综述题目：天然手性小分子分离研究进展姓名：吴文凡学号：z1415005科目：天然药物化学天然手性小分子分离研究进展摘要：综述了色谱法和石英晶体微天平传感器技术在天然手性小分子分离研究的新进展，也同时介绍了分离天然手性小分子分离的手性固定相柱的制备，并探讨手性分子与手性固定相间识别的方法；也同时对紫外光谱和荧光光谱等在天然手性小分子分离的应用进行了阐述。
关键词：天然手性小分子；手性固定相；石英晶体微天平传感器；Abstract: The chromatography and quartz crystal microbalance sensor technology in the new progress of the study of natural chiral separation of small molecules, and also describes the preparation of small molecule chiral separation natural separation of chiral stationary phase column, and to explore chiral molecules chiral stationary phase identification method; also for UV and fluorescence spectra of small molecules in natural chiral separation applications are described.Key words: natural chiral small molecules; chiral stationary phase; quartz crystal microbalance sensors;天然手性小分子是手性分子的一种，其分离方法类似于手性分子，手性是自然界特别是生物体的本质属性，作为生命活动重要基础的生物大分子和许多作用于受体的活性物质均具有手性特征，如酶、载体、受体、血浆蛋白和多糖等.对映异构体在生物活性、生理活性和药理活性等方面存在较大差异甚至可能完全相反的作用，因此获得单一的对映异构体对生理学和药理学的研究有着非常重要的意义[1].近年来，有关手性识别与分离的技术发展迅速，其中色谱法、传感器法和光谱法等具有适用性好、应用范围广、灵敏度高、检测速度快等优点，在分离识别和纯化手性化合物中受到研究者的极大关注。
1.色谱法色谱法可满足各种条件下对映体拆分和测定的要求，能够快速对手性样品进行定性、定量分析和制备拆分.目前，高效液相色谱、气相色谱、超临界流体色谱、模拟移动床色谱和毛细管电泳等在手性研究中得到了广泛应用.其中，高效液相色谱法(HPLC )进行手性药物对映体的光学拆分已成为药学研究中的一大热点，开发一些新型、具有不对称中心的手性固定相成为发展手性色谱技术的前沿领域之一.在手性固定相材料中，选择剂和手性分子间形成非对映异构体络合物，但由于不同对映体分子间存在空间结构的差异，直接影响两者的结合和络合物的稳定性.根据这些差异有望实现对手性底物的拆分[2].以环糊精衍生物、多糖衍生物和蛋白质等为手性选择剂的手性固定相材料备受研究者的关注，它们对许多手性药物对映体表现出良好的分离性能，已有许多填充手性固定相的色谱柱实现商品化，广泛应用在制药工业、化学品和食品等行业中.下文针对新型环糊精手性固定相、多糖手性固定相和蛋白质手性分离材料的制备及在拆分手性对映体方面的研究进行综述。
1.1环糊精类手性固定相泽环糊精由7个葡萄糖单元通过糖苷键连接形成，内部有一个疏水性手性空腔，可与有机物、无机物及生物分子形成主客体包合物.1965年，Solms等[3 ]首先开发了适用于液相色谱标准粒径的环糊精聚合物固定相.通过化学修饰可改变泽环糊精的内腔深度和氢键作用位点，引人静电作用和n- n作用位点，满足识别不同类型和结构的底物要求，提高泽环糊精衍生物的手性识别能力。
环糊精手性固定相在巴比妥酸、阻断剂、镇静安眠剂、抗组胺剂、生物碱、胡萝卜素、二肽、多肽、氨基酸、芳香醇、黄酮类等的分析检测和制备方面得到很好的应用[4 ]。
目前，研究主要集中在开发环糊精与基质材料间新型键合方式[5-6 ]和探讨衍生基团对手性固定相分离能力的影响[7-8].环糊精（衍生物）与硅胶间通过酰胺键、氨酯键和醚键等形成手性固定相，但这些键合臂存在易水解和稳定性差的不足；同时环糊精与硅胶间键合位点不确定，手性固定相结构不明确，反应的重现性差[9].针对这些问题，研究者应用施陶丁格（Staudinger)反应或点击化学（Click Chemis-try)反应来开发一些新型环糊精手性固定相[6-7].施陶丁格反应在含叠氮基的手性选择剂和硅胶基质发生施陶丁格反应后，新生成的脲键将两者连接，与此前通过酰胺键、氨酯键和醚键等方式形成的材料相比，脲键连接的环糊精固定相材料在正相、极性相和含水比例较高的反相等条件中稳定性高，对手性底物的分离性能好，同时发生施陶丁格反应的反应点确定、条件温和、重现性好[10].它对哌嗪衍生物对映体表现出良好的分离性能;应用SCDP半制备柱（250 x 10. 0 mm ID )对氧氟沙星实现半制备分离[12]，氧氟沙星对映体的纯度超过98% ;探讨基质粒径（3、5、10 pm )和孔径（10、30、50 nm )等对固定相分离性能的影响[13].结果表明，10nm~3 pm环糊精手性固定相对底物表现出了最佳的分离性能，硅胶粒径增大导致色谱柱的理论塔板数和手性拆分能力降低；随着孔径增大，底物在色谱柱上的保留时间变短，分离度下降，这意味着在大孔填料上，分析物与手性固定相间不能充分接触就被冲出色谱柱，分离效果差。
此外，还改变苯异氰酸酯上的取代基（如H和CH3等)制备得到2种新的单脲键环糊精手性固定相（SPCP和SDMP等），探讨了取代基对分离性能的影响。
芳环上的氢原子被氯原子取代后，芳环n-电子密度降低而显n-酸性，而甲基取代使其n-电子密度升高.研究表明，n-酸性的手性固定相对n-碱的底物的分离效果更好，反之亦然，同属n-酸或n-碱性的手性底物和固定相之间作用较差.手性选择剂和基质间的多键键合可提高手性固定相材料的耐酸和耐水性能[9].以七取代氯苯氨基甲酰化S-环糊精和硅胶反应得到一种新的多脲键S-环糊精手性固定相材料，在极性有机相模式下对手性锇苯配合物进行制备拆分，对映体的纯度在98%以上.锇苯阳离子和流动相中环糊精形成的离子对增强了环糊精疏水性空腔对底物的包合作用，促进了手性固定相对底物的分离。
同时，结合圆二色谱及理论计算确定手性锇苯配合物的绝对构型，首先被洗脱的为4-对映体，而A-对映体与固定相间作用要强于4-异构体.这是首例运用环糊精手性固定相拆分惟手性金属中心（Chiral- only-at-Metal )锇苯配合物的报道.手性金属苯配合物具有独特的配位结构、特殊的催化活性、磁力敏感性及分子识别能力在生物无机化学、不对称催化和超分子化学等领域具有良好的应用前景[14-15].这种高效的色谱分离方法为研究者获得单一对映体成为可能。
1.2多糖手性固定相在多糖中，一些葡萄糖单元间通过氢键形成不对称的单螺旋结构链，相邻的螺旋结构链排列形成有序的超分子手性区域，因而多糖分子具有大量的手性活性点，表现出优良的手性识别性能[18].在多糖骨架上引人取代基（如苯甲酸酯基和苯氨基甲酸酯基等)很好地增强手性固定相的手性选择性[19 ]. 常用的多糖手性固定相分为涂敷型和键合型.其中，涂敷型材料在HPLC手性分离中应用较多，但在一些非常规溶剂（如四氢呋喃、氯仿和丙酮等）中，多糖衍生物容易溶胀或溶解，其应用范围受到一些限制;而键合型多糖固定相在各种流动相条件下稳定性好，在制备色谱中应用潜力巨大，成为当前多糖固定相研究的主要内容之一[20].目前采用施陶丁格反应将含叠氮的多糖衍生物键合到硅胶基质表面，得到一系列新型键合型多糖手性固定相材料[21-24].键合型纤维素手性固定相在正相和反相条件下拆分30种手性底物[21 ]，探讨了酸/碱添加剂对手性分离性能的影响[22].结果表明，手性固定相对底物的包合作用、n-n堆积、氢键和空间位阻等都是手性拆分的主要作用力;在流动相中加人酸/碱添加剂后，手性固定相对底物的分离性能加强，酸性分析物洗脱加快，而加人二乙胺则使碱性分析物的保留变强.并与商品柱Chiralcel OF(涂敷型手性柱）的分离性能进行对比.尽管它们拥有相同的衍生基团和纤维素骨架，但其分离性能然不同。
1.3蛋白质类手性固定相在蛋白质中，手性亚单位L-氨基酸能特异性地结合手性分子，常作为手性固定相使用，其中对牛血清白蛋白（BSA )[30-3|]、人血清白蛋白[32]、心酸性糖蛋白[33 ]、卵粘蛋白[34 ]、纤维二糖水解酶和胃蛋白酶等研究较多。
在反相体系下拆分色氨酸、匹多莫德、氨基酸衍生物、甘草素、安息香和氧氟沙星等底物，考察了流动相pH值、离子强度、有机改性剂的比例、进样浓度和柱温等条件对分离性能的影响。
由于流动相pH改变会影响到BSA的表面电荷，影响底物分子和BSA 间的静电作用，因而pH是影响蛋白质手性固定相手性拆分性能的重要因素之一.另一方面，有机修饰剂（如甲醇、乙腈等)会改变BSA的空间构型和立体环境，对BSA的拆分能力产生影响.在拆分脯氨酸（DNP-pro )和丝氨酸（DNP-ser)时，也意外发现了由流动相中乙腈含量、pH值和醇的种类改变引起的手性识别反转现象，手性识别反转区域随乙腈浓度变化而变化[28 ].1.4其他类型手性固定相Pirkle型、大环类（冠醚/抗生素）、分子印迹和配体交换色谱手性固定相等均有各自的优势，在手性分离中占据着不可替代的地位[35 ].此外，手性多孔金属有机框架材料（MOFs )具有独特的空间结构和手性孔道，在高效液相色谱[36 ]和气相色谱手性分离中表现出良好的应用前景。
2手性传感器识别法手性传感器识别法具有简单快捷、高效灵敏和选择性高的特点.电化学传感器主要通过主体选择性键合客体分子引起传感器的电信号变化而实现手性识别;荧光传感器基于对映体分子和手性选择剂形成缔合物的荧光差异来实现识别.在压电传感器中，手性选择膜镀在石英晶体上，当手性分子与手性膜发生作用时，会引起石英晶体的质量和振动频率改变，故称为石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance, QCM )。
QCM 技术始于20世纪60年代初期，因具有灵敏度高、检测限低（达到纳克级）、快速、容易实现在线分析检测的特点，在手性化合物的识别和检测方面得到很好的应用。