支明玉，朱巖

（1.杭州職業(yè)技術學院，浙江 杭州310018；2.浙江大學 化學系，浙江 杭州310028）

20世紀初，BETTI[1]報道了Betti堿（1-(α-氨基芐基)-2-萘酚）及其對映異構體(S)-(+)-1-(α-氨基芐基)-2-萘酚和(R)-(-)-1-(α-氨基芐基)-2-萘酚，但作為手性配體在不對稱催化反應中的應用直到1998年才被報道[2]。手性氨基酚配體和它的衍生物具有特異的阻轉空間結構，通常在不對稱催化反應中尤其是在不對稱催化烯基化、烷基化、環(huán)丙化、Aldol 反應及Michael 加成等反應中，表現(xiàn)出較高的對映識別能力，因此，近年來逐漸引起人們的注意而成為研究的熱點[3]。

為了開發(fā)研究新的催化體系和催化新的不對稱反應，課題組合成了Betti堿（1-(α-氨基芐基)-2-萘酚，1-(α-aminobenzyl)-2-naphthol）、芐氨基-Betti堿（1- (α-芐氨基芐基)-2-萘酚，1- (α -benzylaminobenzyl)-2-naphthol）和哌啶基-Betti堿（1-(α-哌啶基芐基)-2-萘酚，1-(α-piperidylbenzyl)-2-naphthol）（結構見圖1）。SZTOJKOV-IVANOV等[4]在Chiralcel OD-H柱上對Betti堿及其類似物進行色譜拆分，獲得基線分離。目前尚未見Betti堿及其衍生物對映體的高效液相色譜拆分報道。纖維素三（3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯）和Pirkle 型Whelk-O1 手性柱使用較為廣泛[5-9]。為了配合課題組的研究，本文在纖維素三（3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯）（Chiralcel OD-H）和Pirkle 型(R,R)-Whelk-O1 手性柱 上對Betti堿、芐氨基-Betti堿和哌啶基-Betti堿對映體拆分進行了研究，考察了在正己烷流動相中，不同的堿性添加劑、醇類添加劑和醇類添加劑的濃度及溫度對手性拆分的影響，研究了溶質的空間立體構型因素對手性拆分的影響并初步探討了手性識別機理。

圖1 Betti堿（a）、芐氨基-Betti堿（b）及哌啶基-Betti堿（c）的結構Fig.1 The structure of 1-（α-aminobenzyl）-2-naphthol（a），1-（α-benzylaminobenzyl）-2-naphthol（b）and 1-（αpiperidylbenzyl）-2-naphthol（c）

1 實驗部分

1.1 試劑材料與儀器設備

試劑材料：Betti堿、S-(+)-Betti堿、芐氨基-Betti堿、S-(+)-芐氨基-Betti堿、哌啶基-Betti堿和R-(-)-哌啶基-Betti堿（浙江工業(yè)大學藥學院）；正己烷為色譜純（美國天地有限公司）；乙醇、正丙醇、異丙醇和正丁醇為色譜純（天津市四友生物醫(yī)學技術有限公司）；三乙胺等其他試劑為分析純。

儀器設備：Agilent 1100 高效液相色譜儀（Agilent，美國），配置VWD 檢測器、四元泵及化學工作站。

1.2 實驗方法

1.2.1 儀器條件

纖維素三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性柱(Chiralcel OD-H)(250 mm×4.6 mm ,5 μm)，(R,R)-Whelk-O1 (250 mm×4.6 mm,5 μm)手性柱(見圖2)。流動相為正己烷-極性添加劑（含0.1%的三乙胺）。流速：Chiralcel OD-H柱為0.5 mL·min-1，(R,R)-Whelk-O1柱為1.0 mL·min-1；溫度：25℃；檢測波長：290 nm；死時間由1,3,5-三叔丁基苯測定時間。

圖2 手性柱的結構Fig.2 The structure of chiral colum

1.2.2 流動相及樣品配制

將正己烷和各種醇配成所需比例，用0.45 μm微孔膜過濾后超聲脫氣。樣品用正己烷溶液配制成所需濃度并用0.45 μm 微孔膜過濾。

2 結果與討論

2.1 （R，R）-Whelk-O 1柱和Chiralcel OD-H柱的分離比較

固定流動相中正己烷-異丙醇體積比為90:10（含0.1%的三乙胺）分別在(R,R)- Whelk-O 1、Chiralcel OD-H柱 上對Betti堿、芐氨基-Betti堿和哌啶基-Betti堿進行手性分離，結果見表1。

表1 1-（α-氨基芐基）-2-萘酚、1-（α-芐氨基芐基）-2-萘酚和1-（α-哌啶基芐基）-2-萘酚在（R，R）-Whelk-O 1和Chiralcel OD-H柱上的對映體分離Table1 The enantioseparation of 1-（α-aminobenzyl）-2-naphthol，1-（α-benzylaminobenzyl）-2-naphthol and 1-（αpiperidylbenzyl）-2-naphthol on（R，R）-Whelk-O 1and Chiralcel OD-H

由表1可知，Betti堿、芐氨基-Betti堿和哌啶基-Betti堿在Chiralcel OD-H柱上能完全分離，在(R,R)-Whelk-O 1柱上只有芐氨基-Betti堿獲得部分分離，Betti堿和哌啶基-Betti堿均未分離。Pirkle型手性固定相為小分子，其立體識別基于三點作用原理[10]。主要是通過π-π和氫鍵等吸引作用與溶質之間產生手性識別。從溶質的分子結構(見圖1)中可以看出，由于Betti堿、芐氨基-Betti堿和哌啶基-Betti堿的分子內氫鍵作用以及空間位阻作用，大大降低了溶質與(R,R)-Whelk-O1柱氫鍵點的競爭力，溶質和固定相之間還存在微弱的π-π 吸引作用，芐氨基-Betti堿由于比Betti堿和哌啶基-Betti堿多了一個芐氨基的吸引作用而部分分離。

同樣，分別以乙醇、正丙醇、正丁醇和仲丁醇等不同極性的醇類添加劑作為流動相，在(R,R)-Whelk-O1柱上進行分離，結果和異丙醇相同。說明由于溶質內部的氫鍵作用以及空間位阻作用，極大降低了溶質與(R,R)-Whelk-O1柱氫鍵點的競爭力，加上溶質與固定相之間微弱的π-π 吸引作用，使溶質不能分離。本文著重討論Betti堿在Chiralcel OD-H柱上的色譜分離。

2.2 在Chiralcel OD-H柱上的分離

2.2.1 流動相中異丙醇濃度對手性分離的影響

改變流動相正己烷中異丙醇的濃度（含0.1%的三乙胺）對Betti堿、芐氨基-Betti堿和哌啶基-Betti堿進行手性拆分，實驗結果見表2。它們在Chiralcel OD-H柱上的對映體分離見圖3。

表2表明，在Chiralcel OD-H柱上溶質均能獲得完全分離，且分離度RS為Betti堿芐氨基-Betti堿>哌啶基-Betti堿。HESSE 等[11-12]、FRANCOTTE 等[13]以及BLASCHKE[14]等在研究微晶纖維素三醋酸酯（CAT-Ⅰ）的手性固定相時，提出手性識別包容機理，對映體形狀在手性空腔中的適應性或包容性是產生手性選擇性的原因，而不是官能團之間的吸引作用[15]。從2.1節(jié)的討論中亦可看出，僅靠溶質與固定相之間微弱的氫鍵和π-π 作用達不到分離的目的。從溶質的分子結構(圖1)中可看出，芐氨基-Betti堿和哌啶基-Betti堿的空間立體結構多了芐氨基和哌啶基，較Betti堿大，可能由于Betti堿的體積大小特別是空間結構最適合OD-H柱手性空腔的手性識別，故其在OD-H柱上的容量因子、分離度均遠遠大于芐氨基-Betti堿和哌啶基-Betti堿。而芐氨基-Betti堿的容量因子和分離度大于哌啶基-Betti堿，是由于芐氨基和固定相之間具有π-π 吸引作用而哌啶基沒有。因此，本研究認為，盡管溶質與OD-H柱之間有微弱的π-π和氫鍵等吸引作用，但OD-H柱手性空腔對溶質的包容作用可能是手性識別的主要機制，手性空腔中溶質的適應性是手性識別的關鍵。此外，當流動相中醇含量減少極性減弱，則溶質在Chiralcel OD-H 上的保留能力逐漸增強且容量因子和分離度逐漸增大，呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。說明改變流動相極性對手性識別有一定實質影響。

表2 流動相中不同異丙醇濃度對1-（α-氨基芐基）-2-萘酚、1-（α-芐氨基芐基）-2-萘酚和1-（α-哌啶基芐基）- 2-萘酚在Chiralcel OD-H柱上對手性拆分的影響Table2 The influence of iso-propanol concentration in mobile phase on the chiral separation of 1-（α-aminobenzyl）-2-naphthol，1-（α-benzylaminobenzyl）-2-naphthol and 1-（α-piperidylbenzyl）-2-naphthol on Chiralcel OD-H

圖3 Betti堿（a）、芐氨基-Betti堿（b）和哌啶基-Betti堿（c）在Chiralcel OD-H柱上的手性拆分色譜圖Fig.3 The chiral separation chromatograms of 1-（α-aminobenzyl）-2-naphthol（a）1-（α-benzylaminobenzyl）-2-naphthol（b）and 1-（α-piperidylbenzyl）-2-naphthol（c）on Chiralcel OD-H column

2.2.2 不同極性的醇類添加劑對手性分離的影響

分別以乙醇、正丙醇、正丁醇、異丙醇和仲丁醇作為流動相中的醇類添加劑(v：v=90:10，含0.1%的三乙胺），在Chiralcel OD-H 手性柱上對Betti堿、芐氨基-Betti堿和哌啶基-Betti堿進行對映體分離，結果見表3。

從表3中可看到，溶質在Chiralcel OD-H柱上容量因子及分離度為含有支鏈的異丙醇和仲丁醇，大于直鏈的乙醇、正丙醇和正丁醇，說明溶質與流動相中的醇類添加劑之間存在對Chiralcel OD-H 手性柱上氫鍵點的競爭，因為空間位阻作用，對氫鍵點的競爭能力，立體阻礙或空間體積大的醇相對較弱，因此，用含有支鏈的異丙醇和仲丁醇作為流動相添加劑時，溶質在Chiralcel OD-H 手性柱上的保留要比用直鏈的乙醇、正丙醇及正丁醇作為添加劑時強。這一結果表明，雖然存在溶質內部的氫鍵和空間位阻作用，但溶質與Chiralcel OD-H柱之間依然具有一定的氫鍵作用力。

2.2.3 堿性添加劑的影響

雖然溶質在Chiralcel OD-H柱上均能達到基線分離，但拖尾現(xiàn)象比較嚴重。OKAMOTO 等[16]認為，分離堿性物質時，流動相中加入少許堿性添加劑二乙胺以減輕拖尾。本文在流動相為正己烷-異丙醇（v/v=90:10）條件下，用0.1%三乙胺作為堿性添加劑，達到了較好的減尾效果。

3 結 論

通過在(R,R)-Whelk O1和Chiralcel OD-H 2種手性固定相上的對比實驗，充分說明了2類固定相手性識別機理的不同。纖維素及其衍生物類手性固定相主要是形成手性空腔而產生手性識別能力，手性空腔對溶質的包容作用可能是手性識別的主要作用機制，手性空腔中溶質的空間結構和適應性是手性識別的關鍵。而對于Pirkle 型(R,R)-Whelk O1 手性固定相，基于三點作用立體識別原理。固定相與溶質之間主要為π-π和氫鍵等吸引作用。

表3 流動相中極性醇類添加劑的種類對1-（α-氨基芐基）-2-萘酚、1-（α-芐氨基芐基）-2-萘酚和1-（α-哌啶基芐基）-2-萘酚在Chiralcel OD-H 上對映體分離的影響Table3 The influence of different polar alcohol modifier in mobile phase on the enantioseparation of 1-（α-aminobenzyl）-2-naphthol，1-（α-benzylaminobenzyl）-2-naphthol and 1-（α-piperidylbenzyl）-2-naphthol on Chiralcel OD-H