在食品、醫(yī)藥和化工行業(yè)，實(shí)驗(yàn)者常和手性物質(zhì)碰面。手性即鏡像不對(duì)稱性，分子結(jié)構(gòu)類似，生物活性卻迥然相異，尤其對(duì)藥物安全性、有效性有著決定性影響，典型案例如沙利度胺(反應(yīng)停)。因此，其分離與鑒定至關(guān)重要且挑戰(zhàn)巨大，選擇合適、高效的手性拆分手段可以事半功倍。
手性液相色譜直鏈淀粉柱使用廣泛，但有些低沸點(diǎn)、大極性小分子使用手性液相也很難分析，在這種情況下，手性氣相色譜可以起到很好的補(bǔ)充作用。
手性氣相色譜通常使用環(huán)糊精作為固定相，β-環(huán)糊精應(yīng)用最為廣泛。它是一種環(huán)狀多糖，因結(jié)構(gòu)帶有許多羥基，而待測(cè)物疏水性往往較強(qiáng)，通過對(duì)環(huán)糊精表面進(jìn)行適當(dāng)改性、修飾可以提升疏水作用力，增強(qiáng)對(duì)非極性、弱極性化合物的保留。
為此，我們可以給大家提供三款極具特色的β-環(huán)糊精氣相手性柱：
SH-βDEXsa是將2,3-二乙酰氧基-6-叔丁基二甲基甲硅烷基β-環(huán)糊精加入14%氰基丙基苯基/86%二甲基聚硅氧烷；
SH-βDEXse是將2,3-二-O-乙基-6-叔丁基二甲基甲硅烷基β-環(huán)糊精加入14%氰基丙基苯基/86%二甲基聚硅氧烷；
SH-βDEXsm是將2,3-二-O-甲基-6-叔丁基二甲基甲硅烷基β-環(huán)糊精加入14%氰基丙基苯基/86%二甲基聚硅氧烷。
通過環(huán)糊精與對(duì)映異構(gòu)體形成瞬態(tài)非對(duì)映異構(gòu)體，結(jié)合氰丙基對(duì)異構(gòu)體的高選擇性，利用氣相柱高理論塔板數(shù)放大差異，從而實(shí)現(xiàn)分離。
研究人員在方法開發(fā)時(shí)往往選用液相色譜，手性氣相開發(fā)經(jīng)歷往往較少，為此我們通過正交試驗(yàn)確定最優(yōu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)手性分子的精準(zhǔn)拆分。
要達(dá)到最佳分離效果，需要優(yōu)化
色譜柱類型、載氣線速度、
初始柱溫和升溫速率等參數(shù)
我們將從實(shí)戰(zhàn)經(jīng)歷為大家展開。
01 正交試驗(yàn)亮點(diǎn)優(yōu)勢(shì)
正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因其高效、系統(tǒng)的特點(diǎn)成為多因素優(yōu)化問題的首選方案。通過有限實(shí)驗(yàn)組合，迅速篩選出影響顯著的因子及其最優(yōu)水平組合，避免了全排列組合的費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在手性氣相色譜中，正交試驗(yàn)?zāi)軌蛳到y(tǒng)評(píng)估出色譜柱類型、載氣線速度、初始柱溫和升溫速率等多個(gè)因素對(duì)手性異構(gòu)體分離度影響，為系統(tǒng)優(yōu)化提供科學(xué)參考。
02 正交試驗(yàn)實(shí)戰(zhàn)演示
在一項(xiàng)針對(duì)3-環(huán)己烯甲酸手性拆分研究中，我們精心設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)考慮了以下因素及水平設(shè)置：
色譜柱類型： SH-βDEXsa、SH-βDEXse、SH-βDEXsm（共3個(gè)水平）
載氣線速度： 30、50、70 cm/sec（共3個(gè)水平）
初始柱溫： 70、100、130℃（共3個(gè)水平）
升溫速率： 1.0、3.0、5.0℃/min（共3個(gè)水平）
表1. 正交試驗(yàn)的因素和水平
通過構(gòu)建正交表，我們開展了一系列實(shí)驗(yàn)并記錄對(duì)映異構(gòu)體分離度作為重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。如編號(hào)1實(shí)驗(yàn)使用了SH-βDEXsa色譜柱，線速度為30 cm/sec，初始柱溫為70 ℃，升溫速率為1.0 ℃/min，由此類推。
表2 3-環(huán)己烯甲酸對(duì)映異構(gòu)體的正交試驗(yàn)結(jié)果
03 正交試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果
在完成所有預(yù)定正交實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過表2極差分析結(jié)果可知，對(duì)于3-環(huán)己烯甲酸對(duì)映異構(gòu)體拆分，升溫速率和色譜柱類型是主要影響因素，初始柱溫次之，最后是載氣線速度，最優(yōu)條件為D1A3C1B1，即選用手性氣相柱SH-βDEXsm, 30 m × 0.25 mm × 0.25 μm，載氣線速度為30 cm/sec，初始柱溫為70 ℃，以1.0 ℃/min的速率升至200 ℃。在此最優(yōu)條件下重新測(cè)試，3-環(huán)己烯甲酸對(duì)映異構(gòu)體分離度為3.50。最優(yōu)條件下色譜圖如圖1所示：
圖 1 最優(yōu)條件下的3-環(huán)己烯甲酸對(duì)映異構(gòu)體
分離結(jié)果
SH-βDEXse
·固定相：將2,3-二-O-乙基-6-O-叔丁基二甲基硅基β-環(huán)糊精添加到14%氰丙基苯基/86%二甲基聚硅氧烷。
SH-βDEXsm
·固定相：將2,3-二-O-甲基-6-O-叔丁基二甲基硅基β-環(huán)糊精添加到14%氰丙基苯基/86%二甲基聚硅氧烷。
SH-βDEXsa
·固定相：將2,3-二乙酰氧基-6-O-叔丁基二甲基硅基β-環(huán)糊精添加到14%氰丙基苯基/86%二甲基聚硅氧烷。
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