Введение

Хиральная колонная хроматография – это вариант колонной хроматографии, используемый для разделения хиральных соединений, то есть энантиомеров, в смесях, таких как рацематы или родственные соединения. Хиральная стационарная фаза (CSP) состоит из носителя, обычно на основе кремнезема, на который ковалентно связан или иммобилизован хиральный реагент или макромолекула с множеством хиральных центров. Хиральную стационарную фазу можно получить, присоединяя хиральное соединение к поверхности ахирального носителя, например, силикагеля. Например, один из наиболее распространенных классов хиральных стационарных фаз, используемых как в жидкостной хроматографии, так и в сверхкритической флюидной хроматографии, основан на олигосахаридах, таких как амилозацеллюлоза или циклодекстрин (в частности, β-циклодекстрин – молекула, состоящая из семи сахарных звеньев), иммобилизованных на силикагеле. Этот принцип также может быть применен для создания монолитных HPLC-колонок, газохроматографических колонок или колонок для сверхкритической флюидной хроматографии.

Принцип хиральной колоновой хроматографии

Хиральная стационарная фаза, CSP, может по-разному взаимодействовать с двумя энантиомерами посредством процесса, известного как хиральное распознавание. Хиральное распознавание зависит от различных взаимодействий, таких как водородная связь, π-π взаимодействие, дипольное штабелирование, комплексообразование включения, стерические, гидрофобные и электростатические взаимодействия, взаимодействия переноса заряда, ионные взаимодействия и т.д., между аналитом и CSP, приводя к образованию in situ неустойчивых диастереомерных комплексов. Большинство типов стационарных фаз можно классифицировать как фазы типа Pirkle (типа Brush), на основе белков, на основе циклодекстринов, на основе полимерных углеводов (полисахаридные CSP), макроциклические антибиотики, хиральные краун-эфиры, отпечатанные полимеры и т.д.

Хиральные стационарные фазы на основе белков

Хиральная стационарная фаза на основе белка создается на основе силикагеля, на который иммобилизован или химически связан белок. Поскольку белок содержит множество хиральных центров, механизм хирального взаимодействия между белком и аналитами включает в себя различные типы взаимодействий, такие как гидрофобные и электростатические взаимодействия, водородные связи и взаимодействия переноса заряда, которые могут способствовать хиральному распознаванию. На гидрофобные взаимодействия между белком и аналитом влияет процентное содержание органического растворителя в подвижной фазе. С увеличением содержания органического растворителя удерживание на колонках на основе белка снижается.

Хиральные стационарные фазы циклодекстрина (CD)

Хиральная стационарная фаза циклодекстрина (CD) производится путем частичного расщепления крахмала ферментом циклодекстрингликозилтрансферазой, за которым следует ферментативное соединение звеньев глюкозы, формирующее тороидальную структуру. CD – это циклические олигосахариды, состоящие из шести (α CD), семи (β CD) и восьми (γ CD) звеньев глюкопиранозы. Механизм хирального распознавания основан на образовании комплексов включения. Комплексация включает взаимодействие гидрофобной части энантиомера аналита с неполярной внутренней частью полости, в то время как полярные функциональные группы могут образовывать водородные связи с полярным гидроксильным хиральным пространством полости. Наиболее важным фактором, определяющим, сможет ли молекула аналита поместиться в полость циклодекстрина, является ее размер. α CD состоит из 30 стереоселективных центров, β CD состоит из 35 стереоселективных центров, а γ CD состоит из 40 стереоселективных центров. Если гидрофобная часть аналита больше или меньше размера полости тороида, включение не происходит.

Макроциклические хиральные стационарные фазы

Макроциклические хиральные стационарные фазы состоят из носителя на основе кремнезема, на который ковалентно присоединены молекулы макроциклических антибиотиков. Для систематического скрининга различных ССФ используются современные устройства переключения колонн, автоматически и систематически подбирающие различные комбинации подвижных фаз, что эффективно реализует стратегию проб и ошибок.