利用酯交换反应合成纤维素衍生物类HPLC用CSPs

摘要

高效液相色谱手性固定相(HPLC-CSPs)因其快捷和直接拆分手性体等优点,被认为是光学纯对映体分析和制备分离最有效的方法之一。在众多的HPLC-CSPs中,纤维素苯基类氨基甲酸酯(PC)衍生物CSPs手性识别能力强、拆分范围广,始终是手性分离领域的研究重点。利用氨基甲酸酯与异氰酸酯交换反应合成多基团取代的多聚糖衍生物CSPs的研究鲜有报导。本论文则是利用纤维素-三(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)(CDCPC)与苯基类异氰酸酯的交换反应合成多基团定位取代及含量可控的混合型纤维素类衍生物,这为探索取代基的性质对纤维素类衍生物CSPs光学拆分能力的影响开拓了新思路,且此方法操作简便、省时高效、节约资源,具有重要的理论意义和研究价值。
　　本文首先利用减压蒸馏的方法对实验所用的部分溶剂和反应试剂进行处理,并用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)检测纯化结果,采用传统方法合成了5种纤维素PC衍生物—CDCPC、CDMPC、CTPC、CTMPC和CTCPC,为后续实验做准备。
　　考察了3,5-二氯苯基异氰酸酯(DCPI)和3,5-二甲基苯基异氰酸酯(DMPI)在溶剂中(或无溶剂体系)的稳定性,并比较了苯环上取代基的电负性对异氰酸酯稳定性的影响规律。考察了衍生物CDCPC在不同溶剂中的稳定性,并比较了溶剂的酸碱性对CDCPC热分解速率的影响。
　　研究了溶剂种类,催化剂用量,异氰酸酯种类等因素对多聚糖衍生物中的氨基甲酸酯基团与苯基类异氰酸酯间交换反应的影响,结果表明,CDCPC与DMPI的交换反应速率随溶剂碱性的减小而增大,此反应控制步骤是通过亲核加成机理完成的,且结构单元2-,3-及6-位反应活性相差较大:6-位反应活性最高,2-位次之,3-位最差;LiCl对CDCPC与DMPI在不同溶剂中的交换反应都有促进作用,且对Pyridine溶剂中CDCPC与DMPI酯交换反应的影响最为显著。以Pyridine/LiCl为反应溶剂,CDCPC与DMPI的交换反应速率随LiCl用量的增加而增大;随苯基类异氰酸酯苯环上取代基推电子作用的增强,CDCPC与苯基类异氰酸酯交换反应速率增大。
　　利用酯交换方法合成5种DMPCR含量不同的混合型纤维素类衍生物—CSP-1至CSP-5,以CDCPC、CSP-1至CSP-5及CDMPC为手性识别材料,制备涂覆型反相HPLC-CSPs,在乙腈/水(AcN/H2O,60/40,v/v)流动相下,考察DMPCR引入量的变化对10种典型外消旋体拆分能力的影响规律,同时讨论了流动相中AcN含量的变化对外消旋体在CSP-2和CSP-3保留和分离行为的影响,得以下结论:相对于CDCPC,引入一定量DMPCR的纤维素衍生物CSP-1至CSP-5对大多数外消旋化合物都表现出更优异的手性识别能力,且随引入的DMPCR含量的增大,CSP-1至CSP-5对多种外消旋体的拆分能力都呈规律性变化;流动相中AcN含量的变化对大多数对映体在CSP-2和CSP-3上的保留和分离能力有一定影响,随流动相极性的提高,所有对映体在CSP-2和CSP-3上的保留时间都增长,且分离因子(a)呈规律性变化。

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本文中所涉及化合物的中英文名称、缩写及结构式说明

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第1章 绪 论

1.1 概述

1.2 手性分离的方法

1.3 外消旋体拆分法

1.4 高效液相色谱手性固定相

1.5 纤维素类衍生物CSPs的制备方法

1.6 纤维素类衍生物固定相的手性分离

1.7 酯交换在有机合成中的应用

1.8 本论文的研究内容及意义

第2章 实验材料与方法

2.1 实验材料及仪器

2.2 实验部分

2.3 本章小结

第3章 实验原料的稳定性考察

3.1 实验原料纯化结果分析

3.3 苯基类异氰酸酯的稳定性考察

3.4 CDCPC在不同溶剂中的稳定性考察

第4章 CDCPC与苯基类异氰酸酯交换反应的研究

4.1 CDCPC与DMPI在不同溶剂中的酯交换反应

4.2 LiCl对CDCPC与DMPI交换反应的影响

4.3 CDCPC在混合体系的交换反应

4.4 本章小结

第5章 酯交换反应合成纤维素PC类CSPs及性能评价

5.1 CDCPC与DMPI酯交换反应产物的结构表征

5.2 手性固定相的涂敷量

5.3 CDCPC与DMPI酯交换反应产物手性识别能力评价

5.4 流动相的组成对外消旋体拆分的影响

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录A

附录B

附录C