專利名稱：用于手性拆分外消旋體的羧甲基－β－環(huán)糊精插層水滑石及其制備方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明屬于外消旋體的手性拆分領(lǐng)域，特別是提供了一種用于手性拆分外消旋體的羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石及其制備方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)組成、分子式完全相同，但組成化合物的原子或原子團(tuán)在空間的取向不同的鏡像化合物叫對映體。由于它們像人的兩只手一樣彼此不能重合，又稱為手性化合物。對映體在生物過程中，特別是在藥物領(lǐng)域的不同作用越來越被人們所認(rèn)識。在生物體內(nèi)，生物大分子均處于高度復(fù)雜的手性環(huán)境之中，對映體藥物進(jìn)入生物體內(nèi)會在藥理活性、代謝過程和代謝產(chǎn)物、引起的毒副作用等方面產(chǎn)生顯著的差異。在通常情況下，只有一個對映體具有藥理作用，而另一個對映體則無作用，甚至還會產(chǎn)生很強(qiáng)的毒性或副作用。因此，手性中間體及拆分技術(shù)是許多制藥及化學(xué)公司正在研究開發(fā)的重點(diǎn)。對映體的理化性質(zhì)極為相近，手性拆分難度大。色譜技術(shù)是目前手性拆分的主要方法，其中包括薄層色譜、氣相色譜、高效液相色譜等。手性固定相高效液相色譜是用得最多的一種，其主要缺點(diǎn)是柱子價格昂貴，性能往往比普通液相柱低；應(yīng)用范圍較窄，通常需要幾類不同的手性液相色譜柱來滿足某一特定的分析要求。
環(huán)糊精(cyclodextrin，CD)是由α-D-吡喃型葡萄糖單元通過α-1，4-糖苷鍵組成的環(huán)狀寡聚糖，由于環(huán)糊精及其衍生物具有特殊的手性環(huán)狀空腔，可以提供良好的手性環(huán)境，它們不僅廣泛用于分離光學(xué)異構(gòu)體，還用于分離各種幾何異構(gòu)體，如芳烴的鄰，間，對位異構(gòu)體，萜類和多環(huán)芳烴的位置異構(gòu)體等。文獻(xiàn)T.Kossielski，D.Sybilska，J.Jurczak，J Chromatogr.，1983，280，131就采用在α-CD和甲酰胺組成的固定相填充柱上實(shí)現(xiàn)了氣相色譜對映體分離，拆分了α-，β-蒎烯對映異構(gòu)體，1987年(Z.Juvancz，H.-P.Nowotny，J.Szejtli，HRC，1987，10，105)匈牙利的Szejtli研究組首次制備了全甲基-β-CD涂層毛細(xì)管，把毛細(xì)管的高柱效和環(huán)糊精的高選擇性相結(jié)合，使氣相色譜法分離對映體獲得了更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。
雙金屬復(fù)合氫氧化物又稱為水滑石(Layered Double Hydroxides，簡寫為LDHs)是一種新型的多功能層狀材料，其化學(xué)穩(wěn)定性良好，具有強(qiáng)的抗熱性能，且LDHs層板金屬離子可調(diào)變，層間陰離子具有可交換性，多種功能性陰離子都可通過離子交換進(jìn)入層間，得到各種功能性復(fù)合材料，因此可將其作為模板，根據(jù)需要同時調(diào)控層板金屬和層間陰離子，得到功能性復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種用于手性拆分外消旋體的羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石及其制備方法。以羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石為吸附劑，手性拆分外消旋體的方法。利用LDHs的層間離子可交換性、層板可控和層板結(jié)構(gòu)定位效應(yīng)，將羧甲基-β-環(huán)糊精以陰離子的形式引入層間，制得無機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料。然后用制得的插層產(chǎn)物進(jìn)行外消旋苯基乙二醇和苯乙醇的手性拆分。該材料可優(yōu)先吸附(R)型苯基乙二醇和苯乙醇，從而實(shí)現(xiàn)外消旋苯基乙二醇和苯乙醇的手性拆分。
本發(fā)明的用于手性拆分外消旋體羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石的組成為層間陰離子為NO3-或者Cl-的水滑石前體，將羧甲基-β-環(huán)糊精經(jīng)離子交換取代NO3-或者Cl-進(jìn)入水滑石層間，構(gòu)成羧甲基-β-環(huán)糊精陰離子占層間陰離子摩爾總數(shù)20～100％的陰離子型超分子層狀材料。
本發(fā)明所制備的用于手性拆分外消旋體羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石的化學(xué)式為[(M2+)1-x(M3+)x(OH)2]x+(CMCDn-)x/n·mH2O，CMCD為羧甲基-β-環(huán)糊精；其中0.2≤x≤0.33，n＝0.5-4，m＝3-6為層間結(jié)晶水分子數(shù)，M2+代表二價金屬離子，可以是Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu2+的任何一種，M2+優(yōu)選Zn2+；M3+代表三價金屬離子，可以是Al3+、Cr3+的任何一種，M3+優(yōu)選Al3+。
本發(fā)明的羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石的制備步驟如下a.制備層間陰離子為NO3-或者Cl-，層板二價、三價陽離子摩爾比M2+/M3+＝2～3的水滑石前體；b.將羧甲基-β-環(huán)糊精的鈉鹽溶于除CO2的去離子水中，制得飽和溶液；c.將a中所述水滑石前體加入到溶液b中，在N2保護(hù)并攪拌下，50～70℃下反應(yīng)12～48h，產(chǎn)物用去CO2水洗滌、離心6次，40～70℃下干燥后即可得到羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石[(M2+)1-x(M3+)x(OH)2]x+(CMCDn-)x/n·mH2O。
本發(fā)明所述的水滑石主體層板選擇二價金屬陽離子Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu2+中的任何一種與三價金屬陽離子Al3+、Cr3+中的任何一種組合。
將制得的插層產(chǎn)物進(jìn)行XRD、IR、元素分析表征，并研究其手性選擇性吸附性能。由X射線衍射圖可知，層間距明顯變大，表明羧甲基-β-環(huán)糊精經(jīng)離子交換進(jìn)入LDHs層間后；IR譜圖顯示，制備得到的CMCD-LDHs在1606cm-1、1420cm-1處出現(xiàn)了COO-的特征峰，也證明羧甲基-β-環(huán)糊精插層成功。而插層產(chǎn)物吸附苯基乙二醇后，UV-vis分析表明在265，256，251nm附近出現(xiàn)強(qiáng)的苯環(huán)三重特征紫外吸收峰，用手性高效液相色譜分析濾液表明濾液中(S)型苯基乙二醇的量大于(R)型苯基乙二醇的量，說明羧甲基-β-環(huán)糊精插層的水滑石優(yōu)先吸附(R)型苯基乙二醇，以上表明CMCD-LDHs對外消旋苯基乙二醇有手性拆分的效果。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、首次將插層環(huán)糊精的水滑石應(yīng)用于手性拆分領(lǐng)域；利用水滑石層狀材料的可插層組裝性、層板可控和層板結(jié)構(gòu)定位效應(yīng)，把具有優(yōu)異手性拆分性能的環(huán)糊精組裝進(jìn)入水滑石層間，實(shí)現(xiàn)環(huán)糊精分子的固定化及其在層間的高度分散，得到一種可手性拆分外消旋苯基乙二醇的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料。
2、所采用的制備方法工藝簡單，成本低，反應(yīng)易于進(jìn)行；3、通過控制水滑石中陰離子的種類和摩爾比，可調(diào)控水滑石的手性拆分性能。


圖1為實(shí)施例1制備的羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石的X射線粉末衍射圖。其中，a為水滑石前體；b為羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石。
圖2為實(shí)施例1羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石吸附外消旋苯基乙二醇前后的紫外譜圖。其中，c為苯基乙二醇；d為吸附苯基乙二醇前水滑石紫外譜圖；e為吸附苯基乙二醇后水滑石紫外譜圖。
圖3為實(shí)施例1羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石吸附外消旋苯基乙二醇后濾液的高效液相色譜圖。其中，r為(R)型苯基乙二醇；s為(S)型苯基乙二醇
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1步驟A稱取35.6g Zn(NO3)2·6H2O，22.6g Al(NO3)3·9H2O和9.06gNaNO3溶于200ml去CO2水配制混合鹽溶液，另取11.2g NaOH溶于100ml去CO2水中配制堿溶液，室溫下N2保護(hù)采用雙滴法將鹽溶液和堿溶液緩慢加入四口瓶中，強(qiáng)烈攪拌。用0.1mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)pH值為7。所得漿液于70℃晶化24h，產(chǎn)物離心洗滌至中性；取出樣品70℃下干燥20h后進(jìn)行表征，得到Zn2Al-NO3LDHs，其Zn2+/Al3+＝2。
步驟B將20.6g羧甲基-β-環(huán)糊精的鈉鹽[C42H70-nO35·(C2H2O2Na)n]固體加入盛有水滑石前體的四口瓶中，N2保護(hù)加熱至70℃，攪拌下反應(yīng)48h，液體變成淺黃色。產(chǎn)物離心洗滌至中性，70℃下干燥20h，即可得到羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石Zn2Al-CMCD LDHs。
步驟C準(zhǔn)確稱量一定量的羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石(Zn2Al-CMCD LDHs)和外消旋苯基乙二醇，加入20ml除CO2的去離子水中，制成樣品。以此為基準(zhǔn)，按照相同比例逐步縮小苯基乙二醇的使用量，制成另外系列樣品。將其于氮?dú)獗Ｗo(hù)下置于振蕩器中，30℃下振蕩24h，過濾，取濾液做紫外和高效液相色譜分析，用公式(C0-C)V/m，計算吸附量。
由X射線衍射圖可知，羧甲基-β-環(huán)糊精經(jīng)離子交換進(jìn)入LDHs層間后，其層板間距由前體的0.887nm增大到1.644nm；在2θ為61°附近兩種LDHs都有明顯的衍射峰，對應(yīng)的晶胞參數(shù)a都近似為0.305nm，說明羧甲基-β-環(huán)糊精插層前后LDHs層板電荷密度沒有發(fā)生變化，LDHs層板得到較完整的保持。IR譜圖顯示，制備得到的CMCD-LDHs在1606cm-1、1420cm-1處出現(xiàn)了COO-的特征峰，在643cm-1處出現(xiàn)了Zn-O的伸縮振動峰，證明羧甲基-β-環(huán)糊精插層成功。而插層產(chǎn)物吸附苯基乙二醇后，UV-vis分析表明在265，256，251nm附近出現(xiàn)強(qiáng)的苯環(huán)三重特征紫外吸收峰，用手性高效液相色譜分析濾液表明濾液中(S)型苯基乙二醇的量大于(R)型苯基乙二醇的量，說明羧甲基-β-環(huán)糊精插層的水滑石優(yōu)先吸附(R)型苯基乙二醇，以上表明CMCD-LDHs對外消旋苯基乙二醇有手性拆分的效果。
實(shí)施例2步驟A稱取30.7g Mg(NO3)2·6H2O和22.6g Al(NO3)3·9H2O溶于200ml去CO2水配制混合鹽溶液，另取11.2g NaOH溶于100ml去CO2水中配制堿溶液，室溫下N2保護(hù)采用雙滴法將鹽溶液和堿溶液慢慢加入四口瓶中，滴完后用0.1mol/LNaOH溶液調(diào)pH值為10，所得漿液下70℃晶化24h，產(chǎn)物離心洗滌至中性；取出少量樣品70℃下干燥20h后進(jìn)行表征，得到Mg2Al-NO3LDHs，其Mg2+/Al3+＝2。
步驟B按類似實(shí)施例1中步驟B的方法，將20.6g羧甲基-β-環(huán)糊精的鈉鹽[C42H70-nO35·(C2H2O2Na)n]固體加入盛有樣品的四口瓶中，N2保護(hù)加熱至70℃反應(yīng)48h，液體變成淺黃色。產(chǎn)物離心洗滌至中性，70℃下干燥20h，即可得到羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石Mg2Al-CMCD LDHs。
步驟C采取類似實(shí)施例1中步驟C方法，準(zhǔn)確稱量一定量的羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石(Mg2Al-CMCD LDHs)和外消旋苯基乙二醇，加入20ml除CO2的去離子水中，制成樣品。以此為基準(zhǔn)，按照相同比例逐步縮小苯基乙二醇的使用量，制成另外系列樣品。將其在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下置于振蕩器中，30℃下振蕩24h，過濾，取濾液做紫外和高效液相色譜分析，用公式(C0-C)V/m，計算吸附量。
由X射線衍射圖可知，Mg2Al-CMCD LDHs層板間距由前體的0.874nm增大到1.632nm，在2θ為61°附近兩種LDHs的特征吸收峰對應(yīng)的晶胞參數(shù)a都近似為0.304mn，說明CMCD插層前后LDHs層板電荷密度沒有發(fā)生變化，LDHs層板得到較完整的保持。IR譜圖顯示，插層產(chǎn)物在1610cm-1、1400cm-1處出現(xiàn)了COO-的特征峰，證明配合物CMCD插層成功。而插層產(chǎn)物吸附苯基乙二醇后，UV-vis分析表明在265，256，251nm附近出現(xiàn)強(qiáng)的苯環(huán)三重特征紫外吸收峰，用手性高效液相色譜分析濾液表明濾液中(S)型苯基乙二醇的量大于(R)型苯基乙二醇的量，說明羧甲基-β-環(huán)糊精插層的水滑石優(yōu)先吸附(R)型苯基乙二醇，以上表明CMCD-LDHs對外消旋苯基乙二醇有手性拆分的效果。
實(shí)施例3步驟A稱取16.4g ZnCl2和14.5g AlCl3·6H2O溶于200ml去CO2水配制混合鹽溶液，另取11.2g NaOH溶于100ml去CO2水中配制堿溶液，室溫下N2保護(hù)采用雙滴法將鹽溶液和堿溶液慢慢加入四口瓶中，滴完后用0.1mol/LNaOH溶液調(diào)pH值為6，所得漿液下70℃晶化24h，產(chǎn)物離心洗滌至中性；取出少量樣品70℃下干燥20h后進(jìn)行表征，得到Zn2Al-Cl LDHs，其Zn2+/Al3+＝2。
步驟B按類似實(shí)施例1中步驟B的方法，將20.6g羧甲基-β-環(huán)糊精的鈉鹽[C42H70-nO35·(C2H2O2Na)n]固體加入盛有樣品的四口瓶中，N2保護(hù)加熱至70℃反應(yīng)48h，液體變成淺黃色。產(chǎn)物離心洗滌至中性，70℃下干燥20h，即可得到羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石Zn2Al-CMCD LDHs。
步驟C采取類似實(shí)施例1中步驟C方法，準(zhǔn)確稱量一定量的羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石(CMCD-LDHs)和外消旋苯乙醇，加入20ml除CO2的去離子水中，制成樣品。以此為基準(zhǔn)，按照相同比例逐步縮小苯乙醇的使用量，制成另外系列樣品。將其在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下置于振蕩器中，30℃下振蕩24h，過濾，取濾液做紫外和高效液相色譜分析，用公式(C0-C)V/m，計算吸附量。
由X射線衍射圖可知，Zn2Al-CMCD LDHs層板間距由前體的0.884nm增大到1.643nm，在2θ為61°附近兩種LDHs的特征吸收峰對應(yīng)的晶胞參數(shù)a都近似為0.304nm，說明CMCD插層前后LDHs層板電荷密度沒有發(fā)生變化，LDHs層板得到較完整的保持。IR譜圖顯示，插層產(chǎn)物在1610cm-1、1420cm-1處出現(xiàn)了COO-的特征峰，證明配合物CMCD插層成功。而插層產(chǎn)物吸附苯乙醇后，UV-vis分析表明在265，256，251nm附近出現(xiàn)強(qiáng)的苯環(huán)三重特征紫外吸收峰，用手性高效液相色譜分析濾液表明濾液中(S)型苯乙醇的量大于(R)型苯乙醇的量，說明羧甲基-β-環(huán)糊精插層的水滑石優(yōu)先吸附(R)型苯乙醇，以上表明CMCD-LDHs對外消旋苯乙醇有手性拆分的效果。
權(quán)利要求
1.一種用于手性拆分外消旋體的羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石，其特征在于化學(xué)式為[(M2+)1-x(M3+)x(OH)2]x+(CMCDn-)x/n·mH2O，CMCD為羧甲基-β-環(huán)糊精，其中0.2≤x≤0.33，n＝0.5-4，m＝3-6為層間結(jié)晶水分子數(shù)，M2+代表二價金屬離子Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu2+的任何一種，M3+代表三價金屬離子Al3+、Cr3+的任何一種；層間陰離子為NO3-或者Cl-的水滑石前體，將羧甲基-β-環(huán)糊精經(jīng)離子交換取代NO3-或者Cl-進(jìn)入水滑石層間，構(gòu)成羧甲基-β-環(huán)糊精陰離子占層間陰離子摩爾總數(shù)20～100％的陰離子型超分子層狀材料。
2.按照權(quán)利要求1所述的插層水滑石，其特征在于M2+選擇Zn2+，M3+優(yōu)選Al3+。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的用于手性拆分外消旋體的羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石及的方法，其特征在于a.制備層間陰離子為NO3-或者Cl-，層板二價、三價陽離子摩爾比M2+/M3+＝2～3的水滑石前體；b.羧甲基-β-環(huán)糊精的鈉鹽溶于除CO2的去離子水中，制得飽和溶液；c.將a中所述水滑石前體加入到溶液b中，在N2保護(hù)并攪拌下，50～70℃下反應(yīng)12～48h，產(chǎn)物用去CO2水洗滌、離心，40～70℃下干燥后得到羧甲基-β-環(huán)糊精插層水滑石[(M2+)1-x(M3+)x(OH)2]x+(CMCDn-)x/n·mH2O。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的水滑石主體層板選擇二價金屬陽離子Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu2+中的任何一種與三價金屬陽離子Al3+、Cr3+中的任何一種組合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于手性拆分外消旋體的羧甲基－β－環(huán)糊精插層水滑石及其制備方法，屬于外消旋體的手性拆分領(lǐng)域。插層水滑石的化學(xué)式為[(M
文檔編號C07B57/00GK1830799SQ20061001138
公開日2006年9月13日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者段雪, 衛(wèi)敏, 劉曉磊, 路艷羅, 何靜 申請人:北京化工大學(xué)