β-环糊精手性固定相的点击制备应用和手性拆分机理模拟

作     者：姚晓斌 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王勇

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：β-环糊精 手性固定相(CSP) 手性拆分 “巯基-烯”点击反应 高效液相色谱(HPLC) 自适应偏置力(ABF) 

摘      要：本研究将“巯基-烯绿色点击反应应用于制备一系列新型单臂桥联阳离子β-环糊精手性固定相（β-CD-CSPs）,包括天然阳离子β-CD-CSP1和苯基异氰酸酯基系列官能团衍生的β-CD-CSP2和β-CD-CSP3。实验证明CSPs的制备过程简单温和、所制CSPs的结构稳定、色谱拆分效率高。CSP1适用于反相（RP）和亲水作用色谱（HILIC）分离模式,CSP2和CSP3适用于RP、HILIC、正相（NP）、极性有机相（PO）分离模式。将所制备CSPs应用于HPLC,实现了多个类型共计71组手性对映体的拆分,包括异噁唑啉类和黄烷酮类中性对映体、丹磺酰氨基酸类酸性对映体以及β-受体阻滞剂类碱性对映体。CSP1桥联臂中咪唑阳离子基团使其对酸性对映体有更好的保留因子和分离度,且p H6.50和较低有机相浓度对拆分有利。研究首次使用天然和衍生β-CD-CSPs实现了异噁唑啉类对映体的拆分,且Ar-OPr类异噁唑啉对映体在CSP2和CSP3上获得了极高的选择性（?（28）18.6）和分离度（38.7sR（28））。为探索β-CD手性拆分的机理,本研究使用分子动力学模拟（MD）结合自适应偏置力（ABF）自由能计算的方法,使用NAMD分子动力学软件和CHARMM分子力场,从分子模拟的角度研究了Me OH/H2O混合溶剂中β-CD的手性拆分行为。模拟考察了两种可能的主客体作用方向,得到β-CD与客体分子黄烷酮的络合过程平均作用力势能曲线（PMF）,计算得到络合常数和结合自由能。模拟计算所得R-构型与β-CD的络合自由能相比于S-构型更小,此结果与HPLC中R-构型具有更短洗脱时间的实验事实吻合。这说明本研究使用的方法可以用来预测色谱手性拆分过程中对映体的洗脱顺序,具有重要的实际应用价值。此外,模拟研究还进一步考察了黄烷酮与β-CD络合稳定构象下主客体间的氢键作用。