大环抗生素—— —毛细管电泳手性分离中一种新的手性选择剂

    Fangmin Hui 何 华3

    (Laboratoire Environnement et Chinmie Analytique , ESPCI , 75005 Paris , Farnce ) (中国药科大学 ,南京 210009)

    摘 要 两种类型的大环抗生素对很多外消旋化合物具有显著的手性选择性且手性选择性相互补充:第一

    种类型含 ansamycin (安沙霉素) 特别适合于阳离子外消旋化合物的分离;第二种类型含 glycopeptide (糖肽)最

    适于阴离子的分离。介绍了大环抗生素的结构特征及手性识别机理 ,讨论了pH值、抗生素类型和浓度、电泳

    电解质浓度和化学性质、有机改性剂及胶束相等不同实验条件对分离的影响 ,还概述了几种大环抗生素作为

    手性选择剂 ,在毛细管电泳手性分离中的研究近况。

    关键词 手性选择剂 , 大环抗生素 , 立体选择性 ,逆流毛细管电泳 ,评述

    2001204207收稿;2002201221接受

    1 引 言

    光学异构体的分离是一个重要的课题,尤其在制药业和环保等领域 ,很多药物和杀虫剂是外消旋化

    合物。有些物质仅单一对映体有药理活性 ,而另一对映体则表现为拮抗、副作用或具有毒性。因此 ,开

    发新的高效、高灵敏度的手性分离方法对于对映体的立体选择性合成 ,药理研究 ,手性纯度检测和环境

    监测具有十分重要的意义。

    毛细管电泳(CE)进行手性分离是极其有效的。CE手性分离分为直接和衍生法两种模式。衍生法

    即在 CE分离前 ,用手性衍生试剂使对映体样品形成非对映体衍生物。该技术需要有稳定的衍生试剂

    且手性纯为100 %(否则 ,定量分析不满意) ,分析样品需要有相应的功能团 ,此外 ,在衍生化过程中 ,要

    注意不能发生外消旋化等。因此 ,直接法较常用。直接法即将手性选择剂溶于电解质或键合到毛细管

    壁上或固定于凝胶中 ,无需修饰对映体样品。最常用 ,最简单的方法就是将手性选择剂添加到缓冲液

    里。在电泳过程中 ,手性选择剂和样品形成不稳态的非对映体。目前 ,用于 CE的主要手性选择剂包括

    中性和荷电环糊精及其衍生物1 ～3

    、冠醚4

    、手性烙印聚合物5

    、立体选择性金属络合物6

    、手性表面活

    性剂7

    、蛋白质8

    、多糖9

    、手性离子对试剂10

    和大环抗生素11 ～34 ,38 ,39 ,42。环糊精2CE分离对映体已有文

    献综述35 ～37。本文综述了以大环抗生素作为手性选择剂的毛细管电泳手性分离。

    Armstrong等最先用于手性分离11 ～24 ,27 ,30 ,38～40。近年来 ,这类手性选择剂在 CE中比其它手性选择剂

    分离了更多的对映体 ,没有几个新的手性选择剂能象大环抗生素这样 ,在短短的时间里 ,对手性化合物

    的分离产生如此巨大的影响。本文重点介绍糖肽类抗生素在 CE中的应用。

    2 结构和理化性质

    用于 CE中的大环抗生素基本类型有两种:其一由安沙霉素组成 ,特别适合于阳离子外消旋化合物

    的分离 ,另一种由糖肽组成 ,对阴离子外消旋化合物有高度的立体选择性。安沙霉素类包括雷发霉素

    (rifamycin)B 和SV ,它们有1个特征的脊神经状结构30

    ,包括1个环状结构(发色团) ,横跨1个高度取代

    的脂肪桥键。它们不同之处在于9位与萘氢醌相连的基团 R , 雷发霉素 SV中基团 R是羟基 ,而雷发霉

    素 B 中是氧乙酸基 ,两个化合物均有 9 个手性中心。在脂肪链上 ,有 1 个酰胺 ,两个羟基 ,碳 21 处有 1

    个乙酯基 ,碳23处有1个甲醚基。

    糖肽大环抗生素万古霉素(vancomycin) 、特高普兰因(teicoplanin A)和万雷思托司汀( ristocetin) A 包

    含1个由氨基酸与苯酚环状相连形成络合物的肽核、可电离的酚基、 1 个以上中性糖基及 1 个以上氨基

    糖 ,大环的糖苷配基部分有一个半刚性“蓝子”状结构。它们的结构有多处不同。万古霉素有3个大环 ,第30卷

    2002年5月 分析化学 (FENXI HUAXUE) 评述与进展

    Chinese Journal of Analytical Chemistry

    第5期

    621～626而特高普兰因和万雷思托司汀A有4个;万古霉素和特高普兰因的糖苷配基部分含两个氯代芳环 ,但万

    雷思托司汀A 在相同部位无氯取代;三者在糖苷配基处均有胺 ,万古霉素和万雷思托司汀A 有 1 个氨

    基糖 ,特高普兰因有2个 ,均为N2乙酰化。此外 ,万古霉素和特高普兰因的糖苷配基处有1个羧基 ,万雷

    思托司汀A对应部位是酯基。万古霉素含有手性中心最少 ,为18个 ,万雷思托司汀A最多 ,为38个 ,特

    高普兰因有23个 ,居中。在手性分离过程中 ,这些结构上的差异为改变选择性提供了可行的手段。

    雷发霉素和糖肽在UV区有强烈吸收 ,使用雷发霉素B 和 SV ,因为它们在电泳缓冲液中浓度高 ,故

    常用衍生法检测。而糖肽作为手性选择剂时 ,使用浓度较低 ,因此 ,可用直接法测定样品。雷发霉素B

    微溶于水 ,在短链醇和酮中溶解度增加。雷发霉素B 和 SV 的颜色 ,视溶液pH和所用有机混合溶剂而

    定 ,一般在黄色到橙色范围12 ,26。雷发霉素B 是 1 个二元酸 ,其p K1 和p K2 分别为 2. 8 和 6. 7。在 CE

    常用pH条件下 ,以阴离子形式存在 ,在相同pH条件下 ,雷发霉素 SV 以中性形式存在。大环糖肽抗生

    素溶于水、缓冲液和酸性水溶液中 ,在中性pH溶液中 ,溶解度相对小18 ,21。在大多数有机溶剂中不溶。

    糖肽作为手性选择剂用于 CE时 ,在常用条件下 ,随时间的增加而降解。降解常导致迁移时间变长 ,噪

    音增加 ,手性分辨率降低。糖肽的稳定性似乎随含糖数目的增加而增加。糖肽溶液需置冰箱 4 ℃保存 ,在高温( ≥ 35 ℃)和pH≤ 4或 ≥ 7时 ,糖肽抗生素的稳定性大大降低。

    3 立体选择性机理

    如前所述 ,大环抗生素含有多个手性中心、氢键基团、芳香环及疏水“蓝子”状结构 ,而且基团之间相

    互靠得很近 ,因此 ,可以提供手性识别所需要的相互作用。糖肽手性选择剂和分析样品之间的相互作用

    主要是离子键15 ,18 ,21 ,22

    ,氢键、空间位阻、偶极2偶极和π 2 π之间的相互作用是次要的。Nair 等22

    使用

    CE ,以万古霉素为手性选择剂 ,研究其立体选择性机理 ,认为在糖苷配基“蓝子”上的二级酰胺在二元酸

    样品分离的手性识别中起着关键的作用。

    4 CE实验条件对手性识别的影响

    4. 1 pH和缓冲液组成

    电泳电解质的pH被认为是最重要的参数 ,电解质的pH不仅影响分析样品的荷性和迁移行为 ,而

    且还影响手性选择剂的荷性和迁移行为。Gasper 等21

    考察了 pH对溶液中万古霉素 ,特高普兰因和万

    雷思托司汀A电泳淌度的影响。3种糖肽抗生素在电泳电解质pH条件下 ,呈正电或负电。万古霉素和

    万雷思托司汀A的淌度 - pH曲线相似 ,pI 分别为 7. 2 和 7. 5 (淌度为零处的pH值) 。因此 ,在 CE分离

    常用pH 4～7范围内 ,万古霉素和万雷思托司汀A均带正电。特高普兰因则不同 ,即使在酸性pH中(pI

    = 3. 8) ,也表现为阴离子特性。前已提及 ,雷发霉素B 是1个二元酸 ,其p K1 和p K2 分别为 2. 8 和 6. 7。

    因此 ,在 CE分离常用pH范围内 ,特高普兰因和雷发霉素B 的迁移方向与万古霉素和万雷思托司汀 A

    相反 ......