手性分析分离原理，探索当下前沿科学的奥秘

手性，它是普遍存在于大自然的一个性质，像我们的左右手一样，不能通过简单的平移或者旋转使两者重合在一起，它们只是镜像对称重合，这种性质就叫手性。手性原子是指，它的各个化学键都连接了不同的原子或官能团，如C原子的四个键都连接了不同的官能团，而拥有一个或一个以上手性原子的化合物属于手性化合物。

对于非手性化合物，我们可以用常规方法进行分析，原理是相似相溶；对于手性化合物，我们就会用到手性的相关方法分析，用到的原理是三点相互作用。

氢键：

π-π：

偶极-偶极：

疏水作用力：

包含作用：

填料类型

• 涂覆型（Coated）

原理：手性选择剂（如纤维素衍生物）物理涂覆在硅胶载体表面。

特点：成本较低，但耐受性差（易受强极性溶剂或极端pH破坏），适用于正相色谱（如正己烷/乙醇体系）。

应用：天然产物手性拆分（如萜类化合物）。

• 键合型（Bonded）

原理：手性选择剂通过化学键（如硅氧烷键）固定于硅胶表面。

特点：稳定性高（耐受反相流动相、pH 2-8），寿命长，但成本较高。

应用：药物对映体制备（如布洛芬、兰索拉唑）。

其他类型

• 多糖衍生物柱：对含有酰胺基、芳香烃取代基、羰基、硝基、磺酰 基、氰基、羟基、氨基等基团化合物，以及氨基酸 衍生物等有良好的分离效果。

• 环糊精柱：对含苯基、萘基、氰基的 分离效果，尤其对金属络 中性和酸性化合物有良 好的合物、强酸性化合物 方面的手性拆分非常有特色。

• 蛋白质柱（BSA牛血清白蛋白）：适用水溶性化合物，氨基酸类，伯胺类。
  

填料孔径（Pore Size）

孔径图                                                 粒径图

• 小孔径（100-300 Å）：适合小分子（分子量<2000 Da），如手性药物中间体。

• 大孔径（500-1000 Å）：用于大分子（如多肽、蛋白质）分离，需注意传质阻力问题。

粒径（Particle Size）

• 3 μm：柱效高（理论塔板数>50,000/m），但柱压高（>200 bar），需超高效液相系统（UHPLC）。

• 5 μm：常规分析首选，平衡柱效（~20,000/m）与背压（<150 bar）。

• 10 μm：制备色谱适用，载样量高（>100 mg/g填料），但柱效低。

（1）溶剂类型

• 正相色谱：

非极性主溶剂：正己烷、正庚烷。

极性改性剂：乙醇、异丙醇（比例<20%），用于调节洗脱能力。

应用：脂溶性手性化合物（如甾体类药物）。

• 反相色谱：

主溶剂：乙腈（低粘度）、甲醇（成本低）。

水相添加剂：三氟乙酸（TFA，0.1%）改善峰形。

应用：水溶性手性分子（如β-受体阻滞剂）。

（2）缓冲盐与pH控制

• 常用缓冲盐：

磷酸盐缓冲液（pH 2-7）：兼容UV检测，避免使用MS（易结晶）。

甲酸铵/乙酸铵（pH 3-6）：LC-MS友好，挥发性好。

• pH调节策略：

酸性条件（pH 2-4）：抑制硅胶柱溶解，增强碱性化合物质子化（减少拖尾）。

中性条件（pH 6-7）：适用于易水解化合物（如抗生素）。

碱性条件（pH 8-10）：需使用耐碱柱（如表面修饰硅胶）。

• 添加剂实例：

三乙胺（0.1%）：屏蔽硅羟基活性，减少碱性化合物吸附。

β-环糊精：动态修饰流动相，增强手性选择性。

（1）检测器匹配性

• UV检测器：需目标物具有发色团（如芳香环），检测波长通常选210-254 nm。

• 质谱检测器（MS）：需使用挥发性缓冲盐（如甲酸铵），避免离子抑制效应。

• 示差折光检测器（RID）：适用于无UV吸收化合物（如糖类），但对温度敏感。

（2）流速（Flow Rate）

• 分析型色谱：0.8-1.5 mL/min（4.6 mm内径柱），兼顾分离效率与分析时间。

• 制备型色谱：10-50 mL/min（20 mm以上内径柱），需优化载样量与分离度平衡。

（3）柱温控制

• 常规分析：25-40℃，高温可降低流动相粘度（提高柱效），但可能破坏手性识别。

• 特殊需求：

低温（4℃）：用于热不稳定化合物（如某些酶抑制剂）。

高温（60℃）：加速大分子传质（如多糖手性分离）。

（4）样品溶剂选择

      溶剂强度匹配：

反相色谱：样品溶剂强度≤流动相（如用初始流动相溶解），避免“溶剂效应”导致峰展宽。

正相色谱：避免使用强极性溶剂（如DMSO）进样，优先选择正己烷/乙醇混合溶剂。

体积控制：进样体积≤柱体积的10%（如250 mm×4.6 mm柱体积≈2.5 mL，进样≤250 μL）。