立體選擇性萃取分離菊酸對映體及其機(jī)理研究.pdf

1、單一光學(xué)異構(gòu)體手性農(nóng)藥以其高效、高選擇性和高安全性成為近年來研究開發(fā)的重要發(fā)展方向。擬除蟲菊酯是一種重要的手性農(nóng)藥,合成該農(nóng)藥的關(guān)鍵問題是要從外消旋菊酸獲得單一光學(xué)異構(gòu)體菊酸。本文用酒石酸酯對2,2-二甲基-3-(2-甲基丙稀基)環(huán)丙烷羧酸(反式第一菊酸)、2,2-二氯-3-(2-甲基丙稀基)環(huán)丙烷羧酸(順式、反式二氯菊酸)、2,2-二甲基-3-(2-氯-3,3,3-三氟-1-丙烯基)環(huán)丙烷羧酸(三氟氯菊酸)、3-甲基-2-(4-氯苯基

2、)丁酸(氰戊菊酸)對映體成功地進(jìn)行了手性識別萃取拆分。進(jìn)而創(chuàng)造性地提出了雙相(O/W)識別手性萃取對菊酸對映體進(jìn)行手性拆分,顯著地提高了分離能力。為采用手性萃取分離制備單一光學(xué)異構(gòu)體菊酸提供了新的理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。
　　 選用新的手性柱奎寧生物堿CHIRALPAK QN-AX(150×4.6mmID),建立了一種反相流動(dòng)相HPLC法分析五種菊酸對映體的分析方法,實(shí)現(xiàn)了對五種對映體的基線分離,分離度大,穩(wěn)定性好,適用范圍廣,為菊

3、酸對映體的手性分析提供了新的方法。
　　 合成了一系列手性分離萃取劑酒石酸酯,考察了醇酸摩爾比、帶水劑用量、催化劑種類和用量對合成收率的影響,得到了最佳的實(shí)驗(yàn)條件。以合成L-酒石酸異丁酯為例,其最佳實(shí)驗(yàn)條件:醇酸摩爾比為3∶1,在投料15 g L-酒石酸與22.24 g異丁醇的情況下,催化劑為1.0 g對甲苯磺酸、帶水劑為60 Ml甲苯,酯化反應(yīng)收率可達(dá)99.5％。
　　 研究了酒石酸酯類化合物作為手性萃取劑對五種菊酸對

4、映體的萃取分配行為,考察了影響因素,確定了最佳萃取條件,獲得了萃取規(guī)律。①D型和L型酒石酸酯都能成功地將上述五種菊酸對映體進(jìn)行手性萃取分離,分離因子可達(dá)1.25到1.50之間。②酒石酸酯烷基長度越大,分離因子α值越大;烷基空間位阻變大(有支鏈或有環(huán)狀結(jié)構(gòu)),分離因子α值也較大。③提高萃取劑濃度,分配系數(shù)k值相應(yīng)提高,但分離因子α值先提高,達(dá)到一定峰值后又呈下降趨勢。較為適宜的萃取劑濃度在0.20～0.30 mol·L-1之間。④提高水相

5、Ph值,分配系數(shù)k值呈下降趨勢,分離因子α值也呈下降趨勢,水相Ph值以2.50～5.50為宜。⑤適宜溶劑為1,2-二氯乙烷和氯仿。
　　 在水相和有機(jī)相中分別加入疏水性酒石酸酯和水溶性環(huán)糊精衍生物構(gòu)成雙相(O/W)識別手性萃取體系,首次將它們用于菊酸對映體的手性分離,該方面研究未見他人文獻(xiàn)報(bào)道。L-酒石酸異丁酯對反式第一菊酸S對映體和氰戊菊酸S對映體的識別能力大于對它們的R對映體的識別能力,而D-酒石酸異丁酯則剛好相反。羥丙基β

6、-環(huán)糊精HP-β-CD對這兩種菊酸對映體的手性識別作用與L-酒石酸異丁酯對它們的手性識別作用是一致的,是互相疊加的。因而采用合適的雙相手性萃取劑極大地提高了分離能力。加入HP-β-CD后,分離因子α值可由單相萃取時(shí)的1.30、1.20提高到雙相萃取時(shí)的1.70、1.80。隨著L-酒石酸異丁酯濃度的增大,k值和α值均有增大;隨著HP-β-CD的濃度的增大,k值和α值先增大后減少;隨著Ph值增大,k值和α值都降低;L-酒石酸酯烷基長度和位阻

7、大小對k值和α值有較大影響。最佳雙相體系和萃取條件以分離氰戊菊酸為例:0.30 mol·L-1L-酒石酸異丁酯,用1,2-二氯乙烷作溶劑,4.0mmol·L-1HP-β-CD,20％的甲醇水溶液,Ph為4.0左右,分離因子可達(dá)到1.80。
　　 酒石酸酯分子存在兩個(gè)手性碳原子,有特殊的立體結(jié)構(gòu),有多個(gè)作用點(diǎn),這些作用點(diǎn)與拆分對象菊酸對映體之間將會(huì)產(chǎn)生不同的分子間作用力,因而具有手性識別功能。Β-環(huán)糊精(p-CD)的“外親水,內(nèi)疏