Сорбент для разделения оптических изомеров и способ его получения

Сорбент для разделения оптических изомеров и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сорбентам для хроматографии и может быть использовано для анализа и препаративной очистки оптически активных соединений.

Известны сорбенты для разделения оптически активных соединений на основе силикагеля с привитыми оптически активными соединениями для разделения энантиомеров. Известен, например, сорбент, содержащий на поверхности силикагеля производные хинина (SU 1429016, 1988):

Известны сорбенты, содержащие привитые к кремнезему группы:

или

(SU 1132965, 1132966, 1985).

Известен хиральный оптически активный сорбент, содержащий оптически активный полимер, ковалентно связанный с твердым носителем, при этом полимер представляет собой сетчатый полимер, содержащий оптически активные производные дикарбоновых кислот, диаминов, диолов или гидроксикислот, предпочтительно производные винной кислоты, а носитель представляет собой органический или неорганический материал. Способ получения данного сорбента включает закрепление производных винной кислоты на поверхности носителя, которое производят путем сетевой полимеризации через гидроксилирование в присутствии гидросилана и гидросилоксана и закрепляют на носителе в присутствии катализатора (RU 2121395, 1998).

Известен сорбент для разделения рацематов оптически активных соединений, содержащий носитель и хиральный селектор - пер-6-аминопроизводные α-, β-, или γ-циклодекстрина или их ацетилированные аналоги. Способ получения данного сорбента включает ковалентную иммобилизацию хиральных селекторов на носителе, которую осуществляют путем последовательного взаимодействия аминированного носителя с конденсирующим агентом, затем с реагентом, выбранным из группы: пер-6-амино-α-циклодекстрина, пер-6-амино-β-циклодекстрина, пер-6-амино-γ-циклодекстрина, а затем с боргидридом металла (RU 2203730, 2003).

Однако известные сорбенты обладают энантиоселективностью лишь к определенным классам веществ или обладают недостаточной селективностью для полного разделения энантиомеров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сорбент на основе силикагеля с химически привитыми гликопептидными антибиотиками, такими как ванкомицин, тейкопланин, тейкопланин агликон, ристомицин, структурные формулы которых приведены на фиг.1-4, а также способ его получения, описанный в (US 6669842, 2003).

Фиг.1 илюстрирует структурную формулу ванкомицина.

Фиг.2 илюстрирует структурную формулу тейкопланина.

Фиг.3 илюстрирует структурную формулу агликона тейкопланина.

Фиг.4 илюстрирует структурную формулу ристомицина А.

Сорбенты проявляют селективность в разделении широкого круга энантиомеров как в водно-органических, так и в неводных элюентах. Однако не всегда энантиоселективность является достаточно высокой.

Способ получения известных сорбентов заключается во взаимодействии антибиотика с кремнийорганическим модификатором с последующим химическим связыванием полученного соединения с поверхностью силикагеля.

Недостатком известного способа получения сорбентов с привитыми гликопептидами состоит в том, что модифицирование антибиотика и прививка его производного к силикагелю осуществляется при температуре 90-105°С, что может приводить к разрушению молекулы антибиотика. Неконтролируемое изменение структуры молекулы хирального селектора при прививке может приводить к неконтролируемому изменению селективности сорбента. Кроме того, недостатком известного способа является использование абсолютированных органических растворителей.

Задачей настоящего изобретения является повышение селективности сорбента в разделении оптических изомеров и разработка способа, позволяющего обеспечить воспроизводимое получение селективного сорбента и упрощение технологии.

Поставленная задача решается описывамым сорбентом для хроматографии оптических изомеров, который содержит силикагель с привитым через спейсер хиральным селектором - гликопептидным антибиотиком, в котором спейсер представлен группой формулы:

Предпочтительно в качестве гликопептидного антибиотика он содержит эремомицин или его агликон.

Сорбент может содержать также антибиотики, выбранные из группы: ванкомицин, ристомицин А, тейкопланин или их агликоны.

Поставленная задача решается также описываемым способом получения сорбента для хроматографии оптических изомеров, который включает химическую иммобилизацию гликопептидного антибиотика с помощью кремнийорганического модификатора на поверхности силикагеля, которую осуществляют, вначале обрабатывая силикагель 3-глицидоксипропилтриалкоксисиланом, а затем щелочным водно-органическим буферным раствором соответствующего антибиотика при температуре не выше 40°С.

Предпочтительно в качестве антибиотика используют эремомицин или его агликон.

Возможно также использование антибиотиков, выбранных из ряда: ванкомицин, ристомицин А, тейкопланин или их агликонов.

Ниже приведены конкретные примеры осуществления способа.

Пример 1.

Пример описывает методику иммобилизации эремомицина, который получен с использованием штамма-продуцента Amicolatopsis orientalis subsp (RU 2110578, 1998). Его структурная формула приведена на фиг.5.

101,1 г силикагеля Kromasil KR100-5-SIL суспендировали в 500 мл 0,1 М раствора ацетата натрия, доведенного ледяной уксусной кислотой до рН 5,5. К полученной суспензии добавили 78 мл 3-глицидоксипропилтриэтоксисилана. Реакционную смесь интенсивно перемешивали в течение 2-х часов, а затем оставили без нагревания и перемешивания на 4 суток. По окончании реакции модифицированный силикагель промыли водой, этанолом, ацетоном и отфильтровали. Сушили при температуре 105°С. По данным элементного анализа содержание углерода составляет 5,2%.

Получен силикагель, модифицированный эпоксигруппами. Затем 1 г макроциклического антибиотика - эремомицина - растворили в 15 мл дистиллированной воды. Довели рН до значения 8,75, прибавляя по каплям 1 М водный раствор КОН. Полученный раствор смешали с 3 г силикагеля с привитыми эпоксигруппами. Полученную реакционную смесь нагревали при температуре 40°С при перемешивании в течение 14 часов. После окончания реакции сорбент отфильтровали и отмыли последовательно водой, ацетонитрилом, метанолом и диэтиловым эфиром. Сушили в сушильном шкафу при 50°С в течение 4 часов. По данным элементного анализа содержание углерода составляет 9,5%.

Таким образом, получен силикагель с привитым хиральным селектором:

Силикагель - Si-(СН₂)₃O-СН₂-СН(ОН)-СН₂ - Эремомицин

Пример 2.

Силикагель, модифицированный эпоксигруппами, получен, как в примере 1.

3 г эремомицина растворили в 25 мл дистиллированной воды. Довели рН до значения 8,52, прибавляя по каплям 1 М водный раствор КОН. Полученный раствор смешали с 9,2 г силикагеля с привитыми эпоксигруппами. Полученную реакционную смесь нагревали при температуре 40°С при перемешивании в течение 14 часов. После окончания реакции сорбент отфильтровали и отмыли последовательно водой, метанолом и ацетоном. Сушили в сушильном шкафу при 50°С в течение 4 часов. По данным элементного анализа содержание углерода составляет 9,5%.

Пример 3.

Силикагель, модифицированный эпоксигруппами, получен, как в примере 1.

1,2 г ристомицина А растворили в смеси 15 мл дистиллированной воды и 4 мл этанола. Довели рН до значения 8,59, прибавляя по каплям 1 М водный раствор КОН. Полученный раствор прилили к 5 г силикагеля с привитыми эпоксигруппами. Полученную реакционную смесь нагревали при температуре 40°С при перемешивании в течение 14 часов. После окончания реакции суспензию отфильтровали и отмыли водой, метанолом, ацетоном. Сушили в сушильном шкафу при 50°С в течение 4 часов. По данным элементного анализа содержание углерода составляет 13,1%.

Пример 4.

30,1 г силикагеля КСК-Г суспендировали в 150 мл 0,1 М раствора ацетата натрия, доведенного ледяной уксусной кислотой до рН 5,5. К полученной суспензии добавили 24 мл 3-глицидоксипропилтриэтоксисилана. Реакционную смесь интенсивно перемешивали в течение 2-х часов, а затем оставили без нагревания и перемешивания на 4 суток. По окончании реакции твердую фазу промыли водой, этанолом, ацетоном и отфильтровали. Сушили при температуре 105°С. По данным элементного анализа содержание углерода составляет 4,8%.

1 г ванкомицина растворили в смеси 15 мл дистиллированной воды и 4 мл этанола. Довели рН до значения 8,50, прибавляя по каплям 1 М водный раствор КОН. Полученный раствор прилили к 5 г КСК-Г, модифицированного эпоксигруппами. Полученную реакционную смесь нагревали при температуре 40°С при перемешивании в течение 15 часов. После окончания реакции суспензию отфильтровали и отмыли водой, метанолом, ацетоном. Сушили в сушильном шкафу при 50°С в течение 4 часов. По данным элементного анализа содержание углерода составляет 8,3%.

Полученные в соответствии с настоящим изобретением сорбенты были испытаны при разделении оптических изомеров в следующих условиях.

Полученные по примерам 1-4 сорбенты упаковывали суспензионным методом в колонки из нержавеющей стали размером 4,0×250 мм и проводили разделение оптических изомеров с использованием метода высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Хроматографический анализ осуществляли на ВЭЖХ хроматографе фирмы KNAUER (Германия) в составе: насос К-1001, спектрофотометрический детектор К-2501, термостат колонок Jetstream, с возможностью контроля температуры в диапазоне 5-85°С с точностью 0,1°С, ручной кран-дозатор с петлей на 20 мкл. Объем пробы 5-20 мкл. Хроматографические пики детектировали в диапазоне 210-280 нм в соответствии с максимумами поглощения разделяемых соединений.

Запись хроматограмм и расчеты факторов удерживания разделенных компонентов k, селективности α и разрешения R_S проводили с помощью программно-аппаратного комплекса “Мультихром” (Амперсенд, Россия).

В качестве подвижной фазы использовали водно-ацетонитрильные и водно-метанольные буферные растворы, метанол с добавками триэтиламина и ледяной уксусной кислоты. Порядок выхода L- и D-изомеров определяли по стандартным образцам оптически чистых соединений.

Пример 5.

В таблице 1 представлен состав подвижных фаз, а в таблице 2 результаты хроматографического разделения аминокислот и некоторых их производных на колонке с сорбентом, полученным по примеру 1, с привитым эремомицином.

Таблица 1
Шифр элюента	Состав элюента
40	40% СН3ОН - 60% Н2O
60-3,8	60% СН3ОН - 40% водн. буфер (СН3СООН рН 3,8)
60-4,1	60% СН3ОН - 40% водн. буфер (1% ТЕАА рН 4,1)
85	85% СН3ОН - 15% водн. буфер (СН3СООNН4, 0,025М)
20-4,1	20% СН3ОН - 80% водн. буфер (0,2% ТЕАА рН 4,1)
40-4,1	40% СН3ОН - 60% водн. буфер (0,2% ТЕАА рН 4,1)
20	20% СН3ОН - 80% водн. буфер (NaH2PO4, 0,1M)
42-58	42% СН3СN - 58%H2O

Пример 6.

В таблице 3 представлены результаты хроматографического разделения аминокислот и некоторых их производных на колонке с сорбентом, полученным по примеру 3 с привитым ристомицином А с подвижными фазами, выбранными из числа представленных в таблице 1.

Таблица 3
Соединение	Подвижная фаза	k'L	k'D	α	RS
DL-Trp	20-4,140-4,120	1,811,232,58	2,852,053,64	1,571,661,41	3,783,672,99
DL-Phe	20-4,140-4,120	0,670,570,84	1,341,201,69	2,002,102,01	3,693,302,80
DL-(2-thienyl)-Ala	20-4,140-4,120	0,780,731,15	1,061,071,46	1,361,461,27	2,192,701,94
DL-Cit	20-4,120	0,110,20	0,180,34	1,631,70	0,881,78
DL-Met	20-4,140-4,120	0,240,290,32	0,430,540,60	1,791,821,87	2,302,953,31
DL-Ala	20	0,09	0,33	3,66	3,16
DL-Val	20	0,16	0,58	3,62	3,40

Пример 7.

В примере представлены результаты разделения атенолола и фенопрофена на колонке с сорбентом, полученным по примеру 4 с иммобилизованным ванкомицином.

Результаты для разделения энантиомеров атенолола получены в системе 100% СН₃ОН - 0,01% СН₃СООН - 0,01% (С₂Н₅)₃N а фенопрофена - в системе 10% ТГФ - 90% 0,1 M NaH₂PO₄ pH 6,5.

Результаты разделения представлены в таблице 4.

Таблица 4
Соединение	k'L	k'D	α	RS
атенолол	1,34	1,48	1,10	0,95
фенопрофен	1,22	1,32	1,08	0,91

Пример 8.

В таблице 5 представлены сравнительные характеристики сорбентов, полученных по примеру 1 и примеру 3, и сорбента, полученного известным способом с привитым ристомицином А (из работы Ekborg-Ott K.H., Liu Y., Armstrong D.W. // Chirality, 1998, v.10, p.434.). Разделение осуществляли в элюенте одинакового состава: 50% СН₃ОН - 50% Н₂O.

Таблица 5
Соединение	Колонка с сорбентом по примеру 1	Колонка с сорбентом по примеру 3	Колонка с сорбентом, полученным известным способом
α	RS	α	RS	α	RS
DL-DOPA	4,28	10,03	2,50	5,11	1,33	1,4
DL-Tyr	5,05	9,91	2,66	4,50	1,30	1,52
DL-Trp	1,81	4,30	2,03	4,65	1,23	1,55
DL-PhGly	3,09	6,42	3,78	8,25	1,23	1,52
DL-Asn	1	0	1,53	2,35	1,17	1,56
DL-Met	2,23	4,19	2,13	4,22	1,15	1,52
DL-α-amino-n-butyric acid	3,39	4,80	1,30	1,42	1,26	1,56
DL-Cys	2,02	3,45	1,34	1,54	1,18	1,4
DL-Leu	2,54	3,64	5,88	8,30	1,15	1,45
DL-Val	3,35	4,09	3,48	5,58	1,23	1,55
DL-norVal	2,65	3,76	3,08	4,80	1,25	1,58
DL-Ala	2,37	2,94	2,56	3,15	1,14	1,45

Из полученных результатов видно, что заявляемый сорбент и заявляемый способ иммобилизации макроциклических гликопептидных антибиотиков на силикагеле показывают более высокие результаты по энантиоселективности, чем известный.

Пример 9.

Способом, описанным в примере 3, был иммобилизован антибиотик тейкопланин и агликоны эремомицина, ристомицина А, ванкомицина и тейкопланина. Полученные сорбенты показали способность к разделению оптических изомеров различных соединений.

Хроматограммы разделения некоторых соединений представлены на фиг.6-12.

Фиг.6. Хроматограмма разделения DL-DOPA на колонке с иммобилизованным эремомицином. Элюент: 20% СН₃ОН - 80% 0,1 М NaH₂PO₄ (pH 5,5); 0,7 мл/мин. Детектирование: УФ 280 нм. Температура: 22°С.

Фиг.7. Хроматограмма разделения DL-Met на колонке с иммобилизованным эремомицином. Элюент: 20% СН₃ОН - 80% 0,1 М NaH₂PO₄; 0,7 мл/мин. Детектирование: УФ 210 нм. Температура: 5°С.

Фиг.8. Хроматограмма разделения DL-His на колонке с иммобилизованным эремомицином. Элюент: 20% СН₃ОН - 80% 0,1 М NaH₂PO₄; 0,7 мл/мин. Детектирование: УФ 210 нм. Температура: 22°С.

Фиг.9. Хроматограмма разделения DL-Asp на колонке с иммобилизованным эремомицином. Элюент: 20% СН₃ОН - 80% 0,l M NaH₂PO₄; 0,7 мл/мин. Детектирование: УФ 210 нм. Температура: 22°С.

Фиг.10. Хроматограмма разделения DL-PhGly на колонке с иммобилизованным ристомицином А. Элюент: 50% СН₃ОН - 50% Н₂O; 0,7 мл/мин. Детектирование: УФ 220 нм. Температура: 22°С.

Фиг.11. Хроматограмма разделения DL-Asn на колонке с иммобилизованным ристомицином А. Элюент: 20% СН₃ОН - 80% 0,1 М NaH₂PO₄; 0,7 мл/мин. Детектирование: УФ 210 нм. Температура: 22°С.

Фиг.12. Хроматограмма разделения DL-Atenolol на колонке с иммобилизованным ванкомицином. Элюент: 100% СН₃ОН - 0,01% TEA - 0.01% HOAc; 0,7 мл/мин. Детектирование: УФ 254 нм. Температура: 22°С.

1. Сорбент для хроматографии оптических изомеров, содержащий силикагель с привитым через спейсер хиральным селектором гликопептидным антибиотиком, отличающимся тем, что спейсер представлен группой

2. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве антибиотика он содержит эремомицин или его агликон.

3. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве антибиотика он содержит ристомицин А или его агликон.

4. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве антибиотика он содержит ванкомицин или его агликон.

5. Сорбент по п.1, отличающийся тем, что в качестве антибиотика он содержит тейкопланин или его агликон.

6. Способ получения сорбента для хроматографии оптических изомеров, включающий химическую иммобилизацию гликопептидного антибиотика с помощью кремнийорганического модификатора на поверхности силикагеля, отличающийся тем, что вначале силикагель обрабатывают 3-глицидоксипропилтриалкоксисиланом, а затем водным или водно-органическим щелочным буферным раствором соответствующего антибиотика при температуре не выше 40°С.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве антибиотика используют эремомицин или его агликон.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве антибиотика используют ристомицин А или его агликон.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве антибиотика используют ванкомицин или его агликон.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве антибиотика используют тейкопланин или его агликон.