环糊精在毛细管电泳手性分离中的应用
毛细管电泳是色谱法中比较边缘化的一种分离方法,但是由于其操作相对简单,成本比较低廉,在手性药物的拆分分析中还是具有举足轻重的作用。本人多年以前读书的时候,选择的研究课题就是手性药物的分离。
手性药物要想实现手性分离,最重要的就是要有手性选择试剂和分离通道,我们知道毛细管电泳已经提供了分离通道和检测器,所以分离一种药物,关键的还是手性选择试剂。常用的手性选择试剂有环糊精、大环抗生素、手性冠醚、蛋白质、手性配体试剂以及表面活性剂等。
上图分别是α-CD、β-CD 和γ-CD的结构式,环糊精的简称就是CD。
自然界是奇妙无比的,除了极少数生命体外,组成自然界的物种其体内含有的氨基酸都是左旋的,这说明了什么问题?大自然是有手性选择的,连行星轨道都是自西向东的!我们有必要对生命体的手性进行分离,药物合成的过程中,毕竟是人工过程,不是自然选择的过程,所以生成左右两种对应体的可能性是一致的。
常用的手性选择试剂是环糊精及其衍生物,环糊精本身虽然有多个手性中,但是自然界存在着唯一的一种立体构型。现在的研究多集中在使用其衍生物进行分离,在一定的酸度条件下,环糊精能够与绝大多数药物相互作用。因为其结构呈为桶形状,药物能够与环糊精充分相互作用,根据结合能力的不同,产生了淌度差,进而实现分离。电泳分离不同于常规的色谱分离,她的分离基础是根据淌度的区别进行分离,属于电色谱的一种。当年我查阅了大量的文献,发现环糊精体系在50mM浓度的情况下,pH控制在2.5的时候,能够实现分离多种手性化合物。当然这里的环糊精就不是指环糊精本身了,还包括环糊精的衍生物。
对于环糊精体系的分离机理,通常情况下按照下面的公式表示。
其中A1和A2是手性化合物的两个不同构造,在手性分离条件下K1不等于K2,从而实现外消旋体的手性分离。由此可以得到公式:
这个公式是我的一位师兄从液相色谱的原理公式中倒出来的,后来我看到90年代初期的一篇文献,发现推道的方法虽然不一样,但是最后得到的结论却完全一致,20年前,曾经发表在色谱杂志上。后面在兰州化物所陈立仁老师的书上也看到了类似的公式。
当然复杂的公式大家可能看不懂,但是原理就是这么个原理。简单的原理可以指导我们的工作,让实践变成明明白白的实践,而不是糊涂的实践。以后遇到类似问题的时候,可能就会变得豁然开朗。
现实的桎梏就是,毛细管电泳的认同度还是不高,好多检测机构里,还是没有配备毛细管电泳,其使用率和市场的占有率还是偏低,归根到底还是其自身重现性差,对操作人员的要求也比较高。毛细管电泳的使用还是集中在科研院所,不过现在欣喜的看到,在中华药典里,已经出现了毛细管电泳的身影,不远的将来,药物分析里,毛细管电泳必将是翘楚。