用于高效手性拆分的新型壳聚糖类衍生物的可控合成

Preparation of chiral stationary phase (CSP) with high chiral separation ability, wide application prospects and good stability, and establishment of good chromatography for the separation analysis are extremely urgent for the current research on separation and analysis of drug in China. As the naturally occurring polysaccharide obtained by alkaline N-deacetylation of chitin, chitosan possesses a structure similar to that of cellulose, except for the groups at the 2-position. Preparation of chitosan-based CSPs with quite different chiral recognition ability from that of cellulose derivatives may be possible due to this structural difference. However, the study on the chiral separation ability of chitosan has been so far very limited. Based on this, functional structural design for the chitosan macromolecule was performed in this study, and two novel chitosan derivatives bearing two different substituents at 2-position and 3,6-positions and at 2,3-positions and 6-position were synthesized by regioselective procedures. Their chiral recognition abilities were evaluated as CSPs for high-performance liquid chromatography (HPLC). The influence rules of the property, number and position of substituents on the chiral recognition ability, optical activity, liquid crystallinity and thermal properties were elucidated. The chiral mechanism of chitosan derivatives was further investigated, offering theoretical and experimental evidence to develop novel chiral separation materials with independent intellectual property rights and other functional polymer materials.

针对我国药物分离分析的研究现状制备出分离能力强、适用范围广和稳定性好的手性固定相，并且建立药物対映体的色谱分离分析方法迫在眉睫。壳聚糖是由天然生物大分子甲壳素通过N-脱乙酰化方法获得的，除了糖单元2-位上的基团外，壳聚糖其它的结构与纤维素类似，而正是这一结构上的差异，可能会导致壳聚糖类衍生物具有不同于纤维素衍生物的手性识别性能。 但直到目前，对于该类天然生物大分子用于手性拆分的研究相对较少。针对这一现状，通过对壳聚糖分子进行功能化结构设计，应用区域选择性方法在糖单元2-位和3,6-位以及2,3-位和6-位上引入两种不同的取代基合成两类新型壳聚糖类衍生物，并将其作为高效液相色谱手性固定相评价其手性识别能力，研究引入取代基的性质、位置和数量对该类衍生物的手性识别性能、光学活性、液晶性能和热性能的影响规律，探索其手性识别机理，为开发具有自主知识产权的手性拆分材料和功能高分子材料提供依据。

通过对壳聚糖分子进行功能化结构设计，应用区域选择性方法在糖单元2-位和3,6-位以及2,3-位和6-位上引入两种不同的取代基合成了壳聚糖2-异丙基硫脲-3，6-苯基氨基甲酸酯、壳聚糖2-（3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯）-3，6-二苯基氨基甲酸酯和壳聚糖2-(3,5-二甲基苯基脲)-3-(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)-6-(苯基氨基甲酸酯)系列两类新型壳聚糖类衍生物，利用红外光谱、核磁共振氢谱和元素分析等手段对衍生物的分子结构与性能进行详细的表征和分析。然后，运用涂敷法将所合成衍生物涂敷在氨丙基硅胶表面制备手性固定相。最后，采用高效液相色谱法对12种具有不同结构的典型手性化合物进行拆分，评价所合成的壳聚糖类衍生物的手性识别性能，同时测试其衍生物的耐腐蚀性能、结晶性和光学活性，并系统研究所引入取代基的性质、数量与位置对与该类衍生物的二级结构与手性识别性能的影响，对其手性识别机理进行探讨。研究结果表明这些壳聚糖衍生物的2位和6-位取代基对其手性识别性能具有较大的影响，同时取代基苯环上侧基的位置、数量和供电子特性不同对其手性识别性能影响较大，采用含有壳聚糖2-异丙基硫脲-3，6-（3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯）的衍生物与商品柱Chiralcel OD对比，对于个别药物对映体，新型壳聚糖衍生物具有更好的手性识别能力。同时证明壳聚糖衍生物具有较好的耐腐蚀性能，可以作为耐蚀功能材料。