手性色谱柱的基础认知

根据手性固定相和溶剂的相互作用机制，Irving Wainer首次提出了手性色谱柱的分类体系：
第1类：通过氢键、π-π作用、偶级-偶级作用形成复合物。
第2类：既有类型1中的相互作用，又存在包埋复合物。此类手性色谱柱中典型的是由纤维素及其衍生物制成的手性色谱柱。
第3类：基于溶剂进入手性空穴形成包埋复合物。
这类手性色谱柱中最典型的是由Armstrong教授开发的环糊精型手性柱[2]，另外冠醚型手性柱和螺旋型聚合物，如聚（苯基甲基甲基丙烯酸酯）形成的手性色谱柱也属于此类。
第4类：基于形成非对映体的金属络合物，是由Davankov开发的手性分离技术，也称为手性配位交换色谱（CLEC）。
第5类：蛋白质型手性色谱柱。手性分离是基于疏水相互作用和极性相互作用实现。
但是，随着由于市场上可选择的手性色谱柱越来越多，此分类系统有时很难将一些手性柱归纳进去。

因此参考Irving Wainer的分类方法，根据固定相的化学结构，将手性色谱柱分为以下几种：

• 刷（Brush）型或称为Prikle型
• 纤维素（Cellulose）型
• 环糊精（Cyclodextrin）型
• 大环抗生素（Macrocyclicantibiotics）型
• 蛋白质（Protein）型
• 配位交换（|Ligandexchange）型
• 冠醚（Crown ethers）型
  
  1、刷型：刷型手性色谱柱的出现和发展源于Bill Prikle及其同事的卓越工作。
  六十年代，Bill Prikle将手性核磁共振中的成果运用到手性HPLC固定相研究中，通过不断实践，发明了应用范围较广、柱效很好的手性色谱柱。
  刷型手性色谱柱是根据三点识别模式设计的，属于Irving Wainer分类中的第一种类型。
  刷型手性固定相分为π电子接受型和π电子提供型两类。
  最常见的π电子接受型固定相是由（R）-N-3，5-二硝基苯甲酰苯基甘氨酸键合到γ-氨丙基硅胶上的制成。
  此类刷型手性色谱柱可以分离许多可提供π电子的芳香族化合物，或用氯化萘酚等对化合物进行衍生化后进行手性分离。
  π电子供给型固定相常见的是共价结合到硅胶上的萘基氨基酸衍生物，这种固定相要求被分析物具有π电子接受基团，例如二硝基苯甲酰基。醇类、羧酸类、胺类等，可以用氯化二硝基苯甲酰、异腈酸盐、或二硝基苯胺等进行衍生化后，用π电子供给型固定相达到手性分离。
  刷型固定相的优势在于其易于合成。
  合成方法在Bill Prikle的著作中有详细的说明。
  另外，刷型固定相具有高的容量因子，因此具有高的选择因子。
  它的不利之处在于它仅对芳香族化合物有效，有时不得不进行衍生化反应。但
  值得一提的是，这种衍生化反应是非手性衍生反应，所以不存在手性衍生的问题。
  刷型手性色谱使用的流动相基本是极性弱的有机溶剂，这对于制备色谱来讲未必是缺点。
  近来，刷型固定相出现了π电子供给和接受基因的混合固定相。
  如：WHELK-O和BLAMO，及α-BURKE-Ⅱ固定相。α-BURKE-Ⅱ相十分适用于β-阻断剂的手性分离。
  典型的流动相为二氯甲烷-乙醇-甲醇混合物，比例为85：10：5。
  加入10mM醋酸铵可以调整保留时间。SS BLAMO Ⅱ，同时具有π电子供体区和受体区，形成手性裂缝，因此对于某些分子具有很高选择性。
  
  2、纤维素型：
  纤维素型手性色谱柱的分离作用包括相互吸引的作用及形成包埋复合物。
  它们属于Wainer分类中的第2种类型。
  市售的手性色谱柱为微晶三醋酸基、三安息香酸基、三苯基氨基酸盐纤维素固定相。
  很多化合物可通过此类型的色谱柱得到分离。这
  种类型的手性色谱柱种类也很齐全。
  流动相使用低极性溶剂，典型的流动相为异丙醇-正己烷混合物。
  这类柱子根据制作工艺，分为涂敷与键合两大类。
  但特别要注意由于氯可以使涂敷纤维素从硅胶上脱落，因此要确保涂敷类柱子流动相中无含氯溶剂。　　
  
  3、环糊精型：
  环糊精是通过BacillusMacerans 淀粉酶或环糊精糖基转移酶水解淀粉得到的环型低聚糖。
  通过控制环糊精转移酶的水解反应条件可得到不同尺寸的环糊精。
  市售的环糊精主要是α、β、γ三种类型，分别含6、7、8个吡喃葡萄糖单元。
  环糊精分子成锥筒型，构成一个洞穴，洞穴的孔径由构成环糊精的吡喃葡萄糖的数目决定。
  环糊精类型及洞穴的孔径等见下表：

  环糊精	糖元数目	洞穴孔径	可进入洞穴的分子类型	手性中心数目
  α	6	4.5-6.0	5-6元环的芳香族化合物	30
  β	7	6.0-8.0	联苯或萘	35
  γ	8	8.0-10.0	取代芘和类固醇	40

  2，3位仲羟基分布在环糊精洞口，6位伯羟基在环糊精分子的外部，这意味着洞穴内部是相对疏水的区域。
  用环糊精手性固定相产生手性识别要求被拆分物的疏水部分能嵌入环糊精洞穴中，形成可逆的、稳定性不同的包合物，环糊精洞口的羟基和被拆分物的极性基团相互作用。
  由于形成包合物速度较慢，因此可能导致色谱峰峰形较差，同样也影响了其在制备色谱中的应用。
  环糊精固定相的选择性取决分析物的分子大小；α-环糊精只能允许单苯基或萘基进入，β-环糊精允许萘基及多取代的苯基进入，γ-环糊精仅用于大分子萜类。
  β-环糊精手性固定相应用范围最广。
  Ibuprofen通过β-环糊精色谱柱得到分离，说明了pH值对氢键的影响。
  当流动相的pH=7时，观察不到拆分的迹象。
  pH=4时，可达到好的分离效果。通
  常分离氨基酸时，常采用低的pH值，以抑制酸性基团的离子化，同时也增强氨基的质子化。
  磷酸三乙胺盐、乙酸三乙胺盐证明对β-环糊精色谱柱来说是很好的缓冲液。
  通常缓冲液是0.1%三乙胺溶液，用磷酸或醋酸调节到合适的pH值。
  高的流速会降低形成复合物的能力，低流速分离效果较好，0.5-1ml/min的流速最好。
  另外，增加缓冲液的浓度可以克服流速的影响，因为它可以增加环糊精洞穴和流动相的吸引力。