具有不同氨基甲酸酯側(cè)基直鏈淀粉類衍生物的區(qū)域選擇性合成及應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種直鏈淀粉類衍生物的合成方法及其手性固定相的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生物工程與生命科學(xué)的發(fā)展，人們對具有新型高效手性識別能力的手性固定 相材料的需求量不斷增加，對手性固定相的手性識別效率及適用范圍的要求也越來越高。 直至目前，多糖類（尤其是淀粉和纖維素）衍生物是應(yīng)用最有效和最廣泛的手性固定相材 料之一。這是因為多糖是地球上最豐富和重要的光學(xué)活性高分子，而且其葡萄糖單元上三 個位置的羥基很容易被取代，改性后的多糖類衍生物對各類光學(xué)對映體的手性識別能力較 為優(yōu)秀。傳統(tǒng)直鏈淀粉類衍生物通常在糖單元2-、3-位和6-位上引入結(jié)構(gòu)相同的取代 基，而對于在糖單元三個位置上分別引入不同結(jié)構(gòu)取代基的研究相對較少，這在很大程度 上限制了直鏈淀粉類衍生物的發(fā)展及其手性識別機理的詮釋。對于直鏈淀粉類衍生物而 言，已有報道表明可通過6-位保護法實現(xiàn)2-、3_位與6-位之間的選擇性取代（Bull Chem Soc Jpn，1993, 66, 2225)。除此之外，近年來申請人已成功實現(xiàn)在直鏈淀粉糖單元2-位與 3-、6_位之間的選擇性取代，以及2-、3-、6_位三個位置之間同時選擇性引入三種不同基團 (J Chromatogr A，2010, 1217, 1041)。研究表明，三個位置所引入的取代基對于直鏈淀粉 類衍生物的手性識別性能均具有較大影響。與此同時，這樣的嘗試不僅使得多糖類衍生物 的類型與結(jié)構(gòu)組合更趨多樣化，且可開發(fā)手性識別性能更高的新型手性固定相，并能進一 步對多糖類衍生物的手性識別機理進行深入探索。直至目前，對于在直鏈淀粉糖單元2_、 6-位與3-位之間實現(xiàn)選擇性取代的合成方法還未被報道。而探索在多糖的不同位置引入 不同性能與結(jié)構(gòu)取代基的方法對于拓展多糖類衍生物的合成方法及其手性識別機理的深 入研究具有重要意義，對于生命及生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有較大的理論與實際價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種原料來源廣泛、價廉易得，合成工藝簡單、易于控制， 產(chǎn)率高的具有不同氨基甲酸酯側(cè)基直鏈淀粉類衍生物的區(qū)域選擇性合成方法。本發(fā)明的目 的還在于提供一種具有不同氨基甲酸酯側(cè)基直鏈淀粉類衍生物的應(yīng)用方法。
[0004] 本發(fā)明的具有不同氨基甲酸酯側(cè)基直鏈淀粉類衍生物的區(qū)域選擇性合成方法包 括：
[0005] 步驟一：將干燥的直鏈淀粉在120°C ±5°C溫度下，在無水N，N_二甲基乙酰胺中攪 拌2-6h ;冷卻至100°C ±5°C后加入直鏈淀粉質(zhì)量的1. 5~2倍的氯化鋰；繼續(xù)攪拌2-6h， 加入咪唑并攪拌均勻，再加入過量的二甲基叔己基氯化硅，重新升溫至l〇〇°C ±5°C，持續(xù) 攪拌回流18-24h ;冷卻至室溫，加入緩沖液沉降過濾，用乙醇和水洗滌，40-60°C真空干燥 至恒重，得到2-、6_位保護中間產(chǎn)物；
[0006] 步驟二：將上述2_、6_位保護中間產(chǎn)物于80°C ±5°C溫度下真空干燥2_4h，然 后在無水吡啶中回流4-10h，升溫至100°C ±5°C后加入過量的苯基異氰酸酯NCO-R1，在 100°C ±5°C下繼續(xù)回流12-16h，用甲醇充分洗滌并真空干燥；
[0007] 步驟三：將步驟二所得中間產(chǎn)物溶解于含有四丁基氟化銨的四氫呋喃溶液中進行 水解，50°C下攪拌24h，用甲醇洗滌并真空干燥；
[0008] 步驟四：將步驟三所得產(chǎn)物溶解于無水吡啶中100°C ±5°C下回流4-10h，再加入 另一種過量的苯基異氰酸酯％0-1?2,80-100°(：下繼續(xù)回流12-1611，檢測反應(yīng)體系中異氰酸 酯已過量，停止反應(yīng)；加入甲醇，充分洗滌、過濾并在40-60°C下真空干燥得到具有不同氨 基甲酸酯側(cè)基直鏈淀粉類衍生物；
[0009] 其中NCO-為異氰酸酯基團，R1為3, 5-二氯苯基、R2為3-氯苯基；R 1為4-氯苯基、 R2為3-甲基苯基；R1為苯基、R2為3-甲基苯基。
[0010] 本發(fā)明的具有不同氨基甲酸酯側(cè)基直鏈淀粉類衍生物的應(yīng)用方法為：具有不同氨 基甲酸酯側(cè)基直鏈淀粉類衍生物用于制備手性固定相，具有不同氨基甲酸酯側(cè)基直鏈淀粉 類衍生物充分溶解于四氫呋喃中，然后運用涂敷法均勻涂覆在大孔氨丙基硅膠的表面，并 采用勻漿法裝柱，完成手性固定相的制備，所述大孔氨丙基硅膠的粒徑7 μ m、孔徑100nm。
[0011] 本發(fā)明以直鏈淀粉為最初原料，先在直鏈淀粉的糖單元2-、6-位上同時引入二甲 基叔己基硅酯作為保護基團，然后在糖單元3-位上引入一種苯基氨基甲酸酯基團，隨后在 堿性溶液中脫掉保護基團還原2_、6_位羥基，最后在2_、6_位上同時引入另一種苯基氨基 甲酸酯基團，最終實現(xiàn)直鏈淀粉衍生物的區(qū)域選擇性合成。在此基礎(chǔ)上，將所合成的新型直 鏈淀粉衍生物充分溶解后，運用涂敷法將聚合物均勻涂覆在硅膠表面，采用勻漿法裝柱，制 備新型直鏈淀粉手性固定相。用高效液相色譜對所制備手性固定相的手性識別性能進行詳 細評價。
[0012] 以上合成路線清晰可行、工藝成熟、操作簡單、且易于實現(xiàn)，可用于大規(guī)模的批量 生產(chǎn)。所合成衍生物的結(jié)構(gòu)規(guī)整，且符合預(yù)期合成結(jié)構(gòu)目標(biāo)。
[0013] 圖7的表1中的色譜結(jié)果表明，該新型直鏈淀粉區(qū)域選擇性取代衍生物對各種外 消旋體顯示出優(yōu)秀的手性識別性能，尤其對于文中六種對映體，分別為特羅杰堿（圖2-1)、 反式2, 3-二苯基環(huán)氧乙烷（圖2-2)、苯偶姻（圖2-3)、三乙?；徕挘▓D2-6)、黃烷 酮（圖2-7)和（+/-）-鹽酸普萘洛爾（圖2-10)，可實現(xiàn)完全的基線分離，而且對于特羅 杰堿（圖2-1)、苯偶姻（圖2-3)和黃烷酮（圖2-7)三種對映體的分離效果已超過了目前 市售商品化手性柱中效果最優(yōu)且單一取代的ChiralcelAD柱，表明所制備的新型區(qū)域選擇 性直鏈淀粉衍生物手性固定相具有較大的實用價值和市場開發(fā)潛力。其中，新型直鏈淀粉 衍生物一一直鏈淀粉-[2, 6-二（3-甲基苯基氨基甲酸酯）-3-苯基氨基甲酸酯]對于黃烷 酮（圖2-7)對映體的色譜拆分譜圖示于圖6中，從圖中可以看到該衍生物對于黃烷酮對映 體實現(xiàn)了完全的基線分離，且分離效果遠遠超過手性商品柱ChiralcelAD。 【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的直鏈淀粉衍生物的區(qū)域選擇性合成路線。圖1中所合成的三種直 鏈淀粉衍生物所引入的取代基分別為：R1為3, 5-二氯苯基-
R2為3-甲基苯基
[0015] 圖2-1至圖2-10為用于評價新型手性固定相手性識別性能的10種外消旋體的結(jié) 構(gòu)。其中，圖2_1為特羅杰堿，圖2-2為反式2, 3-二苯基環(huán)氧乙燒，圖2-3為苯偶姻，圖2-4 為2-苯基環(huán)己，圖2-5為2, 2, 2-三氟甲基-1-(9-蒽基）-乙醇，圖2-6為三乙?；?鈷，圖2-7為黃烷酮，圖2-8為2, 2-二甲基-1-苯基-丙醇，圖2-9為聯(lián)萘酚，圖2-10為鹽 酸普萘洛爾。
[0016] 圖3為所合成的直鏈淀粉_[2, 6_二（3_氯苯基氨基甲酸酯）-3-(3, 5_二氯苯基 氨基甲酸酯）](Ia)的核磁共振氫譜（1H-NMR) (500MHz，氘代吡啶，80°C )。
[0017] 圖4為所合成的直鏈淀粉_[2, 6-二（3-甲基苯基氨基甲酸酯）-3-(4-氯苯基氨 基甲酸酯）](Ib)的核磁共振氫譜（1H-NMR) (500MHz，氘代吡啶，80°C )。
[0018] 圖5為所合成的直鏈淀粉-[2, 6-二（3-甲基苯基氨基甲酸酯）-3-苯基氨基甲酸 酯](Ic)的核磁共振氫譜（1H-NMR) (500MHz，氘代吡啶，80°C )。
[0019] 圖6為所合成的直鏈淀粉-[2, 6-二（3-甲基苯基氨基甲酸酯）-3-苯基氨基甲酸 酯](Ic)對于黃烷酮對映體的色譜拆分譜圖。
[0020] 圖7為三種直鏈淀粉衍生物對于十種外消旋體的手性拆分結(jié)果表。
【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明的技術(shù)方案主要包括：
[0022] 1.取直鏈淀粉于高溫下真空干燥2_4h，升溫，然后在無水N，N-二甲基乙酰胺中攪 拌2-6h ;適當(dāng)冷卻后加入氯化鋰（質(zhì)量為直鏈淀粉質(zhì)量的1. 5倍）；繼續(xù)攪拌2-6h，加入咪 唑并攪拌均勻，再加入過量的二甲基叔己基氯化硅，重新升溫，持續(xù)攪拌回流18_24h后停 止反應(yīng)；冷卻至室溫，加入緩沖液沉降過濾，用乙醇和水洗滌，40-60°C真空干燥至恒重，產(chǎn) 率為 70-95%。
[0023] 2.將上述2_、6_位保護中間產(chǎn)物于高溫下繼續(xù)真空干燥2_4h，然后在無水吡啶中 回流4-10h，升溫后加入過量的苯基異氰酸酯（NC0-R 1，其中NCO-為異氰酸酯基團，R1分別 代表三種不同取代基，如圖1所示），在l〇〇°C下繼續(xù)回流12-16h后停止反應(yīng)，用甲醇充分 洗滌并真空干燥。
[0024] 3.將上一步所得中間產(chǎn)物溶解于含有四丁基氟化銨的四氫呋喃溶液中進行水解， 50°C下攪拌24h停止反應(yīng)；仍用甲醇洗滌并真空干燥，產(chǎn)率為60-85%。
[0025] 4.將以上產(chǎn)物充分溶解于無水吡啶中高溫下回流4-10h，再加入另一種過量的苯 基異氰酸酯（NC0-R 2,其中NCO-為異氰酸酯基團，R2分別代表兩種不同取代基，如圖1所 示），80-100°C下繼續(xù)回流12-16h，檢測反應(yīng)體系中異氰酸酯已過量，停止反應(yīng)；加入甲醇， 充分洗滌、過濾并在40-60°C下真空干燥，產(chǎn)率為85-100%。
[0026] 5.將所合成的最終產(chǎn)物充分溶