學(xué)性質(zhì)極其相似，從而給拆分帶來了諸多不便。在這種情況下，必須營(yíng)造一個(gè)手性環(huán)境，在手性

環(huán)境中兩個(gè)對(duì)映體對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性存在差別，利用該種差別就可以進(jìn)行拆分。我們通常通過引入手性識(shí)別劑的方法營(yíng)造手性環(huán)境。手性識(shí)別劑要么與消旋體中的一種單體可逆地形成較為穩(wěn)定的復(fù)配物，要么作為印跡分子使所得的材料保持“記憶”，可以有選擇地識(shí)別目標(biāo)分子，從而達(dá)到手性拆分的目的。手性識(shí)別劑必須具有多重結(jié)合位點(diǎn)，從而能與待研究的手性化合物進(jìn)行選擇性識(shí)別。對(duì)此我們可以用 “三點(diǎn)相互作用”（three-point interaction）理論進(jìn)行解釋。1952年，Dalgliesh［4］提出，在一對(duì)對(duì)映體和手性識(shí)別劑之間，為了形成穩(wěn)定性不同的非對(duì)映體分子絡(luò)合物而達(dá)到手性分離的目的，至少需要3個(gè)同時(shí)發(fā)生的分子間的相互作用力存在，而且，三點(diǎn)作用力中至少有一個(gè)必須是立體化學(xué)相互作用。主客體間的作用力包括氫鍵締合、偶極作用、π-π作用（一般在芳香族化合物）、包合作用（具有空腔）、疏水作用及空間位阻等。目前報(bào)道的手性識(shí)別劑有環(huán)糊精類特別是 β-環(huán)糊精及其衍生物［5～8］、大環(huán) 抗 生 素 類［9～10］、冠 醚 類［11～12］、杯 芳 烴［13］、 手 性配 體［14～16］手性表面活性劑［17～18］及手性離子液體［19］等。其手性識(shí)別機(jī)理［20］一般可從手性識(shí)別劑與手性化合物之間作用力強(qiáng)弱來理解。

圖1 三點(diǎn)相互作用模型

Eunjung Bang 等［21］采用 18-冠-6-四羧酸為手性識(shí)別劑，苯甘氨酸為客體，以相關(guān)軟件對(duì)主客體間作用力強(qiáng)弱進(jìn)行了模擬。如圖2，在酸性條件下，NH2與 H＋形成 NH3＋， NH3＋分別與 18-冠-6-四羧酸分子中冠醚上的氧原子形成了3個(gè)氫鍵，18-冠-6-四羧酸分子中羧基之間形成了氫鍵，這些氫鍵作用，在D-苯甘氨酸和L-苯甘氨酸中都存在，只不過作用力不同，即圖2中的虛線的長(zhǎng)短不同。最為突出的是，D-苯甘氨酸分子中羧基與18-冠-6-四羧酸分子中的羧基也有氫鍵作用，而L-苯甘氨酸則沒有，這就解釋了識(shí)別效果的差異。

圖2由NOE數(shù)據(jù)和分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算而模擬出的復(fù)合物結(jié)構(gòu)

用手性配體交換手性固定相應(yīng)用于手性拆分的一個(gè)典型的例子為手性脯氨酸的拆分，色譜柱固定相先以手性單體修飾后形成手性柱，在脯氨酸的拆分中，在流動(dòng)相中加入Cu2＋，使得S-脯氨酸、R-脯氨酸在Cu2＋協(xié)助下與手性柱表面的手性單體形成“夾心結(jié)構(gòu)”（如圖 3）［22］，在圖 3（a）中，S-脯氨酸五元環(huán)由于與Cu2＋配位的水分子的空間阻礙作用，使得S-脯氨酸與固定相的作用不強(qiáng)，而R-脯氨酸的五元環(huán)由于載體聚苯乙烯上的疏水鏈的疏水作用使得其保留時(shí)間更長(zhǎng)，基于上述機(jī)制從而達(dá)到手性拆分的目的。

圖3 脯氨酸在手性配體交換手性柱上的保留機(jī)制

2 手性拆分方法

2.1 膜拆分

膜拆分消旋體主要基于3種機(jī)制：（1）將手性識(shí)別劑溶解在一定溶劑中制成有機(jī)相液膜，利用液膜兩側(cè)濃度差為動(dòng)力，消旋體有選擇地從高濃相往低濃相遷移，受液膜的選擇性影響造成兩個(gè)對(duì)映異構(gòu)體遷移速率不一致，達(dá)到手性拆分的目的；（2）將手性識(shí)別劑通過化學(xué)修飾鍵合到成膜物質(zhì)上，利用該膜上的手性位點(diǎn)對(duì)兩個(gè)對(duì)映異構(gòu)體之間的相互作用不同達(dá)到拆分目的；（3）采用分子印跡技術(shù)（MIT）制成與目標(biāo)分子相匹配的手性空間的高分子膜。

H.M.Krieg 等［23］將 β-環(huán)糊精與環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下聚合后，將含有Al2O3和Zr2O3的陶瓷膜浸入其中，然后考察其拆分氯噻酮消旋體的能力，發(fā)現(xiàn)該膜在一定條件下得到的平均分離因子為1.24，比不浸漬β-環(huán)糊精聚合物的陶瓷膜的拆分效果好。

M.Nakamura 等［24］在制備含有陰離子交換基團(tuán)的多孔真空纖維膜后，通過陰離子交換基團(tuán)捕捉牛血清白蛋白，為防止牛血清白蛋白脫落，戊二醛作為交聯(lián)劑與牛血清白蛋白進(jìn)行交聯(lián)，并考察了所得的膜拆分色氨酸消旋體的性能。

Lee［25］及其同事開發(fā)出了硅納米管手性拆分膜并應(yīng)用于一種芳香酶抑制劑消旋體Ⅰ（見圖4）的手性拆分，他們采取溶膠凝膠法合成硅納米管并進(jìn)行修飾。其過程如下：在鋁板孔內(nèi)沉積硅納米管，硅納米管內(nèi)壁與被醛基封端的硅烷反應(yīng)，然后利用醛基和抗體上的自由氨基作用將抗體鍵合在硅納米管上從而使得所制的膜具有手性拆分能力。在一般情況下，抗體是不會(huì)被用作手性識(shí)別劑的，因?yàn)榻Y(jié)合常數(shù)過大不利于后處理。Lee等發(fā)現(xiàn)抗體親和鍵合能力可以通過加入二甲亞砜溶液來調(diào)節(jié)。在膜孔直徑為35nm時(shí)，得到的平均分離因子為2.0，發(fā)現(xiàn)RS-I的遷移速度是SR-I的遷移速度的兩倍。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是鍵合到硅納米管上的抗體起到了協(xié)助作用。

圖4 芳香酶抑制劑Ⅰ的分子結(jié)構(gòu)式

Yoshiko Kondo 等［26］以 N-α-芐氧羰基-D-谷氨酸為印跡分子合成了分子印跡聚氨膜，經(jīng)高效液相色譜法和電滲析檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該膜對(duì)N-α-芐氧羰基-D-谷氨酸具有較好的識(shí)別效果?；诃h(huán)境響應(yīng)聚合物的智能膜已經(jīng)應(yīng)用于手性拆分領(lǐng)域，褚良銀等［27］開發(fā)出基于溫度響應(yīng)聚合物聚異丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）的熱敏性和β-環(huán)糊精的手性識(shí)別作用的新型手性拆分智能膜，并對(duì)膜的拆分機(jī)制進(jìn)行了說明（如圖5）。該智能膜在低于最低臨界溶解溫度（LCST）下與溶液中客體分子發(fā)生作用，由于客體分子與β-環(huán)糊精間的作用力不同而發(fā)生特異性結(jié)合，作用力強(qiáng)的被截留在智能膜上，作用力弱的穿過智能膜。在操作溫度高于LCST時(shí)，由于PNIPAAm側(cè)鏈親水／疏水平衡改變使得疏水作用占主導(dǎo)地位，疏水性側(cè)鏈?zhǔn)沟忙?環(huán)糊精與客體分子間的作用減弱從而迫使客體分子從膜上解離出來。由于該智能膜的特異性，只需控制操作溫度就可以實(shí)現(xiàn)消旋體的拆分和膜的重復(fù)利用。

圖5 溫敏智能膜手性拆分機(jī)制示意圖

2.2液液萃取

液液萃取法應(yīng)用于手性拆分，關(guān)鍵是要引入手性識(shí)別劑，手性識(shí)別劑與藥物形成配合物（complex），配合物在兩相間的分配系數(shù)不同從而起到手性拆分的目的。

2.2.1 水-有機(jī)相雙相手性萃取

手性液液萃取 （enantioselective liquid-liquid extraction）是指在有機(jī)相-水相兩相中進(jìn)行手性拆分的方法。在此類方法中，通常是引入一種手性單體識(shí)別劑作為萃取劑與消旋體中的一種手性單體可逆的結(jié)合，而該識(shí)別劑通常只溶于一相之中從而起到手性拆分的效果（見圖 6［28］）。

圖6 手性液液萃取示意圖

Verkuijl等［28］在二氯甲烷-二次蒸餾水兩相中加入［PdCl2（（S）-BINAP）］手性識(shí)別劑，發(fā)現(xiàn)在 pH為7.0的條件下，該體系對(duì)色氨酸消旋體有很好的拆分效果，分離因子達(dá)到2.4，并考察了配體濃度、溶液酸度、有機(jī)相溶劑對(duì)手性拆分效果的影響。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH低于7.0時(shí)分離因子基本保持一致，但當(dāng)pH高于8.0時(shí)，分離因子顯著下降。Verkuijl等對(duì)此的解釋為：在pH低于7.0時(shí)，色氨酸與手性配體形成1∶1的絡(luò)合物，而pH高于8.0時(shí)，可能有額外的結(jié)合點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致分離因子顯著下降。 Snyder等［29］以非手性離子對(duì)，溶劑-四己基氯化銨為相轉(zhuǎn)移催化劑，在手性識(shí)別劑存在下，在四氯化碳-飽和碳酸氫鈉溶液兩相體系下進(jìn)行外消旋體萘普生 （見圖7）、N-3，5-二硝基苯基亮氨酸的手性動(dòng)力學(xué)拆分。研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)溶劑的非極性越強(qiáng)手性分離效果越好，這是由于手性識(shí)別劑與底物的締合作用受溶劑極化的影響，Snyder等在進(jìn)行 N-3，5-二硝基苯基亮氨酸的動(dòng)力學(xué)拆分時(shí)發(fā)現(xiàn)在同等條件下，將有機(jī)溶劑由CH2Cl2換成 CCl4，ee%由 50%提高到 93%。Snyder等認(rèn)為（S）-N-3，5-二硝基苯基亮氨酸由于和手性識(shí)別劑之間存在較強(qiáng)的氫鍵作用從而失去了親水性，而且，π-π 堆積作用對(duì)（S）-N-3，5-二硝基苯基亮氨酸／手性識(shí)別劑復(fù)合物的穩(wěn)定起了重要作用，構(gòu)成了手性識(shí)別的關(guān)鍵因素。

R.M.C.Viegas 等［30］在有機(jī)相-水相體系中進(jìn)行外消旋體鹽酸普萘洛爾的拆分時(shí)發(fā)現(xiàn)，在Vorg／Vaq低于0.075，酒石酸二正十二酯和硼酸的濃度為 0.1mol·L-1，pH 為 5.2 或 5.6 時(shí)， 拆分效果較好。他們認(rèn)為這是由于硼酸起了協(xié)助作用（見圖8），在水溶液中，鹽酸普萘洛爾與硼酸生成硼酸酯，然后硼酸酯再與一定構(gòu)型的酒石酸二正十二酯形成配合物，該配合物溶于有機(jī)相，從而起到拆分的目的。

圖7 萘普生消旋體拆分示意圖

在上述的例子中，研究者通常只引入了一種手性識(shí)別劑，可以稱之為“單相識(shí)別萃取”，主要是借助于手性識(shí)別劑的手性識(shí)別效果和手性識(shí)別劑的溶解性能進(jìn)行拆分。消旋體拆分僅依靠一種“外力”（手性識(shí)別劑）的作用，遠(yuǎn)不及于依靠?jī)煞N“外力”的作用效果好。相對(duì)于“單相手性識(shí)別萃取”，有研究者開始著手“雙相識(shí)別手性萃取”的研究。所謂的雙相識(shí)別手性萃?。ㄒ娛疽鈭D9［31］）即為在有機(jī)相和水相中分別加入手性識(shí)別劑，一般在有機(jī)相加入的手性識(shí)別劑為疏水性的（一般為酒石酸酯類），而在水相中加入的為親水性手性識(shí)別劑（一般為環(huán)糊精及其衍生物類），兩種手性識(shí)別劑分別對(duì)消旋體中的其中一種手性單體具有識(shí)別效果，這與單一手性識(shí)別劑相比，分離效果大大提高。

圖8 鹽酸普萘洛爾消旋體拆分示意圖

圖9 對(duì)映體在兩相識(shí)別手性萃取中的分布圖

唐課文等［31］在雙相識(shí)別萃取拆分扁桃酸消旋體時(shí)，往有機(jī)相中加入酒石酸酯，水相中加入β-環(huán)糊精衍生物。研究發(fā)現(xiàn)，羥丙基β-環(huán)糊精相對(duì)于羥乙基-β-環(huán)糊精和甲基-β-環(huán)糊精而言具有更強(qiáng)的識(shí)別S-扁桃酸的能力。在此基礎(chǔ)上，他們發(fā)現(xiàn)在pH為2.7，酒石酸酯／羥丙基β-環(huán)糊精添加摩爾比為2∶1時(shí)，分離因子可以達(dá)到1.527，而只含酒石酸酯的單相識(shí)別萃取扁桃酸的分離因子低于1.10，從而驗(yàn)證了雙相識(shí)別萃取的優(yōu)勢(shì)。到目前為止唐課文等先后完成佐匹克?。?2］、苯基琥珀酸［33］、氟比洛芬［34］等的雙相識(shí)別萃取拆分。

田豐娟等［35］研究酮洛芬消旋體在溶有酒石酸酯的有機(jī)相和β-環(huán)糊精衍生物的水相萃取體系中的分配行為時(shí)發(fā)現(xiàn)，1，2-二氯乙烷特別適合作為有機(jī)相進(jìn)行酮洛芬的拆分，β-環(huán)糊精衍生物優(yōu)先識(shí)別S-對(duì)映體，酒石酸酯優(yōu)先識(shí)別R-對(duì)映體；三甲基-β-環(huán)糊精與羥丙基-β-環(huán)糊精、羥乙基-β-環(huán)糊精、甲基-β-環(huán)糊精相比具有更強(qiáng)的識(shí)別S-對(duì)映體的能力。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH低于2.5，三甲基-β-環(huán)糊精和L-酒石酸異丁酯組成萃取劑且二者濃度之比為2∶1時(shí)，分離效果最佳。

S.Tong 等［36］考查了有機(jī)相-水相兩相識(shí)別手性萃取拆分技術(shù)結(jié)合高速逆流色譜進(jìn)行α-環(huán)己基扁桃酸消旋體的拆分。正己烷／甲基叔丁基醚／0.1mol·L-1磷酸鹽緩沖體系 （pH 為 2.68）（體積比為 9∶1∶10） 為兩相溶劑體系，（-）-酒石酸二（2-乙基己基）酯／羥丙基-β-環(huán)糊精為萃取劑，分離因子達(dá)到 2.01。

2.2.2 雙水相手性萃取

在有機(jī)相-水相液液萃取拆分消旋體時(shí)要用到大量揮發(fā)性很強(qiáng)且對(duì)人體、對(duì)環(huán)境有害的有機(jī)溶劑，不符合綠色化學(xué)的原則。雙水相體系作為一種新型環(huán)保的液液萃取體系，目前已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥［37］、天然產(chǎn)物活性成分萃?。?8～39］、金屬離子分離［40］、生化工程［41～42］等領(lǐng)域。 受“手性經(jīng)濟(jì)”和綠色化學(xué)的推動(dòng)，研究者已開始將雙水相體系應(yīng)用到手性分離領(lǐng)域，一方面為手性物質(zhì)的拆分提供了新思路和新方法，另一方面，也拓寬了雙水相體系的應(yīng)用領(lǐng)域。

早在 1988 年時(shí)，Sellergen 等［43］已經(jīng)著手研究雙水相體系萃取拆分消旋體，他們?cè)赑EG（聚乙二醇）8000（7%w／w）／葡聚糖 40000（8%w／w）構(gòu)成的雙水相體系中加入BSA（牛血清白蛋白）為手性識(shí)別劑，采取逆流萃取的方式實(shí)現(xiàn)了犬尿氨酸消旋體的手性分離。 緊接著1991年，T.Arai等［44］在 PEG6000（7%w／w）／葡聚糖 40000（8%w／w）構(gòu)成的雙水相體系，加入6%BSA為手性識(shí)別劑，結(jié)合逆流萃取完成了氧氟沙星消旋體的分離。

1998年，為了解決上述雙水相體系中采用葡聚糖而造成的粘度過大的不足，Shinomiya［45］及其合作者在 PEG 8000 （10%w／w）／磷酸氫二鈉（5%w／w）構(gòu)成的雙水相體系中，以6%的BSA為手性識(shí)別劑，結(jié)合逆流色譜裝備十字軸線圈行星離心機(jī)實(shí)現(xiàn)了犬尿氨酸消旋體的分離。

2004年，許小平等［46］研究了 R-扁桃酸單體在PEG／硫酸銨雙水相體系中的分配行為，并考察了PEG分子量、硫酸銨含量、pH等因素對(duì)其分配行為的影響。其研究發(fā)現(xiàn)，R-扁桃酸隨著pH的增加傾向于分配下相。在此基礎(chǔ)上，王珍等［47］在PEG（30%w／w）／硫酸銨（20%w／w）構(gòu)成的雙水相體系中，加入β-環(huán)糊精作為手性識(shí)別劑，pH為1.0時(shí)，實(shí)現(xiàn)了扁桃酸消旋體的拆分，發(fā)現(xiàn)β-環(huán)糊精對(duì)S-扁桃酸具有較好的識(shí)別效果，在最佳體系下，分離因子達(dá)到了2.46。

邢健敏等［48］研究了Triton-114溫度誘導(dǎo)雙水相體系萃取拆分扁桃酸消旋體，分別以酒石酸正戊酯、酒石酸正戊酯／茶皂素、β-環(huán)糊精作為手性識(shí)別劑，發(fā)現(xiàn)酒石酸正戊酯／茶皂素作為識(shí)別劑時(shí)識(shí)別效果最好，在茶皂素含量為0.51 mmol、酒石酸正戊酯含量為1.4mmol，溫度為55℃時(shí)，分離因子達(dá)到了1.29。對(duì)此，邢等對(duì)此的解釋為，酒石酸正戊酯與R-扁桃酸形成的絡(luò)合物在茶皂素的乳化作用下更傾向于Triton-114相。

在上述雙水相手性萃取體系里，雙水相成相物質(zhì)都用到了聚合物，一方面成本較高，另一方面因使用聚合物而造成黏度大給反萃取帶來了很多不便。針對(duì)這種情況，郭志峰等［49］研發(fā)出一種醇／鹽雙水相體系并應(yīng)用于α-環(huán)己基扁桃酸的手性拆分，在最佳條件下，分離因子達(dá)到1.86。

2.3 超臨界流體CO2萃取拆分

當(dāng)物質(zhì)處于其臨界溫度和臨界壓力以上時(shí)，即使繼續(xù)加壓，也不會(huì)液化，只是密度增加，但其同時(shí)具有類似液體對(duì)物質(zhì)的高溶解的特性和氣體易于擴(kuò)散和流動(dòng)的特性。通過調(diào)節(jié)溫度和壓力，就可以選擇性地將目標(biāo)物質(zhì)萃取出來。超臨界CO2由于便宜易得、無毒、化學(xué)惰性、容易與萃取產(chǎn)物分離外還具有臨界密度大、臨界溫度低和臨界壓力適中等特性使得它成為最常用最有效的超臨界流體。超臨界流體用于消旋體拆分，主要是基于以下原理：在待拆分的消旋體中加入適量的手性識(shí)別劑，使其轉(zhuǎn)換成非對(duì)映體（一般情況下為非對(duì)映體鹽），利用非對(duì)映體在超臨界流體中溶解性差異使得消旋體得以拆分。

高麗紅等［50］在超臨界流體CO2中以酒石酸為拆分劑完成了偽麻黃堿外消旋體的拆分。在其研究中，他們分別考察了拆分劑的酸度、結(jié)構(gòu)、摩爾比對(duì)消旋體拆分的影響。他們發(fā)現(xiàn)，在（2S，3S）-酒石酸拆分消旋偽麻黃堿體系中，其配比為1∶2時(shí)，手性選擇性達(dá)到100%，拆分劑優(yōu)先與R構(gòu)型的偽麻黃堿作用。

Kordikowski等［51］在超臨界流體 CO2中以 R-扁桃酸為拆分劑完成了麻黃素的拆分。在其實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在壓強(qiáng)為300 MPa，甲醇為溶劑時(shí)，（1R，2S）-麻黃素-R-扁桃酸結(jié)晶出來，而（1S，2R）-麻黃素-R-扁桃酸由于較好地溶解在超臨界流體CO2中沒有結(jié)晶，要使其結(jié)晶，必須在壓力為100 MPa，四氫呋喃為溶劑的條件下進(jìn)行。通過改變壓強(qiáng)使得消旋體分別以非對(duì)映體鹽的形式結(jié)晶出來。

EditSzékely 等［52］采用兩步超臨界流體 CO2萃取完成了反式-1，2-環(huán)己二醇的拆分，他們采用（2R，3R）-酒石酸為拆分劑在第一步萃取過程中，在 20 MPa，33℃下，由于（R，R）-1，2-環(huán)己二醇與拆分劑在超臨界流體CO2中結(jié)晶出來，而未結(jié)晶的（S，S）-1，2-環(huán)己二醇則溶于流體中，收集超臨界流體，繼續(xù)泵入超臨界流體CO2，保持壓強(qiáng)為20 MPa，調(diào)節(jié)溫度為73℃以上，此時(shí)晶體分解，以（R，R）-1，2-環(huán)己二醇為主的對(duì)映體混合物被萃取出來，將兩步萃取液進(jìn)行處理后以甲醇為溶液，分別加入 （2S，3S）-酒石酸、（2R，3R）-酒石酸為拆分劑從而獲得純度較高的手性單體。

近年來，基于超臨界流體作為流動(dòng)相具有傳質(zhì)速度快、手性選擇性高、分離效果好等特點(diǎn)而開發(fā)出的超臨界流體色譜法［53～54］已應(yīng)用于手性物質(zhì)拆分。

2.4 光學(xué)活性水凝膠應(yīng)用于手性藥物分離

高分子水凝膠是一種經(jīng)適度交聯(lián)而具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型功能高分子材料。它不溶于水，但能顯著地溶脹于水中并能吸收大量的水，且有很強(qiáng)的保水能力，在受到外界刺激時(shí)出現(xiàn)溶脹-塌陷轉(zhuǎn)變的智能材料。所謂光學(xué)活性水凝膠是指構(gòu)成水凝膠的聚合物具有旋光性，而螺旋結(jié)構(gòu)作為影響手性分子光學(xué)活性的重要因素，已受到廣泛關(guān)注。 Nakano和 Okamoto［55］對(duì)螺旋聚合物的合成方法進(jìn)行了綜述。典型的螺旋聚合物為DNA大分子。

Liu［56］及其合作者基于螺旋聚合物和水凝膠特性研制出了一種光學(xué)活性水凝膠。該光學(xué)活性水凝膠是由雙鍵的N-炔丙基酰胺類單體與其他能合成螺旋聚合物的單體共聚合成出側(cè)鏈帶有雙鍵的螺旋大分子在引發(fā)劑作用下與N-異丙基丙烯酰胺聚合而成。在考察合成水凝膠的手性拆分能力時(shí)，以N-芐氧羰基-D-丙胺酸／N-芐氧羰基-L-丙胺酸、（S）-（＋）-1-苯基-1，2-乙二醇 ／（R）-（-）-1-苯基-1，2-乙二醇為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)該光學(xué)活性水凝膠對(duì) L-氨基酸衍生物及（S）-（＋）-1-苯基-1，2-乙二醇具有較好的識(shí)別效果。他們認(rèn)為該水凝膠具有手性識(shí)別能力主要是因?yàn)槲挥诼菪蹆?nèi)的氨基酸殘基構(gòu)成了一個(gè)手性空間，該手性空間借助氫鍵作用達(dá)到識(shí)別效果。此外，他們還發(fā)現(xiàn)（S）-（＋）-1-苯基-1，2-乙二醇 ／（R）-（-）-1-苯基-1，2-乙二醇更易借助于氫鍵和空間尺寸因素和水凝膠發(fā)生作用。

鄧建平等［57］也開發(fā)出一種新型光學(xué)活性水凝膠。他們?cè)谘芯吭撍z在手性分離中的應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)， 其對(duì) R-（＋）-苯乙胺較 S-（-）-苯乙胺具有優(yōu)先識(shí)別能力；而且在考察該水凝膠在色氨酸消旋體拆分時(shí)發(fā)現(xiàn)，其對(duì)D-色氨酸具有較好的識(shí)別能力。

2.5 手性金屬表面應(yīng)用于手性藥物分離

手性表面，對(duì)我們來說并不陌生，比如在色譜分離中的手性固定相［58］、以及不對(duì)稱合成中的手性催化劑［59］。 Gellman［60］對(duì)金屬手性表面的形成做了一個(gè)說明：（1）一般情況下，金屬表面是高度對(duì)稱的，在表面吸附手性分子后，打破了表面的對(duì)稱性；（2）金屬表面吸附的分子能夠形成手性模板；（3）金屬表面由于存在臺(tái)階，折曲等結(jié)構(gòu)打破了對(duì)稱性，使得金屬表面本身就具有手性。手性物質(zhì)與手性表面的吸附能的差異是手性表面進(jìn)行手性拆分的根源。

Horvath 等［61］在天然手性表面 Cu（643）實(shí)現(xiàn)了3-甲基環(huán)己酮（3-甲基環(huán)己酮）消旋體的動(dòng)力學(xué)拆分。由于Cu（643）在熱加工過程中出現(xiàn)了臺(tái)階、階壁、折曲等缺陷使得該表面本身具有手性，他們發(fā)現(xiàn)（R）-3-甲基環(huán)己酮（R-3-MCHO）選擇性地吸附在S構(gòu)型的折曲位點(diǎn)上，因?yàn)樵谶@些位點(diǎn)吸附能最大。由于對(duì)映體與金屬表面吸附位點(diǎn)間的吸附能存在差異，這就使得吸附能小的先解吸下來。他們?cè)?20K溫度下實(shí)現(xiàn)消旋體在手性金屬表面的吸附，然后升溫至360K解吸開始加快，由于解吸速度差異，在手性表面實(shí)現(xiàn)了手性拆分，對(duì)映體過量值達(dá)到50%以上（見圖10）。

圖10 R-3-甲基環(huán)己酮及3-甲基環(huán)己酮在Cu（643）R＆S 表面的分布

Shukla等［62］研究了手性納米金顆粒在手性拆分中的應(yīng)用。他們?cè)诤铣杉{米金顆粒后在其上分別涂覆了D-半胱氨酸、L-半胱氨酸、消旋體半胱氨酸。 進(jìn)行上述修飾后，以（R）-環(huán)氧丙烯、（S）-環(huán)氧丙烯溶液為待吸附物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)消旋體修飾后的表面不具有手性識(shí)別效果，但有一個(gè)共同點(diǎn)：手性單體與經(jīng)修飾的金屬表面發(fā)生作用后，旋光度都被增強(qiáng)了。他們?cè)谂懦腚装彼崤c環(huán)氧丙烯的手性識(shí)別作用之后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)手性單體修飾的納米金顆粒表面吸附環(huán)氧丙烯后旋光度被增強(qiáng)，從而預(yù)示著手性金屬表面的手性識(shí)別效果。他們發(fā)現(xiàn) （S）-環(huán)氧丙烯、（R）-環(huán)氧丙烯分別被選擇性地吸附在經(jīng)D-半胱氨酸修飾的納米金表面和經(jīng)L-半胱氨酸修飾的納米金表面上，而其對(duì)映體仍保留在溶液中。

3 問題與展望

目前手性拆分面臨的主要問題是手性識(shí)別劑的選擇和缺乏對(duì)手性識(shí)別機(jī)制的深入理解，加強(qiáng)手性識(shí)別機(jī)理的理解將有助于我們根據(jù)待拆分的物質(zhì)合理地選擇手性識(shí)別劑，從而減少成本和不必要的浪費(fèi)，也有助于我們優(yōu)化拆分工藝和設(shè)計(jì)新型功能材料，如手性膜和手性表面的制備。手性識(shí)別劑的手性識(shí)別性能可以依靠計(jì)算機(jī)模擬軟件來完成，如Gaussian，Material Studio等，主要是通過理論計(jì)算出識(shí)別劑與客體分子配合物的能量差異從而預(yù)測(cè)手性識(shí)別劑識(shí)別效果。通過分子模擬，我們可以設(shè)計(jì)出新型的手性識(shí)別劑。超臨界流體CO2、雙水相體系、離子液體作為三大綠色溶劑，將會(huì)在手性拆分領(lǐng)域大顯身手。當(dāng)然，雙水相體系相對(duì)于有機(jī)相-水相兩相體系而言，還處于起步階段，目前面臨的問題是基于水溶性聚合物雙水相由于粘度較大和后處理較困難，限制了其應(yīng)用。另一方面是雙水相體系應(yīng)用于手性拆分時(shí)手性識(shí)別劑的選用。手性識(shí)別劑必須是水溶性的，好在目前已有水溶性手性識(shí)別劑的開發(fā)如水溶性杯芳烴［63］、手性離子液［64～67］、手性表面活性劑［68～70］及 β-環(huán)糊精衍生物［71～73］。 關(guān)于雙水相體系應(yīng)用于手性拆分還可以從成相物質(zhì)著手，即可以使成相物質(zhì)同時(shí)具有手性識(shí)別效果。一方面可以將手性識(shí)別劑通過化學(xué)修飾接枝到成相聚合物上，另一方面離子液體由于被稱為“設(shè)計(jì)者溶劑”，可以進(jìn)行功能化設(shè)計(jì)，手性離子液正好符合上述條件。一般而言，雙相識(shí)別效果要優(yōu)于單相識(shí)別效果，就目前情況來看，雙水相體系還處在單一識(shí)別劑階段，能否引入另一種手性識(shí)別劑形成雙水相雙相識(shí)別體系是一個(gè)有意義的課題。

Progress on New Approaches for Chiral Separation

LI Liang-Hong， LI Fen-Fang， XING Jian-Min
（College of Chemistry and Chemical Engineering， Central South University， Changsha 410083， China）

Chirality was the most common natural phenomenon， since all biologically important molecules were chiral and exist in nature only as one of these two possible enantiomers.Chirality had profound effect on the metabolism .What was more， chirality exerts its effect on the following field such as medicine， food additives， pesticide， pheromone， spice， material and so forth.Especially， in the field of medicine， the two enantiomers had different pharmacological activity and it was only one of the two that had therapeutical effect， while the other was toxic or no effect.With the increasing demand for the optical was omers and the understanding of pharmacodynamics，how to obtain high purity chiral isomer was a confused problem.Consequently， the chiral separation had been paid more attentions for its unique advantages.So far， many systems had been used in the resolution of racemates，included organic-water two phase， aqueous two phase， chiral surface， optical active gel and so on.In this paper， novel system included above， were introduced.Current problems and prospects of future researches on the separation of chiral medicine were proposed.

chiral separation； aqueous two phase； chiral surface； optical active gel； chiral selector

（共73篇，略）

O 652.62 O 658.2

A

1671-9905（2011）04-0015-07

國(guó)家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：20956001），中南大學(xué)研究生學(xué)位論文創(chuàng)新基金（編號(hào)：2010ssxt138）

李芬芳（1964），女，湖南邵陽人，博士生導(dǎo)師，研究方向：雙水相萃取及手性拆分，E-mail：lfflqq＠m(xù)ail.csu.edu.cn

2011-01-20