手性分析分離原理，探索當下前沿科學(xué)的奧秘

手性，它是普遍存在于大自然的一個(gè)性質(zhì)，像我們的左右手一樣，不能通過(guò)簡(jiǎn)單的平移或者旋轉使兩者重合在一起，它們只是鏡像對稱(chēng)重合，這種性質(zhì)就叫手性。手性原子是指，它的各個(gè)化學(xué)鍵都連接了不同的原子或官能團，如C原子的四個(gè)鍵都連接了不同的官能團，而擁有一個(gè)或一個(gè)以上手性原子的化合物屬于手性化合物。

對于非手性化合物，我們可以用常規方法進(jìn)行分析，原理是相似相溶；對于手性化合物，我們就會(huì )用到手性的相關(guān)方法分析，用到的原理是三點(diǎn)相互作用。

氫鍵：

π-π：

偶極-偶極：

疏水作用力：

包含作用：

填料類(lèi)型

• 涂覆型（Coated）

原理：手性選擇劑（如纖維素衍生物）物理涂覆在硅膠載體表面。

特點(diǎn)：成本較低，但耐受性差（易受強極性溶劑或極端pH破壞），適用于正相色譜（如正己烷/乙醇體系）。

應用：天然產(chǎn)物手性拆分（如萜類(lèi)化合物）。

• 鍵合型（Bonded）

原理：手性選擇劑通過(guò)化學(xué)鍵（如硅氧烷鍵）固定于硅膠表面。

特點(diǎn)：穩定性高（耐受反相流動(dòng)相、pH 2-8），壽命長(cháng)，但成本較高。

應用：藥物對映體制備（如布洛芬、蘭索拉唑）。

其他類(lèi)型

• 多糖衍生物柱：對含有酰胺基、芳香烴取代基、羰基、硝基、磺酰 基、氰基、羥基、氨基等基團化合物，以及氨基酸 衍生物等有良好的分離效果。

• 環(huán)糊精柱：對含苯基、萘基、氰基的 分離效果，尤其對金屬絡(luò ) 中性和酸性化合物有良 好的合物、強酸性化合物 方面的手性拆分非常有特色。

• 蛋白質(zhì)柱（BSA牛血清白蛋白）：適用水溶性化合物，氨基酸類(lèi)，伯胺類(lèi)。
  

填料孔徑（Pore Size）

孔徑圖                                                 粒徑圖

• 小孔徑（100-300 ?）：適合小分子（分子量<2000 Da），如手性藥物中間體。

• 大孔徑（500-1000 ?）：用于大分子（如多肽、蛋白質(zhì)）分離，需注意傳質(zhì)阻力問(wèn)題。

粒徑（Particle Size）

• 3 μm：柱效高（理論塔板數>50,000/m），但柱壓高（>200 bar），需超高效液相系統（UHPLC）。

• 5 μm：常規分析首選，平衡柱效（~20,000/m）與背壓（<150 bar）。

• 10 μm：制備色譜適用，載樣量高（>100 mg/g填料），但柱效低。

（1）溶劑類(lèi)型

• 正相色譜：

非極性主溶劑：正己烷、正庚烷。

極性改性劑：乙醇、異丙醇（比例<20%），用于調節洗脫能力。

應用：脂溶性手性化合物（如甾體類(lèi)藥物）。

• 反相色譜：

主溶劑：乙腈（低粘度）、甲醇（成本低）。

水相添加劑：三氟乙酸（TFA，0.1%）改善峰形。

應用：水溶性手性分子（如β-受體阻滯劑）。

（2）緩沖鹽與pH控制

• 常用緩沖鹽：

磷酸鹽緩沖液（pH 2-7）：兼容UV檢測，避免使用MS（易結晶）。

甲酸銨/乙酸銨（pH 3-6）：LC-MS友好，揮發(fā)性好。

• pH調節策略：

酸性條件（pH 2-4）：抑制硅膠柱溶解，增強堿性化合物質(zhì)子化（減少拖尾）。

中性條件（pH 6-7）：適用于易水解化合物（如抗生素）。

堿性條件（pH 8-10）：需使用耐堿柱（如表面修飾硅膠）。

• 添加劑實(shí)例：

三乙胺（0.1%）：屏蔽硅羥基活性，減少堿性化合物吸附。

β-環(huán)糊精：動(dòng)態(tài)修飾流動(dòng)相，增強手性選擇性。

（1）檢測器匹配性

• UV檢測器：需目標物具有發(fā)色團（如芳香環(huán)），檢測波長(cháng)通常選210-254 nm。

• 質(zhì)譜檢測器（MS）：需使用揮發(fā)性緩沖鹽（如甲酸銨），避免離子抑制效應。

• 示差折光檢測器（RID）：適用于無(wú)UV吸收化合物（如糖類(lèi)），但對溫度敏感。

（2）流速（Flow Rate）

• 分析型色譜：0.8-1.5 mL/min（4.6 mm內徑柱），兼顧分離效率與分析時(shí)間。

• 制備型色譜：10-50 mL/min（20 mm以上內徑柱），需優(yōu)化載樣量與分離度平衡。

（3）柱溫控制

• 常規分析：25-40℃，高溫可降低流動(dòng)相粘度（提高柱效），但可能破壞手性識別。

• 特殊需求：

低溫（4℃）：用于熱不穩定化合物（如某些酶抑制劑）。

高溫（60℃）：加速大分子傳質(zhì)（如多糖手性分離）。

（4）樣品溶劑選擇

      溶劑強度匹配：

反相色譜：樣品溶劑強度≤流動(dòng)相（如用初始流動(dòng)相溶解），避免“溶劑效應”導致峰展寬。

正相色譜：避免使用強極性溶劑（如DMSO）進(jìn)樣，優(yōu)先選擇正己烷/乙醇混合溶劑。

體積控制：進(jìn)樣體積≤柱體積的10%（如250 mm×4.6 mm柱體積≈2.5 mL，進(jìn)樣≤250 μL）。