本论文应用实验与理论相结合的方法,即高效液相色谱与分子模拟相结合的方法,研究了扁桃酸甲酯和α-环己基扁桃酸甲酯对映异构体在全甲基-β-环糊精手性固定相柱上的手性识别机理。从分子理论水平上阐述了手性识别的本质,了解了手性识别作用在固定相上的具体位置及其作用力等。采用高效液相色谱法在全甲基-β-环糊精手性固定相柱上成功分离了扁桃酸甲酯和α-环己基扁桃酸甲酯对映异构体。考察了反相液相色谱中常用的有机修饰剂甲醇、乙醇、乙腈及其柱温对分离效果的影响。研究结果表明以甲醇：水作为流动相时,扁桃酸甲酯和α-环己基扁桃酸甲酯对映异构体均具有较好的分离效果,并且两对对映异构体均是在低比例的甲醇中的分离效果好；同时,发现柱温升高时保留时间缩短,分离效果变差,所以最终选择20℃作为最佳温度。另外,通过两对映异构体分离过程中的热力学参数的计算,探讨了光学异构体分离过程中的驱动力和手性识别机理。结果表明扁桃酸甲酯和α-环己基扁桃酸甲酯对映异构体在全甲基-p-环糊精柱上的分离过程是一个焓驱动过程。首次运用量子力学半经验PM3方法成功模拟研究了扁桃酸甲酯(MMA)与全甲基-p-环糊精(PM-β-CD)的主客体相互作用,探讨了(R/S)-MMA对映体在PM-β-CD上的手性识别机理。研究结果表明,(R/S)-MMA对映体与PM-β-CD形成稳定结合物的结合方式是完全不同的,虽然(R)-MMA与(S)-MMA均位于PM-β-CD的大口端,且它们的羰基也均指向大口端,但是(R)-MMA的苯环是以近似水平的方式位于大口端上沿,而(S)-MMA的苯环则是斜插入到PM-β-CD空腔内的,所以相对于(R)-MMA而言,(S)-MMA与PM-β-CD之间的疏水作用力要比较强。在(R/S)--MMA/PM-β-CD结合物中,(R/S)-MMA的手性碳C*均与环糊精葡萄糖单元的C(2)和C(3)比较靠近,表明(R/S)-MMA与PM-β-CD之间的手性识别与环糊精葡萄糖单元的C(2)和C(3)所提供的手性环境密切相关。最后,对于PM3方法优化的最稳定的(R/S)-MMA/PM-β-CD包结物结构采用了NBO方法进行了分析研究,结果表明(R/S)-MMA对映体与PM-β-CD之间均存有弱氢键。采用分层计算方法ONIOM(RB3LYP/6-31 G(d):RPM3)对PM3研究得到的最稳定的(R/S)-MMA/PM-β-CD结合物做了进一步的研究。ONIOM方法所得结果与PM3一致,均为(S)-MMA/PM-β-CD结合物的能量低,且与实验结果也是一致的,(S)-MMA在PM-β-CD柱上的保留时间长于(R)-MMA。另外,为了能更好地解释(R/S)-MMA在PM-β-CD柱上的手性识别机理,采用NBO分析方法对主客体之间的相互作用力进行了深入的探究。研究结果表明氢键作用、偶极-偶极相互作用、电荷转移作用以及疏水作用力都对(R/S)-MMA在PM-β-CD手性柱上的手性识别起了关键作用。
