手性金属有机框架材料NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的液相色谱拆分性能研究

手性(chirality)一词源于希腊语“cheir(手)”。所谓手性分子，顾名思义就是具有手性的分子，即立体结构对称、左右相反，本身与其镜像不能叠合。金属有机框架(MOFs)材料是由金属离子或金属簇与有机连接体组装而成，其具有优异的孔隙率、高度可调的孔形状、完善的拓扑结构、大的内表面积。将MOFs用于高效液相色谱(HPLC)使待分离物手性分离因子更大、分析速度更快、分析更加精准。目前市面上所售药物大部分具有手性，这些药物往往只有一种对映体具有药效，而另一种对映体往往是无效甚至具有毒副作用，所以利用高效液相色谱分离手性药物仍然是研究重点。

1. 利用后修饰法成功将D-(+)-葡萄糖接枝到NH₂-MIL-53(Al)，制得手性MOFs(NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖)；

2. 利用“网包法”制备NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖固定相，并用其成功制备高效液相色谱(HPLC)手性柱；

3. NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色谱柱成功拆分15种手性化合物及2种苯系位置异构体，其中9种手性化合物和2种苯系位置异构体达到基线分离。

本文采用溶剂热合成法，成功合成了非手性MOFs (NH₂-MIL-53(Al))，再用D-(+)-葡萄糖对其进行手性修饰，最终合成手性MOFs (NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖)。对NH₂-MIL-53(Al)和NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖进行X射线粉末衍射分析(PXRD)、红外光谱分析(FT IR)、圆二色谱分析(CD)、氮气吸附测试、扫描电子显微镜(SEM)表征。采用“网包法”制备了NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖固定相用于高效液相色谱(HPLC)手性柱，对其拆分能力进行考察。

2.1  NH₂-MIL-53(Al)和NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的粉末X衍射图

图1  材料的粉末X射线衍射结果

Fig.1 XRD results of materials

NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的红外谱图中，3385 cm^-1和3500 cm^-1处的-NH₂特征峰大幅减弱，证明D-(+)-葡萄糖成功接在NH₂-MIL-53(Al)上。

经D-(+)-葡萄糖衍生后的NH₂-MIL-53(Al)其科顿(Cotton)效应明显，表明NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖具有手性且合成成功。

使用标准的Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法计算，得到NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的比表面积为33.09 m²/g，孔体积为0.05 cm³/g，孔径大小约为4.12 nm。

NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖整体为相互堆叠的薄片状，厚度约在30 ~100 nm之间，此外，对纯硅胶以及固定相NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖进行SEM表征，结果见图7，表明NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖已成功固载于硅胶表面。

该固定相对15种外消旋体有着不同程度的拆分，分别是联糠醛、二苯基乙醇酮、华法林、盐酸普萘洛尔、盐酸美西律、1-苯乙醇、佐匹克隆、1-苯基-1-戊醇、2-甲氧基-2-苯乙醇、1,2-环氧丁烷、1,2-环氧己烷、3-羟基丁酸乙酯、异丙基缩水甘油醚、乳酸乙酯、δ-辛内酯。

以二苯基乙醇酮为分析测试物，流动相为V（正己烷）：V（异丙醇）=9∶1，在重复进样5次后，保留时间和峰面积的RSD为1.19 %和1.34 %，拆分效果基本不变，表明手性NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色谱柱有良好的重复性。

图3  二苯基乙醇酮在NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色谱柱上的分离重复性分离谱图

Fig.3  Chromatograms of separations of Reproducible detection of 2-Hydroxy-1,2-diphenylethanone on NH₂-MIL-53(Al)-D-(+)-glucose column