[Reader Insight] A Brief Discussion on CMPA Method for Enantiomeric Separation: Some Practical Insights

[Внимание читателя] Краткое обсуждение метода CMPA для разделения энантиомеров: некоторые практические советы

Эта статья подготовлена экспертом-хроматографистом ЛИ Аном. Содержание статьи представляет исключительно точку зрения автора. Welch Materials, Inc. имеет разрешение перевести эту статью на английский язык и опубликовать ее от имени автора.

Введение

Разделение энантиомеров может быть достигнуто прямыми и непрямыми методами. Прямой метод разделения, как следует из названия, включает прямое разделение энантиомерных лекарственных средств без дериватизации. Это может быть сделано с использованием либо хиральных стационарных фаз (CSP), либо хиральных добавок к подвижной фазе (CMPA).

Метод CSP включает связывание хирального селектора с носителем для образования хиральной стационарной фазы с высокой стабильностью и воспроизводимостью, что делает его удобным и широко используемым методом.

Однако, если при разработке метода недоступно несколько типов хиральных колонок, разделение хиральных соединений может быть ограничено. В таких случаях метод CMPA может быть жизнеспособной альтернативой для разделения энантиомеров.

Метод CMPA

Метод CMPA включает добавление хирального селектора в подвижную фазу и использование стандартной колонки для разделения хиральных соединений. Его преимущества включают использование стандартной нехиральной колонки, простоту эксплуатации и возможность оптимизации условий разделения путем регулирования типа, концентрации CMPA и состава подвижной фазы.

Однако метод CMPA имеет недостатки, такие как более низкая хроматографическая стабильность и более длительное время уравновешивания. Тем не менее, в зависимости от обстоятельств, метод CMPA стоит рассмотреть как подход для хиральных разделений.

Механизм разделения можно объяснить следующим образом: из-за различных пространственных конфигураций энантиомеров (R/S) каждый энантиомер взаимодействует с хиральным селектором в разной степени, что приводит к изменениям в их распределении между фазами. Это вызывает различия в их факторах удерживания (k), что позволяет разделить их.

Хиральные добавки

Циклодекстрины являются часто используемыми хиральными добавками и в основном классифицируются на α-циклодекстрин, β-циклодекстрин, γ-циклодекстрин и их производные. В моделях хирального разделения циклодекстрины можно рассматривать как структуры «бездонного ведра», где типы α, β и γ представляют собой, соответственно, маленькие, средние и большие ведра.

Внутренняя полость ведра является гидрофобной, в то время как верхний и нижний края являются гидрофильными. Гидрофобные группы соединения сначала входят в полость, в то время как гидрофильные группы тесно взаимодействуют с верхним и нижним краями посредством водородных связей и других сил. В этом процессе степень взаимодействия между циклодекстрином и каждым энантиомером (R/S) различается, что облегчает разделение.

Schematic of the cyclodextrin bucket model and schematic of cyclodextrin interactions with enantiomers

Размер полости и ее взаимодействие с неполярными группами анализируемого вещества являются ключевыми факторами для энантиомерного разделения. Небольшие группы подходят для добавок типа α-циклодекстрина, группы среднего размера (например, бензольные кольца и гетероциклы) — для β-циклодекстрина, а большие группы (например, стероиды) — для добавок γ-циклодекстрина.

Кроме того, существует множество производных циклодекстрина. Использование этих производных в качестве добавок не только регулирует размер внутренней полости, но и обеспечивает различные гидрофильные группы, что приводит к относительно различной селективности.

Пример

Целевой аналит содержит азотно-кислородные гетероциклы и аминогруппы. Тестирование показало, что эти структурные фрагменты лучше всего разделяются с использованием β-циклодекстринов.

Целевой аналит обладает высокой полярностью и содержит основные группы. Поэтому была выбрана колонка C18 с торцевым уплотнением и водостойкостью (4,6×250 мм, 5 мкм). Различные циклодекстрины и их производные были отобраны при следующих хроматографических условиях:

Фаза А 20 мМ ацетатный буфер аммония (pH 4,0) и 5 г циклодекстринов или производных для скрининга
Фаза B Ацетонитрил
Элюирование Изократическое элюирование, Фаза A : Фаза B = 98:2
Скорость потока 0,8 мл/мин
Детектор УФ
Длина волны 200 нм
Объем инжекции 10 мкл
Температура колонки 20 ℃
Chromatogram of β-cyclodextrin
Chromatogram of betadex sulfobutyl ether sodium
Chromatogram of methyl-β-cyclodextrin
Chromatogram of 2,6-dimethyl-β-cyclodextrin
Chromatogram of 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin
Chromatogram of hydroxyethyl-β-cyclodextrin

После скрининга гидроксиэтил-β-циклодекстрин оказался наиболее эффективной хиральной добавкой. Однако фактор удерживания аналита (k) был слишком низким. Для достижения лучшего удерживания был применен режим HILIC со следующими хроматографическими условиями:

Колонка Колонка HILIC с силиконом в качестве стационарной фазы (4,6×150 мм, 3 мкм)
Фаза А 20 мМ ацетатный буфер аммония и 5 г гидроксиэтил-β-циклодекстрина
Фаза B Ацетонитрил
Элюирование Изократическое элюирование, Фаза A : Фаза B = 15:85
Скорость потока 0,5 мл/мин
Детектор УФ
Длина волны 200 нм
Объем инжекции 10 мкл
Температура колонки 20 ℃
Chromatogram of hydroxyethy-β-cyclodextrin using HILIC column

Практические аспекты

  1. При использовании циклодекстрина в качестве добавки обеспечьте достаточное время уравновешивания. Из-за высокой вязкости растворенного циклодекстрина уравновешивание базовой линии может быть медленным при первоначальном переходе от сильноводной фазы к системе подвижной фазы. Обычно требуется время уравновешивания 40–60 минут, и после этой первоначальной настройки последующие запуски образцов будут стабилизироваться до базовой линии в течение 10–15 минут.
  2. Не рекомендуется использовать высокие скорости потока; рекомендуется диапазон 0,5–1,0 мл/мин.
  3. Температура колонки может значительно улучшить разрешение.
  4. Чрезмерная концентрация циклодекстрина может снизить эффективность разделения.