一种基于BINAM的β-环糊精衍生物手性固定相及其制备方法和应用

本发明涉及手性固定相填料，具体涉及一种基于binam的 β-环糊精衍生物手性固定相及其制备方法和应用。

背景技术：

1、手性是生命系统的基本属性之一，生物大分子如酶、受体、血浆蛋白和离子通道等都具有手性，生命体本身就是一个手性的环境（ j. am. chem. soc.2024, 146, 26,17765–17772）。手性药物进入人体，对映体与体内大分子之间手性识别可能存在立体选择性差异，导致对映体间不同的药效学、药动学和毒理学，因而产生不同的药理作用和不良反应。临床上近一半药物具有手性，但大部分药物以外消旋体供临床使用。发挥药效的通常只是其中一种对映体，如 β-受体阻滞剂是临床广泛使用的一类重要药物，手性 β-受体阻滞剂至少含有一个手性中心，不同对映体在药效学上有显著的差异， s-对映体的活性为 r-对映体的50-500倍。除timolol 外，手性 β-受体阻滞剂大部分为外消旋体供临床使用，用药引起的头晕和幻觉等副作用被认为与其 r-异构体相关（ molecules, 2021, 26: 468）。

2、手性农药的研究也开始受到广泛关注。在外消旋体农药中，其中一半可能没有活性，洒播于农田，不仅污染环境，而且造成资源浪费。据统计，市售的650多种农药中，173个具有手性，其中单一对映体农药仅几十个，随着对环境安全要求不断提高，单一对映体手性农药的发展已被提上日程（ environ. monit. assess. 2024, 196, 153.）。

3、因此，建立手性药物、手性农药对映体的分离、分析方法，是手性药物、手性农药对映体的药效学、药动学、相互作用研究和使用过程中质量控制的关键前提条件，对高效、低毒、专一药物/农药的研发、评价和使用具有重要的实际意义。

4、高效液相色谱手性固定相法由于高效、高灵敏度、应用范围广，可以和其他仪器联用等特点，不仅可以用于分析，还可以实现对映体的制备和半制备，成为手性药物对映体分离及手性药物体内外检测首选方法。

5、 β-环糊精 ( β- cyclodextrins, β- cd)，由7个吡喃葡萄糖单元构成一个锥筒型结构，形成一个内疏水的空腔和外亲水的表面，这种独特的空腔结构可以与手性分子形成包结作用，在手性分离中具有决定性作用。对环糊精的羟基进行化学修饰不仅可以改变其空腔的形状和尺寸以满足多种空间需求，而且引入的取代基也可以提供不同的作用位点。这样有利于扩展固定相的手性分离通量并提高其手性选择性。目前，市面上的环糊精类手性柱绝大多数是将环糊精的羟基进行氨基甲酸酯全衍生，拆分效果受限，仅适用于部分手性药物的拆分。1,1'-联萘2,2'-二胺（binam）是一类典型的轴手性化合物，这类化合物具有c2对称轴，包含两个完全相同的萘单元。两个萘环阻碍了1,1'-键的自由旋转，因而手性联萘分子具有稳定的手性构型, 近些年作为热点分子被广泛应用于不对称催化和手性合成研究（ tetrahedron2024, 167, 134274.）。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于binam的 β-环糊精衍生物手性固定相（csp）及其制备方法和应用。本发明将binam衍生物和 β-环糊精两种传统的手性选择剂结合，用于制备新型手性固定相，增强其手性识别能力和适用范围。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，提供一种基于1,1'-联萘2,2'-二胺（binam）的 β-环糊精衍生物手性固定相， β-环糊精的6位连接一个binam衍生物，通过氨基甲酸酯键合于硅胶表面，结构如式i所示：

4、

5、式 i

6、r选自：

7、

8、binam的构型为 r-或者 s-构型。

9、第二方面，提供一种基于1,1'-联萘2,2'-二胺（binam）的 β-环糊精衍生物手性固定相的制备方法，其包括如下步骤：

10、s1.将干燥的 β-环糊精溶解在氢氧化钠水溶液中，室温或冰浴条件下加入对甲基苯磺酰氯的乙腈溶液反应，反应完后过滤杂质，滤液用盐酸（hcl，30~38％）调至ph≈7，4℃冷藏过夜析出沉淀，过滤并将固体用少量热水重结晶2次，过滤干燥，得到如式ii所示的单-6-对甲苯磺酰化- β-环糊精（tso- βcd）。

11、

12、式ii

13、s2.取s1所得tso- βcd加入到氨水中，在40~70℃下搅拌反应10~24h，然后减压除去大部分溶剂，滴入丙酮溶液中形成沉淀，过滤干燥得到如式iii所示的6-氨基-6-脱氧- β-环糊精（nh2- βcd）。

14、

15、式iii

16、s3.取binam溶于无水二氯甲烷中，加入异氰酸对硝基苯(4-nitrophenylisocyanate)反应，通过硅胶柱层析纯化得到化合物am-1，如式ⅳ所示。

17、

18、式ⅳ

19、s4.将化合物am-1溶于无水二氯甲烷，加入含不同取代基的苯基异氰酸酯反应，通过硅胶柱层析纯化得到化合物am-2，如式ⅴ所示。

20、

21、式ⅴ

22、r选自：

23、

24、s5.将化合物am-2放入圆底烧瓶中，加入铁，乙醇和盐酸，加热反应5~12h，反应完成后用饱和碳酸氢钠（nahco3）调至ph≈7，用乙酸乙酯（etoac）萃取3次，合并etoac层，减压蒸馏除去溶剂，通过硅胶柱层析纯化得到化合物am-3，如式ⅵ所示。

25、

26、式ⅵ

27、r选自：

28、

29、s6.将am-3溶于乙酸乙酯或二氯甲烷中，加入硫光气与饱和nahco3水溶液，反应完成后用分液漏斗分离乙酸乙酯层，加入无水硫酸钠干燥，溶液减压蒸馏，通过硅胶柱层析纯化得到的化合物am-4，如式ⅶ所示：

30、

31、式ⅶ

32、r选自：

33、

34、s7.将的化合物am-4（式ⅶ）、nh2-cd（式iii）以及催化量的4-二甲氨基吡啶（dmap）加入到n,n-二甲基甲酰胺（dmf）中反应15~30h，然后滴入丙酮中形成沉淀并过滤，固体用丙酮洗涤多次，60℃真空干燥得到如式ⅷ所示的 β-环糊精-binam衍生物（am-cd）。

35、

36、式ⅷ

37、r选自：

38、

39、s8.将am-cd和异氰酸丙基三乙氧基硅烷加入到dmf中反应一段时间，再加入活化硅胶继续反应，冷却至室温后过滤，得到的固体依次用dmf、甲醇、反复洗涤多次，真空干燥后即得到如式i所示的基于binam的 β-环糊精衍生物csp填料。

40、进一步地，s1中 β-环糊精和对甲基苯磺酰氯的摩尔质量比为1：0.8~1.5；氢氧化钠水溶液的浓度为5~10 mol/l，乙腈溶液的用量为每克对甲基苯磺酰氯溶于2~5 ml乙腈中；反应在室温下进行，反应时间为5~12 h。

41、进一步地，s2中氨水的用量为每克tso- βcd加20~40ml的氨水。

42、进一步地，s3中binam的构型为 r-或者 s-构型，其与异氰酸对硝基苯的摩尔质量比为1：1~2；反应温度为室温，反应时间为2~10 h。

43、进一步地，s4中不同取代基的苯基异氰酸酯为：异氰酸对硝基苯（4-nitrophenylisocyanate），对氯苯基异氰酸酯（4-chlorophenyl isocyanate），对甲苯异氰酸酯（p-tolyl isocyanate），苯异氰酸酯（phenyl isocyanate），4-甲氧基苯异氰酸酯（4-methoxyphenylisocyanate），4-三氟甲基苯基异氰酸酯（4-(trifluoromethyl)phenylisocyanate），4-(二甲氨基)苯异氰酸酯（4-dimethlaminophenylisocyanate），1-(叔丁基)-4-异氰酸酯苯（1-(tert-butyl)-4-isocyanatobenzene），3,5-二甲基苯基异氰酸酯（3,5-dimethylphenyl isocyanate），3,5-二氯苯异氰酸酯（3,5-dichlorophenylisocyanate），所用am-1与不同取代基的苯基异氰酸酯摩尔质量比为1：1~2；反应温度为室温，反应时间为2~10 h。

44、进一步地，s5中am-2与铁摩尔质量比为1：5~20；乙醇与盐酸的比例为4：3（v/v）；反应温度为60~80 ℃；反应时间为10~24 h。

45、进一步地，s6中am-3与硫光气的摩尔质量比为1：1~2；饱和nahco3水溶液用量为每克am-3加10ml；反应在室温或冰浴下进行，反应时间为0.5~2 h。

46、进一步地，s7中nh2- βcd、am-4、dmap的摩尔质量比为1：1~2：0.1；反应在氮气保护下进行；溶剂dmf用量按照每克nh2- βcd 加10~20 ml。反应时间为20~24 h。

47、进一步地，s8中反应全部在氮气保护下进行；am-cd与异氰酸丙基三乙氧基硅烷的摩尔质量比为1：2~5；反应时间为4~10 h；加入活化硅胶后的反应温度为110~120℃，反应时间为20~36 h。

48、进一步地，s8中活化硅胶的制备方法为：色谱固定相硅胶与10％盐酸溶液加热回流，冷却后用蒸馏水洗涤至ph≈7，120℃真空干燥12h制得所得，盐酸溶液的用量按每克硅胶10~20 ml确定。反应温度为100~120℃，反应时间为10~20 h。

49、第三方面，提供如式i所示的基于binam的 β-环糊精衍生物手性固定相在用于手性化合物拆分中的应用，可拆分的手性化合物包括：咪唑类抗菌药、 β受体阻滞剂、尼莫地平、氨鲁米特、雌马酚以及三唑类手性农药。

50、本发明的有益效果为：

51、1、本发明产品原料来源广泛、反应条件温和、成本较低。

52、2、本发明将binam衍生物与 β-环糊精结合制备的csp填料，在发挥 β-环糊精包结作用的同时，binam衍生物能够提供更多的作用位点，与未衍生的 β-环糊精csp相比，极大的增强了环糊精类固定相的手性拆分效果和拆分范围。

53、3、本发明制备的csp填料与传统的聚合物csp相比，具有一个明确的结构。binam衍生物通过核磁共振1h nmr、13c nmr结合质谱（ms）进行结构确定。 β-环糊精衍生物的结构以及csp填料通过元素分析（ea），热重分析（tg）等联合表征。

54、4、在本发明产品中，环糊精衍生物通过脲键结合在硅胶上，稳定性好，可适用于正相、反相和极性流动相hplc，耐酸耐碱（ph = 4~10），耐高压（40 mpa），在强极性和水含量较高的流动相中仍能保持良好的手性分离性能。

55、5、本发明制备的csp填料可适用于多种结构类型的手性化合物拆分，能够拆分咪唑类抗菌药、 β受体阻滞剂、尼莫地平、氨鲁米特、雌马酚以及多种三唑类手性农药等，能满足这些手性药物、手性农药日常分析和生产、临床使用过程中质量控制。