邱琬雅 馮 航 許志剛* 朱瑞芝 張鳳梅 劉志華 司曉喜*

(1.昆明理工大學(xué) 理學(xué)院 化學(xué)分離與富集重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650500；2.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，昆明 650231)

前言

聯(lián)萘酚(1，1’一聯(lián)二萘酚，1，1’-Bi-2-naphthanol)是軸向手性分子的典型代表，常用作金屬配體，廣泛用于催化不對稱有機(jī)合成反應(yīng)[1-2]。聯(lián)萘酚在分子識(shí)別、藥物合成、新型材料制備等方面也有重要用途[1，3]。R構(gòu)型的聯(lián)萘酚主要用作不對稱合成中的助劑及手性催化劑配體等；S-聯(lián)萘酚是合成多種手性醫(yī)藥的中間體，但它會(huì)危害水體，尤其不能將高濃度的S-聯(lián)萘酚直接排放到水體中(圖1)。因此，對手性聯(lián)萘酚的對映體進(jìn)行拆分并監(jiān)測其在水體中的含量是十分必要的。

圖1 聯(lián)萘酚對映體分子結(jié)構(gòu)式Figure 1 The molecular structure of the enantiomer of binaphthol.

目前，聯(lián)萘酚對映體的拆分方法有化學(xué)拆分法[4-6]、生物酶法[7]、毛細(xì)管電泳法[8]、高效液相色譜法[9-10]。其中，高效液相色譜具有檢測速度快、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，是最為常規(guī)的手性拆分方法。然而，現(xiàn)有用于聯(lián)萘酚手性拆分的高效液相色譜法大都采用正相色譜法[11-12]，大量低極性有機(jī)溶劑的使用不符合綠色化學(xué)的發(fā)展理念，正相色譜的流動(dòng)相和水相樣品也不兼容。本課題組已經(jīng)使用雙柱串聯(lián)的反相色譜法實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)極性化合物的檢測[13]，甚至含手性柱的反相色譜法被成功用于水相樣品中萘普生對映體的拆分[14]。因此，含有手性柱的反相色譜法極可能實(shí)現(xiàn)聯(lián)萘酚對映體的分離檢測。本文采用反相液相色譜法，研究了6種不同的手性固定相對聯(lián)萘酚的手性拆分效果，并進(jìn)行了一系列分離條件的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)萘酚對映體的反相液相色譜分離，進(jìn)一步將其用于實(shí)驗(yàn)室廢水中聯(lián)萘酚對映體的分離與檢測。建立的聯(lián)萘酚對映體的反相色譜拆分法對于監(jiān)測環(huán)境水體中的手性化合物具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Dionex Ulti Mate 3000高效液相色譜儀(美國戴安公司)，CHIRALPAK?IA [直鏈淀粉-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)]手性柱(250 mm ×4.6 mm，5μm，大賽璐藥物手性技術(shù)上海有限公司)；CHIRALPAK?IB [纖維素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)]手性柱(250 mm×4.6 mm，5μm，大賽璐藥物手性技術(shù)上海有限公司)；CROWNPAK?CR-I(+)冠醚手性柱(150 mm × 3.0 mm，5μm，大賽璐藥物手性技術(shù)上海有限公司)；YMC-CHIRAL-γ-CD-BR(γ-溴化環(huán)糊精)手性柱(4.6 mm × 250 mm D.S.，5μm，12 nm，YMC股份有限公司)；CHIRALPAK?QN-AX [O-9-(叔丁酯氨基甲酰)奎寧]手性柱(150 mm ×4.6 mm，5μm，大賽璐藥物手性技術(shù)上海有限公司)；CHIRALART?SB[纖維素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)]手性柱(250 mm×4.6 mm I.D.，5μm，YMC股份有限公司)；SC-04低速離心機(jī)(安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司)。

甲醇(色譜純，北京百靈威科技有限公司)，R-聯(lián)萘酚(99%，上海阿拉丁試劑有限公司)，S-聯(lián)萘酚(99%，上海麥克林生化科技有限公司)，甲酸(分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司)，冰乙酸(分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司)，純凈水為娃哈哈純凈水，實(shí)驗(yàn)室廢水分別為化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓下水道水、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室排污水以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓污水凈化處理后的排放水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

分別準(zhǔn)確稱取R-聯(lián)萘酚和S-聯(lián)萘酚各0.025 0 g于50 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度，得到濃度為1 g/L的聯(lián)萘酚外消旋體標(biāo)準(zhǔn)溶液，于冰箱中低溫儲(chǔ)存。采用逐級稀釋配制一系列濃度為0.1、0.5、1、10、20、50、100 mg/L的聯(lián)萘酚工作溶液。對色譜柱、流動(dòng)性比例、柱溫和流速等主要的分離條件進(jìn)行了優(yōu)化。流動(dòng)相為甲醇-1%醋酸水(90∶10，v/v)，檢測波長為230 nm，流速為0.8 mL/min，柱溫25 ℃，進(jìn)樣量20 μL。

2 結(jié)果討論

2.1 色譜柱的優(yōu)化

為實(shí)現(xiàn)聯(lián)萘酚對映體拆分，在流動(dòng)相為甲醇-1%醋酸水(90∶10，v/v)、流速0.8 mL/min、柱溫25 ℃、檢測波長230 nm條件下，選擇6種手性柱對聯(lián)萘酚對映體進(jìn)行拆分。結(jié)果如圖2所示，聯(lián)萘酚對映體在CHIRALPAK?IA手性柱和CHIRALART?SB上有分離趨勢，其余4種手性柱幾乎沒有實(shí)現(xiàn)聯(lián)萘酚對映體的拆分；而使用CHIRALPAK?IA柱時(shí)，聯(lián)萘酚對映體分離趨勢最大。因此，使用該手性柱進(jìn)行后續(xù)的分離條件優(yōu)化。

圖2 不同手性色譜柱對手性聯(lián)萘酚拆分效果的影響Figure 2 The effect of different chiral columns on the resolution of the enantiomer of binaphthol.

2.2 流動(dòng)相中酸種類優(yōu)化

分別考察1%乙酸和1%甲酸水溶液對聯(lián)萘酚對映體拆分的影響。色譜條件為CHIRALPAK?IA手性柱，流速0.8 mL/min、柱溫25 ℃、流動(dòng)相比例(90∶10，v/v)。結(jié)果如圖3所示，流動(dòng)相中酸的種類對拆分效果產(chǎn)生了一定影響。當(dāng)使用1%乙酸水溶液作為流動(dòng)相時(shí)，分離度大且峰高更高，拆分效果更好。因此，選用甲醇-1%乙酸水溶液為流動(dòng)相，并進(jìn)一步進(jìn)行流動(dòng)相比例優(yōu)化。

圖3 流動(dòng)相中1%乙酸(a)和1%甲酸(b)對聯(lián)萘酚對映體拆分效果的影響Figure 3 The effect of 1% acetic acid(a) and 1% formic acid(b) in the mobile phase on the enantiomeric resolution of the enantiomer of binaphthol.

2.3 流動(dòng)相比例的優(yōu)化

流動(dòng)相比例也會(huì)對聯(lián)萘酚對映體拆分效果產(chǎn)生影響，在此，考察的水相比例分別為5%、8%、10%、15%、20%。色譜條件為CHIRALPAK?IA柱，柱溫25 ℃、流速0.8 mL/min、檢測波長230 nm。結(jié)果如圖4所示，當(dāng)水相比例低于10%時(shí)，分析物保留時(shí)間短、分離度??；超過10%后，分析物色譜峰峰展寬且分離度小。流動(dòng)相比例為90∶10(v/v)時(shí)，聯(lián)萘酚對映體具有較好的峰形和分離效果。

圖4 流動(dòng)相比例對聯(lián)萘酚對映體分離的影響Figure 4 The effect of mobile phase ratio on the separation of the enantiomer of binaphthol.

2.4 流速的優(yōu)化

為考察流速對聯(lián)萘酚對映體拆分效果的影響，在色譜柱為CHIRALPAK?IA柱、流動(dòng)相甲醇-1%乙酸水(90∶10，v/v)、柱溫25 ℃、檢測波長230 nm條件下，流速從0.5 mL/min增至1.0 mL/min，對比聯(lián)萘酚的拆分效果。結(jié)果如圖5所示，隨著流速的增大，聯(lián)萘酚對映體的保留時(shí)間逐漸減小，在流速為0.7 mL/min時(shí)，分離度為0.92。兼顧分析效率、拆分效果、壓強(qiáng)和色譜柱使用壽命，選用0.7 mL/min作為最佳流速。

圖5 流速對聯(lián)萘酚對映體分離的影響Figure 5 The effects of flow rate on the separation of the enantiomer of binaphthol.

2.5 柱溫的優(yōu)化

以CHIRALPAK?IA為手性分離柱，進(jìn)一步考察柱溫對分離的影響，柱溫分別選擇20、22、25、28、30 ℃。結(jié)果如圖6所示，柱溫在所選的常用溫度范圍內(nèi)，對聯(lián)萘酚對映體的保留時(shí)間幾乎沒有變化，僅有微小的分離度變化；在柱溫為25 ℃時(shí)具有較好的分離效果，因此選擇25 ℃為最佳的柱溫。

圖6 柱溫對聯(lián)萘酚對映體分離的影響Figure 6 The effects of column temperature on the separation of the enantiomer of binaphthol.

2.6 實(shí)際樣品測定

配制系列不同濃度的聯(lián)萘酚對映體水溶液，采用上述手性色譜分析建立測定方法，線性范圍0.1～100 mg/L，得到R-聯(lián)萘酚的線性方程為：y=0.42x+0.56，R=0.999 1，S-聯(lián)萘酚的線性方程為：y=0.84x+0.99，R=0.999 1。所建立的方法進(jìn)一步用于實(shí)際水樣中聯(lián)萘酚對映體含量的測定，分別測定了化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓下水道水(水樣1)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室排污水(水樣2)以及排污凈化處理后的排放水(水樣3)三種水樣。收集的水樣經(jīng)0.45 μm的濾膜過濾，每份樣品平行測定3次。所采集的水樣均未檢出聯(lián)萘酚對映體。

為進(jìn)一步驗(yàn)證所建立方法的可靠性，進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)濃度分別為0.5、10、50 mg/L，實(shí)際水樣的色譜圖如圖7所示，基質(zhì)不會(huì)對聯(lián)萘酚對映體的檢測造成干擾。加標(biāo)回收率如表1所示，聯(lián)萘酚對映體的加標(biāo)回收率在80.2%～118%，RSD小于9.5%，滿足實(shí)際樣品的分析要求。

a—實(shí)際水樣直接進(jìn)樣檢測；b—廢水加標(biāo)10 mg/L聯(lián)萘酚對映體色譜分析圖圖7 化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓下水道水樣中聯(lián)萘酚的色譜檢測圖Figure 7 Chromatogram of wastewater sample from the chemical laboratory building.

表1 實(shí)際樣品中聯(lián)萘酚對映體的含量及加標(biāo)回收率Table 1 Content and recovery of binaphthol enantiomers in actual samples /%

3 結(jié)論

建立了一種反相手性色譜法用于聯(lián)萘酚對映體的拆分，并將此方法運(yùn)用于實(shí)際廢水樣品中聯(lián)萘酚對映體含量的分離檢測。在使用的6種手性柱中，CHIRALPAK?IA手性柱對聯(lián)萘酚對映體拆分效果最佳，進(jìn)一步優(yōu)化了色譜條件，建立了水相樣品中聯(lián)萘酚對映體的分離檢測方法，將建立的方法用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓廢水中聯(lián)萘酚對映體的含量檢測。所收集的三種水樣中均未檢出聯(lián)萘酚，聯(lián)萘酚的加標(biāo)回收率在80.2%～118%，RSD小于9.5%。該方法可以有效地用于復(fù)雜基質(zhì)水體中手性聯(lián)萘酚對映體的含量檢測。