基于手性多孔有机分子笼的高效液相色谱固定相研究

High performance liquid chromatography (HPLC) has become one of the most important ways to separate enantiomers. Chiral porous organic molecular cages as a novel type of three-dimensional porous materials are composed of discrete molecules with shape-persistent and permanent cavities, are of significant interest in recent years. Up to now, there are only four attempts of chiral MOFs used in the gas chromatographic enantioseparation, which have been published in Chem. Mater., Anal. Chem. et al. However, no application of chiral POCs in HPLC chiral stationary phase has been reported. In this project, chiral POCs are creatively used as chiral stationary phases for HPLC by different preparation methods (such as mechanical mixing, coating or bonding). Besides, the structures of chiral stationary phases are characterized by IR, elemental analysis, SEM and powder X-ray diffraction for exploring the chiral recognition mechanism. This research will develop a new type of HPLC CSP with high selectivity, column efficiency and practicality, which open a new door for the development of a new generation of HPLC CSP. In addition, the chiral POCs column will be creatively applied for the chiral separation of alkaloids and other components in Yunnan plants.

高效液相色谱（HPLC）法是目前对映体分离的最重要方法之一。多孔有机分子笼（POCs）是由有机分子通过分子间作用力组装形成的形状稳固且具有空穴的新型三维多孔材料，近来引起了人们的广泛关注。目前已有4篇将手性POCs用于气相色谱对映体分离的研究发表在Chem. Mater., Anal. Chem.等杂志上，但尚未见POCs在HPLC手性固定相中的应用。本项目拟将手性POCs用作HPLC手性固定相，主要通过手性POCs的后修饰以及不同的固定相制备方式（机械混合、涂敷或键合）来筛选高选择性、强拆分能力的手性POCs固定相，并通过红外、元素分析、扫描电镜、粉末X-射线衍射等表征该固定相的结构特征，探索其手性识别机理。研究具有高选择性，高柱效和实用性广的HPLC手性固定相，为开发新一代HPLC手性固定相开辟新途径。此外，还拟将制备的手性POCs柱创新性地用于云南植物药中生物碱和萜类成分的手性分离。

手性药物的两对映体在药效学和药动学方面经常表现出明显差异，故手性药物各对映体的分离分析引起了人们的高度重视。高效液相色谱手性固定相法因其简单、快速、准确和可用于对映体的半制备和制备分离等优点，已成为分析和分离对映体的最重要的方法之一。近年，多孔有机分子笼（POCs）是由有机分子通过分子间作用力组装形成的形状稳固且具有空穴的新型三维多孔材料，被广泛应用于不对称催化、手性吸附等。本项目将手性多孔有机分子笼作为固定相开发成为新型的高效液相色谱手性柱。项目主要研究内容：(1)首先按文献合成和表征了手性POCs并部分进行了修饰；(2)将合成的手性POCs材料与烷基化硅胶以机械混合、不同比例涂敷、键合等不同的形式制备了30余种固定相，并成功制备成了不同尺寸的高效液相色谱手性POCs柱用于外消旋化合物和位置异构体的拆分，研究结果显示，其中14种固定相表现了不同程度的手性识别能力，为手性POCs材料更广泛的用作HPLC固定相拆分外消旋化合物提供了一条新的途径；(3)为了提高高效液相色谱柱在天然产物手性化合物中的分离，还将新制备的手性固定相用于天然产物手性化合物如二萜类物质Aphanamene B的分离尝试；(4)为了拓展手性POCs在生物样品中手性药物分离的应用，研究中尝试对硅胶内外表面进行不同的修饰，将手性CC3材料键合到硅胶内壁，制备了限进型材料（restricted-access materials），为今后手性POCs材料在手性药物的体内分析应用中打下基础。(5) 随着新型材料的不断发展，在手性固定相的探索开发中，借助该项目的支持，我们还开展了一些关于手性金属有机骨架材料如[Co(L-tyr)]n(L-tyrCo) 、[Nd3(D-cam)8(H2O)4Cl]n、[Co2(D-cam)2(TMDPy)]@SiO2核壳复合材料和手性介孔硅 (CMS)等多孔材料作为高效液相色谱手性固定相的研究，相关固定相均表现了较好的手性识别能力；(6) 初步考察了手性多孔材料的结构与手性拆分能力的关系。(7) 结合学校和课题组的研究特色，项目执行期还开展了部分液相色谱在中药活性物质基础等方面的研究。.在该项目的资助下，共发表学术论文12篇，其中以第一作者或通讯作者发表7篇，项目的其它相关研究成果还将陆续发表；参与发明专利3项(实质审查中)；协助培养硕士生4名，其中3名已取得硕士学位，1位在读