基于不同构型天然有机酸的手性深共晶溶剂的对映选择性差异在毛细管电泳中的研究

《Journal of Chromatography A》：Investigation of enantioselective differences of chiral deep eutectic solvents based on natural organic acids with different configurations in capillary electrophoresis

本研究首次利用不同构型（D/L/DL）的天然有机酸（乳酸和苹果酸）与胆碱氯盐制备天然深共熔溶剂（NADES），结合安培检测器在毛细管电泳中系统研究其手性分离效果。通过测试四种肾上腺素类药物异构体，发现L型有机酸基NADES对异丙肾上腺素分离更优，而D型有机酸基NADES对去甲肾上腺素、肾上腺素和特布他林分离效果更佳。该方法成功应用于真实药物中手性成分分析，回收率96.1%-112%，且用量较无定形DES减少。分隔符：

　　

刘茹|王文凯|陈爱迪|齐红燕|杨莉|马宇轩|储青翠

华东师范大学化学与分子工程学院，中国上海200241

摘要

由于独特的物理化学性质，深共晶溶剂（DESs）已成为传统有机溶剂和离子液体的有前景的替代品。DESs在手性分离领域受到了广泛关注。目前，关于由不同构型的天然立体异构体制备的DESs在电泳分离中的对映选择性差异的研究较少。在这项工作中，首次使用毛细管电泳和安培检测系统研究了以氯化胆碱和不同构型的有机酸（D/L/DL-乳酸、D/L/DL-苹果酸）作为手性选择剂制备的天然DESs的对映选择性差异。选择了四种典型的肾上腺素类药物作为模型对映体。迁移时间、峰面积和分辨率的相对标准偏差均在7.8%以内（n=5），检测限为0.030～0.18 μg·mL^-1（S/N=3）。该方法已成功用于药物制剂中手性活性成分或杂质的分析，回收率在96.1～112%之间。值得注意的是，基于L型有机酸的DESs对（±）异丙肾上腺素的分离效果更好，而基于D型有机酸的DESs则更有利于（±）去甲肾上腺素、（±）肾上腺素和（±）特布他林的对映分离。对于相同的对映体，使用某些立体异构有机酸制备的手性DESs可以使用比非手性DESs更少的用量即可达到相同或更好的分离效率。这为设计和制备更有效的电泳对映分离手性DESs提供了新的途径。

引言

手性识别在生物学和医学等许多领域具有重要的研究价值[1]。由于其固有的优势，毛细管电泳（CE）逐渐发展成为一种强大的对映体分离分析工具[2]。近年来，功能性材料在手性CE中的应用引起了分析研究人员的广泛关注[3]。

深共晶溶剂（DESs）是一类新开发的绿色可持续溶剂，通常由两种成分组成，其熔点低于任何单一成分[4]。DESs具有制备简单、成本低、无毒、生物相容性好和可降解等优点。此外，DESs的独特魅力在于其强大的结构可设计性，这主要归功于可用于制备的原材料种类繁多[5]。其中，由植物初级代谢物组成的天然DESs（NADESs）因其显著的溶解能力和优异的可设计性而成为真正意义上的新型绿色溶剂，在样品微提取和分离方面具有广泛的应用前景[[6]、[7]、[8]]。

由于环糊精具有疏水腔和亲水外层结构，已成为CE中常用的传统手性选择剂之一，它们可以通过不同的结合常数（K_a）与不同的手性化合物形成包合物[9]。然而，为了达到理想的分辨率，通常需要使用大量的手性选择剂；在某些情况下，甚至需要使用两种相同或不同类型的手性选择剂，或者添加有机溶剂来修饰流动缓冲液[10]。自从2019年DESs引入分离领域以来[11]，已经有多种非手性DESs被用于改进CE中的手性分离[[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]]。在我们之前的工作中，使用了非手性的氯化胆碱（ChCl）-尿素DES来改进β-环糊精衍生物CE中对肾上腺素类药物的对映分离[14]。

值得注意的是，一些使用天然立体异构体或具有主客体识别的 macromolecules 制备的手性NADESs已被报道可以进一步提高电泳对映体分离性能。例如，一些D型糖醇[15,19]、D型单糖[13,15,20]和L型有机酸[21,22]被用作手性氢键供体，而克林霉素磷酸盐[23]、(-)-薄荷醇[24]、β-环糊精及其衍生物[[25]、[26]、[27]]被用作手性氢键受体。此外，还应用了一些实际方法来研究DESs的手性分离机制，如紫外（UV）光谱[14,16,25,27]、荧光光谱[12]、核磁共振（NMR）[22,27,31,33]和分子模拟[22,25,31]等。然而，关于由不同构型的天然立体异构体制备的DESs在CE中的对映选择性差异的研究较少。此外，大多数文献方法使用基于UV或二极管阵列检测器（DAD）的光学检测，这通常受到毛细管光路较短的限制，导致检测灵敏度较低。因此，设计和制备更多类型的手性NADESs，并开发新的手性分离系统对于理论研究和潜在应用具有重要意义。

在这项工作中，使用廉价且容易获得的天然有机酸（乳酸，LA；苹果酸，MA）及其不同构型（D-、L-、DL-）作为原料，设计并制备了一系列手性NADESs，并将其应用于与羟丙基-β-环糊精（HP-β-CD）组成的二元手性分离系统。由于安培检测（AD）具有高灵敏度和选择性[28]，首次利用CE-AD探索了不同构型的立体异构有机酸基NADESs的对映选择性差异及其在二元手性分离系统中的分离可行性与机制。选择了四种具有不同结合位点的典型肾上腺素类药物作为模型对映体：（±）去甲肾上腺素（(±)-Nor；α-受体）、（±）异丙肾上腺素（(±)-Iso；β-受体）、（±）特布他林（(±)-Ter；β-受体）和（±）肾上腺素（(±)-Adr；α,β-受体）。此外，该方法还应用于实际药物中手性成分的分析。

试剂和溶液

(±)-Iso、(±)-Nor、(±)-Ter、(±)-Adr、(+)-Nor和(-)-Nor购自Aladdin Reagent（上海）有限公司（中国上海）。所测试对映体的基本信息列于表S1中。HP-β-CD（类型2；取代度4.7）购自Sinopharm Chemical Reagent有限公司（中国上海）。ChCl、MA（D-、L-、DL-）、LA（D-、L-、DL-）、甘油（G）、四硼酸钠（Na₂B₄O₇）、磷酸（H₃PO₄）、氢氧化钠（NaOH）和盐酸（HCl）

NADESs的制备

实验结果表明，三种构型的ChCl和LA在三种摩尔比下可以形成清澈透明的液体DESs。而ChCl与D-、L-和DL-构型的MA混合时，在不同摩尔比下表现出不同的状态：当摩尔比为1:1时，制备的DESs在室温下的粘度显著增加；而在摩尔比为1:2和1:3时无法形成清澈透明的液体。当加入G、D-LA或L-LA作为另一种氢键供体时

结论

在这项工作中，使用不同构型的天然有机酸（LA和MA）作为氢键供体，设计并制备了二元和三元手性NADESs，并通过表观粘度、FT-IR、¹H NMR和2D NOESY NMR光谱对其进行了表征。发现引入另一种低熔点的氢键供体（如G、LA）可以有效降低DESs的粘度。基于HP-β-CD和手性NADESs的二元手性分离系统

CRediT作者贡献声明

刘茹：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证，研究，数据管理，概念化。王文凯：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证，研究，资金获取，数据管理，概念化。陈爱迪：撰写 – 原稿，验证，研究，数据管理。齐红燕：验证，研究，数据管理。杨莉：撰写 – 审稿与编辑，研究，概念化。马宇轩：撰写 –

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了上海市学生创新实验项目（编号202410269166S）的支持。