纳米晶纤维素组装的手性介孔材料及其对手性药物的分离

纤维素纳米晶体(CNC)是由硫酸催化的纤维素水解制备的,根据纤维素的来源和水解条件,纳米晶体的直径约为5~15 nm,长度约为100~300 nm。CNC在水中可以形成具有手性向列型结构的液晶相。当干燥成固体薄膜时,CNC保持螺旋手性向列顺序并组装成层状结构。在CNC自组装过程中,可以添加溶胶-凝胶前体,如Si(OMe)_(4)。随着溶剂的蒸发,这些前体会发生水解和缩合,从而形成手性向列相二氧化硅/CNC复合材料。复合材料在空气中煅烧破坏纤维素模板,留下高表面积手性向列结构的介孔二氧化硅膜。此外,有机二氧化硅或二氧化钛薄膜也采用类似的方法得到。这些薄膜可用作滤光片、反射器和薄膜。最重要的是,合成的手性介孔二氧化硅可用作手性色谱固定相材料分离手性药物。结果显示,手性分离的效果显著,为CNC开发手性新材料提供了新方法。

超分子手性晶体工程学

晶体工程学是在超分子自组装基础上发展起来的,跨越晶体学、材料科学、合成化学的交叉学科。超分子手性晶体工程属于晶体工程学的一大分支,运用晶体工程学原理和方法设计手性超分子合成子,构筑出手性超分子晶体材料,并进一步探讨对映体选择性识别分离和催化方面的应用前景。

乙酰乙酸纤维素膜的手性传输性质研究

选用价格较低且易得的微晶纤维素作为实验原料,用酯交换法与乙酰乙酸叔丁酯反应,通过控制反应时间制备不同取代度的乙酰乙酸纤维素(CAA),并利用溶剂挥发法制得CAA膜.通过^(1)H NMR、FTIR、SEM和TGA等测试CAA膜的化学结构、形貌和热稳定性.使用渗析器测试CAA膜对D,L-色氨酸的渗透拆分性质,利用二元高压梯度高效液相色谱测试渗透液中D-色氨酸和L-色氨酸的浓度.针对手性传输性质,研究了不同取代度的CAA膜对D,L-色氨酸的拆分机理.研究发现,低取代度的CAA膜有更好的手性拆分性能,而高取代度的CAA膜由于接触水溶液后自由体积增大,色氨酸容易通过渗透过膜,分离性能降低.经过对CAA膜对D-色氨酸和L-色氨酸的渗透、分配和扩散系数的分析可知,高取代度的CAA膜的手性拆分性能主要是由扩散控制.其中低取代度(DS=0.57)的CAA膜的对映体过量百分比在6 h内保持100%,超过6 h略微下降,之后趋于稳定.本研究通过简单的调控CAA的取代度制备了具有一定拆分性能的手性分离膜,为手性分离膜的设计提供了思路.

分子印迹材料在手性拆分中的应用研究进展

拆分手性化合物、提纯有利生物活性的对映异构体在食品、制药、生命科学等领域具有重要意义。分子印迹聚合物(MIP)是一种人工合成的具有对目标物质定向亲和性的聚合物,基于MIP制造的手性选择剂具有更高的亲和力和选择性,同时更易于制备和更为稳定,因此在手性拆分领域得到了广泛应用。综述了MIP材料在手性拆分中用于样品前处理、手性固定相(CSP)、传感器的研究进展,并介绍了提高手性选择能力的新策略,包括手性树状大分子、表面印迹载体、金属离子、纳米MIP、手性功能单体、协同辅助材料等,展望了MIP手性拆分未来的发展方向。

柱前衍生/高效液相色谱-串联质谱法测定氨基酸工业品中26种游离手性氨基酸含量

采用柱前衍生/高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)测定氨基酸工业品中26种游离手性氨基酸含量。样品经0.1 mol/L HCl溶液溶解提取后,在碱性条件下与Marfey试剂进行衍生化反应,使用Phe⁃nomenex Kinetex F5(250 mm×5 mm,4.6μm)色谱柱,以10 mmol/L乙酸铵溶液-乙腈为流动相进行梯度洗脱,质谱分析采用电喷雾离子源负离子(ESI-)模式和多反应监测(MRM)模式。结果表明,各氨基酸衍生物之间的分离度良好,26种手性氨基酸的质量浓度在一定范围内与对应的峰面积呈线性关系,相关系数(r^(2))不小于0.9940,定量下限为0.5~12.5 ng/mL,加标回收率为80.3%~118%,相对标准偏差为0.47%~9.8%。应用该方法对180个工业样品进行检测,在L-型氨基酸纯品试剂、L-型稳定同位素标记氨基酸内标试剂、单品L-型氨基酸原料及复合氨基酸原料粉中均检出D-氨基酸。该研究首次评估了国内相关工业产品中手性氨基酸的质量状况,发现复合氨基酸原料需加强手性构型的监测管理,并深入分析了利用相关氨基酸纯品试剂作为标准物质或同位素内标时,对食品、环境、化工、医药等领域样品检测结果准确性可能造成的影响。该方法可为科研试剂、生物制药、化工食品和营养健康等领域提供质量管理和健康评测的有效技术手段。

手性多孔材料高效拆分外消旋化合物的研究创新成果

目前世界上在研药物中手性药物占70%以上,其研究和生产必须依靠手性分析化学,且手性拆分是工业生产手性药物的重要手段之一。本成果历时近20年,依托国家基金仪器专项、面上等6项国家基金及973前期等项目的持续资助,针对手性药物及其中间体拆分的关键科学问题,突破传统手性拆分局限,开创了基于手性多孔材料高效色谱拆分的新方向,成为手性色谱发展史上的2次“重要的事件”,显著提升我国在手性拆分中的原始创新能力,取得的主要科学发现如下:一是率先构建了现代高效色谱的手性多孔材料固定相体系,开创了基于手性多孔材料高效色谱拆分的新方向,发现了多孔材料与手性拆分之间存在的构效关系。二是首次提出已被本领域认可的“吸附-缔合-扩散”手性膜拆分新机理。三是在国际上首次成功开发出能用于高效毛细管电泳的旋光检测器。

手性菲咯啉叔胺衍生的N-氧化物的合成及其在吲哚的不对称烷基化反应中的应用

手性菲咯啉配体的多样性合成仍然是不对称催化领域重要的课题。本文以经济易得的各种取代的光学纯脯氨酰胺或羟脯氨酰胺(1)为起始原料,与菲咯啉-2-甲醛(2)发生缩合环化反应,合成了中间体3。中间体3继续在氧化剂间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)的作用下发生叔胺氮原子上的氧化反应,合成了9个未见文献报道的手性菲咯啉叔胺衍生的N-氧化物4a~4i,总产率32%~35%,dr值为8/1~>20/1。化合物4结构经^(1)H NMR,^(13)C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。此外,化合物4a~4i可用作配体参与金属催化吲哚(5)与β,γ-不饱和α-酮酯(6)的不对称Friedel-Crafts烷基化反应。其中,配体4i能够提供最好的手性环境,并得到最佳结果(81%的产率和39%的ee)。

基于手性有机框架材料制备气相色谱固定相的研究进展

对映异构体通常具有不同的药理学、毒理学和生理学性质,获得单一手性化合物对人类健康和环境的可持续发展均具有重要意义。目前,色谱是分离对映异构体的主要方式之一,色谱分离的关键在于固定相的选择。有机框架材料作为一类新兴的结晶多孔材料,具有结构高度有序、孔隙丰富、孔结构和尺寸可调及易于功能化等优点,在对映异构体的色谱分离方面受到广泛关注。通过后修饰或自下而上的合成策略,一系列具有高结晶度和丰富手性识别位点的有机框架材料已经被成功研制。基于动态涂覆或原位生长等方法,手性有机框架材料可被成功固定于气相色谱柱的内表面,从而实现多种对映异构体混合物的高分辨分离;与商用手性色谱柱相比,部分自制的手性有机框架材料色谱柱具有更优异的选择因子和分离度。本文首先介绍了有机框架材料在分离领域所展现出的优势,之后分别论述了手性有机框架材料的合成方式、相应色谱固定相的制备方法及手性有机框架材料对对映异构体的分离性能,最后总结了手性有机框架材料在未来手性材料领域的突出优势和面临的挑战。

联芳基轴手性化合物当前研究进展

轴手性化合物在天然产物、药物研发以及有机不对称催化等领域中有着广泛的应用,由2个六元全碳芳香单元为骨架构建的轴手性化合物的相关研究近年来不乏很多优秀的报道.而相较之下,五元芳杂环联芳基轴手性化合物的不对称合成研究至今仍未成熟.文章介绍了近年来轴手性联芳基化合物主要研究进展,并分类介绍了一系列具有代表性的不对称合成方案.同时,简要探讨了吡唑联芳基轴手性化合物在各个领域中的应用价值与不对称合成所遇到的困境与挑战,并介绍了几种当前比较优秀的合成方案,综合探讨了其当前的研究概况.

手性δ-取代己内酰胺化学/酶串联一锅法合成及立体构型调控

报道了一种以1-取代高烯丙基胺为原料,结合酶催化动态动力学拆分与分子内烯烃复分解反应串联一锅法制备手性δ-取代己内酰胺的方法。分别用脂肪酶和蛋白酶作为动态动力学拆分催化剂,实现了手性δ-取代己内酰胺立体构型的调控。通过该方法制备的R-δ-取代己内酰胺的对映体过量值(enantiomeric excess,ee)均在90%以上,产率维持在76%以上;所制备的S-δ-取代己内酰胺的ee也在82%以上,产率均高于70%。

2-甲酰基-1,1′-联萘手性醛催化剂的合成

目前报道的手性醛催化剂(3)的合成路线总收率较低,不适用于大量合成。通过对3的合成路线进行改进,以(S)-1,1′-联二萘酚((S)-BINOL)为原料,经磺酰化、插羰反应、偶联反应、硼化、氧化、甲氧基甲基保护、还原、氧化、脱除甲氧基甲基以及溴化10步反应合成了手性醛催化剂(3a~3i),其中大部分化合物的总收率大于20%。该合成路线可放大到10 mmol规模来进行,具有一定的应用前景。

基于手性超表面的宽波段圆偏振光电探测器的仿真设计

针对用于检测圆偏振光的超紧凑光电探测器的工作波段大多分布在近红外及中红外且工作波段较窄的问题,设计了一种具有较宽工作带宽的圆偏振光集成光电探测器。该探测器由石墨烯与手性超表面集成,当不同圆偏振光作用在手性超表面上时,会产生不同程度的近场光学增强,利用手性超表面在较宽波段下的强偏振依赖性来增强探测器的偏振选择性。通过时域有限差分(FDTD)仿真及优化超表面结构,手性超表面在波长为577~797nm波段内的圆二色性≥0.18。设计的圆偏振光电探测器主要工作在可见光波段,工作带宽可以达到约220nm。该探测器的设计为单一片上偏振计检测更宽波段的圆偏振光提供了新的设想。

R-(3,3′-二溴-1,1′-二萘基)-20-冠-6用作高分辨气相色谱手性固定相的研究

以R-联萘酚作为原料,合成R-(3,3′-二溴-1,1′-二萘基)-20-冠-6,用核磁共振和热重分析对R-(3,3′-二溴-1,1′-二萘基)-20-冠-6进行表征。将其与聚硅氧烷OV-1701混合,静态法制备毛细管手性柱,采用扫描电子显微镜考察了固定相涂敷性能。选用一些外消旋体、正构烷烃混合物、正构醇混合物、芳香烃混合物、位置异构体作为测试物,考察该柱子的气相色谱分离性能。结果表明该手性分离柱对这些有机物具有好的分离能力。

纤维素纳米晶手性光学材料研究进展

利用来源广泛、绿色、可再生的纤维素纳米晶,与功能材料相结合,构建性能优异的生物质手性光学材料,在比色传感、信息加密、手性诱导和建筑节能等领域具有广阔的应用前景。本文介绍了纤维素纳米晶的制备、手性向列液晶结构的自组装构建及其手性光学性质,重点综述了纤维素纳米晶手性结构材料光学性质的调控策略以及手性光学应用的研究进展,最后总结并展望了纤维素纳米晶手性光学材料发展所面临的挑战和前景。

烟草中甲霜灵的手性分离方法差异研究

对比反相液相色谱-串联质谱(RPLC-MS/MS)和超临界流体色谱-串联质谱(SFC-MS/MS)手性分离烟草中甲霜灵的差异。烟草样品经乙腈提取、盐析分层、快速滤过型净化(multi-Plug Filtration Cleanup,m-PFC)柱净化后,分别采用RPLC-MS/MS和SFC-MS/MS进行手性分离。从多个性能参数(分离效率、线性、选择性、回收率、重复性、灵敏度、基质效应等)对两种方法进行了全面比较。采用不同的分离方法,在10~500 ng/mL范围内,甲霜灵的不同异构体均可呈现良好的线性关系(R^(2)≥0.9993)。在各异构体加标浓度为0.1、0.5、2.0 mg/kg水平下,采用不同的分离方法均可获得满意的回收率(88.7%~96.2%)和良好的重复性(RSD<7.0%)。结果表明:RPLC-MS/MS和SFC-MS/MS具有互补性,均适用于手性分离和测定烟草基质中的甲霜灵。

手性分子印迹材料在毛细管电泳手性药物拆分中的应用

阐述了近年来基于手性分子印迹材料在毛细管电泳手性药物拆分中的应用研究与进展。通过归纳国内外最近的相关文献报道,对基于手性分子印迹材料毛细管柱的制备和通过毛细管电泳实现手性分离的相关研究进展和应用进行综述。通过报道可知将分子印迹材料用于毛细管柱的制备,可以显著提高手性药物在毛细管电泳中的分离度和拆分效果。手性分子印迹材料修饰的毛细管柱在毛细管电泳手性拆分领域具有良好的发展前景。

手性分子构象分析装置圆二色光谱仪的加强与改造

圆二色光谱仪是对手性分子进行构象分析和理化性质表征的重要仪器.然而长期高强度的使用会产生光谱仪光学元件劣化、检测器灵敏度降低等问题.通过优化分光系统的光学元件提升光传输效率,升级具有更高量子效率的大面积雪崩硅光电二极管检测器,进而大幅提高仪器信噪比,同时将测量波长范围从175~900 nm扩展到175~1150 nm.在氙灯被点燃之前用氮气彻底净化仪器,把氧气排除在光谱仪之外是非常重要的操作步骤.安装具有监视、计划、流量设置、报警和辅助控制等功能的活性氮监测系统,可以实时监测控制仪器内部氮气吹扫情况.通过升级改造,既加强了仪器的性能,又节省了氮气消耗成本,同时仪器使用寿命将进一步延长.

课程思政背景下手性教学设计与实践

课程思政是通过专业或通识课程具体教学活动的实施来实现全方位育人目标。作为医药学专业的专业基础课程之一,有机化学蕴涵着丰富的思政元素,老师在传递专业知识的同时,对学生进行社会主义核心价值观的塑造,同时提升学生的专业素养和人文素养,完成有机化学的课程思政体系建设。以有机化学课程中“手性”一节作为课程思政教学案例,探索了“确定目标、思政元素挖掘、课程导入、过程设计及效果评价”的教学改革路径,实现了“如盐在水,如春在花”润物无声的育人效果。

活性手性液晶中的模式形成与缺陷排序

目的许多生物系统显示出有趣的手性模式和动力学特性,例如微管、海胆精子可以涌现出涡旋阵列的手性运动模式。目前已经有相当多的工作研究了生物个体的手性,但对其如何转化为集体的手性动力学,仍存在许多难题,因此需要发展更丰富的理论工具来解释手性传递转化的机制。方法结合液晶流体力学,发展了活性手性液晶的力学理论,以描述手性杆状粒子系统的集体动力学,并结合数值模拟,研究了手性模式形式和缺陷动力学。结果和结论自旋和运动活性的协调可以产生具有手性的涡旋阵列模式和拓扑缺陷有序排列。在该手性模式中,固定的三叶草型缺陷组成周期性的、以六边形为主的多边形网络,该网络把保持旋转的彗星型缺陷成对地隔离在多边形中。该系统在全局尺度中体现了一定的平移对称性,而在局部尺度中打破了反射对称性。这种缺陷排序和二维空间中的Voronoi划分完全一致,且六方对称性的出现可以用拓扑电荷守恒来解释。计算了缺陷拓扑变化的能垒,解释了非六边形的亚稳态形成的原因。所得的结果揭示了生命过程中出现的手性模式的机制,并且提出了活性系统中控制缺陷动力学的潜在途径。

双水相手性萃取拆分马尼地平对映体

采用含手性识别剂的乙醇/硫酸铵双水相体系对马尼地平对映体进行手性识别研究。采用单因素实验分别考察了手性识别剂的选择、识别剂的浓度、待分离组分的浓度、pH等几个方面的影响,确定了最佳分离条件:体系pH为3.0,HP-β-CD浓度为0.4 mmol·L^(-1),马尼地平浓度为0.4 mmoL·L^(-1),以乙腈-0.2%三乙胺溶液(25∶75)为流动相对马尼地平对映体分离效果较好,精密度和重现性好,能满足马尼地平对映体的分离。