趙允鳳， 宋佳新， 孫嘉儀， 袁曉薇， 郭興杰

(沈陽(yáng)藥科大學(xué)藥學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110016)

手性藥物分子間空間結(jié)構(gòu)的微小差異往往導(dǎo)致藥物對(duì)映體在藥理、毒理和臨床療效等方面存在顯著差異。隨著醫(yī)藥界對(duì)手性單體藥物需求的不斷增加，如何獲得較高純度的手性單體就成為醫(yī)藥界乃至分析化學(xué)界關(guān)注的重大課題。而獲得天然純手性物質(zhì)的種類和數(shù)量是有限的，不對(duì)稱合成又面臨產(chǎn)率低、成本高和手性源制約等問(wèn)題。比較而言，手性拆分在獲取單手性物質(zhì)的種類、數(shù)量和成本上均具有很大優(yōu)勢(shì)［1］。目前手性固定相拆分法已經(jīng)成為十分有效和實(shí)用的方法［2-5］，能用于測(cè)定對(duì)映異構(gòu)體的光學(xué)純度，也可以用于制備型拆分［6-8］。隨著手性固定相色譜技術(shù)的迅速發(fā)展，大量手性固定相相繼被開(kāi)發(fā)，并廣泛應(yīng)用于手性化合物的對(duì)映體分離。在諸多手性固定相中，多糖及其衍生物類手性固定相以其來(lái)源方便、制備簡(jiǎn)單、手性識(shí)別能力強(qiáng)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)而被看作是最具發(fā)展?jié)摿Φ囊活愂中怨潭ㄏ啵?］。纖維素是多糖的一種，按照纖維素及其衍生物與固定相的結(jié)合方式的不同，纖維素手性固定相可以分為涂敷型(如Chiralcel OD、OJ)和鍵合型(如Chiralpak IB、IC)兩種。鍵合型手性固定相因具有較好的穩(wěn)定性和寬的洗脫劑選擇范圍等優(yōu)點(diǎn)而逐步取代之前的涂敷型。其中，本文所用的Chiralpak IC色譜柱是將纖維素三(3，5-二氯苯基氨基甲酸酯)衍生物鍵合于硅膠基質(zhì)上而制得的，與Chiralpak IB柱比較，Chiralpak IC色譜柱由于在苯環(huán)上引入鹵素吸電子取代基而使手性識(shí)別能力大大增強(qiáng)。該類手性固定相已廣泛應(yīng)用于對(duì)映體的分離和制備［10-12］。

萘滿酮類化合物是很重要的醫(yī)藥中間體［13，14］，如5，8-二甲氧基-2-萘滿酮是合成氨柔比星的關(guān)鍵中間體［15］;7-甲氧基-1-萘滿酮是一種抗抑郁藥阿戈美拉汀［16］的重要反應(yīng)原料［17］;鹵代的萘滿酮中的鹵素是很好的離去基團(tuán)，容易和多種親核試劑結(jié)合而成為十分有用的原料［18］。現(xiàn)有的萘滿酮類化合物大多來(lái)自萘類化合物的還原和氧化［19］，如5-甲氧基-2-萘滿酮就是由1，6-二甲氧基萘在Na/EtOH中還原得到的。以往此類化合物的衍生物主要是在苯環(huán)上進(jìn)行取代，而本文所研究的萘滿酮衍生物是在萘滿酮母核的另一環(huán)上進(jìn)行取代，且部分是新合成的衍生物，在國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)報(bào)道。Lepri等［20］曾使用薄層色譜法分離某些萘滿酮衍生物對(duì)映體，亦有人［21］使用 Chiralpak AD-RH(直鏈淀粉-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯))手性柱分離2-(4-吡啶烷基)-1-萘滿酮衍生物對(duì)映體，但對(duì)本文研究的6種化合物(其中Ⅱ、Ⅳ是新合成的化合物)還未見(jiàn)有關(guān)對(duì)映體分離方面的報(bào)道。本文使用Chiralpak IC手性柱，在正相色譜條件下，對(duì)6個(gè)萘滿酮衍生物(結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1)進(jìn)行了對(duì)映體分離研究?？疾炝肆鲃?dòng)相中有機(jī)改性劑的種類和比例、柱溫、流速對(duì)對(duì)映體分離的影響，并對(duì)分離機(jī)理進(jìn)行了討論。

圖1 萘滿酮衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical structures of tetralone derivatives

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試藥

Jasco Pu-1580型高效液相色譜儀;AT-130L型柱溫箱(天津奧特塞恩斯儀器有限公司);SPD-15C型紫外檢測(cè)器(日本島津公司);N2000色譜工作站。6種α-芳基萘滿酮衍生物(消旋體，沈陽(yáng)藥科大學(xué)藥物化學(xué)教研室);正己烷、乙醇、異丙醇(色譜純，山東禹王實(shí)業(yè)有限公司)。

1.2 色譜條件

色譜柱:Chiralpak?IC柱(250 mm×4.6 mm，5 μm，日本Daicel公司);流動(dòng)相:不同比例的正己烷-異丙醇體系;檢測(cè)波長(zhǎng):240 nm;柱溫:25℃;流速:1.0 mL/min;進(jìn)樣量:10 μL。

1.3 供試品溶液的制備

分別精密稱取6種化合物適量，用正己烷-異丙醇(80∶20，v/v)溶解并稀釋制成質(zhì)量濃度約為0.2 g/L的溶液，過(guò)0.45 μm 濾膜，即得。

2 結(jié)果與討論

2.1 有機(jī)改性劑種類對(duì)分離的影響

在纖維素衍生物鍵合固定相的正相分離模式中，流動(dòng)相一般由烷烴中加入一種或兩種醇類有機(jī)改性劑組成。選擇不同的有機(jī)改性劑，可以改變待分離物質(zhì)的對(duì)映體選擇性。本實(shí)驗(yàn)以正己烷-乙醇、正己烷-異丙醇作為流動(dòng)相，首先考察了流動(dòng)相組成對(duì)6種化合物對(duì)映體分離的影響。結(jié)果表明，乙醇作為改性劑時(shí)僅化合物Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ能達(dá)到完全分離;異丙醇作為改性劑時(shí)，6種化合物均可達(dá)到完全分離，且使用異丙醇作為改性劑時(shí)化合物的對(duì)映體選擇因子(α)大于以乙醇作為改性劑時(shí)的對(duì)映體選擇因子。流動(dòng)相中的醇類改性劑不僅可與對(duì)映體分子競(jìng)爭(zhēng)固定相上的氫鍵結(jié)合位點(diǎn)，還可通過(guò)與固定相手性空穴中或手性空穴附近的非手性點(diǎn)的作用改變手性空穴的空間環(huán)境。醇的結(jié)構(gòu)不同，醇羥基與手性固定相上氫鍵結(jié)合位點(diǎn)的作用能力不同，手性空穴的立體環(huán)境不同，從而影響化合物的對(duì)映體保留分離。

2.2 異丙醇比例對(duì)分離的影響

在正己烷-異丙醇流動(dòng)相條件下，進(jìn)一步考察了不同比例的異丙醇對(duì)6種化合物色譜行為的影響。結(jié)果(見(jiàn)表1)表明，隨著異丙醇比例的降低，對(duì)映體在色譜柱上的保留時(shí)間(t)增加，分離度(R)增加(化合物Ⅰ除外)。這主要是因?yàn)榱鲃?dòng)相中極性成分(異丙醇)與固定相之間形成氫鍵作用，從而減弱了溶質(zhì)分子與手性固定相之間的氫鍵作用。因此減少流動(dòng)相中極性成分比例能增強(qiáng)溶質(zhì)分子與固定相之間的氫鍵作用，有利于對(duì)映體的分離。綜合考慮分析時(shí)間、分離度和峰形，最后我們選擇分離化合物Ⅰ～Ⅵ的流動(dòng)相(正己烷-異丙醇，v/v)比例分別為:90∶10、99∶1、99∶1、99∶1、85∶15、80∶20。

表1 不同比例的異丙醇對(duì)萘滿酮衍生物對(duì)映體分離的影響Table 1 Influence of different percentages of isopropanol on the enantioseparation of tetralone derivatives

2.3 柱溫對(duì)分離的影響

在HPLC手性拆分過(guò)程中，柱溫是優(yōu)化色譜分離的一個(gè)重要影響因素。通過(guò)建立色譜數(shù)據(jù)與柱溫之間的關(guān)系可以導(dǎo)出溶質(zhì)吸附分離過(guò)程的熱力學(xué)參數(shù)，從而能夠提供一種闡明手性識(shí)別機(jī)理的方法。

使用正己烷-異丙醇(90∶10，v/v)(化合物Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ)和正己烷-異丙醇(99∶1，v/v)(化合物Ⅱ和Ⅲ)作流動(dòng)相，在柱溫25～40℃范圍內(nèi)，考察了柱溫變化對(duì)6種化合物對(duì)映體分離的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)柱溫升高時(shí)對(duì)映體出峰時(shí)間變短，分離度變小(數(shù)據(jù)未給出)。這可能是由于隨著溫度升高，對(duì)映體與手性選擇劑之間形成的配合物的穩(wěn)定性減弱。根據(jù)van’t Hoff公式，以lnk或lnα對(duì)1/T作圖，計(jì)算熱力學(xué)參數(shù):

式中ΔH°和ΔS°分別為溶質(zhì)在固定相與流動(dòng)相間分配的焓變和熵變，φ為相比(固定相和流動(dòng)相的體積比)，ΔΔH°和ΔΔS°分別表示兩對(duì)映體的焓變之差和熵變之差。對(duì)于公式(1)，ΔH°表示溶質(zhì)在固定相上吸附過(guò)程的放熱情況，ΔH°絕對(duì)值越大，表明溶質(zhì)與固定相的作用力越強(qiáng)，與固定相的結(jié)合在能量上更有利;ΔS°表示溶質(zhì)吸附過(guò)程自由度的變化情況，絕對(duì)值越大，說(shuō)明自由度降低越多，分子總體變得更有序。在我們的研究中，分別以lnk1和lnk2對(duì)1/T作圖，6種化合物均得到良好的線性關(guān)系(r2＞0.97)。對(duì)于公式(2)，以lnα對(duì)1/T作圖，除化合物Ⅵ外均得到了良好的線性關(guān)系(r2＞0.97)。由直線的斜率和截距可以得到 ΔH°和 ΔS°+Rlnφ，ΔΔH°和 ΔΔS°。對(duì)于化合物Ⅵ，ΔΔH°和 ΔΔS°可以通過(guò) ΔH1°和 ΔH2°，ΔS1°和 ΔS2°進(jìn)行估算，由此計(jì)算出的熱力學(xué)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

由表2可知，化合物對(duì)映體的ΔH°和ΔS°值在柱溫為25～40℃范圍內(nèi)均為負(fù)值，表明萘滿酮衍生物對(duì)映體在固定相上的吸附是一個(gè)放熱過(guò)程。ΔΔH°和ΔΔS°值在柱溫為25～40℃范圍內(nèi)也為負(fù)值，因此其對(duì)映體的手性拆分過(guò)程受焓驅(qū)動(dòng)，后出峰異構(gòu)體較前出峰異構(gòu)體與固定相間存在更強(qiáng)的作用，且與固定相形成的可逆過(guò)渡態(tài)配合物分子總體上更加有序，溫度的降低有利于對(duì)映體的分離。因此，本文選擇室溫(25℃)繼續(xù)下面的研究。

表2 萘滿酮衍生物對(duì)映體分離的熱力學(xué)參數(shù)Table 2 Thermodynamic parameters of tetralone derivative enantiomers

2.4 流速對(duì)分離的影響

在上述優(yōu)化色譜條件的基礎(chǔ)上，考察了不同流速(0.8、1.0、1.2 mL/min)對(duì)6種化合物對(duì)映體分離的影響。結(jié)果表明，流速降低有利于分離度的增加，但降低流速的同時(shí)色譜峰變寬，洗脫時(shí)間變長(zhǎng)。綜合考慮，選擇流速為1.0 mL/min。

在以上優(yōu)化的色譜條件下的色譜圖見(jiàn)圖2，其中化合物Ⅰ～Ⅵ的分離度分別為3.19、3.66、3.49、10.0、7.52、15.91。

圖2 6種化合物對(duì)映體在優(yōu)化條件下的分離色譜圖Fig.2 Chromatograms of tetralone derivative enantiomers under optimized conditions

2.5 分離機(jī)理的探討

纖維素苯基氨基甲酸酯類手性選擇劑的對(duì)映體分離能力由苯環(huán)上的取代基類型、位置和數(shù)量決定。其拆分機(jī)理普遍認(rèn)為是通過(guò)與化合物兩對(duì)映體之間產(chǎn)生不同的氫鍵作用、π-π作用、偶極-偶極作用而達(dá)到分離［22］，該類固定相最重要的吸附部位可能是極性氨基甲酸酯殘基。受立體位置空間效應(yīng)影響，3，5位取代的二氯苯基氨基甲酸酯比其他位置取代表現(xiàn)出更高的手性識(shí)別能力，同時(shí)鹵素取代基的吸電子作用能夠增加氨基甲酸酯基團(tuán)的極性，使-NH2基團(tuán)酸性增強(qiáng)而增加手性識(shí)別能力。另外，在纖維素苯基氨基甲酸酯系統(tǒng)中，高度有序的空間結(jié)構(gòu)也有利于獲得更高的手性識(shí)別能力。

本文研究的6種萘滿酮衍生物手性C上有3個(gè)取代基相同，僅一個(gè)取代基不同。從表1可見(jiàn)，纖維素-三(3，5-二氯苯基氨基甲酸酯)手性固定相對(duì)6種化合物對(duì)映體的選擇性識(shí)別能力表現(xiàn)出很大的差異。說(shuō)明識(shí)別過(guò)程中取代基起到了非常重要的作用。手性選擇劑對(duì)化合物Ⅵ的選擇性最強(qiáng)，其次是化合物Ⅴ、Ⅳ，最差的是化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，這與計(jì)算的熱力學(xué)參數(shù) ΔΔH°值完全相符?；衔铫龅摩う°絕對(duì)值最大，說(shuō)明化合物與固定相之間的選擇性作用力最大。從結(jié)構(gòu)式中可以看出化合物Ⅴ和Ⅵ在取代苯基上連接的是甲氧基，有較強(qiáng)的供電子誘導(dǎo)效應(yīng)，能增加苯環(huán)上的電子云密度，從而增加了手性選擇劑與對(duì)映體間的π-π相互作用，增大手性選擇性。但化合物Ⅴ的α值和ΔΔH°絕對(duì)值均小于化合物Ⅵ，說(shuō)明取代基的空間位阻效應(yīng)也對(duì)手性選擇劑與溶質(zhì)之間的立體選擇性作用有影響。對(duì)于化合物Ⅲ和Ⅳ，在取代苯基上連接的是氟原子，氟的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)導(dǎo)致苯環(huán)上的電子云密度降低，減弱了手性選擇劑與對(duì)映體之間的π-π相互作用，所以Ⅲ和Ⅳ的α值低于Ⅴ和Ⅵ。同理，化合物Ⅳ苯環(huán)上鄰位有氟原子取代基，其α值和ΔΔH°絕對(duì)值均大于化合物Ⅲ，進(jìn)一步表明取代基的空間位阻效應(yīng)對(duì)分離有影響。對(duì)于化合物Ⅰ和Ⅱ，取代基為吡啶環(huán)，在吡啶的環(huán)狀大π鍵中，氮原子的電負(fù)性較強(qiáng)，因而使π電子云發(fā)生偏轉(zhuǎn)，降低了環(huán)上的電子云密度，從而減弱了與手性選擇劑之間的π-π相互作用，降低了手性選擇性。

3 結(jié)論

本文使用Chiralpak IC手性柱，在正相色譜條件下成功分離了6種萘滿酮衍生物對(duì)映體。研究表明纖維素衍生物鍵合手性固定相對(duì)萘滿酮衍生物具有非常高的手性識(shí)別能力。本文研究的萘滿酮衍生物部分為新合成的化合物，它們極有可能成為今后合成化學(xué)中的重要中間體或原料，因此本文的研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

［1］ Li L H，Li F F，Xing J M.Technology and Development of Chemical Industry(李亮洪，李芬芳，邢健敏.化工技術(shù)與開(kāi)發(fā))，2011，40(4):15

［2］ Wang L P，F(xiàn)an H J，Wu K H，et al.Chinese Journal of Chromatography(王李平，范華均，巫坤宏，等.色譜)，2012，30(12):1265

［3］ Zou H S，Zheng L，Yao S Y，et al.Chinese Journal Modern Application of pharmaceutical(鄒華生，鄭璐，姚書(shū)楊，等.中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué))，2014，31(4):449

［4］ Tu H S，F(xiàn)an J，Tan Y，et al.Chinese Journal of Chromatography(涂鴻盛，范軍，譚藝，等.色譜)，2014，32(5):452

［5］ Wang M.Chinese Journal of Chromatography(王敏.色譜)，2014，32(2):198

［6］ Vaccher M P，Charton J，Guelzim A，et al.J Pharmaceut Biomed，2008，46:920

［7］ Zhai Z D，Zhang H，Shi Y P，et al.Chinese Journal of Analytical Chemistry(翟宗德，張虹，師彥平，等.分析化學(xué))，2005，33(1):109

［8］ Chankvetadze B.J Chromatogr A，2012，1269:26

［9］ Tang M，Lin H S，Zheng C.Pharmacy Today(唐敏，林漢森，鄭澄.今日藥學(xué))，2010，20(1):7

［10］ Ferretti R，Gallinella B，Torre F L，et al.J Chromatogr A，2009，1216(5):5385

［11］ Wang C L，Armstrong D W，Chang C D.J Chromatogr A，2008，1194(10):172

［12］ Zhou J，Liu Q，F(xiàn)u G J，et al.J Zhejiang Univ-Sci B(Biomed＆Biotechnol)，2013，14(7):615

［13］ Ferraz H M C，Bianco G G，Teixeira C C，et al.Tetrahedron:Asymmetry，2007，18(12):1070

［14］ Wipf P，Jung J K.J Org Chem，2000，65(4):6319

［15］ Lu B.Gansu Science and Technology(路彬.甘肅科技)，2011，27(20):22

［16］ Hu M R，Chen J D，Li L H，et al.Chinese Journal of New Drugs and Clinical Remedies(胡茂榮，陳晉東，李樂(lè)華，等.中國(guó)新藥與臨床雜志)，2009，28(2):81

［17］ Wang D C，Ge H P，Liu Z Y，et al.Chinese Journal of Synthetic Chemistry(王德才，葛恒平，劉竺云，等.合成化學(xué))，2011，19(3):287

［18］ Kranich R，Busemann A S，Bock D，et al.J Med Chem，2007，50(6):1101

［19］ Ameer F，Giles R G F，Green I R，et al.Syn Comm，2004，34(7):1247

［20］ Lepri L，Cincinelli A，Checchini L，et al.Chromatographia，2010，71(2):685

［21］ Aboul-Enein H Y，Ali I.J Sep Sci，2001，24(9):831

［22］ Aboul-Enein H Y，Ali I.J Pharm Biomed Anal，2002，27(3):441