在化学的广阔领域中，手性分子以其独特的性质和广泛的应用吸引了众多科学家的关注。从药物研发到材料科学，手性方法的开发不仅是科学研究的前沿，也是技术创新的重要方向。今天，小研就来跟大家聊聊手性方法开发的一些小知识，走进这个充满奥秘的世界。手性分子，是化学中结构上镜像对称而又不能完全重合的分子。碳原子在形成有机分子的时候，4个原子或基团可以通过4根共价键形成三维的空间结构。由于相连的原子或基团不同，它会形成两种空间构型不同的分子结构，两者的物理化学性质相同，但是在生理药理性质上却可能有很大差异，在药效学、药动学、毒理学等方面往往存在差别，有的甚至作用完全相反。从分子的空间结构来看，它们是两种分子。由于是三维结构，它们像是左手和右手、镜子里和镜子外的物体那样，看上去互为对映，但不管怎样旋转都不会重合。因此这两种分子具有手性，是手性分子，它们互为同分异构体，这种手性异构形式分为R型和S型。
用于判断空间结构是否具有对称性的参数有：对称中心、对称轴、对称面和交替对称轴。其中对称轴的有无，对分子是否具有手性没有关键性影响，而具有对称中心、对称面和交替对称轴的化合物若可以与其镜像重合，则为非手性分子；反之，则为手性分子。
还有一个判断分子是否具有手性的简单方法，那就是判断手性碳原子是否存在：一个碳原子上连着四个互不相同的基团，空间上有两种不同的排列结构，这种碳原子称为手性碳原子。一般来说，手性化合物一定具有手性碳原子（也有手性氮原子和硫原子的存在），但如果一个化合物具有两个手性中心，那么此化合物可能为内消旋体，没有手性现象。
手性色谱柱是通过手性固定相与化合物之间作用力的差别来实现对映异构体的分离，随着手性固定相有了越来越多的种类，目前大部分手性化合物都是用手性色谱柱进行分离。
手性化合物与手性衍生试剂反应，使得一种构型与其对映异构体产生物理性质的差异，从而可以在反相色谱上根据分配比的不同实现手性异构体的分离。此种方法随着手性固定相的开发，占据的优势越来越小。将手性试剂加入到流动相中，在洗脱过程中，手性试剂与对映异构体结合，形成非对映异构体，从而实现在固定相中保留时间的差异，达到分离的目的。根据固定相的不同，目前市场上所售的手性色谱柱有以下类型：1）多糖衍生物类色谱柱：此类固定相为纤维素衍生物和直链淀粉衍生物，适用于含有酰胺基、芳香环取代基、羰基、硝基、磺酰基、氰基、羟基、氨基等化合物的手性分离。2）环糊精类色谱柱：异构体分子可嵌入环糊精疏水性空洞内形成包络复合物，衍生后特别适合芳香型化合物的手性分离。3）蛋白质类手性色谱柱：固定相为特定酶类蛋白质，主要分离具有苯环结构的伯胺和仲胺的化合物，用于反相色谱。4）冠醚类手性色谱柱：固定相为冠醚类手性固定相，主要分离氨基酸及手性中心有氨基的化合物。5）其他色谱柱：离子交换色谱柱，配体交换色谱柱，多用于氨基酸及其衍生物对映异构体的分离。上述的色谱柱的应用范围最广的当属多糖衍生物类的色谱柱，可以分离目前市面上80%以上的已知手性药物。
对于药物研发中小分子化合物的手性分离，最多采用的色谱柱为多糖衍生物类色谱柱，此类手性色谱柱应用广泛，可分离的化合物种类多，因此就针对此类手性色谱柱方法开发的几个重要因素进行表述：多糖衍生物类手性色谱柱的固定相主要分为：纤维素衍生物和直链淀粉衍生物。两者的空间结构均是螺旋型腔体，该腔体对化合物分子有包含作用力。而直链淀粉的空间结构比纤维素的空间结构要更大、更规律，作用力稍强一些。此外，多糖衍生物类色谱柱又分为键合型和涂敷型两种，键合型色谱柱对于流动相体系的可选范围更大，能够耐受各种强溶剂，且不易发生柱流失。流动相体系的选用是与固定相之间形成一个竞争机制，在流动相的洗脱下将对映异构体进行分离。选定色谱柱后，可选用的溶剂种类也有了一个范围，在色谱柱溶剂使用的范围内进行流动相体系的依次筛选。在筛选的初步，首先使用常规流动相，例如正己烷，正庚烷，异丙醇，乙醇等的流动相，再选用非常规的流动相体系，如二氯甲烷，乙酸乙酯等。选定了流动相以后，再进行流动相比例的调节。由于基线漂移问题，在正相体系中一般多采用等度洗脱模式，而较少采用梯度洗脱，梯度洗脱基线变化非常大，容易出现不明峰。1）流速的调节：通常色谱柱会提供一个建议流速，例如1mL/min，但有时在此条件下分离度不够，那么可以降低流速使得分离度合格。2）柱温的调节：通常条件下，低温有利于分离，因为低温下传质阻力减弱，流动相的粘度增大，更有利于异构体分离，但是也有例外情况，有的化合物对温度敏感，柱温会影响化合物的分离。3）波长的选定：手性方法开发中，波长的选用相对较为简单，选择的标准是吸光度相同，且该波长下吸光度稳定，则方法的耐用性良好。一般会选择化合物的最大吸收波长，但若方法中使用了添加剂，那么波长的选用应大于添加剂的截止波长，避免基线影响检测。4）浓度选定：根据选定波长下异构体的峰高和峰宽情况，确定检测的灵敏度，进而确定测定浓度。色谱参数的调节需要我们研发工作者针对不同化合物进行独立探讨和实验，最后确定最终的参数。对于刚开始入门的所有的分析人员来说，可能希望找到一种模式，使得对所有的化合物都有效，比如，低温一定有助于分离，异丙醇一定比乙醇的体系分离度好等等。但实践出真知，科学实验应该具体问题具体分析。
添加剂可以分为酸性添加剂和碱性添加剂。加入添加剂的目的有两个：第一，有效改善峰形，色谱硅胶填料的性质决定了加入碱性添加剂，可以起到扫尾的作用；第二，调节pH可以改善样品在溶剂中官能团的解离。
那么如何选择酸碱添加剂？
1）碱性化合物首选碱性添加剂，例如三乙胺 、二乙胺等，添加碱性添加剂可以有效地防止化合物和硅羟基之间的相互作用而引起的拖尾现象。
2）酸性化合物首选酸性添加剂：例如三氟乙酸，醋酸等，多糖衍生物类手性固定相的极性较大，酸性化合物可能与固定相的结合过牢，从而导致色谱峰洗脱不出来，或者峰形严重拖尾，加入酸性添加剂可以有效抑制化合物的解离，实现化合物的分离。
色谱柱都有pH的耐受上限，每一款不同的色谱柱的说明书上都标有最高酸碱添加量，若是超过上限则会对色谱柱的寿命有很大影响。
多糖衍生物可以在水中和卤代烷烃中溶解，手性方法开发过程中应避免使用这一类溶剂（特殊处理工艺的色谱柱除外），所以常规条件的流动相多选用烷烃和醇类。在正相色谱中，固定相极性较大，那么醇类为强洗脱性溶剂，烷烃类为弱洗脱性溶剂。进行方法开发时，首选正己烷和乙醇，这一组体系不能将化合物进行分离，将乙醇更改为异丙醇或者正丙醇，或者将正己烷改为正庚烷，可能会有很大的改善，也可能效果不明显，每一种化合物和溶剂之间的相互作用需要不断的尝试。在整体的研发中，可能会遇到相互矛盾的情况出现。例如：异构体的分离度不够，流动相中增高烷烃的比例，分离度合格了，但该比例下灵敏度的信噪比太小，灵敏度和分离度之间形成了矛盾，此时应尝试改变柱温或变更流动相体系来满足分离的要求。
结语
在实验室不能提供很多的色谱柱及项目时间紧张的情况下，可以将样品送到国内专门生产手性色谱柱的厂家——广州研创，进行方法开发摸索可以省时省力，也不失为一个便捷的方法。手性方法开发中的小知识就先分享这些，欢迎大家一起来探讨学习。咨询、订购欢迎联系：18922204815/020-32051815。
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