聯萘酚手性拆分方法及其用于實驗室廢水的檢測

邱琬雅 馮 航 許志剛* 朱瑞芝 張鳳梅 劉志華 司曉喜*

(1.昆明理工大學 理學院 化學分離與富集重點實驗室，昆明 650500；2.云南中煙工業有限責任公司 技術中心，昆明 650231)

前言

聯萘酚(1，1’一聯二萘酚，1，1’-Bi-2-naphthanol)是軸向手性分子的典型代表，常用作金屬配體，廣泛用于催化不對稱有機合成反應[1-2]。聯萘酚在分子識別、藥物合成、新型材料制備等方面也有重要用途[1，3]。R構型的聯萘酚主要用作不對稱合成中的助劑及手性催化劑配體等；S-聯萘酚是合成多種手性醫藥的中間體，但它會危害水體，尤其不能將高濃度的S-聯萘酚直接排放到水體中(圖1)。因此，對手性聯萘酚的對映體進行拆分并監測其在水體中的含量是十分必要的。

圖1 聯萘酚對映體分子結構式Figure 1 The molecular structure of the enantiomer of binaphthol.

目前，聯萘酚對映體的拆分方法有化學拆分法[4-6]、生物酶法[7]、毛細管電泳法[8]、高效液相色譜法[9-10]。其中，高效液相色譜具有檢測速度快、重現性好等優點，是最為常規的手性拆分方法。然而，現有用于聯萘酚手性拆分的高效液相色譜法大都采用正相色譜法[11-12]，大量低極性有機溶劑的使用不符合綠色化學的發展理念，正相色譜的流動相和水相樣品也不兼容。本課題組已經使用雙柱串聯的反相色譜法實現了強極性化合物的檢測[13]，甚至含手性柱的反相色譜法被成功用于水相樣品中萘普生對映體的拆分[14]。因此，含有手性柱的反相色譜法極可能實現聯萘酚對映體的分離檢測。本文采用反相液相色譜法，研究了6種不同的手性固定相對聯萘酚的手性拆分效果，并進行了一系列分離條件的優化，實現了聯萘酚對映體的反相液相色譜分離，進一步將其用于實驗室廢水中聯萘酚對映體的分離與檢測。建立的聯萘酚對映體的反相色譜拆分法對于監測環境水體中的手性化合物具有重要意義。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Dionex Ulti Mate 3000高效液相色譜儀(美國戴安公司)，CHIRALPAK?IA [直鏈淀粉-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)]手性柱(250 mm ×4.6 mm，5μm，大賽璐藥物手性技術上海有限公司)；CHIRALPAK?IB [纖維素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)]手性柱(250 mm×4.6 mm，5μm，大賽璐藥物手性技術上海有限公司)；CROWNPAK?CR-I(+)冠醚手性柱(150 mm × 3.0 mm，5μm，大賽璐藥物手性技術上海有限公司)；YMC-CHIRAL-γ-CD-BR(γ-溴化環糊精)手性柱(4.6 mm × 250 mm D.S.，5μm，12 nm，YMC股份有限公司)；CHIRALPAK?QN-AX [O-9-(叔丁酯氨基甲酰)奎寧]手性柱(150 mm ×4.6 mm，5μm，大賽璐藥物手性技術上海有限公司)；CHIRALART?SB[纖維素-三(3，5-二甲基苯基氨基甲酸酯)]手性柱(250 mm×4.6 mm I.D.，5μm，YMC股份有限公司)；SC-04低速離心機(安徽中科中佳科學儀器有限公司)。

甲醇(色譜純，北京百靈威科技有限公司)，R-聯萘酚(99%，上海阿拉丁試劑有限公司)，S-聯萘酚(99%，上海麥克林生化科技有限公司)，甲酸(分析純，天津市致遠化學試劑有限公司)，冰乙酸(分析純，天津市致遠化學試劑有限公司)，純凈水為娃哈哈純凈水，實驗室廢水分別為化學實驗樓下水道水、化學實驗室排污水以及化學實驗樓污水凈化處理后的排放水。

1.2 實驗方法

分別準確稱取R-聯萘酚和S-聯萘酚各0.025 0 g于50 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度，得到濃度為1 g/L的聯萘酚外消旋體標準溶液，于冰箱中低溫儲存。采用逐級稀釋配制一系列濃度為0.1、0.5、1、10、20、50、100 mg/L的聯萘酚工作溶液。對色譜柱、流動性比例、柱溫和流速等主要的分離條件進行了優化。流動相為甲醇-1%醋酸水(90∶10，v/v)，檢測波長為230 nm，流速為0.8 mL/min，柱溫25 ℃，進樣量20 μL。

2 結果討論

2.1 色譜柱的優化

為實現聯萘酚對映體拆分，在流動相為甲醇-1%醋酸水(90∶10，v/v)、流速0.8 mL/min、柱溫25 ℃、檢測波長230 nm條件下，選擇6種手性柱對聯萘酚對映體進行拆分。結果如圖2所示，聯萘酚對映體在CHIRALPAK?IA手性柱和CHIRALART?SB上有分離趨勢，其余4種手性柱幾乎沒有實現聯萘酚對映體的拆分；而使用CHIRALPAK?IA柱時，聯萘酚對映體分離趨勢最大。因此，使用該手性柱進行后續的分離條件優化。

圖2 不同手性色譜柱對手性聯萘酚拆分效果的影響Figure 2 The effect of different chiral columns on the resolution of the enantiomer of binaphthol.

2.2 流動相中酸種類優化

分別考察1%乙酸和1%甲酸水溶液對聯萘酚對映體拆分的影響。色譜條件為CHIRALPAK?IA手性柱，流速0.8 mL/min、柱溫25 ℃、流動相比例(90∶10，v/v)。結果如圖3所示，流動相中酸的種類對拆分效果產生了一定影響。當使用1%乙酸水溶液作為流動相時，分離度大且峰高更高，拆分效果更好。因此，選用甲醇-1%乙酸水溶液為流動相，并進一步進行流動相比例優化。

圖3 流動相中1%乙酸(a)和1%甲酸(b)對聯萘酚對映體拆分效果的影響Figure 3 The effect of 1% acetic acid(a) and 1% formic acid(b) in the mobile phase on the enantiomeric resolution of the enantiomer of binaphthol.

2.3 流動相比例的優化

流動相比例也會對聯萘酚對映體拆分效果產生影響，在此，考察的水相比例分別為5%、8%、10%、15%、20%。色譜條件為CHIRALPAK?IA柱，柱溫25 ℃、流速0.8 mL/min、檢測波長230 nm。結果如圖4所示，當水相比例低于10%時，分析物保留時間短、分離度?。怀^10%后，分析物色譜峰峰展寬且分離度小。流動相比例為90∶10(v/v)時，聯萘酚對映體具有較好的峰形和分離效果。

圖4 流動相比例對聯萘酚對映體分離的影響Figure 4 The effect of mobile phase ratio on the separation of the enantiomer of binaphthol.

2.4 流速的優化

為考察流速對聯萘酚對映體拆分效果的影響，在色譜柱為CHIRALPAK?IA柱、流動相甲醇-1%乙酸水(90∶10，v/v)、柱溫25 ℃、檢測波長230 nm條件下，流速從0.5 mL/min增至1.0 mL/min，對比聯萘酚的拆分效果。結果如圖5所示，隨著流速的增大，聯萘酚對映體的保留時間逐漸減小，在流速為0.7 mL/min時，分離度為0.92。兼顧分析效率、拆分效果、壓強和色譜柱使用壽命，選用0.7 mL/min作為最佳流速。

圖5 流速對聯萘酚對映體分離的影響Figure 5 The effects of flow rate on the separation of the enantiomer of binaphthol.

2.5 柱溫的優化

以CHIRALPAK?IA為手性分離柱，進一步考察柱溫對分離的影響，柱溫分別選擇20、22、25、28、30 ℃。結果如圖6所示，柱溫在所選的常用溫度范圍內，對聯萘酚對映體的保留時間幾乎沒有變化，僅有微小的分離度變化；在柱溫為25 ℃時具有較好的分離效果，因此選擇25 ℃為最佳的柱溫。

圖6 柱溫對聯萘酚對映體分離的影響Figure 6 The effects of column temperature on the separation of the enantiomer of binaphthol.

2.6 實際樣品測定

配制系列不同濃度的聯萘酚對映體水溶液，采用上述手性色譜分析建立測定方法，線性范圍0.1～100 mg/L，得到R-聯萘酚的線性方程為：y=0.42x+0.56，R=0.999 1，S-聯萘酚的線性方程為：y=0.84x+0.99，R=0.999 1。所建立的方法進一步用于實際水樣中聯萘酚對映體含量的測定，分別測定了化學實驗樓下水道水(水樣1)、化學實驗室排污水(水樣2)以及排污凈化處理后的排放水(水樣3)三種水樣。收集的水樣經0.45 μm的濾膜過濾，每份樣品平行測定3次。所采集的水樣均未檢出聯萘酚對映體。

為進一步驗證所建立方法的可靠性，進行了加標回收實驗，加標濃度分別為0.5、10、50 mg/L，實際水樣的色譜圖如圖7所示，基質不會對聯萘酚對映體的檢測造成干擾。加標回收率如表1所示，聯萘酚對映體的加標回收率在80.2%～118%，RSD小于9.5%，滿足實際樣品的分析要求。

a—實際水樣直接進樣檢測；b—廢水加標10 mg/L聯萘酚對映體色譜分析圖圖7 化學實驗樓下水道水樣中聯萘酚的色譜檢測圖Figure 7 Chromatogram of wastewater sample from the chemical laboratory building.

表1 實際樣品中聯萘酚對映體的含量及加標回收率Table 1 Content and recovery of binaphthol enantiomers in actual samples /%

3 結論

建立了一種反相手性色譜法用于聯萘酚對映體的拆分，并將此方法運用于實際廢水樣品中聯萘酚對映體含量的分離檢測。在使用的6種手性柱中，CHIRALPAK?IA手性柱對聯萘酚對映體拆分效果最佳，進一步優化了色譜條件，建立了水相樣品中聯萘酚對映體的分離檢測方法，將建立的方法用于化學實驗樓廢水中聯萘酚對映體的含量檢測。所收集的三種水樣中均未檢出聯萘酚，聯萘酚的加標回收率在80.2%～118%，RSD小于9.5%。該方法可以有效地用于復雜基質水體中手性聯萘酚對映體的含量檢測。