毛细管电色谱及其在手性分离中的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇毛细管电色谱及其在手性分离中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】毛细管电色谱（CEC）作为一种新兴的高效微分离技术，具有高分离率、高选择性和快速分离等特点。本文介绍了毛细管电色谱技术的研究进展、基本原理及其分类，系统综述了CEC在手性分离中的应用，指出了其存在的问题并对CEC的发展前景进行了展望。
【关键词】毛细管电色谱 手性分离 综述
【中图分类号】R917 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）14-0078-02
毛细管电色谱（CEC）是近年来迅速发展起来的一种结合了高效液相色谱（HPLC）高选择性和毛细管电泳（CE）高效性的微分离技术，属于高效毛细管电泳（HPCE）的一种。它是将固定相填充在毛细管中，或把固定相涂布、键合于毛细管壁上，使用电渗流（EOF）或电渗流结合压力流作为流动相推动力驱动流动相，通过样品中各组分在固定相和流动相中的分配系数、渗透系数、电泳淌度或离子对作用不同来进行分离的一种电分离模式。
相对于常规的液相色谱，毛细管电色谱的峰扩展只与溶质扩散系数有关，这是因为CEC克服了HPLC中流速不均匀的压力流引起的峰扩展，而且电色谱柱内没有压降，使毛细管电色谱的理论塔板数得到了大幅提高，高于高效液相色谱，接近于毛细管电泳的理论塔板数。同时，因为结合了HPLC固定相和流动相可选择种类多的优点，使用CEC分离中性化合物或中性及带电成分的混合样品时不需要加入表面活性剂。与其他的分离分析技术相比，CEC具有高效性、高分离率、高选择性以及分析速度快、试剂消耗少等突出优点。
一 毛细管电色谱的研究进展
毛细管电色谱技术的起源可以追溯到1952年，Mould采用电场在薄层液相色谱中分离寡糖，但直到1974年才由Pretorius等指出在柱色谱中采用电渗流取代泵作为流动相推动力的巨大优越性。1981年，Jogenson等将粒径为10μm的Partisil ODS-2填充入170μm内径的毛细管中，分离得到了9-甲基蒽等多环芳烃，第一次向世人展示了毛细管电色谱在化合物分离方面的巨大潜力。随后，Knox等对大量有关填充柱电色谱的理论问题进行了进一步研究，弄清了电色谱中影响峰展宽的因素，以及填料粒径大小及流动相中电解质浓度与电色谱柱柱效、电渗流速度之间的关系。至此，建立了有关电色谱法的基础理论。1998年，Bayer等首次将毛细管电色谱与核磁共振实现联用。2000年，Chen等成功应用毛细管电色谱和电感耦合等离子体-质谱（ICP-MS）联用技术分析金属离子。2005年，林子俺等实现了加压毛细管电色谱与安培检测技术的联用；随后，又于2006年实现了与化学发光检测技术的联用。毛细管电色谱作为一种新兴的分离分析技术，发展历史还不长，但其在理论、技术及仪器等方面都取得了较大的发展，并逐步被广泛应用于环境检测、食品安全、药物分离、生命科学等领域。
毛细管电色谱分离的核心是电色谱柱，根据毛细管柱中固定相的不同存在形式，可分为填充毛细管电色谱柱、开管毛细管电色谱柱和整体毛细管电色谱柱三种。
填充毛细管电色谱柱就是把常用的高效液相色谱固定相填料作为分离基质，填充在不同孔径的毛细管内，采用电渗流或电渗流结合压力流作为流动相推动力驱动流动相，进而使样品实现分离。
开管毛细管电色谱柱亦即键合色谱涂层毛细管柱，就是用各种硅烷化试剂修饰毛细管内壁，形成一层硅烷化的涂层，通过样品中不同组分在涂层上的分配系数不同，采用电渗流或电渗流结合压力流驱动流动相对样品进行分离。
整体毛细管电色谱柱，又称为棒状柱（rod column）、连续床层（continuous bed）、无塞柱（fritless column），是在毛细管柱中采用有机或无机聚合方法形成连续、整体、多孔的固定相的一种电色谱分离模式。
二 毛细管电色谱在手性分离中的应用
手性化合物尤其是手性药物对映体在手性环境中生物活性有很大的差别，因此应用于临床研究及质量控制的简单快速的手性药物对映体分离分析方法的建立与发展，已引起了医药界的极大关注。毛细管电色谱作为毛细管电泳和高效液相色谱的杂交体，兼具了高分离率、高选择性、高灵敏度等优点，近年来，已成为手性拆分强有力的工具，受到极大的关注。
目前，毛细管电色谱手性拆分主要有两种模式：手性流动相-非手性固定相模式，手性固定相-非手性流动相模式。
1.手性流动相-非手性固定相模式
与传统的HPCE手性拆分相似，手性流动相-非手性固定相模式就是动态地将手性选择剂加入基础电解质流动相中，采用ODS柱、C18柱等常规的非手性柱拆分手性药物。目前常用的手性添加剂主要有环糊精、蛋白质、冠醚、金属离子配合物、大环抗生素等，其中环糊精（CDs）应用最多。
Lammerhofer等在背景电解质中加入了带正电的奎宁氨基甲酸酯，利用非手性ODS固定相与手性添加剂和带负电荷的各种氨基酸对映体形成的离子对之间具有不同作用的特点，对氨基酸进行手性分离。辛艳飞等以反相C18柱为固定相，天冬氨酰苯丙氨酸甲酯为手性选择体，Cu2+为配体离子，成功建立了毛细管电色谱手性配体交换法分离游离亮氨酸异构体的方法。李英杰等以羟丙基-β-环糊精（HP-β-CD）作为手性选择剂使1-甲基-3-苯基丙胺对映体实现了手性分离。
手性拆分时，手性流动相-非手性固定相模式与手性固定相-非手性流动相模式相比，需要的手性选择剂量很大，价格昂贵，但分离效率低，不够经济，且在流动相中，手性添加剂的溶解度有限制。因此手性流动相-非手性固定相模式主要只用于对合适的手性添加剂进行选择，再通过需要的手性添加剂来制备手性固定相。
2.手性固定相-非手性流动相模式
手性固定相-非手性流动相模式是将手性选择剂涂布或键合在固定相载体表面，制备得到手性固定相。拆分手性对映体时，由于各组分与手性固定相之间生成的复合物稳定性不同，使其在色谱柱中具有不同的保留时间，从而实现手性对映体的分离。根据手性选择剂的种类不同，可将手性固定相分为以下几类：
第一，环糊精型键合固定相。环糊精及其衍生物手性固定相由于其特殊的分子结构，对手性对映体有较好的识别能力，已广泛应用于GC、HPLC、SFC、CE中。其中应用最多的是β-CD，以β-CD和β-CD衍生物作为手性选择剂的固定相已被用于许多化合物的手性拆分。
Tian等使用新型环糊精衍生物修饰聚甲基丙烯酸酯整体柱，在毛细管电色谱模式下分离了布洛芬和萘普生。戴荣继等制备了β-CD衍生化胰酶毛细管电色谱柱。在加压毛细管电色谱模式下，利用该柱很好地分离了色氨酸、氯苯那敏、布洛芬、异丙嗪和阿托品等对映异构体。杨丽等采用毛细管电色谱法，以β-环糊精修饰的纳米金颗粒（GNPs）为准固定相对四种氨基酸对映体进行手性分离，其分离度都达到了1.7以上。吕仁江等采用原位聚合法，制备了聚丙烯酸酯-β-环糊精手性毛细管整体柱，首次拆分了盐酸依替福林对映体。
第二，蛋白质键合型固定相。蛋白质对很多手性对映体都具有良好的对映选择性，且有较广的应用范围。Kato等将硅溶胶与牛血清白蛋白（BSA）混合，制备得到包覆型硅胶基质整体柱用于分离色氨酸对映体。Machtejevas等通过亲核开环反应制备了带乙烯基的人血清白蛋白衍生物，用于制备手性聚丙烯酰胺毛细管电色谱整体柱。郑翌等基于甲基丙烯酸酯整体柱表面所带环氧基团具有较强反应活性的特征，将牛血清白蛋白直接键合到其表面，制备成牛血清白蛋白手性固定相毛细管整体柱，成功拆分了手性药物华法林和四种手性对映体。
第三，分子印迹手性固定相。分子印迹手性固定相就是以待分离的手性分子中的一种作为模板分子，采用一定的聚合方法与功能单体、交联剂发生反应，制备得到对模板分子具有高度选择性的分子印迹聚合物（MIP）来作为手性固定相，结合毛细管电色谱技术，实现对对映体的手性拆分。
Ou等制备了L-四氢帕马丁（L-THP）和（S）-朝格尔碱[（S）-TB]的分子印迹毛细管电色谱整体柱，在加压CEC模式下4 min内可拆分THP和TB的对映体。Spegel等以S-布洛芬为模板分子，分别以甲醛丙烯酸甲酯（MMA）和2-乙烯基吡啶（2-VP）为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂制备MIP作为手性固定相，成功拆分了布洛芬对映体。李燕丽等以（S）-腺苷蛋氨酸为模板分子，采用热引发一步法，制备了具有手性识别能力的分子印迹毛细管整体柱。
第四，大环抗生素手性固定相。大环抗生素万古霉素、替考拉宁等分子中一般具有多个手性空腔和手性中心，对手性对映体分子有很强的识别能力。因此，大环抗生素手性固定相在毛细管电色谱手性分离上的应用也引起了人们的极大兴趣。
Wikstrom等在diol硅胶上键合万古霉素，然后通过反相和极性有机模式，成功实现了沙利度胺等十种手性药物的分离。Komysova等利用酸水解整体柱表面的环氧基得到偕二醇基，然后使用高碘酸钠将偕二醇基氧化成醛基，最后通过还原胺化反应连接上万古霉素，制备得到的手性CEC整体柱能在10min内高效快速地拆分沙利度胺对映体。丁国生等以去甲万古毒素为手性选择剂，对采用溶胶-凝胶技术制备的毛细管硅胶整体柱进行化学衍生，成功制备了去甲万古毒素键合手性硅胶整体柱。
三 结束语
作为一种新兴的手性分离方法，毛细管电色谱由于兼具高分离率、高选择性、流动相相对简单、峰容量大等优点，在手性分离方面的应用受到越来越多的关注，但CEC的对映体选择技术还处于起步阶段，且手性分离时，电色谱柱柱效普遍偏低，因此，对毛细管电色谱柱的分离机制和柱制备技术进行全面的研究，以提高对映体分离选择性和柱效是CEC未来研究的前沿。相信，随着CEC技术的进一步发展完善，它将成为手性分离色谱研究的一个新方向。
参考文献
[1]谷雪、翟其曙、阎超.毛细管电色谱柱及其固定相制备技术的研究进展[J].色谱，2007（2）：157～162
[2]李英杰、孙鹏、高立娣等.加压毛细管电色谱法分离1-甲基-3-苯基丙胺对映体[J].应用化学，2010（2）：246～248
[3]丁国生、唐安娜.去甲万古霉素键合毛细管电色谱硅胶整体柱的制备及应用[J].色谱，2006（4）：402～406