β-环糊精类手性选择剂及其制备方法

摘要

本发明提供了一种β-环糊精类手性选择剂及其制备方法，该β-环糊精类手性选择剂是通过用对烷氧基苯氨基甲酰基(ROC6H5NHCO-)和叠氮基(-N3)取代β-环糊精的羟基氢而形成的，其分子通式为：[(ROC6H5NHCO)n(C42H49O34)(N3)m]，其中，n＝21-m，m＝1-7，R为1-5个碳原子的烷基；而且，对烷氧基苯氨基甲酰基取代的是β-环糊精的2位羟基上的氢、3位羟基上的氢以及部分6位羟基上的氢，而叠氮基取代的β-环糊精的6位羟基上的氢。本发明的产品原料来源广泛、反应条件温和、成本较低等优点。

权利要求

1.一种β-环糊精类手性选择剂，该β-环糊精类手性选择剂是通过用对烷氧基苯氨基甲酰基和叠氮基取代β-环糊精的羟基氢而形成的，其分子通式为：(ROC6H4NHCO)n(C42H49O34)(N3)m，其中，n=21-m，m=1或7，R为1-5个碳原子的烷基；而且，对烷氧基苯氨基甲酰基取代的是β-环糊精的2位羟基上的氢、3位羟基上的氢以及部分6位羟基上的氢，而叠氮基取代的β-环糊精的6位羟基上的氢。

2.如权利要求1所述的β-环糊精类手性选择剂，其特征在于，R为甲基。

3.如权利要求1所述的β-环糊精类手性选择剂，其特征在于，R为乙基。

说明书

β-环糊精类手性选择剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种β-环糊精类手性选择剂及其制备方法，更具体地讲，本发明涉及一种可用于化学键合手性固定相的β-环糊精类手性选择剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 手性异构体的识别和组份含量的确定，尤其是对于一些手性药物分子是非常重要的，因为在生命体系中不同的手性分子其生物活性作用是截然不同的。手性现象就象“建筑生命的砖石”，如，生命过程中糖类倾向于具有D-构型，而氨基酸几乎全部以L-构型存在，生命就是按照这种D、L构型建筑起来的。由于大多数药物的功能是通过与手性的生物物质相互作用才显现。而每一种手性药物的异构体在活性、药力、毒性、传输机理和代谢通道等方面，有可能表现为不同的药理性能。因此，药物的手性纯度变为药物药效检验中一个关键的问题，在许多国家都制定有关法规，即如果一种药物存在不同的手性结构，不同手性异构体的含量和相关的生理活性必须确定和进行说明。

[0003] 手性异构体具有非常相似的物理化学性质，仅仅在对偏振光以及与其它手性分子相互作用时才表现出差异性。因此，目前常用的针对普通化合物的定量分析方法，对于手性异构体来说是毫无作用的。1966年，Gil-Av等(Gil-Av E.etal.，Tetrahedron Lett.1966，1009)采用气相色谱(GC)的方法，首次报道了对一些氨基酸的三氟乙酰衍生物的手性异构体进行定量分析的方法，其利用含有N-三氟乙酰基-L-苯基丙胺酸环己酯的手性固定相对手性异构体进行识别与分离。此后，手性固定相的分离技术被广泛应用于手性色谱的分析与分离，目前为止，被认为是最有效的手性分离与定量分析的手段。由此而发展起来的目前较通用的分析方法是带手性分离柱的高压液相色谱(HPLC)或气相色谱(GC)、毛细管电泳(CE)、超临界流体色谱(SFC)等。

[0004] 目前，采用的手性选择剂一般为：如中国专利申请200410021198中所公开的糖肽类大环抗生素-去甲万古霉素；如中国专利申请200510046924中所公开的R-(+)-1，1’-联萘基-2，2’-二胺衍生物；如中国专利申请200410013305中所公开的手性高分子化合物；以及含环糊精结构的衍生物等。

[0005] 环糊精的分子式为C42H49O34。它是具有由4、5位氢原子和糖苷氧原子组成的强疏水性空腔，和由羟基构成的亲水性外围(见附图1)，能与许多分子形成包结配合物，并对分子的形状、体积和极性，特别是在手性分子的识别上，表现很强的选择性。故环糊精衍生物类作为手性选择剂由于其对手性分离的高效、广谱性，目前许多商品化手性分离柱均采用这一类化合物作为手性选择剂。

[0006] 现有技术中已公开了多种利用环糊精衍生物类作为手性选择剂的技术，例如，中国专利申请200410013253中公开了利用环糊精钠盐与键合卤代丙基在硅胶表面经固相缩合反应，得环糊精键合硅胶固定相；中国专利申请200410068142中公开了利用环糊精作为手性选择剂，键合基质为多孔的体型的甲基丙烯酸缩水甘油酯-亚乙基二甲基丙烯酸酯聚合物作为手性固定相；中国专利申请200510051451则提供了一种利用β-环糊精醛得到新型的α-希夫碱衍生化β-环糊精的合成方法，此发明应用于手性分离中，可对氨基酸、二茂铁胺基化合物、药物、含硫化合物、醇类化合物、胺基化合物及多种手性化合物的光学异构体进行定性和定量的研究。美国专利USP6,017,458、USP6,921，022以及USP6,296,768则公开一类环糊精上的羟基被功能化的衍生物，其可作为手性选择剂，用于键合硅胶制备成手性固定相，进而应用于HPLC的手性分离柱等，其中，其功能化的基团可以为：甲基(-CH3)、苯基(-C6H5)、苯甲酰基(C6H5CO-)、苯氨基甲酰基(C6H5NHCO-)、对-苯甲基(-C6H5CH3)、萘基(-C10H7)、萘氨基甲酰基(C10H7NHCO-)等。

[0007] 但是，现有技术的环糊精衍生物类手性选择剂的共同缺点是分离效率不够理想。

[0008] 因而，有必要提供一种具有较高分离效率的、新型的环糊精类手性选择剂。

发明内容

[0009] 本发明的目的提供一种新的、可作为手性选择剂的、含有对烷氧基苯氨基甲酰基(CH3OC6H5NHCO-)的功能基团的β-环糊精衍生物。该手性选择剂可键合硅胶制备成手性固定相。

[0010] 为了实现本发明的目的，一方面，本发明提供了一种β-环糊精类手性选择剂，该β-环糊精类手性选择剂是通过用对烷氧基苯氨基甲酰基(ROC6H5NHCO-)和叠氮基(-N3)取代β-环糊精的羟基氢而形成的，其分子通式为：[(ROC6H5NHCO)n(C42H49O34)(N3)m]，其中，n＝21-m，m＝1-7，R为1-5个碳原子的烷基；而且，对烷氧基苯氨基甲酰基取代的是β-环糊精的2位羟基上的氢、3位羟基上的氢以及部分6位羟基上的氢，而叠氮基取代的β-环糊精的6位羟基上的氢。

[0011] 在本发明的β-环糊精类手性选择剂中，由于对烷氧基苯氨基甲酰基基团中含有π-供电子，其具有多个可与分析物发生氢键相互作用的位点(NH，C＝O)，可产生一定的空间立体化学作用，而且对烷氧基是富电子的基团，因而，这种手性化合物适用面更广，分离效果更佳。

[0012] 优选地，上述的β-环糊精类手性选择剂中，R为甲基或乙基。

[0013] 进一步优选地上述的β-环糊精类手性选择剂中，m＝1或m＝7。

[0014] 当R为甲基时，β-环糊精类手性选择剂具有如下式(I)的结构：

[0015]

[0016] 式(I)

[0017] 在式(I)中，当R为甲基、m＝1时，为单取代叠氮，这种β-环糊精类手性选择剂为A单取代6-叠氮-二十取代对甲氧基苯氨基甲酰基-β-环糊精，简称为MAZ-MeOPh-β-CD；
A
当R为甲基、m＝7时，这种β-环糊精类手性选择剂为七取代6-叠氮-十四取代对甲氧基苯氨基甲酰基-β-环糊精，简称为HAZ-MeOPh-β-CD。

[0018] 另一方面，本发明还提供了制备上述β-环糊精类手性选择剂的方法，其中一种制备方法包括如下步骤：

[0019] (1)将β-环糊精、对-甲基苯磺酰氯、吡啶按摩尔比β-环糊精：对-甲基苯磺酰氯:吡啶＝1.00:(0.80～0.90):(10～14)的比例混合，并进行反应，得到白色的中间产物；

[0020] (2)将步骤(1)所得产物与叠氮化钠在去离子水中进行反应；过滤反应液，并向滤液中加入1，1，2，2-四氯乙烷，产生白色沉淀，过滤得白色固体产物AZ-β-CD；

[0021] (3)将步骤(2)的产物溶解在吡啶中，加入对甲氧基苯基异氰酸，加入的对甲氧基苯基异氰酸的用量与AZ-β-CD的比例关系摩尔比为：对甲氧基苯基异氰酸：AZ-β-CD＝A1∶(40.00～45.00)；反应后，用柱色谱分离提纯即制得单取代6-叠氮-二十取代对甲氧基苯氨基甲酰基-β-环糊精。

[0022] 而另一种制备方法则包括如下步骤：

[0023] (1)将β-环糊精、碘、三苯基磷、咪唑按摩尔比β-环糊精：I2:三苯基磷:咪唑＝1.00:(8～10):(7～8):(7～8)的比例在溶剂中混合，在氮气保护下进行反应，得到中间产物；

[0024] (2)将步骤(1)所得产物与叠氮化钠在去离子水中进行反应；过滤反应液，并向滤液中加入1，1，2，2-四氯乙烷，产生白色沉淀，过滤得白色固体产物AZ-β-CD；

[0025] (3)将步骤(2)的产物溶解在吡啶中，加入对甲氧基苯基异氰酸进行反应；反应A后，用柱色谱分离提纯即制得七取代6-叠氮-十四取代对甲氧基苯氨基甲酰基-β-环糊精。

[0026] 这两种方法的步骤(2)、步骤(3)所用原料、反应条件基本一致。

[0027] 本发明制得的β-环糊精结构的化合物，可通过化学键合的方法将其键合于载体上。本发明的手性选择剂适合于高压液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)、毛细管电泳(CE)、超临界流体色谱(SFC)等仪器上用作手性分离固定相。所制得的固定相具有很强的手性识别能力和很好的稳定性能，可对多种不同类型的手性药物实现分离。

[0028] 与现有技术相比，本发明具有下列优点或效果：

[0029] 1、本发明的产品原料来源广泛、反应条件温和、成本较低；

[0030] 2、本发明的产品由于含有π-供电子即对烷氧基苯氨基甲酰基基团，具有多个可与分析物发生氢键相互作用的位点(NH，C＝O)，可产生一定的空间立体化学作用，因而，分离的手性化合物适用面广，效果佳；

[0031] 3、本发明的产品由于在环糊精的羟基上取代有叠氮基团，使得该产品作为手性选择剂易于通过键合连接到硅胶，石英毛细管内壁上，从而可以制得稳定的手性固定相，用于高压液相色谱(HPLC)或气相色谱(GC)、毛细管电泳(CE)、超临界流体色谱(SFC)等；

[0032] 4、本发明的产品由于在环糊精的羟基上有不同数目的取代叠氮基团，使得我们可以调控手性选择剂键合到基质的牢固程度，密度和手性选择性。

附图说明

[0033] 图1是β-环糊精分子结构图，其中，a为β-环糊精的分子结构图；b为β-环糊精的分子结构示意图。

具体实施方式

[0034] 实施例1：MAZ-MeOPh-β-CD)的制备

[0035] (1)6A-O-P-甲基苯磺酰基-β-环糊精的制备：

[0036] 在装有磁力搅拌器和温度计的三颈瓶中，以吡啶30ml作溶剂，依次加入β-环糊精20mmol，对-甲基苯磺酰氯16mmol。控制反应条件为25±2℃，反应时间为20h；反应完毕后，减压蒸除吡啶，每次用200ml丙酮洗3遍，真空干燥后得到白色的产物TS-β-CD8克左右。

[0037] (2)6A-叠氮-6A-去氧-β-环糊精的制备：

[0038] 取步骤(1)所得TS-β-CD6mmol与叠氮化钠124mmol，加入400ml无离子水中，在装有磁力搅拌器、温度计和回流冷凝管的三颈瓶中，控制反应温度为60～65℃，反应时间为4h；过滤反应液，向滤液中加入1，1，2，2-四氯乙烷2ml，产生白色沉淀，过滤。固体产物用沸水洗2-3次，真空干燥得白色固体产物AZ-β-CD6克左右。

[0039] (3)单取代6A-叠氮-二十取代对甲氧基苯氨基甲酰基-β-环糊精的制备：

[0040] 在装有磁力搅拌器和温度计的三颈瓶中，常温下，将步骤(2)的产物AZ-β-CD5mmol溶解在90ml吡啶中，加入200mmol对甲氧基苯基异氰酸；反应24h。加300ml水到产物中，用450ml乙酸乙酯来萃取产物。把有机相浓缩，用柱色谱(用体积比为1:1的环己烷-乙酸乙酯作为洗脱剂)分离提纯制得本发明的手性选择剂MAZ-MeOPh-β-CD约10克。

[0041] 实施例2：MAZ-MeOPh-β-CD)的制备

[0042] (1)6A-O-P-甲基苯磺酰基-β-环糊精的制备：

[0043] 在装有磁力搅拌器和温度计的三颈瓶中，以吡啶30ml作溶剂，依次加入β-环糊精20mmol，对-甲基苯磺酰氯18mmol。控制反应条件为25±2℃，反应时间为24h；反应完毕后，减压蒸除吡啶，每次用200ml丙酮洗3遍，真空干燥后得到白色的产物TS-β-CD8.8克左右。

[0044] (2)6A-叠氮-6A-去氧-β-环糊精的制备：

[0045] 取步骤(1)所得TS-β-CD6mmol与叠氮化钠132mmol，加入400ml无离子水中，在装有磁力搅拌器、温度计和回流冷凝管的三颈瓶中，控制反应温度为85～90℃，反应时间为4h；过滤反应液，向滤液中加入1，1，2，2-四氯乙烷5ml，产生白色沉淀，过滤。固体产物用沸水洗2-3次，真空干燥得白色固体产物AZ-β-CD7克左右。

[0046] (3)单取代6A-叠氮-二十取代对甲氧基苯氨基甲酰基-β-环糊精的制备：

[0047] 在装有磁力搅拌器和温度计的三颈瓶中，常温下，将步骤(2)的产物AZ-β-CD5mmol溶解在90ml吡啶中，加入225mmol对甲氧基苯基异氰酸；反应30h。加300ml水到产物中，用450ml乙酸乙酯来萃取产物。把有机相浓缩，用柱色谱(用体积比为1:1的环己烷-乙酸乙酯作为洗脱剂)分离提纯制得本发明的手性选择剂MAZ-MeOPh-β-CD约11克。

[0048] 实施例1和实施例2制得的手性选择剂MAZ-MeOPh-β-CD的结构通过元素分析、红外光谱(IR)和核磁共振(NMR)测得和确认。

[0049] 手性 选 择剂 MAZ-MeOPh-β-CD：IR(cm-1)3407，3318(N-H str)，2101(N3 str)，13
1719(C＝O str)，1610，1543，1489(C＝C芳香环str)，1051(symC-O-C)；C-NMR(CDCl3)δ(ppm)153.73，153.12，152.65(Ar-NH-CO-)，136.97，136.79，123.49，119.65，118.90( 芳香环含氢碳原子)，128.77，128.50(芳香环季碳原子)，98.75(C-1)，78.64(C-4)，
73.48(C-2)，71.66(C-3)，60.22(CH3O)，52.12(C-6a-N3)；ESI-MS m/z按分子式C202H208O74N23+
计算分子量4141，测定值4164按[M+Na]；元素分析按分子式C202H208O74N23计算值：C，
58.53％；H，5.02％；N，7.78％.测定值：C，58.25％；H，5.20％；N，7.67％。

[0050] 实施例3：HAZ-MeOPh-β-CD)的制备

[0051] (1)七取代6A-I-β-环糊精的制备：

[0052] 在装有磁力搅拌器和温度计的三颈瓶中，以二氯乙烷60ml作溶剂，依次加入β-环糊精20mmol，碘160mmol，三苯基磷140mmol，咪唑140mmol。控制反应条件为25±2℃，在氮气保护下反应时间为3h；反应完毕后，过滤除去滤液，固体每次用80ml乙醚A
洗3遍，真空干燥后得到黄色的产物七取代6-I-β-CD11克左右。

[0053] (2)七取代6A-叠氮-6A-去氧-β-环糊精的制备：

[0054] 取步骤(1)所得七取代6A-I-β-CD6mmol与叠氮化钠848mmol，加入600ml无离子水中，在装有磁力搅拌器、温度计和回流冷凝管的三颈瓶中，控制反应温度为60～65℃，反应时间为4h；过滤反应液，向滤液中加入1，1，2，2-四氯乙烷2ml，产生白色沉淀，过滤。固体产物用沸水洗2-3次，真空干燥得白色固体产物七取代AZ-β-CD11克左右。

[0055] (3)七取代6A-叠氮-十四取代对甲氧基苯氨基甲酰基-β-环糊精的制备：

[0056] 在装有磁力搅拌器和温度计的三颈瓶中，常温下，将步骤(2)的产物七取代AZ-β-CD5mmol溶解在90ml吡啶中，加入70mmol对甲氧基苯基异氰酸；反应24h。加300ml水到产物中，用450ml乙酸乙酯来萃取产物。把有机相浓缩，用柱色谱(用体积比为1:1的环己烷-乙酸乙酯作为洗脱剂)分离提纯制得本发明的手性选择剂HAZ-MeOPh-β-CD约7克。

[0057] 实施例4：HAZ-MeOPh-β-CD)的制备

[0058] (1)七取代6A-I-β-环糊精的制备：

[0059] 在装有磁力搅拌器和温度计的三颈瓶中，以二氯乙烷60ml作溶剂，依次加入β-环糊精20mmol，碘200mmol，三苯基磷160mmol，咪唑160mmol。控制反应条件为25±2℃，在氮气保护下反应时间为3h；反应完毕后，过滤除去滤液，固体每次用80ml乙醚A
洗3遍，真空干燥后得到黄色的产物七取代6-I-β-CD12克左右。

[0060] (2)七取代6A-叠氮-6A-去氧-β-环糊精的制备：

[0061] 取步骤(1)所得七取代6A-I-β-CD6mmol与叠氮化钠924mmol，加入600ml无离子水中，在装有磁力搅拌器、温度计和回流冷凝管的三颈瓶中，控制反应温度为85～90℃，反应时间为4h；过滤反应液，向滤液中加入1，1，2，2-四氯乙烷5ml，产生白色沉淀，过滤。固体产物用沸水洗2-3次，真空干燥得白色固体产物七取代AZ-β-CD13克左右。

[0062] (3)七取代6A-叠氮-十四取代对甲氧基苯氨基甲酰基-β-环糊精的制备：

[0063] 在装有磁力搅拌器和温度计的三颈瓶中，常温下将步骤(2)的产物七取代AZ-β-CD5mmol溶解在90ml吡啶中，加入80mmol对甲氧基苯基异氰酸；反应24h。加300ml水到产物中，用450ml乙酸乙酯来萃取产物。把有机相浓缩，用柱色谱(用体积比为1:1的环己烷-乙酸乙酯作为洗脱剂)分离提纯制得本发明的手性选择剂HAZ-MeOPh-β-CD约7克。

[0064] 实施例3和实施例4制得的手性选择剂HAZ-MeOPh-β-CD的结构通过元素分析、红-1外光谱(IR)和核磁共振(NMR)测得和确认。手性选择剂HAZ-MeOPh-β-CD：IR(cm )3407，
3318(N-H str)，2103(N3 str)，1719(C＝O str)，1610，1543，1489(C＝C芳香环str)，
13
1051(symC-O-C)；C-NMR(CDCl3)δ(ppm)153.73，153.12，152.65(Ar-NH-CO-)，136.97，
136.79，123.49，119.65，118.90(芳香环含氢碳原子)，128.77，128.50(芳香环季碳原子)，
98.75(C-1)，78.64(C-4)，73.48(C-2)，71.66(C-3)，60.22(CH3O)，52.12(C-6a-N3)；ESI-MS +
m/z按分子式C154H160O56N35计算分子量3394，测定值3417按[M+Na]；元素分析按分子式C154H160O56N35计算值：C，54.45％；H，4.71％；N，14.43％.测定值：C，54.75％；H，5.00％；N，
14.57％。