手性固定相介紹系列（五)——配體交換

手性配體交換技術(shù)是1961年首次發(fā)展得到應(yīng)用的，這一技術(shù)結(jié)合了離子交換和配體化學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域的特征，從而可以實(shí)現(xiàn)上述任一過(guò)程常常不能單獨(dú)完成的分離工作。

配體交換手性固定相主要以光活性氨基酸或哌可酸作為手性選擇因子，通過(guò)涂漬或鍵合的方式制備而成的高聚物手性固定相。這種固定相主要用于氨基酸及其衍生物的分析。其已廣泛地應(yīng)用于毛細(xì)管電泳、薄層色譜以及高效液相色譜中。

手性配體交換色譜拆分機(jī)制是基于固定相手性配體、金屬離子與被分離溶質(zhì)對(duì)映體形成一對(duì)非對(duì)映的配合物，二者的熱力學(xué)穩(wěn)定性差異導(dǎo)致了色譜分離。當(dāng)非對(duì)映異構(gòu)體絡(luò)合物穩(wěn)定性不同時(shí)，溶質(zhì)對(duì)映體就有可能被分離。有人通過(guò)計(jì)算，認(rèn)為這種穩(wěn)定性之差在某些情況下可高達(dá)800kal/mol，這是由多齒狀絡(luò)合物中的位阻關(guān)系產(chǎn)生的。

圖1是在配體交換實(shí)驗(yàn)中典型的非對(duì)映異構(gòu)體絡(luò)合物，（R,S)-絡(luò)合物由于形成軸向的溶劑配體而比（S,S)-絡(luò)合物穩(wěn)定。

圖1 手性配體交換原理

金屬離子可以在軸向接受一個(gè)溶劑分子配體，形成較穩(wěn)定的配位絡(luò)合物。由于空間位阻關(guān)系，只有右式（R,S)-絡(luò)合物允許形成軸向溶劑配體，而左式(S,S)-絡(luò)合物由于溶質(zhì)氨基酸R基團(tuán)的空間位阻，不能形成這種軸向配位。

配體交換色譜的手性分離過(guò)程受流速、進(jìn)樣量、中心金屬離子種類(lèi)及其濃度、流動(dòng)相的pH值、柱溫、有機(jī)改性劑等因素影響。由于被拆分物質(zhì)與手性配體進(jìn)行配體交換的能力不同，對(duì)于那些配位能力差的被分離物質(zhì)，在高流速下被拆分物質(zhì)與手性配體無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)配位交換，對(duì)拆分不利；而對(duì)于配位能力較強(qiáng)的被分離物質(zhì)，流速對(duì)其分離影響不大。進(jìn)樣量過(guò)載對(duì)分離不利。

中心金屬離子拆分能力的順序?yàn)镃u(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)>Zn(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)，因而Cu(Ⅱ)常用作中心離子。一般情況下，隨著流動(dòng)相pH值的增加，被拆分物質(zhì)的容量因子（K’），α和R都會(huì)增加，當(dāng)增加至堿性時(shí)，K‘和α增加更加顯著，但往往會(huì)引起保留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，峰形變差，同時(shí)過(guò)高的pH值對(duì)柱壽命有不利影響。

圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，侵刪

研究結(jié)果表明：對(duì)于不同種類(lèi)氨基酸的手性拆分，應(yīng)該選擇不同鍵合量的手性固定相，因?yàn)椴煌N類(lèi)的氨基酸與手性配體形成的配合物的穩(wěn)定性各不相同。對(duì)于那些能夠與手性配體形成穩(wěn)定性較強(qiáng)的對(duì)映體應(yīng)該選擇鍵合量較小的短色譜柱，反之則選擇鍵合量大的長(zhǎng)色譜柱。

柱溫對(duì)拆分結(jié)果的影響比較顯著一般在親水性強(qiáng)的聚乙烯胺體系上，保留值隨柱溫升高而增大，而在疏水性的聚苯乙烯體系上，保留值隨柱溫的升高而減小。有機(jī)改性劑的加入一般會(huì)縮短保留時(shí)間，導(dǎo)致分離效果降低。

手性配體交換色譜固定相的制備方法有涂漬法和鍵合法，其中以后者為主。常見(jiàn)的鍵合的配體有L-脯氨酸、羥脯氨酸、組氨酸、纈氨酸、異喹啉羧酸、苯丙氨酸、酒石酸、氮雜環(huán)丁烷酸、哌啶酸、丙二胺、麻黃堿等。這些配體鍵合在高聚物骨架上形成固定相；常見(jiàn)的高聚物骨架有聚苯乙烯、聚乙烯胺、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺等。目前，商業(yè)化的手性配體固定相也有許多不同類(lèi)型的手性柱，有常用于α-氨基酸及其衍生物、α-羥基酸、氨基醇類(lèi)化合物的拆分。

配體交換手性固定相具有多種優(yōu)點(diǎn)，如較強(qiáng)的手性識(shí)別能力、高分離效率等以及環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性較好等。這使得它在拆分多種對(duì)映體方面表現(xiàn)出良好的性能，為手性藥物的研發(fā)和質(zhì)量控制提供了有力的支持。然而，它也存在一些局限性，如對(duì)被分離對(duì)映體的結(jié)構(gòu)有一定的要求，以及可能受到其他作用力干擾等問(wèn)題。

未來(lái)，隨著科技的不斷進(jìn)步和人們對(duì)手性化合物認(rèn)識(shí)的深入，配體交換手性固定相的應(yīng)用前景將更加廣闊。