环糊精及其衍生物在毛细管电泳中的应用.pdf

文 献 综 述环糊精及其衍生物在毛细管电泳中的应用傅若农（北京理工大学，1 0 0 0 8 1）十一 年前毛细管电 泳（C E）出 现时，在世界分析化学界引起了少有地关注和积极地效仿。十多年来各国科学家进行了 大量的工作，使 C E获得了迅速的 发展。有 人认为，目 前C E最活 跃的领域是柱工艺和毛细管柱表面化学以及选择性分离介质的研究。后者是为了分离一般情况下难以分离的各种异构体，尤 其是对映异构体。在气 相色谱(G C)和高效液相色谱(H P L C)中为了 分离外消旋手性化合物，合成的一系列手性固定相和流动相添加剂，如可生成金属配合物的配体和可生成包含化合物的冠醚和环 糊精及其衍生 物，都得到了 蓬勃地发展和应用。在G C和H P L C中 成功的 应用必然 会影响C E并为C E所效仿。事实上，在C E中这些物质都得到了应用。特别是从1 9 8 4 年日 本的T e r a b e(2)开创了以胶束作分离介质的胶束电 动毛细管色谱（M E C C）以来，在C E中应用这种分离介质的研究更加兴旺起来。本文就是对这类选择性分离介质在C E中的应用作一综述。环糊精在等速电泳中的应用环糊精(C D)及其衍生物最早在 1 9 6 0 年 用于G C，七十年代 中期用于 H P L C，1 9 8 8年后用于H R G C，九十年代初急剧发展，并迅速商品化，在对映 异构体的分离中 得到十 分成功的 应用(3)。捷克的S m o l k o v a-K e u le m a n s o v a 早期把 C D用于,C M(十 年代中期从G C中 转向C E，她们 主要是把C D用于等速电泳(I T P)4-7 ，把C D及其衍生物用作 I T P的 前导电解质，C D 起着移动固定相的作用。1 9 8 2 年T a z a k i 等8 在电 解质中加 入-C D，在有氯离子、溴离子存在下 可分离碘离子。此后其他 人又 把-和-C D 用 于 无 机 离 子 和 有 机 物 位 置 异 构 体 的 分 离 。但是 C D在等速电泳中的应用，大量的工作是 由S m o l k o v a 研究组进行的，他们于八十年代后半期在以C D作等速电泳前导电解的添加剂方面发表了多篇文章。从他们的研究中 得到两点重要事实：1.C D和客体（分析对象）形成包含化合物(I n c lu s io n C o m-p o u n d)的速度很快，不会影响等速电泳的稳定 2.C D在工作的酸度下不会离解，所以C D 成为一种假固 定相，对溶质起分配作用。在等速电 泳中 使用过的C D有-C D、-C D、-C D以及C D的衍生 物 2,6-二-o甲 基-C D2,3,6-三-o-甲 基-C D。文献中 使用-C D的为多数，分析 对象多为药物，如麻黄素、肾 上腺素等光学异构体。直到1 9 8 8 年 S m o l k o-v a-K e u le m a n s o v a 等人仍沿用等速电泳在电 解质中加入-C D衍生 物分离麻黄素及其相关化合物，并研究了-C D、二甲基-C D和三 甲基-C D对分离的影响。1 9 8 9 年意大利的F a n a l i 1 0 则成功 地把以C D为添加剂的 等速电泳用于化妆品的分析。图1 是日 本人T a n a k a 1 1 在 1 9 9 1 年用-C D作前导电 解质分离儿茶酚胺的等速电泳图。环糊精在毛细管电泳中的应用在高效毛细管电泳(H P C E）方面，T e r a b e 1 2 用羧甲基-C D(-C M C D）作胶束，以M E C C方法分离甲酚、二甲 酚、二甲胺、硝基酚和 硝基苯胺等异构体以及苯甲 酸甲、乙、丙、丁脂。这一工作是 T e r-a b e 对 ME C C技术的拓宽，证明用 C D衍生物作ME C C的胶束，可以 使溶质和固定相形成主-客体的包含化合物，非常适合于芳香族化合物异构体的分离。图2 是用-C M C D分离甲 酚和二甲 胺异构体的电泳图。T e r a b e 提出的“C D 玀M E C C”保 以C D改性的ME C C）功能不仅可用于一般位置异构体的 分离，更重要的是把它用于对映异 构体的 分离。1 9 8 9 年T e r-a b e 1 3 把乙二胺单取代-C D用作M E C C的胶束分离氨基酸对映异构体。1 9 8 9 年意 大利的F a n a l i c 14又采用 ME C C的电泳，以-C D、二 甲基-C D、三甲 基-C D作胶束分离麻黄素、去甲 麻黄素、肾 上腺素、去甲肾上腺素和异丙肾上腺素，取得优于捷克人的结果。图 3 是F a n a l i 用二甲基-C D作电解质添加剂分离五种对映异构体的电 泳分离图。1 9 9 1 年T a n a k a 1 5 等系统地比 较了 各种环糊精及其衍生物对七种氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸、亮氨酸、正亮氨酸、正缬氨酸、苯丙氨酸和缬 影 氨酸）对映异构体的分离能力作了比 较，结果列于表 1。从表中数据可以看到，-C D对这七种氨基酸的丹磺酰化衍生 物对映异构体具有最好的分离能力。但是巴比 土类衍生物的对映异 构体则是C D的三甲 基衍生 物具有好的分离能力。图4 是T M-C D 和T M-C D分离巴比 土类对映异构体的电 泳图。因为多环芳烃是环境分析中十分重要的项 目，也是色谱工作者竞相研究的分析对象，而 C D M E C C又适用于 分离亲油性物质，所以 近年来有几篇利用环糊精作缓冲溶液的添加剂并以M E C C方法分析多环芳烃混合物的报告-8，其中一例的分离条 件和电泳图如图5 所示。他们 研究了-C D、-C D和-C D种类和浓度对分离的影响。实 验结果说明，当S D S 浓度为 1 0 m m o l/L和 C D浓度为 2 mm o l/L时 效果最好。关于C D M E C C的应用近年来已有不少报道。为了节约篇幅，现把具有代表性的一些应用列于表 2。表1 各种环糊精 化合物 分离 氨基酸丹 磺酰化衍生物对异构体能力（R值）的 比较C D-ME C C的分离机理T e r a b e 及其研究组 1 认为 C D-ME C C的分离机理是：在电泳力、电渗流的驱动下，待分离物质在水、胶束和 C D之间进行分配的迁移速度不同而得到分离。缓冲溶液的酸度为碱性时，S D S 胶束带负电荷向 正极移动，电 渗流向负极移动，而C D为不带电荷物质，随电渗流向负极移动。被分析物质若为电中性分子，则在随着电渗流向负 极移动过程中就在胶束、水和 C D三相之间进行分配，脂溶性强的物质，在水相中虽然溶解度很小，但是它们在胶束中 和C D的内腔中有一定的溶解度，因此在这两相之间进行主要的分配。被分析物质若为对映异构体，则可利用C D的分子识别能力而达到分离手性化合物的目 的。如果用-C D作改性剂，由于-C D的内腔直径 比较大(0.8 5 n m)，它可以同时容纳组成胶束的 表面活化剂游离分子和被分离物质分子，因而有利于分子尺寸大一些的被分离物质。分离示意图如图 6 所示。结论（一）环糊精及其衍生物是毛细管电泳中分离对映异构体很有效的 分离介质，C D的 类型和 取代基对分离有很大的影响，主要是 C D的孔径要与客体分子的大小相适应，取代基的大小、位置和官能团要和客体有较强的作用力。但是 目 前尚无定量的规律，有待进一步研究。（二）向电 泳缓冲 溶液中加入手性分离改性剂是提高其分离能力的重要途径，进一步研究这种改性剂的结构和分离能力之间的关系是很有意义的课题。致谢本工作得到国家 自然科学基金资助，在此表示衷心感谢。一部分文献由周伟查阅，也在此表示感谢。表2 C D及其衍生物在毛细管电泳中的典型应用色谱1 9 9 3 年第 1 1 卷第 5 期参考文献 1 K.A.T u r n e r,L C-GC I n t e r n a t i o n a l,4(6),3 2(1 9 9 1)2 S.Te r a e t a l.,An a l.C h e m.,5 6,1 1 1(1 9 8 4).3 傅若农，色谱，1 0(1),1 4(1 9 9 2)4 I.J e l i n e k e t a l.,J.C h r o m a t o g r.,4 0 5,3 7 9(1 9 8 7)5 J.S n o p e k e t a l.,i b i d.,4 1 1,1 5 3(1 9 8 7).6 I.J e l i n e k e t a l.,i b i d.,4 3 5,4 9 6(1 9 8 8).7 I.J e l i n e k e t a l.,i b i d.,4 3 9,3 8 6(1 9 8 8).8 M.T a z a k i e t a l.,i b i d.,4 5 2,5 8 5(1 9 8 8)9 J.S n o p e k e t a l.,i b i d.,4 5 2,5 7 1(1 9 8 8).1 0 S.F a n a l i,i b i d.,4 7 0,1 2 3(1 9 8 9).1 1 S.Ta n a k a e t a l.,i b i d.,5 8 7,3 6 4(1 9 9 1).1 2 S.Te r a b e e t a l.,i b i d.,3 3 2,2 1 1(1 9 8 5).1 3 S.T e r a b e,T r e n d s i n A n a l y t i c a l C h e m i s t r y,8,1 2 9(1 9 8 9)1 4 S.F a n a l i,J.C h r o m a t o g r.,4 7 4,4 4 1(1 9 8 9).1 5 M.Ta n a k a e t a l.,F r e s e n i u s J.An a l.C h e m.,3 3 9,6 3(1 99 1).1 6 S.T e r a b e e t a l.,J.C h r o m a t o g r.,5 1 6,2 3 19 9 0).1 7 T.I ma s a k a e t a l.,A n a l y s t,1 1 6,1 0 7 4(1 9 9 1).1 8 Y.F.Y i k e t a l.,J.C h r o m a t o g r.,5 8 9,3 3 3(1 9 9 2).1 9 H.Ni s h i e t a l.,i b i d.,5 5 3,5 0 3(1 9 9 1)2 0 S.F a n a l i e t a l.,i b i d.,5 4 5,4 3 7(1 9 9 1).2 1 J.S n o p e k e t a l.,b i d.,5 5 9,2 1 5(1 9 9 1).2 2 C.P.O n g e t a l.,b i d.,5 4 7,4 1 9(1 9 9 1).2 3 S.K.Ye o e t a l.,An a l.C h e m.,6 3,2 2 2 2(1 9 9 1).2 4 T.Ue d a e t a l.,i b i d.,6 3,2 9 7 9(1 9 9 1).2 5 T.E.P e t e r s o n,J.C h r o m a t o g r.,6 0 3,2 9 8(1 9 9 2).2 6 T.I ma s a k a e t a l.,An a l.C h i m.Ac t a,2 5 6,3(1 9 9 2).新书 高分辨气相色谱及高分辨裂解气相色谱 评介高分辨气相色谱（即毛细管气相色谱）是八十年代得到充分发展的一种分离分析技术，把它与裂解设备结合起来形成的高分辨裂解气相色谱也是近年发展起来的具有广阔应用前景的新技术，它们广泛应用于科研、生产各个领域。由北京理工大学傅若农教授和北京大学刘虎威博士编著的 高分辨气相色谱及高分辨裂解气相色谱 一书，最近 已由北京理工大学出版社正式出版发行。该书反映了作者多年来从事这一领域教学、科研工作的经验和成果。与已出版的同类型图书相比，该书具有以下几个特点：一、对高分辨气相色谱的各个方面，包括国内外的最新成就与进展作了全面介绍，信息量大（编入的参考文献约1 2 0 0 条），同 时又突出重点。对气相色谱的核心问题（固定 液和毛细管色谱柱的制备工艺）作了详尽地 讨论，有较高的参考价值。二、对其它气相色谱专著中论述不多的裂解气相色谱的原理、技术及应用作了较详细的介绍，为需要学习、了解这一领域内容的读者，提供了方便。三、注意理论联系实际，在阐述基本理论的基础上，着重介绍了毛细管气相色谱在火炸药分析中的应用，裂解气相色谱在高聚合物、含能材料、生物大分子及医学分析中 的应用。这 些内 容颇具特色，对从事环 境科 学、材料科学、生命科学、司法检验等领域的科技工作者都有借鉴之处。四、该书约3 8 万字。全书结构严谨、层次清楚、文字准确，既可 作为高校研究生 教材，又可作为有关科技人员参考用书。（倪福卿）新书 高效液相色谱法纯化蛋白质理论与技术 简介本书以高效液相色谱法为主详细介绍了分离纯化蛋白质时的理论与技术，包括分离机理、填料合成、影响分离因素、最佳化条件选择以及应用例子，应用例子侧重于基因重组蛋白质的纯化。书中对纯化蛋白质时常用的 方法如盐析、细胞破碎、离心、电泳、经典柱色谱以及蛋白 质定量与纯度测定 等也 作了简介，同时对近年来新兴的一些纯化技术如结晶、双水相萃取、径向 色谱、融合蛋白 亲合色谱都作了 必要的说明。书中也 尽可能多地收集了国内学者在这方面的研究成果。各章之后都附有大量的参考文献可供读者参考。全书共十一章，1 4 0 余张图，实为 理论与实践相结 岷 合的好书。可供从事分析化学、生物化学以及从事与蛋白质纯化相关技术的研究人员和大学生参考。全书订价1 5.5 0 元（含邮费）。五本以上按八折优惠。需要者请与西安第四 军医 大学唐都医 院科技开发部郭立安联系，邮编7 1 0 0 3 8款到邮书。