專利名稱：一種微晶纖維素衍生物及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多糖類手性固定相領域，具體涉及一種微晶纖維素衍生物及其制備方 法和應用。
背景技術：
手性是人類耐以生存的自然界的本質屬性之一，生物大分子如蛋白質，核酸，多糖 都具有手性。生命過程中糖類傾向于具有D-構型，而氨基酸幾乎全部以L-構型存在，生命 就是按照這種D、L構型建筑起來的。這種生物立體選擇性和旋光性物質的立體合成，是生 物系統(tǒng)特有的本能。由于大多數藥物的功能是通過與手性的生物物質相互作用才顯現，而 每一種手性藥物的異構體在活性、藥力、毒性、傳輸機理和代謝通道等方面，有可能表現為 不同的藥理性能。因此，為了提高藥物的活性，減少毒副作用，深入研究藥物的作用機理、毒 性以及藥物生產，質量控制，藥物手性異構體的識別和組分含量的確定成為藥物藥效檢驗 中一個關鍵的問題。手性異構體具有非常相似的物理化學性質，僅僅在對偏振光以及與其它手性分子 相互作用時才表現出差異性。因此，目前常用的針對普通化合物的定量分析方法，對于手性 異構體來說是毫無作用的。由于用高效液相色譜法分離光學異構體，確定立體構型具有快 速、方便、成本低等特點。至今，上萬種手性化合物對映體已經分離出來，具有手性識別能力 的固定相的研制是手性分離技術發(fā)展的前緣領域，也是手性色譜分離技術的關鍵和核心。 近年來高效液相色譜法廣受學術界和產業(yè)界的重視，被認為是有效的手性分離與定量分析 的手段之一。由此而發(fā)展起來的目前較通用的分析方法是帶手性分離柱的高壓液相色譜 (HPLC)或氣相色譜(GC)、毛細管電泳(CE)、超臨界流體色譜(SFC)等。CSP的研制始于20世紀70年代后期，發(fā)展異常迅速。大量各種類型的CSP (如，纖 維素類，環(huán)糊精類，蛋白質類即手性冠醚類等)相繼研制成功。部分類型的CSP已經作為商 品出售，在手性分離領域得到了廣泛應用。多糖類手性固定相在手性對映體分離和制備方面顯示著巨大的優(yōu)勢，具有非常廣 闊的應用前景。目前，商品化的多糖類手性固定相多數是采用物理涂覆的方法將多糖類衍 生物涂覆在色譜基質上，手性選擇劑和色譜基質的作用力不牢，因此，手性選擇劑很容易隨 流動相流失，流動相的選擇受到了很大限制，因而在手性分離中具有局限性。而化學鍵合類 多糖手性固定相克服了這一缺點，具有流動相選擇范圍廣的優(yōu)點。纖維素的分子式為(C6H1(l05)n。它是以β _葡萄糖為結構單元通過1，4_糖苷鍵連 接而成的線狀高聚物，空間結構上高度有序，呈螺旋型空穴結構。每個結構單元有一個伯羥 基和兩個仲羥基，分別位于C6和C2，C3位上，這些羥基，易被修飾和衍生化，表現出特殊的 手性識別能力。故纖維素衍生物作為手性選擇劑被廣泛用于分離手性化合物。
目前，商品化鍵合型纖維素類手性固定相種類還很少，鍵合型纖維素手性固定相 的研究是現在分析領域內的熱點?，F有技術中已公開了多種利用纖維素生物類作為手性選擇劑的技術。例如，美國專利USP 20090216006公開了一種乙烯基硅烷修飾的纖維素3，5- 二甲基苯基氨基甲酸酯 手性固定相，通過乙烯基間的聚合將手性選擇劑纖維素3，5_ 二甲基苯基氨基甲酸酯牢牢 地固定在基質上。美國專利USP 5811532公開了以纖維素酯，纖維素苯基氨基甲酸酯為手 性選擇劑，與基質通過化學鍵合型形成手性固定相。中國專利CN 200810225348. 5公開了 以纖維素2-苯基丙酸酯為手性選擇劑，以六亞甲基二異氰酸酯為空間臂，將纖維素2-苯 基丙酸酯和硅膠鍵合形成手性固定相。文獻(Tong Zhang et al. /Analytica Chimica Acta 557(2006)221-228 ；Τ.Zhang et al. /Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 46(2008)882-891)分別報道了鍵合型以纖維素3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯為 手性選擇劑的固定相(CHIRALPAK IB)和鍵合型以纖維素3，5-二氯苯基氨基甲酸酯為手性 選擇劑的固定相(CHIRALPAK IC)。但現有技術的涂覆型纖維素手性固定相的缺點是對溶劑要求高，有些有機溶劑 (如三氯甲烷、四氫呋喃等)在分離中是不能作為流動相使用?，F有技術的鍵合型纖維素 手性固定相雖然克服了涂覆型的一些缺陷，但是分離手性異構體數量有限，有不少手性異 構體無法分離，有些即使得到分離，但分離度小。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于根據現有涂覆型纖維素手性固定相中存在的對溶劑要求高，有機溶劑在分離中不能作為流動相使用，鍵合型纖維素手性固定相的數量有限，分離度小 等缺陷，提供一種微晶纖維素衍生物，該衍生物制備得到的手性固定相不僅溶劑適用面廣 (水相及一般有機溶劑均可)，而且解決了對現有鍵合型纖維素手性固定相的無法分離的 問題。本發(fā)明另一目的在于提供上述微晶纖維素衍生物的制備方法。本發(fā)明另一目的在于提供上述微晶纖維素衍生物的應用。本發(fā)明上述目的通過以下技術方案予以實現一種微晶纖維素衍生物，該衍生物是通過微晶纖維素葡萄糖結構單元中羥基上的 氫分別被對鹵苯氨基甲?；童B氮基取代而形成的，其分子通式為[(XC6H4NHCO)2(C6H7O4) N3In ；結構式如式⑴所示，其中，X為F、Cl、Br或I ;n為15 375之間的自然數；對鹵代苯 氨基甲?；〈氖抢w維素分子中葡萄糖結構單元的2位羥基上的氫和3位羥基上的氫； 疊氮基取代的是纖維素分子中葡萄糖結構單元的6位上的羥基。 式(I)。本發(fā)明微晶纖維素衍生物的制備方法包括如下步驟(1)將微晶纖維素、對甲基苯磺酰鹵、無水氯化鋰溶于三乙胺和N，N-二甲基乙酰 胺的混合溶液中反應；(2)取步驟(1)所得反應產物與疊氮化鈉在DMSO中反應，反應結束后將反應液倒 入冰水中析出沉淀，過濾；(3)將步驟(2)所得沉淀溶解在吡啶和三乙胺的混合液中，加入對鹵代苯基異氰 酸進行反應，反應后加入甲醇析出沉淀，過濾收集得到微晶纖維素衍生物。作為一種優(yōu)選方案，步驟(1)中所述微晶纖維素、對甲基苯磺酰鹵、無水氯化鋰的 摩爾比為1 10 10 ；所述三乙胺和Ν，Ν-二甲基乙酰胺的混合溶液用量為50 80，三乙 胺和N，N-二甲基乙酰胺的體積比為1 1。作為一種優(yōu)選方案，步驟⑴中所述反應是在氮氣保護下反應，反應溫度 為-20 _8°C，反應時間為24 48h。作為一種優(yōu)選方案，步驟(2)中所述反應產物的用量為6 12g，疊氮化鈉的用量 為 0. 1 0. 2mol。作為一種優(yōu)選方案，步驟(3)中所述吡啶和三乙胺的混合液的用量為60 100ml， 吡啶和三乙胺的體積比為1 1 ；所述對鹵代苯基異氰酸的用量為3 Sg;所述甲醇的加入 量為500ml。作為一種優(yōu)選方案，步驟(3)中所述反應溫度為100°C，反應時間為48h。本發(fā)明微晶纖維素衍生物可作為手性選擇劑，通過化學鍵合的方法將其鍵合于硅 膠載體上，適合于高壓液相色譜(HPLC)、氣相色譜(GC)、毛細管電泳(CE)、超臨界流體色譜 (SFC)等儀器上用作手性分離固定相，所制得的固定相具有很強的手性識別能力和很好的 穩(wěn)定性能，可對多種不同類型的手性藥物實現分離。上述微晶纖維素衍生物制備得到的手性分離固定相的結構式如式(II)所示，其 中，R為對鹵代苯氨基甲酰基；X為F、Cl、Br或I ;n為15 375之間的自然數； 式(II)。利用本發(fā)明微晶纖維素衍生物制備所述手性分離固定相的方法包括如下步驟(1)取干燥的氨化硅膠，加入到四氫呋喃中，再加入微晶纖維素衍生物得到混合 物；(2)將三苯基膦溶解在四氫呋喃中并滴加到上述混合物中反應2 10h，過濾，將 產物轉移到索氏提取器中；(3)用丙酮洗滌，除去未起反應的原料和試劑，真空干燥，得到手性分離固定相。與現有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果(1)本發(fā)明微晶纖維素衍生物原料來源廣泛，反應條件溫和，成本低；(2)本發(fā)明微晶纖維素衍生物由于纖維素的羥基上取代有疊氮基團，使得該手性 選擇劑可以通過化學鍵合的方式連接在載體硅膠或石英管內壁上，從而形成穩(wěn)定的固定 相，克服了涂覆型纖維素類手性固定相中流動相對手性選擇劑的破壞作用，可用于高壓液 相色譜(HPLC)、氣相色譜(GC)、毛細管電泳(CE)、超臨界流體色譜(SFC)等儀器上；(3)本發(fā)明微晶纖維素衍生物作為手性選擇劑，由于在纖維素上含有η-給電子 基團即對鹵代苯氨基甲?；?XC6H4NHCO-)和疊氮基(-N3),具有多個可與分析物發(fā)生氫鍵 相互作用的位點(N H，C = 0)，可產生一定的空間立體化學作用，因而，分離的手性化合物 適用面廣，效果佳。


圖1為纖維素的分子結構圖；圖2為纖維素的微觀三維結構示意圖。
具體實施例方式以下結合實施例來進一步解釋本發(fā)明，但實施例并不對本發(fā)明做任何形式的限定。實施例1 6-疊氮-2，3_ 二(對鹵代苯氨基甲?；?_纖維素鍵合硅膠手性固 定相的制備(1)6-(4-甲基苯磺酰基)_纖維素的制備在裝有磁力攪拌器和溫度計的IOOOml三頸瓶中，加入微晶纖維素0. 04mol，加入 0. 40mol無水氯化鋰和0. 40mol對-甲基苯璜酰氯加入到50ml三乙胺和DMA的混合溶液 (ν/ν = 1/1中，然后將該混合溶液滴加到反應燒瓶里，氮氣保護在-20°C下攪拌反應24小 時；反應完畢后，緩慢倒入到2500ml冰水中，析出黃色沉淀，過濾，得到黃色固體，用去離子 水，乙醇洗滌固體，真空干燥過夜，即得到黃色的固體6-(4-甲基苯磺?；?_纖維素，其產量約12克。 (2) 6-疊氮-6-脫氧-纖維素的制備在裝有磁力攪拌器、溫度計和回流冷凝管的三頸瓶中，加入步驟(1)所得對甲基 苯磺?；w維素6克和300ml DMS0，后向其中加入0. Imol疊氮化鈉，油浴控制反應溫度為 100°C，攪拌反應24小時。冷卻，緩慢倒入到2500ml，析出灰黑色絮狀沉淀，過濾，用無水乙 醇洗滌，50°C真空干燥12小時即得目的產物AZ-纖維素，其產量約5. 5克。(3)6-疊氮-2，3_ 二(對鹵代苯氨基甲酰基)_纖維素的制備在裝有磁力攪拌器和溫度計的三頸瓶中，將步驟(2)的產物5克溶解在60ml吡啶 和三乙胺的混合液(ν/ν = 1/1)中；溶解后，加入3克對鹵代苯基異氰酸，加熱控制反應溫 度為100°C攪拌反應48小時；將濃縮后的固體加入到500ml甲醇中，攪拌，過濾，得到固體； 用甲醇索式洗滌24小時，然后干燥即得本發(fā)明的手性選擇劑6-疊氮-(2，3- 二鹵代苯氨基 甲?；?_纖維素，其產量約13克。(4)鍵合手性固定相的合成稱取4. Og干燥的氨化硅膠，加入20ml的四氫呋喃中，加入5克步驟(3)合成得到 的6-疊氮-2，3- 二(對鹵代苯氨基甲?；?_纖維素，將2g三苯基膦溶解在20ml四氫呋 喃中并滴加到上述混合物中，常溫下反應2小時。過濾，將產物轉移到索氏提取器中，用丙 酮洗滌，除去未起反應的原料和試劑。真空干燥約得到產物7克。實施例2 6-疊氮-2，3_ 二(對鹵代苯氨基甲?；?_纖維素鍵合硅膠手性固 定相的制備(1)6-(4-甲基苯磺?；?_纖維素的制備在裝有磁力攪拌器和溫度計的IOOOml三頸瓶中，加入微晶纖維素0. 06mol，加入 0. 60mol無水氯化鋰和0. 60mol對-甲基苯璜酰氯加入到60ml三乙胺和DMA的混合溶液 (ν/ν = 1/1)中，然后將該混合溶液滴加到反應燒瓶里，氮氣保護在-16下攪拌反應32小 時；反應完畢后，緩慢倒入到2500ml冰水中，析出黃色沉淀，過濾，得到黃色固體，用去離子 水，乙醇洗滌固體，真空干燥過夜，即得到黃色的固體6-(4-甲基苯磺?；?_纖維素，其產 量約14克。(2) 6-疊氮-6-脫氧-纖維素的制備在裝有磁力攪拌器、溫度計和回流冷凝管的IOOOml三頸瓶中，加入步驟(1)所得 對甲基苯磺酰基纖維素9克和300ml DMS0，然后向其中加入0. 15mol疊氮化鈉，油浴控制反 應溫度為100°C，攪拌反應24小時。冷卻，緩慢倒入到2500ml，析出灰黑色絮狀沉淀，過濾， 用無水乙醇洗滌，50°C真空干燥12小時即得目的產物AZ-纖維素，其產量約7. 5克。(3)6-疊氮-2，3_ 二(對鹵代苯氨基甲酰基)_纖維素的制備在裝有磁力攪拌器和溫度計的三頸瓶中，將步驟(2)的產物5克溶解在80ml吡啶 和三乙胺的混合液(ν/ν = 1/1)中；溶解后，加入5克對鹵代苯基異氰酸，加熱控制反應溫 度為100°C攪拌反應48小時；將濃縮后的固體加入到500ml甲醇中，攪拌，過濾，得到固體； 用甲醇索式洗滌24小時，然后干燥即得本發(fā)明的手性選擇劑6-疊氮-(2，3- 二鹵代苯氨基 甲?；?_纖維素，其產量約16克。(4)手性固定相的合成稱取4. Og干燥的氨化硅膠，加入20ml的四氫呋喃中，加入8克步驟(3)合成得到的6-疊氮-2，3-二(對鹵代苯氨基甲?；?_纖維素，將3g三苯基膦溶解在20ml四氫呋 喃中并滴加到上述混合物中，常溫下反應2小時。過濾，將產物轉移到索氏提取器中，用丙 酮洗滌，除去未起反應的原料和試劑。真空干燥約得到產物6克。實施例3 6-疊氮-2，3_ 二(對鹵代苯氨基甲酰基)_纖維素鍵合硅膠手性固 定相的制備(1)6-(4-甲基苯磺?；?_纖維素的制備 在裝有磁力攪拌器和溫度計的IOOOml三頸瓶中，加入微晶纖維素0. 08mol，加入 0. 80mol無水氯化鋰和0. 80mol對-甲基苯璜酰氯加入到80ml三乙胺和DMA的混合溶液 (ν/ν = 1/1)中，然后將該混合溶液滴加到反應燒瓶里，氮氣保護在_8下攪拌反應48小時； 反應完畢后，緩慢倒入到2500ml冰水中，析出黃色沉淀，過濾，得到黃色固體，用去離子水， 乙醇洗滌固體，真空干燥過夜，即得到黃色的固體6-(4-甲基苯磺?；?-纖維素，其產量約 18克。(2) 6-疊氮-6-脫氧-纖維素的制備在裝有磁力攪拌器、溫度計和回流冷凝管的IOOOml三頸瓶中，加入步驟(1)所得 對甲基苯磺?；w維素12克和300ml DMS0，然后向其中加入0. 2mol疊氮化鈉，油浴控制反 應溫度為100°C，攪拌反應24小時。冷卻，緩慢倒入到2500ml，析出灰黑色絮狀沉淀，過濾， 用無水乙醇洗滌，50°C真空干燥12小時即得目的產物AZ-纖維素，其產量約10克。(3)6-疊氮-2，3_ 二(對鹵代苯氨基甲酰基)_纖維素的制備在裝有磁力攪拌器和溫度計的三頸瓶中，將步驟(2)的產物5克溶解在IOOml吡 啶和三乙胺的混合液(ν/ν = 1/1)中；溶解后，加入8克對鹵代苯基異氰酸，加熱控制反應 溫度為100°C攪拌反應48小時；將濃縮后的固體加入到500ml甲醇中，攪拌，過濾，得到固 體；用甲醇索式洗滌24小時，然后干燥即得本發(fā)明的手性選擇劑6-疊氮_(2，3_ 二鹵代苯 氨基甲酰基)_纖維素，其產量約18克。(4)手性固定相的合成稱取4. Og干燥的氨化硅膠，加入20ml的四氫呋喃中，加入10克步驟(3)合成得 到的6-疊氮-2，3-二(對鹵代苯氨基甲?；?_纖維素，將4g三苯基膦溶解在20ml四氫 呋喃中并滴加到上述混合物中，常溫下反應10小時。過濾，將產物轉移到索氏提取器中，用 丙酮洗滌，除去未起反應的原料和試劑。真空干燥約得到產物8克。實施例1、實施例2和實施例3制得的手性選擇劑6-疊氮-(2，3- 二鹵代苯氨基甲 ?；?_纖維素的結構通過元素分析、紅外光譜(IR)測得和確認。手性選擇劑6-疊氮_(2，3_ 二鹵代苯氨基甲?；?_纖維素 IR (cm-1) 3297 (N-Hstr), 3072 ( = C-H) ,2108 (N3 str), 1722 (C = 0 str)，1591，1560，1491 (C =C 芳香環(huán) str)，1088 (sym C-0-C)；元素分析按分子式[(ClC6H4NHCO) 2 (C6H7O4) N3] n 計算值 C48. 58%, H 3. 44%, N 14. 17% ；測定值C 50. 09%, H 4. 68%, N 13. 83%。
權利要求
一種微晶纖維素衍生物，其特征在于其分子通式為[(XC6H4NHCO)2(C6H7O4)N3]n；所述微晶纖維素衍生物的結構式如式(I)所示，其中，X為F、Cl、Br或I；n為15～375之間的自然數；對鹵代苯氨基甲?；〈氖抢w維素分子中葡萄糖結構單元的2位羥基上的氫和3位羥基上的氫；疊氮基取代的是纖維素分子中葡萄糖結構單元的6位上的羥基。式(I)。FSA00000162134100011.tif
2.一種根據權利要求1所述微晶纖維素衍生物的制備方法，其特征在于包括如下步驟 (1)將微晶纖維素、對甲基苯磺酰鹵、無水氯化鋰溶于三乙胺和N，N-二甲基乙酰胺的 混合溶液中反應；(2)取步驟(1)所得反應產物與疊氮化鈉在DMS0中反應，反應結束后將反應液倒入冰 水中析出沉淀，過濾；(3)將步驟(2)所得沉淀溶解在吡啶和三乙胺的混合液中，加入對鹵代苯基異氰酸進 行反應，反應后加入甲醇析出沉淀，過濾收集得到微晶纖維素衍生物。
3.根據權利要求2所述微晶纖維素衍生物的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述微 晶纖維素、對甲基苯磺酰鹵、無水氯化鋰的摩爾比為1 10 10;所述三乙胺和仏^二甲 基乙酰胺的混合溶液用量為50 80ml，三乙胺和N，N- 二甲基乙酰胺的體積比為1:1。
4.根據權利要求2所述微晶纖維素衍生物的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述反 應是在氮氣保護下反應，反應溫度為-20 _8°C，反應時間為24 48h。
5.根據權利要求2所述微晶纖維素衍生物的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述反 應產物的用量為6 12g，疊氮化鈉的用量為0. 1 0. 2mol。
6.根據權利要求2所述微晶纖維素衍生物的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述吡 啶和三乙胺的混合液的用量為60 100ml，吡啶和三乙胺的體積比為1 1;所述對鹵代苯 基異氰酸的用量為3 8g ；所述甲醇的加入量為500ml。
7.根據權利要求2所述微晶纖維素衍生物的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述反 應溫度為100°c，反應時間為48h。
8.一種根據權利要求1所述微晶纖維素衍生物的應用，其特征在于所述微晶纖維素衍 生物作為手性選擇劑，用于制備手性分離固定相。
9. 一種根據權利要求8所述微晶纖維素衍生物用于制備手性分離固定相的方法，其 特征在于包括如下步驟(1)取干燥的氨化硅膠，加入到四氫呋喃中，再加入微晶纖維素衍生物得到混合物；(2)將三苯基膦溶解在四氫呋喃中并滴加到上述混合物中反應2 10h，過濾，將產物 轉移到索氏提取器中；(3)用丙酮洗滌，除去未起反應的原料和試劑，真空干燥，得到手性分離固定相。CN 101863986 A權禾丨J 要求書2/2頁
10. 一種根據權利要求8所述的手性分離固定相，其特征在于所述手性分離固定相的結 構式如式(II)所示，其中，R為對鹵代苯氨基甲?；籜為F、Cl、Br或I ;n為15 375之 間的自然數；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微晶纖維素衍生物及其制備方法和應用。本發(fā)明微晶纖維素衍生物的分子通式為[(XC6H4NHCO)2(C6H7O4)N3]n，其中，X為F、Cl、Br或I；n為15～375之間的自然數；所述微晶纖維素衍生物的結構式如式(I)所示。本發(fā)明微晶纖維素衍生物可作為手性選擇劑，通過疊氮基的鏈接作用，使化學鍵鍵合于硅膠載體上，制備得到鍵合型纖維素類手性固定相，用于高壓液相色譜、氣相色譜、毛細管電泳、超臨界流體色譜等儀器上的手性分離固定相。本發(fā)明微晶纖維素衍生物制備得到的鍵合型纖維素類手性固定相具有很強的手性識別能力和很好的穩(wěn)定性能，可對多種不同類型的手性藥物實現分離。
文檔編號B01J20/30GK101863986SQ20101020480
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權日2010年6月18日
發(fā)明者彭桂明, 方智利, 殷勇, 章偉光 申請人:華南師范大學;廣州研創(chuàng)生物技術發(fā)展有限公司