β-环糊精流动相添加剂在手性分离中的应用综述

许志刚，刘智敏，石杰兰

(昆明理工大学 理学院，云南 昆明 650093)

环糊精堪称超分子化学的先驱，并带动了冠醚、杯芳烃等大环化合物的发展[1].β-环糊精(β-CD)以其独特的分子结构、尺寸和性能，广泛应用于主客体化学、超分子化学、分离科学等科研领域和医药、食品、环保、日用化工等应用领域.β-CD是由7个吡喃葡萄糖单元以β-1,4键合的环状低聚糖，呈圆台状，且具有外亲水、内疏水的性质. 每个吡喃环的2、3、6位的碳原子为手性碳，且连接具有不同活性的羟基和羟甲基，可进行各种功能化的改性修饰.β-CD作为良好的天然手性分离载体，不仅可键合到硅胶表面作为色谱固定相[2-4]，还可作为流动相添加剂，用于手性识别和手性分离. 本文综合报道了β-CD及其衍生物作为流动相添加剂在高效液相色谱和高效毛细管电泳手性分离中的应用，并对其应用进行了总结和展望.

1 β-环糊精及其衍生物

β-CD分子内形成的环形氢键使分子具有刚性，在水中的溶解性较差，温度升高其溶解度增大[5].β-CD与客体形成包合物后，其水溶性也会下降，因而作为添加剂使用时要防止结晶物的析出.β-CD主要的官能团是C-2、C-3和C-6位上的羟基，其反应活性顺序是：6位远大于2位，2位大于3位. 因此，有关6位羟基取代衍生物的报道较多[6-7]. 此外，也可以通过控制反应溶剂、pH和选用保护剂的方法，得到各种取代位置的衍生物[5]. 常用并已商品化的β-CD、2,6-二甲基-β-CD、2,3,6-三甲基-β-CD的分子结构式如图1所示.

(a)β-CD；(b)2,6-二甲基-β-CD；(c)2,3,6-三甲基-β-CD图1 常用的β-CD及其衍生物的分子结构示意图Fig.1 The molecular structure of common β-cyclodextrin and its derivatives

2 β-环糊精流动相添加剂在HPLC手性分离中的应用

2.1 β-CD及甲基化-β-CD

β-CD及甲基化-β-CD是较为常见的流动相添加剂. 孟磊等[8]分别研究了β-CD、2,6-二甲基-β-CD、2,3,6-三甲基-β-CD流动相添加剂对DL-苯丙氨酸、DL-色氨酸的手性拆分，该研究进一步表明：同时使用手性固定相和含有手性添加剂的流动相对对映体的分离具有手性两相协同作用. 袁超等[9]分别研究了β-CD、2,6-二甲基-β-CD、2,3,6-三甲基-β-CD三种流动相添加剂对DL-苯丙氨酸、DL-色氨酸、丹磺酰-DL-丙氨酸、丹磺酰-DL-缬氨酸、3,5-二硝基苯甲酰-DL-丝氨酸、扑尔敏和拉贝尔对映体的手性拆分，结果表明：流动相手性添加剂的使用，增强了氨基酸对映体和拉贝尔的分离效果，却降低了扑尔敏对映体的分离效果. 黄慕斌等[10]用β-CD作流动相添加剂，在聚酰胺薄膜薄层色谱中分离了2,4-二硝基苯基色氨酸对映体，推测对映体的吲哚环进入了β-CD的空腔中，发生包合作用而实现手性分离. LEFEVRE等[11]用β-CD作薄层色谱流动相添加剂，分离了20种氨基酸对映体，其中8种对映体为首次采用薄层色谱分离. 吴永江等[12]直接用β-CD为流动相添加剂，实现了抗过敏药物特非那丁对映体的分离. 潘见等[13]用β-CD为流动相添加剂，实现了积雪草中羟基积雪草酸的分离测定. 徐颖等[14]用β-CD为流动相添加剂，分离了催眠药佐匹克隆对映体. 杨丽等[15]分别用β-CD为流动相添加剂和纤维素手性柱分离了农药己唑醇对映体. HEALY等[16]以甲基-β-CD为流动相添加剂，分离了消炎镇痛药物萘普生对映体.

2.2 磺丁基醚-β-CD

关瑾等以磺丁基醚-β-CD为流动相添加剂，分离了抗溃疡病药物兰索拉唑[17]和潘多拉唑[18]对映体. 孙文芳等[19]以磺丁基醚-β-CD为流动相添加剂，实现了抗恶心呕吐药物盐酸昂丹司琼对映体的基线分离. 周采菊等[20]以磺丁基醚-β-CD为流动相添加剂，分离了治疗高血压药物马来酸氨氯地平对映体.

2.3 羧甲基-β-CD

卢铁刚等[21]用羧甲基-β-CD为流动相添加剂拆分了抗抑郁药物帕罗西汀及其中间体的对映体. SHUANG等[22]用羧甲基-β-CD为流动相添加剂拆分了局部麻醉药普鲁卡因对映体. 翟明翚等[23]用羧甲基-β-CD为流动相添加剂拆分了抗高血压药物比索洛尔对映体.

2.4 羟丙基-β-CD

于金刚等[24]用羟丙基-β-CD为流动相添加剂拆分了利尿降压药物氯噻酮的对映体，YE等用羟丙基-β-CD为流动相添加剂拆分了8种2-芳基丙酸非类固醇消炎药对映体[25]和激素药物甲基炔诺酮对映体[26]，CHEN等[27]用羟丙基-β-CD为流动相添加剂拆分了抗抑郁药物舍曲林对映体.

2.5 其他应用

β-CD作为流动相添加剂除了用于氨基酸和药物的分离外，还有用于酚类异构体[28]、结构相似代谢物[29-30]、有机酸对映体[31]、芳香胺对映体[32]和稠环芳烃衍生物对映体[33]的分离及色谱分离机理研究[34-36]. 一般而言，β-CD由于其适宜的空腔结构，在对映体分离中表现出较优越的分离性能，但对于一些特殊分子结构的对映体，也有α-CD的选择性优于β-CD的情况[37].

3 β-环糊精流动相添加剂在高效毛细管电泳手性分离中的应用

高效毛细管电泳是开管柱气相色谱技术与经典电泳相结合的一种高效分离模式，具有极高的柱效，常用于生物、医药样品的分离分析. 对于手性药物对映体的拆分，往往在流动相中添加手性添加剂，包括甲基化-β-CD、磺酸基-β-CD、羧乙基-β-CD、羟丙基-β-CD等，也可采用α-CD和β-CD. 表1列出了β-CD手性添加剂用于高效毛细管电泳分离手性药物的情况.

表1 β-环糊精手性添加剂在高效毛细管电泳分离手性药物中的应用Table 1 Application of β-cyclodextrin chiral additives for drug enantiomers separation in high performance capillary electrophoresis

续表1

流动相手性添加剂高效毛细管电泳法主要用于手性药物对映体的分离，也可用于氨基酸对映体[68]、有机酸对映体[69]的分离.β-CD手性添加剂高效毛细管电泳除分离手性化合物之外，也可用于同分异构体[70]和结构类似物[71-73]的分离.

结论与展望：β-环糊精以其独特的分子结构，被广泛应用于超分子化学和手性分离，并不断开发出各种功能化的结构.β-环糊精及其衍生物作为流动相手性添加剂，采用常规色谱柱即可实现手性化合物的分离，具有使用方便、不干扰检测信号、分离效果好、分析成本低等优点. 并且β-环糊精及其衍生物已有多种商品化产品. 此外，β-环糊精的衍生化已经可控到单一羟基的取代，方便实现各种功能化的修饰，包括特殊手性官能团的引入. 因此，β-环糊精流动相添加剂法是手性分离中简单、实用而又行之有效的分析方法.

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