水溶性鑭系位移試劑對反式-4-羥基脯氨酸的手性識別.pdf

1、反式-4-羥基脯氨酸的L型異構(gòu)體具有廣泛的用途和獨特的風(fēng)味,可作生化試劑、香原料、增味劑、營養(yǎng)強化劑等,主要用于果汁、清涼飲料、營養(yǎng)飲料等;而其對映體D型異構(gòu)體沒有這些功效。諸如此類的例子非常多。一對手性對映體,特別是很多手性藥物,常常因旋光性質(zhì)的不同而引起生物活性、藥效上的差異。因此,識別藥物的手性構(gòu)型,測定手性藥物的手性對映體純度的工作至關(guān)重要。
　　核磁共振(NMR)技術(shù)是化合物結(jié)構(gòu)解析的一種常用手段,在藥學(xué)領(lǐng)域科研和生產(chǎn)活

2、動中發(fā)揮著越來越重要的作用。核磁譜圖可為化合物的結(jié)構(gòu)解析提供豐富有用的信息,為分子的結(jié)構(gòu)鑒定提供重要的依據(jù)。隨著譜儀硬件的升級和軟件程序的開發(fā)應(yīng)用,核磁共振技術(shù)越來越多地應(yīng)用于藥物的定量分析。近幾年來,核磁共振技術(shù)在藥物手性對映體的研究中也扮演著重要的角色。本工作在實驗室已有條件的基礎(chǔ)上,研究手性位移試劑對反式-4羥基脯氨酸對映體的手性識別。
　　論文第一部分詳細解析了反式-4-羥基脯氨酸的核磁譜圖特征。為了在譜圖上有效識別D型和

3、L型的共振信號,采用加入手性位移試劑的方法,人為地造成對映體分子磁環(huán)境差異。本論文的研究對象反式-4-羥基脯氨酸具有很好的水溶性,因此加入的手性位移試劑也應(yīng)當能溶解于水。然而目前文獻報道的水溶性位移試劑種類有限,已商品化的試劑更少。經(jīng)調(diào)研,本論文選取Sm-pdta作為位移試劑,它具備了兩個方面的特點。一是水溶性好,適合氨基酸類水溶性對映體的核磁分析。二是由Sm3+順磁金屬離子造成的核磁譜線增寬較其他鑭系金屬離子小,適合在高場核磁共振譜儀

4、上進行對映體分析。
　　Sm3+金屬離子通過與底物反式-4-羥基脯氨酸分子中的含有孤對電子的氧原子、氮原子發(fā)生配位作用,造成底物分子的原子核磁環(huán)境受Sm3+金屬離子的干擾而發(fā)生化學(xué)位移偏移(Dd)。底物分子中手性位點上各取代基團距中心離子的距離、空間取向存在差異,受螯合的金屬離子偶極磁場誘導(dǎo)產(chǎn)生的化學(xué)位移偏移也不同。誘導(dǎo)化學(xué)位移越大,對映體手性識別效果越好。
　　為了使誘導(dǎo)化學(xué)位移最大,我們分別分析了溶液酸堿度,位移試劑與底

5、物摩爾比兩個因素對手性識別效果的影響。實驗結(jié)果表明,溶液pH影響Sm3+金屬離子的螯合能力,pH過低,底物分子內(nèi)羧基離子化不完全,與Sm3+金屬離子螯合作用弱,誘導(dǎo)化學(xué)位移差值偏小;pH過高,Sm3+金屬離子與強配位離子OH-發(fā)生不必要的絡(luò)合,同樣影響了Sm3+金屬離子與底物分子的配位作用。因此,以對映體化學(xué)位移差值DDd為評價標準,最終選擇最佳手性識別pH范圍為9.6～10.2。研究位移試劑與底物摩爾比,可以發(fā)現(xiàn),摩爾比并不是越大越好

6、。摩爾比太大,對映體化學(xué)位移差值(DDd)大,但譜峰位移,造成相鄰譜峰重疊。摩爾比太小,則對映體信號區(qū)分不明顯。因此,綜合評價化學(xué)位移差值和譜峰重疊兩個因素,我們最終確定了位移試劑與底物的摩爾比為0.67。在pH9.6～10.2,摩爾比為0.67的條件下,L/D=7:3時,氫譜中對映體4位質(zhì)子的DDd為44.3Hz,2位質(zhì)子的DDd為83.9Hz,3a位質(zhì)子的DDd為46.4Hz。碳譜中,3位碳原子的DDd為14.6Hz,4位碳原子的D

7、Dd為38.3Hz,5位碳原子的DDd為130.3Hz。
　　論文的第三部分考察了核磁共振在對映體過量值測定中的應(yīng)用。首先,實驗采用反轉(zhuǎn)恢復(fù)法考察了溶液體系中氫原子核、碳原子核的弛豫特征。原子核的弛豫特征關(guān)系到定量結(jié)果的準確性,弛豫越充分,定量誤差越小。原子核的弛豫性質(zhì)反映在實驗參數(shù)的設(shè)定上,對于氫譜,設(shè)定采樣周期為4.7s;對于碳譜,設(shè)定采樣周期為1.3s。然后,實驗分別利用1HNMR和13CNMR方法測定對映體過量值。在1HN

8、MR方法中,采用L型和D型對映體的3a位質(zhì)子信號以及D型異構(gòu)體的2位質(zhì)子信號為定量特征峰,計算了7個不同L、D配比的樣品的對映體過量值,與理論ee值作線性分析,得到線性相關(guān)系數(shù)為0.9999,這說明了定量結(jié)果穩(wěn)定可靠。在13CNMR方法中,積分計算了7個不同L、D配比的樣品中L型和D型的3位、4位、5位碳譜譜峰面積,然后根據(jù)積分面積計算對映體過量值,實驗結(jié)果表明,5位碳的定量效果最佳,7個數(shù)據(jù)點線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)為0.9994;3位

9、碳和4位碳在L:D比值為99.5:0.5時,受碳原子檢測靈敏度的限制,低濃度D構(gòu)型譜峰信噪比差,定量結(jié)果偏差較大。因此,將99.5:0.5這一組的定量數(shù)據(jù)除外,對余下的6個數(shù)據(jù)作線性分析,3位碳、4位碳的相關(guān)系數(shù)分別為0.9999和0.9993,定量數(shù)據(jù)可靠。
　　利用碳譜相對定量法測定手性對映體純度,是目前核磁共振對映體分析中比較少用的方法,也是本論文的重點工作之一。碳譜定量最顯著的優(yōu)點是信號分布范圍寬,每一條碳譜譜線代表一個位

10、置碳原子,很少出現(xiàn)碳信號重疊,可選的定量峰較多。正如本實驗中所證明的一樣,3位,4位,5位碳信號均可以作為定量峰。隨著探頭檢測靈敏度不斷提高,13CNMR法將成為一種潛在的相對定量分析方法。
　　對于氫譜定量,由于氫核檢測靈敏度高,是目前大多數(shù)文獻采用的方法。在D型異構(gòu)體濃度較低(0.5％)時,在氫譜中仍然能夠觀測到質(zhì)子的共振信號,且定量結(jié)果可靠。然而氫譜定量的一個缺點是氫譜譜峰重疊不可避免,這導(dǎo)致特征峰選擇困難,需要仔細分析各個