CN103293176B

CN103293176B - 一种测定手性羧酸光学纯度的方法

Info

Publication number: CN103293176B
Application number: CN201310189223.2A
Authority: CN
Inventors: 宋玲; 边广岭; 杨士伟
Original assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Current assignee: Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2017-06-06
Anticipated expiration: 2033-05-21
Also published as: CN103293176A

Abstract

本发明提供了一种利用手性化学位移试剂测定手性羧酸光学纯度的方法。以一系列手性二胺如1,2‑二苯基乙二胺、环己基二胺、联萘二胺的双（硫）脲衍生物为手性位移试剂，利用核磁共振仪对手性羧酸的光学纯度进行快速检测。该方法位移试剂合成容易，操作简单、是一种快速高效、方便实用的检测手段。

Description

一种测定手性羧酸光学纯度的方法

技术领域

本发明属于测定手性化合物光学纯度的领域。本发明是快速测定手性羧酸光学纯度的一种新方法。

背景技术

手性羧酸是天然产物和药物分子中重要的结构单元，也是有机合成中重要的中间体，因此发展快速、方便、准确测定手性羧酸的光学纯度的方法就变得尤为重要。在过去的几十年里，已经开发了许多种检测手性羧酸光学纯度的方法，如高效液相色谱法，气相色谱法，毛细管电泳法和核磁共振法等。在这些方法中，利用手性位移试剂的核磁共振拆分法是目前测定手性羧酸光学纯度最为快捷和环境友好的方法之一。该方法是通过手性位移试剂与分析的手性羧酸底物形成一对非对映体，其手性环境的不同使得底物中具有不同手性特征的信号发生裂分。每一个裂分的信号对应着一个构型的手性羧酸，只要两个裂分信号峰化学位移差异足够大使得在核磁共振谱上能够基线分离，那么分析底物的对映体纯度就可以利用核磁来测量。该方法只需将极微量的手性化学位移试剂和羧酸底物溶于氘代溶剂在核磁管中简单混合后就可测试，除了普通的核磁共振仪不需要其它特殊的设备，具有分析速度快、操作方便、测试成本低廉等突出优势，所以近几十年不断地有相关研究报道出现，目前已开发了用于手性羧酸分析的多种类型的手性位移试剂（CSR），如胺，氨基醇，二胺，酰胺，大环化合物，脲（硫脲）类，但它们中的大多数都因为的羧酸对映体手性特征¹H化学位移差值太小而不能实现基线分离，而少数化学位移差值大、比较有效的又存在合成困难、或适用范围窄等问题，因此合成简单、方便实用、高效的手性化学位移试剂还需要进一步的研究。

发明内容

本发明的目的在于开发一种方便实用的手性化学位移试剂用于手性羧酸光学纯度的快速、高效检测。

本发明的特征在于以一系列具有C₂对称轴的手性二胺的双（硫）脲衍生物（包括1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-1,2-二苯基乙烷、1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）脲基]-1,2-二苯基乙烷、1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-环己烷、1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）脲基]-环己烷、2,2’-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-1,1’-联萘、2,2’-二[(3,5-双三氟甲基苯基）脲基]-1,1’-联萘)为手性位移试剂，利用核磁共振仪对手性羧酸的光学纯度进行快速检测。本发明首次开发了用1,2-二苯基乙二胺、环己基二胺、联萘二胺的双（硫）脲衍生物通过核磁共振仪来检测手性羧酸光学纯度的方法，该方法位移试剂合成容易，操作简单、是一种快速高效、方便实用的检测手段。

本发明用到的双脲和双硫脲位移试剂的特征在于：由下列化学式表示

本发明用到的双脲和双硫脲手性位移试剂可以单独使用或在吡啶、三乙胺、N，N-二甲基-4-氨基吡啶做辅助试剂下使用。

本发明的适用范围广，快速高效，可重复性好，方便实用，可用于手性羧酸光学纯度的高通量检测。

本发明采用如下技术方案:

1)将外消旋的手性羧酸样品溶于氘代溶剂中，放入核磁共振仪测试，记录其¹HNMR信号I。

2)将所用的一种手性位移试剂溶于步骤1）所用的氘代溶剂中，放入核磁共振仪测试，记录其¹H NMR信号II。

3)将外消旋的手性羧酸样品和手性位移试剂溶于步骤1）所用的氘代溶剂中，在核磁管中混合后放入核磁共振仪测试，记录其¹H NMR信号III。

4)将任一种光学纯的手性羧酸样品（R或S型）和手性位移试剂溶于步骤1）所用的氘代溶剂中，在核磁管中混合后放入核磁共振仪测试，记录其¹H NMR信号IV。

5)将¹H NMR信号III 与¹H NMR信号I和II对照，确定各信号峰的归属，找出被手性位移试剂拆分开的特征信号峰。

6)将¹H NMR信号IV 与¹H NMR信号III对照，确定III中被拆分开的特征信号峰前后两个信号对应的羧酸的绝对构型。

7)将待测手性羧酸样品和手性位移试剂溶于步骤1）所用的氘代溶剂中，在核磁管中混合后放入核磁共振仪测试，记录其¹H NMR信号V。对相应羧酸绝对构型的两组特征信号峰积分，计算出待测样品的光学纯度。

具体实施方式

本发明采用1,2-二苯基乙二胺或环己基二胺或联萘二胺的双脲（或硫脲）衍生物做手性位移试剂通过核磁共振仪来检测手性羧酸的光学纯度。

利用核磁共振仪分别测试一定浓度的手性羧酸、手性位移试剂、手性羧酸与手性位移试剂混合物的¹H NMR。通过对照分析三组¹H NMR，找出混合样品中被手性位移试剂拆分开的手性羧酸特征信号峰确定为目标观测峰。再利用核磁共振仪测试一种光学纯手性羧酸与手性位移试剂混合物的¹H NMR，通过对照外消旋手性羧酸与手性位移试剂混合物的¹HNMR，确定目标观测峰的前后两组信号各对应的手性羧酸的绝对构型。

利用核磁共振仪测试待测手性羧酸样品和手性位移试剂混合物的¹H NMR。目标观测峰的较大信号对应的手性羧酸的绝对构型即为待测样品的主要组分构型。对反应羧酸绝对构型的两组特征信号峰积分，两个积分面积之差与两个积分面积之和的商即为出待测样品的光学纯度。

对于测试过程所使用的手性位移试剂为（R，R）-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-1,2-二苯基乙烷或（R，R）-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）脲基]-1,2-二苯基乙烷或（R，R）-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-环己烷或（R，R）-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）脲基]-环己烷或R-2,2’-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-1,1’-联萘或R-2,2’-二[(3,5-双三氟甲基苯基）脲基]-1,1’-联萘)或（S，S）-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-1,2-二苯基乙烷或（S，S）-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）脲基]-1,2-二苯基乙烷或（S，S）-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-环己烷或（S，S）-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）脲基]-环己烷或S-2,2’-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-1,1’-联萘或S-2,2’-二[(3,5-双三氟甲基苯基）脲基]-1,1’-联萘)；所使用的手性位移试剂可以单独使用或在吡啶、三乙胺、N，N-二甲基-4-氨基吡啶做辅助试剂下使用；所适用的测试羧酸对象有扁桃酸、2-苯基丙酸、α-甲氧基苯乙酸、α-溴代苯乙酸及其它各种含有α-H的手性羧酸；手性位移试剂和羧酸底物可以在1 mMol/L-15 mMol/L的浓度范围内进行测试，手性位移试剂相对羧酸底物可以在0.1当量-5当量范围内使用；所使用的氘代溶剂可以为氘代氯仿、氘代苯、氘代四氢呋喃、氘代甲苯、氘代二氯甲烷等单一溶剂或混合物，优先选择氘代氯仿或氘代氯仿和氘代苯混合物；使用的核磁共振仪可以为400 MHz、500 MHz、600 MHz及更高分辨率的仪器，测试温度可以为-50-50 ℃。

以下利用实施案例具体的说明本发明。但本发明不限于实施案例中所示的形态，具体的实施方式可以在本发明的具体实施方式说明的范围内进行各种变更。

例1 扁桃酸混合构型样品的光学纯度的测定

取外消旋扁桃酸、光学纯R-扁桃酸、待测扁桃酸样品、N，N-二甲基-4-氨基吡啶、手性位移试剂（S，S）-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-1,2-二苯基乙烷都配成15mMol/L的氘代氯仿溶液备用。首先取0.2 mL配制的消旋扁桃酸氘代氯仿溶液加入0.4 mL氘代氯仿，混合均匀后放入400 MHz的核磁共振仪内在室温下记录¹H NMR信号，以（δ_H = 0）为内标，获取扁桃酸α-H的化学位移为δ= 5.26；各取0.2 mL配制的外消旋扁桃酸和N，N-二甲基-4-氨基吡啶、手性位移试剂加入同一核磁管混合后放入400 MHz的核磁共振仪内在室温下记录¹H NMR信号，以（δ_H = 0）为内标，获取手性位移试剂拆分后的扁桃酸α-H的化学位移为δ₁= 5.159，δ₂= 4.955；各取0.2 mL配制的光学纯R-扁桃酸和N，N-二甲基-4-氨基吡啶、手性位移试剂加入同一核磁管混合后放入400 MHz的核磁共振仪内在室温下记录¹H NMR信号，以（δ_H = 0）为内标，获取手性位移试剂拆分后的扁桃酸α-H的化学位移为δ= 4.955，以此判定δ₁= 5.159对应的是S型扁桃酸，δ₂= 4.955对应的是R型扁桃酸。

各取0.2 mL配制的待测扁桃酸样品和N，N-二甲基-4-氨基吡啶、手性位移试剂加入同一核磁管混合后放入400 MHz的核磁共振仪内在室温下记录¹H NMR信号，以（δ_H = 0）为内标，获取拆分后的扁桃酸α-H的两组峰信号的化学位移和积分面积，为δ₁= 5.159，S₁=0.759，δ₂= 4.955，S₂= 0.200。δ₁= 5.159的信号峰面积较大说明待测样品中S构型的组分偏多，(S₁-S₂)/(S₁+S₂) = 0.58说明待测样品的光学纯度为58%。

例2 2-苯基丙酸混合构型样品的光学纯度的测定

取外消旋2-苯基丙酸、光学纯R-2-苯基丙酸、待测2-苯基丙酸样品、N，N-二甲基-4-氨基吡啶、手性位移试剂（S，S）-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基）硫脲基]-1,2-二苯基乙烷都配成15 mMol/L的氘代氯仿溶液备用。首先取0.2 mL配制的消旋2-苯基丙酸氘代氯仿溶液加入0.4 mL 氘代氯仿，混合均匀后放入400 MHz的核磁共振仪内在室温下记录¹H NMR信号，以（δ_H = 0）为内标，获取2-苯基丙酸CH₃-H的化学位移为δ= 1.53；各取0.2 mL配制的外消旋2-苯基丙酸和N，N-二甲基-4-氨基吡啶、手性位移试剂加入同一核磁管混合后放入400 MHz的核磁共振仪内在室温下记录¹H NMR信号，以（δ_H = 0）为内标，获取手性位移试剂拆分后的2-苯基丙酸CH₃-H的化学位移为δ₁= 1.48，δ₂= 1.44；各取0.2 mL配制的光学纯R-2-苯基丙酸和N，N-二甲基-4-氨基吡啶、手性位移试剂加入同一核磁管混合后放入400 MHz的核磁共振仪内在室温下记录¹H NMR信号，以（δ_H = 0）为内标，获取手性位移试剂拆分后的2-苯基丙酸CH₃-H的化学位移为δ= 1.44，以此判定δ₁= 1.48对应的是S型2-苯基丙酸，δ₂=1.44对应的是R型2-苯基丙酸。

各取0.2 mL配制的待测2-苯基丙酸样品和N，N-二甲基-4-氨基吡啶、手性位移试剂加入同一核磁管混合后放入400 MHz的核磁共振仪内在室温下记录¹H NMR信号，以（δ_H =0）为内标，获取拆分后的2-苯基丙酸CH₃-H的两组峰信号的化学位移和积分面积，为δ₁=1.48，S₁= 1.200，δ₂= 1.44，S₂= 1.801。δ₂= 1.44的信号峰面积较大说明待测样品中R构型的组分偏多，(S₂-S₁)/(S₁+S₂) = 0.20说明待测样品的光学纯度为20%。

Claims

1.手性羧酸光学纯度的测定方法，包括利用核磁共振仪对手性羧酸的光学纯度进行检测的步骤，其特征在于：使用(R，R)-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基)脲基]-1,2-二苯基乙烷或(S，S)-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基)脲基]-1,2-二苯基乙烷或(R，R)-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基)脲基]-环己烷或(S，S)-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基)脲基]-环己烷或R-2,2’-二[(3,5-双三氟甲基苯基)脲基]-1,1’-联萘或S-2,2’-二[(3,5-双三氟甲基苯基)脲基]-1,1’-联萘或(R，R)-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基)硫脲基]-1,2-二苯基乙烷或(S，S)-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基)硫脲基]-1,2-二苯基乙烷或(R，R)-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基)硫脲基]-环己烷或(S，S)-1,2-二[(3,5-双三氟甲基苯基)硫脲基]-环己烷或R-2,2’-二[(3,5-双三氟甲基苯基)硫脲基]-1,1’-联萘或S-2,2’-二[(3,5-双三氟甲基苯基)硫脲基]-1,1’-联萘为手性位移试剂，手性位移试剂和羧酸底物在1mMol/L-15mMol/L的浓度范围内进行测试，手性位移试剂相对羧酸底物在0.1当量-5当量范围内使用。

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：所述手性位移试剂单独使用或在吡啶、三乙胺、N，N-二甲基-4-氨基吡啶做辅助试剂下使用。

3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：所述核磁共振仪选自400MHz、500MHz、600MHz及更高分辨率的仪器，测试温度为-50-50℃。

4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：测试过程中，所述手性位移试剂和所述羧酸底物均采用氘代溶剂配置成溶液。

5.根据权利要求4所述的测定方法，其特征在于：氘代溶剂选自氘代氯仿、氘代苯、氘代四氢呋喃、氘代甲苯、氘代二氯甲烷中的单一溶剂或混合物。

6.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于：所述的氘代溶剂选自优先选择氘代氯仿或氘代氯仿和氘代苯混合物。