카이랄 컬럼 크로마토그래피

Chiral column chromatography

카이랄 컬럼 크로마토그래피[1][2](chiral column chromatography)는 인종 간 또는 관련 화합물과 같은 혼합물에서 카이랄 화합물, 즉 에난티오머의 분리에 사용되는 컬럼 크로마토그래피의 변형입니다.키랄 정지상(CSP)은 지지체(일반적으로 실리카 기반)로 이루어지며, 이 지지체는 키랄 시약 또는 다수의 키랄 중심을 갖는 거대 분자가 결합 또는 고정됩니다[3].

카이랄 정지상은 실리카겔과 같은 카이랄 지지체의 표면에 카이랄 화합물을 부착함으로써 제조될 수 있습니다.예를 들어, 액체 크로마토그래피 및 초임계 유체 크로마토그래피 모두에서 가장 일반적으로 사용되는 키랄 정지 상의 한 종류는 실리카 겔에 고정화된 아밀로스 셀룰로스 또는 사이클로덱스트린(특히 7개의 당 고리 분자인 β-사이클로덱스트린과 함께)과 같은 올리고당에[4] 기초합니다.

이 원리는 모놀리식 HPLC 칼럼[5] 또는 가스 크로마토그래피 칼럼의 제작에도 적용될 수 있습니다.[6]또는 Supercritical Fluid[7] Chromatography 칼럼.

그

카이랄 컬럼 크로마토그래피의 원리

카이랄 정지 위상인 CSP는 카이랄 인식이라고 알려진 프로세스에 의해 두 개의 거울상이성질체와 서로 다르게 상호작용할 수 있습니다.카이랄 인식은 분석물과 CSP 사이의 수소 결합, π-π 상호 작용, 쌍극자 적층, 포접 복합체, 입체성, 소수성 및 정전기 상호 작용, 전하-전달 상호 작용, 이온 상호 작용 등 다양한 상호 작용에 따라 결정됩니다.

정지상의 대부분의 유형은 Pirkle type (Brush type),[8][9] Protein-based[10], Cyclodextrins based[11], Polymer-based carbources ([12]다당류 기반 CSPs), Macrocyclic[13] 항생제, Chiral crownether[14], imprinted [15]polymer 등으로 분류할 수 있습니다.

브러시 유형 열(주름 유형)

브러시 유형 또는 Pirkle 유형 카이랄 정지 위상을 π-π 도너-수용자 열이라고도 합니다.일부 이론적 모델에 따르면 이러한 CSP의 분리는 정지 위상 표면에서 용질과 결합된 카이랄 리간드 사이의 3점 부착에 기초합니다.이러한 상호작용은 상호적인 특성에 따라 본질적으로 매력적이거나 거부감을 가질 수 있습니다.피르클 컬럼은 하나의 에난티오머와 키랄 정지상을 결합함으로써 에난티오머를 구별하고, 이로써 π-π 결합, 수소 결합, 입체 상호작용 및/또는 쌍극자 적층을 통해 디아스테오머 복합체를 형성합니다.Pirkle CSP는 세 가지 클래스로 분류할 수 있습니다.[18]

(i) π- electron 수용기

(ii) π-electron 기증자

(iii) π-electron 공여체-π-electron 수용체

단백질 기반 카이랄 정지상

단백질 기반 카이랄 정지 단계는 단백질이 고정되거나 결합된[19] 실리카겔을 기반으로 합니다.단백질은 많은 카이랄 중심에 기반을 두고 있으므로 단백질과 분석물 사이의 카이랄 상호 작용의 메커니즘은 소수성 및 정전기 상호 작용, 수소 결합 및 전하-전달 상호 작용과 같은 많은 상호 작용을 포함하며, 이것은 카이랄 인식에 기여할 수 있습니다.단백질과 분석물 사이의 소수성 상호작용은 이동 단계에서 퍼센트 유기에 의해 영향을 받습니다.유기 함량이 증가함에 따라, 단백질 기반 컬럼에 대한 보유는 감소합니다.

다당류 카이랄 정지상

자연적으로 발생하는 다당류는 카이랄 분리를 위해 고안된 중요한 컬럼 그룹의 기초를 형성합니다.주요 다당류는 셀룰로오스, 아밀로스, 키토산, 덱스트란, 자일란, 커들란, 이눌린[20] 등입니다.다당류 기반 정지상은 높은 부하 용량, 많은 카이랄 중심 및 복잡한 입체화학을 가지며, 다양한 화합물의 분리에 사용될 수 있습니다.

다당류 기반 카이랄 정지상은 정상 및 역상 조건에서 높은 분리 효율, 선택성, 민감도 및 재현성뿐만 아니라 구조적으로 다양화된 화합물에[21] 대한 광범위한 적용 가능성으로 인해 광범위하게 적용됩니다.다당류 기반 카이랄 정지 상에서의 카이랄 상호작용의 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았습니다.그러나 다음과 같은 상호작용이 보존에[22] 중요한 역할을 하는 것으로 판단됩니다.

(i) CSP 상의 카바메이트 그룹과 극성 카이랄 분석물의 수소 결합 상호작용.

(ii) CSP 상의 페닐기와 용질의 방향족기 사이의 π-π 상호작용

(i) 쌍극자-쌍극자 상호작용

(ii) CSP의 나선 구조로 인한 입체 상호작용.

유지 과정에 대한 이러한 영향은 또한 다당류의 유도체의 기능성, 그것의 평균 분자량 및 크기 분포, 그것을 거대다공성 실리카 지지체에 고정시키기 위해 사용되는 용매, 그리고 거대다공성 실리카 지지체 자체의 특성에 기인합니다.

사이클로덱스트린(CD) 키랄 정지상

사이클로덱스트린(CD) 키랄 정지상은 사이클로덱스트린 글리코실트랜스퍼라제에 의해 전분의 부분적인 분해에 의해 생성되고, 이어서 글루코스 단위의 효소적인 결합에 의해 토로이드 구조를 형성합니다.CD는 6개의 (α CD), 7개의 (β CD) 및 8개의 (γ CD) 글루코피라노스 단위로 구성된 고리형 올리고당입니다.카이랄 인식 메커니즘은 일종의 포접 복합체에 기초합니다.복잡화는 분석 물질 에난티오머의 소수성 부분과 공동의 비극성 내부의 상호작용을 포함하는 반면, 극성 작용기는 극성 하이드록실 카이랄 공동 공간과 수소 결합을 형성할 수 있습니다.분석물 분자가 사이클로덱스트린 공동에 들어갈 것인지를 결정하는 가장 중요한 요소는 그 크기입니다.α-CD는 30개의 스테레오 선택 센터, β-CD는 35개의 스테레오 선택 센터, γ-CD는 40개의 스테레오 선택 센터로 구성되어 있습니다.분석물의 소수성 부분이 토로이드의 공동 크기보다 크거나 작으면 포접이 발생하지 않습니다.

매크로사이클 키랄 정지 위상

매크로사이클릭 키랄 정지상은 매크로사이클릭 항생제 분자가 결합된[23] 실리카 지지체로 구성됩니다.일반적으로 사용되는 매크로사이클릭 항생제는 리파마이신, 글리코펩타이드(예: 아보파르신, 테이코플라닌, 리스토세틴 A, 반코마이신 및 이들의 유사체), 폴리펩타이드 항생제 티오스트렙톤 및 아미노글리코사이드(예: 프라디오마이신, 카나마이신 및 스트렙토마이신)를 포함합니다.매크로사이클릭 항생제는 수소 결합, 다이폴-다이폴 상호작용, 이온 상호작용 및 π-π 상호작용을 통해 분석물과 상호작용합니다.

카이랄 크라운 에테르

카이랄 크라운 정지상은 지지 입자에 고정되거나 결합된 크라운 에테르로 구성되며, 알칼리, 토-알칼리 금속 이온 및 암모늄 양이온으로 호스트-게스트 복합체를 생성할 수 있는 매크로사이클릭 구조의 폴리에테르입니다.순환 구조의 골격은 산소와 메틸렌기가 교대로 배열된 것으로 구성되어 있습니다.전자 공여 에테르 산소는 크라운 캐비티의 내벽 내에 위치하고, 칼라 형태의 배열로 메틸렌 그룹에 의해 둘러싸입니다.카이랄 인식은 생성될 수 있는 두 개의 뚜렷한 규질 이성질체 포함 복합체에 기초합니다.복합화를 촉진하는 1차 상호작용은 3개의 아민 수소와 3개의 거대 고리형 에테르의 산소 사이에 형성된 수소 결합을 포함하며, 삼각대 구성으로 배열됩니다.또한, 이온 상호작용, 다이폴-다이폴 상호작용, 또는 수소 결합은 분석물의 카보사이클릭 그룹과 극성 그룹 사이에서 발생할 수 있으며, 이는 복합체에 대한 추가적인 지지를 제공합니다.

메소드 개발

키랄 크로마토그래피의 방법 개발은 여전히 다양한 종류의 키랄 컬럼에서[24] 컬럼을 스크리닝함으로써 수행됩니다.카이랄 분리 메커니즘은 특정 시나리오에서 이해될 수 있고, 크로마토그래피 칼럼 내에서 분석물의 유지 특성은 때때로 설명될 수 있지만,특정한 반이성질체 쌍을 효과적으로 해결하기 위해 필요한 키랄 정지상(CSP)과 이동상 조성물의 정확한 조합은 종종 결정하기 어려운 상태로 남아 있습니다.

CSP 리간드의 화학은 정지 위상 표면에 인-시츄 디아스테레오머 복합체의 생성에 상당한 영향을 미칩니다.그러나 이동상 용매, 그 조성물, 이동상 첨가제 및 컬럼 온도와 같은 다른 방법의 조건도 마찬가지로 중요한 역할을 할 수 있습니다.거울상이성질체의 최종 분해는 분자간 힘의 결합의 결과이며, 그들의 미세한 변화도 분리의 성패를 결정할 수 있습니다.이러한 복잡성으로 인해 다양한 종류의 거울상이성질체에 보편적으로 적용할 수 있는 일상적인 방법 개발 프로토콜을 수립할 수 없습니다.사실, 때때로 이전의 실패한 실험의 결과는 이후의 단계에 대한 어떠한 단서도 제공하지 못합니다.따라서 실제로 카이랄 방법 개발 실험실 설정은 높은 처리량의 스크리닝 프로토콜과[25] 같은 역할을 하며, 고급 컬럼 스위칭 장치에 의해 다양한 CSP의 체계적인 스크리닝을 수행하고, 다양한 모바일 위상 조합을 자동적이고 체계적으로 시도하여 시행착오 전략을 효과적으로 사용합니다.[26]

원리가 해독되지 않은 카이랄 인식으로[17] 인한 카이랄 정지상의 매우 복잡한 유지 메커니즘으로 인해, 방법 개발의 일부로 당면한 에난티오머에 성공적으로 적용될 수 있는 단계를 사전에 예측하는 것이 불가능하지는 않더라도 종종 어렵습니다.그렇기 때문에 방법 개발의 표준 접근 방식은 높은 처리량 선별, 다양한 모바일 위상 조합을 사용하여 일련의 정지 위상을 평가 또는 검사하여 적합한 분리 조건을 찾을 가능성을 높이는 것입니다.[24]

참고문헌

이 기사는 CC BY 4.0 라이센스에 따라 이용 가능한 Celina Nazareth와 Sanely Pereira의 텍스트를 통합합니다.

  1. ^ Allenmark, Stig; Schurig, Volker (1997). "Chromatography on chiral stationary phases". Journal of Materials Chemistry. 7 (10): 1955–1963. doi:10.1039/A702403G. ISSN 1364-5501.
  2. ^ Teixeira, Joana; Tiritan, Maria Elizabeth; Pinto, Madalena M. M.; Fernandes, Carla (2019). "Chiral Stationary Phases for Liquid Chromatography: Recent Developments". Molecules. 24 (5): 865. doi:10.3390/molecules24050865. ISSN 1420-3049. PMC 6429359. PMID 30823495.
  3. ^ Nazareth, Celina; Pereira, Sanelly (2020). "A Review on Chiral Stationary Phases for Separation of Chiral Drugs" (PDF). International Journal of Pharmaceutical and Phytopharmacological Research. 10 (3): 77–91.
  4. ^ Yashima, Eiji (2001). "Polysaccharide-based chiral stationary phases for high-performance liquid chromatographic enantioseparation". Journal of Chromatography A. Chiral Separations. 906 (1): 105–125. doi:10.1016/S0021-9673(00)00501-X. ISSN 0021-9673. PMID 11215883.
  5. ^ Yingjie Li; Chunhui Song; Lingyi Zhang; Weibing Zhang; Honggang Fu (January 2010). "Fabrication and evaluation of chiral monolithic column modified by β-cyclodextrin derivatives". Talanta. 80 (3): 1378–1384. doi:10.1016/j.talanta.2009.09.039. PMID 20006102.
  6. ^ Yi-Ming Liu; Patricia Gordon; Shelby Green; Jonathan V. Sweedler (September 2000). "Determination of salsolinol enantiomers by gas chromatography-mass spectrometry with cyclodextrin chiral columns". Analytica Chimica Acta. 420 (1): 81–88. doi:10.1016/S0003-2670(00)00986-7.
  7. ^ West, Caroline (2019). "Recent trends in chiral supercritical fluid chromatography". TrAC Trends in Analytical Chemistry. 120: 115648. doi:10.1016/j.trac.2019.115648. ISSN 0165-9936. S2CID 202884037.
  8. ^ Fernandes, Carla; Tiritan, Maria Elizabeth; Pinto, Madalena (2013). "Small Molecules as Chromatographic Tools for HPLC Enantiomeric Resolution: Pirkle-Type Chiral Stationary Phases Evolution". Chromatographia. 76 (15): 871–897. doi:10.1007/s10337-013-2469-8. ISSN 1612-1112. S2CID 97668558.
  9. ^ Tiritan, Maria Elizabeth; Pinto, Madalena; Fernandes, Carla (2023-04-12), Cass, Quezia Bezerra; Tiritan, Maria Elizabeth; Junior, João Marcos Batista; Barreiro, Juliana Cristina (eds.), "Pirkle Type", Chiral Separations and Stereochemical Elucidation (1 ed.), Wiley, pp. 325–362, doi:10.1002/9781119802280.ch9, ISBN 978-1-119-80225-9, retrieved 2023-10-15
  10. ^ Haginaka, Jun (2001). "Protein-based chiral stationary phases for high-performance liquid chromatography enantioseparations". Journal of Chromatography A. Chiral Separations. 906 (1): 253–273. doi:10.1016/S0021-9673(00)00504-5. ISSN 0021-9673. PMID 11215891.
  11. ^ Xiao, Yin; Ng, Siu-Choon; Tan, Timothy Thatt Yang; Wang, Yong (2012). "Recent development of cyclodextrin chiral stationary phases and their applications in chromatography". Journal of Chromatography A. Chiral Separations and Enantioselectivity. 1269: 52–68. doi:10.1016/j.chroma.2012.08.049. ISSN 0021-9673. PMID 22959844.
  12. ^ Geryk, Radim; Kalíková, Květa; Vozka, Jiří; Plecitá, Denisa; Schmid, Martin G.; Tesařová, Eva (2014-10-10). "Enantioselective potential of chiral stationary phases based on immobilized polysaccharides in reversed phase mode". Journal of Chromatography A. Enantioseparations - 2014. 1363: 155–161. doi:10.1016/j.chroma.2014.06.040. ISSN 0021-9673. PMID 24997511.
  13. ^ Armstrong, Daniel W.; Tang, Yubing.; Chen, Shushi.; Zhou, Yiwen.; Bagwill, Christina.; Chen, Jing-Ran. (1994). "Macrocyclic Antibiotics as a New Class of Chiral Selectors for Liquid Chromatography". Analytical Chemistry. 66 (9): 1473–1484. doi:10.1021/ac00081a019. ISSN 0003-2700.
  14. ^ Li, Yanzhe; Sheng, Zhe; Zhu, Chuanlei; Yin, Wei; Chu, Changhu (2018). "Silica based click-dibenzo-18-crown-6-ether high performance liquid chromatography stationary phase and its application in separation of fullerenes". Talanta. 178: 195–201. doi:10.1016/j.talanta.2017.07.037. ISSN 0039-9140. PMID 29136812.
  15. ^ Pu, Junli; Wang, Hongwei; Huang, Chao; Bo, Chunmiao; Gong, Bolin; Ou, Junjie (2022). "Progress of molecular imprinting technique for enantioseparation of chiral drugs in recent ten years". Journal of Chromatography A. 1668: 462914. doi:10.1016/j.chroma.2022.462914. ISSN 0021-9673. PMID 35220013. S2CID 246980680.
  16. ^ Fernandes, Carla; Tiritan, Maria Elizabeth; Pinto, Madalena (2013-08-01). "Small Molecules as Chromatographic Tools for HPLC Enantiomeric Resolution: Pirkle-Type Chiral Stationary Phases Evolution". Chromatographia. 76 (15): 871–897. doi:10.1007/s10337-013-2469-8. ISSN 1612-1112. S2CID 97668558.
  17. ^ a b Magora, Amir; Abu-Lafi, Saleh; Levin, Shulamit (2000). "Comparison of the enantioseparation of racemic uridine analogs on Whelk-O 1 and ChiralPak-AD columns". Journal of Chromatography A. 866 (2): 183–194. doi:10.1016/S0021-9673(99)01108-5. ISSN 0021-9673. PMID 10670808.
  18. ^ Fernandes, Carla; Phyo, Ye’ Zaw; Silva, Ana Sofia; Tiritan, Maria Elizabeth; Kijjoa, Anake; Pinto, Madalena M.M. (2018-04-03). "Chiral Stationary Phases Based on Small Molecules: An Update of the Last 17 Years". Separation & Purification Reviews. 47 (2): 89–123. doi:10.1080/15422119.2017.1326939. ISSN 1542-2119. S2CID 99405457.
  19. ^ Zhu, Bolin; Xue, Mengyao; Liu, Beibei; Li, Qing; Guo, Xingjie (2019). "Enantioselective separation of eight antihistamines with α1-acid glycoprotein-based chiral stationary phase by HPLC: Development and validation for the enantiomeric quality control". Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 176: 112803. doi:10.1016/j.jpba.2019.112803. ISSN 0731-7085. PMID 31442761. S2CID 201630751.
  20. ^ Aboul-Enein, Hassan Y (2001). "High-performance liquid chromatographic enantioseparation of drugs containing multiple chiral centers on polysaccharide-type chiral stationary phases". Journal of Chromatography A. Chiral Separations. 906 (1): 185–193. doi:10.1016/S0021-9673(00)00950-X. ISSN 0021-9673. PMID 11215887.
  21. ^ Nie, Y.; Liu, X.; Yang, X.; Zhao, Z. (2013). "Review: Recent Application of Chiral Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometric Methods for Enantiomeric Pharmaceutical and Biomedical Determinations". Journal of Chromatographic Science. 51 (8): 753–763. doi:10.1093/chromsci/bms209. ISSN 0021-9665. PMID 23315149.
  22. ^ Zhao, Binwu; Oroskar, Priyanka A.; Wang, Xiaoyu; House, David; Oroskar, Anil; Oroskar, Asha; Jameson, Cynthia; Murad, Sohail (2017). "The Composition of the Mobile Phase Affects the Dynamic Chiral Recognition of Drug Molecules by the Chiral Stationary Phase". Langmuir. 33 (42): 11246–11256. doi:10.1021/acs.langmuir.7b02337. ISSN 0743-7463. PMID 28826215.
  23. ^ Armstrong, Daniel W.; Tang, Yubing.; Chen, Shushi.; Zhou, Yiwen.; Bagwill, Christina.; Chen, Jing-Ran. (1994). "Macrocyclic Antibiotics as a New Class of Chiral Selectors for Liquid Chromatography". Analytical Chemistry. 66 (9): 1473–1484. doi:10.1021/ac00081a019. ISSN 0003-2700.
  24. ^ a b Tarafder, Abhijit; Miller, Larry (2021). "Chiral chromatography method screening strategies: Past, present and future". Journal of Chromatography A. 1638: 461878. doi:10.1016/j.chroma.2021.461878. ISSN 0021-9673. PMID 33477025. S2CID 231677607.
  25. ^ Lin, Jessica; Tsang, Charlotte; Lieu, Raymond; Zhang, Kelly (2020). "Method screening strategies of stereoisomers of compounds with multiple chiral centers and a single chiral center". Journal of Chromatography A. 1624: 461244. doi:10.1016/j.chroma.2020.461244. ISSN 0021-9673.
  26. ^ Tarafder, Abhijit; Miller, Larry (2021). "Chiral chromatography method screening strategies: Past, present and future". Journal of Chromatography A. 1638: 461878. doi:10.1016/j.chroma.2021.461878. ISSN 0021-9673.


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