SepaBean machine T四元溶剂系统 应用于冠醚类衍生物样品的分离纯化

实验部分

本文中待纯化的样品来自某高校实验室，为合成的苯并冠醚衍生物类分子，其分子结构式示意图请参见图1。样品体系复杂，各组分极性差异很大，样品在弱极性有机溶剂中溶解度不佳，必须采用二氯甲烷作为溶剂才能完全溶解。

图1. 苯并冠醚衍生物类样品分子结构式示意图。

取4.9 g固体样品粉末溶于少量二氯甲烷中，利用适量硅胶（200~400目）进行拌样后将溶剂旋蒸处理干净，取少量样品经一根4g SepaFlash iLOK空柱（订货号：SD-0000-004）进行固体上样。样品的Flash分离纯化实验参数如表1所示。

表1. Flash制备纯化实验参数设置。

结果与讨论

考虑到样品的性质，我们首先利用常规的二元溶剂体系二氯甲烷/甲醇作为流动相，对上样后的分离柱进行洗脱，样品在此条件下的Flash制备图谱如图2所示。

图2. 样品在二元溶剂体系下的Flash分离图谱。

分析图2可知，以二氯甲烷/甲醇体系作为流动相时，样品可以在正相硅胶柱上获得足够的保留时间，但是其中的组分没有获得有效分离。分析样品的合成路径，参考经典的二苯并18-冠-6的合成路线（如图3所示），可知此类样品体系中除了非极性（亲脂性很强）的目标产物外，还含有过量或未反应完全的强极性原料（如邻苯二酚）或其他副产物，因此样品体系中含有多种不同极性的组分。当采用简单的二元溶剂梯度时，由于二氯甲烷/甲醇体系适用于极性较强的组分，对于弱极性组分的选择性就不如正己烷/乙酸乙酯这样的溶剂体系。因此，对于含有从弱极性组分到强极性组分的复杂样品体系，作为对简单二元溶剂系统的改进，选取不同选择性的二元溶剂系统对色谱柱进行连续洗脱，可以获得对复杂样品体系中各组分更好的分离度。

图3. 二苯并18-冠-6的合成路线图。

参考Snyder溶剂选择性三角形（如图4所示），依据其不同的酸性、碱性及偶极性质，常用溶剂可以大致分为8组，每组溶剂在这个三角形中各自占据一定位置。根据相似相容原理，不同组别的溶剂对样品具有不同的选择性。因此，通过优化溶剂组合，可以获得对样品更佳的选择性，从而优化样品分离效果。

图4. Snyder溶剂选择性三角形示意图。

回到之前实验条件中选择的常规二元溶剂体系：二氯甲烷/甲醇体系，查询溶剂极性参数表（参见表2），可知二氯甲烷和甲醇的极性参数P’分别为3.1和5.1，而正相分离中常用的正己烷和乙酸乙酯的极性参数P’分别为0.1和4.4，对比这两种常用的正相溶剂体系可知，对于组分极性分布范围较大的复杂样品体系，若能同时采用这两种溶剂体系进行连续洗脱，将获得对样品中各组分最佳的分离度。

表2. 常用溶剂的极性参数P’。

常规配置二元溶剂系统的Flash制备色谱仪通过一台系统泵配合二元比例阀产生流动相梯度，这种配置的仪器在进行需要同时更换两种溶剂的连续梯度洗脱时，就必须将Flash柱从仪器上取下，然后利用后续待使用的新溶剂冲洗管路，再次装上Flash柱后进行后续分离实验。这些操作无疑增加了实验人员的工作量，降低了实验效率。SepaBean machine T采用四元比例阀系统，可以从四路溶剂中任意选择两种作为流动相进行梯度洗脱，因此使得实验中在不同流动相体系之间连续在线切换成为了可能。在接下来的实验中，我们选择了正己烷/乙酸乙酯过渡至二氯甲烷/甲醇体系，对样品进行了连续洗脱，Flash制备纯化实验参数设置参见表1，样品在此条件下的Flash制备图谱如图5所示。

图5. 样品在四元元溶剂体系下的Flash分离图谱。

分析图5可知，在Flash分离实验第一阶段，采用正己烷/乙酸乙酯体系作为洗脱溶剂，首先将样品中极性较弱的组分从Flash柱上洗脱下来；在第二阶段，采用二氯甲烷/甲醇体系作为洗脱溶剂，可以进一步将样品中极性较强的组分从Flash柱上洗脱下来，从而使得样品中不同极性的各组分分别得到有效分离和收集。对收集组分进行TLC点板确认，采用0.5%高锰酸钾溶液作为显色剂，利用热风枪对TLC板烘烤5min后，粗品及收集组分的显色结果如图6所示，确认各组分已得到有效分离，可以应用于下一步的研究开发中。

图6. 粗品及收集组分的TLC点板实验结果。

结论

对于苯并冠醚衍生物类复杂样品体系，由于其中组分极性分布范围广，常规二元溶剂体系很难对样品中各组分获得良好的分离度，利用四元溶剂系统SepaBean machine T ，对不同极性的洗脱溶剂体系进行连续在线切换，最终获得了更好的纯化效果，为此类复杂样品体系的制备纯化提供了一种便捷高效的解决方案。

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