色谱

Sample	Contents/%
SiO₂-SH	4.791	0.305	<0.05%
CSP	18.458	1.941	1.920

Sample	Contents/%
SiO₂-SH	4.791	0.305	<0.05%
CSP	18.458	1.941	1.920

Racemate	Pim		Chiralpak AD-H	Chiralcel OD-H
4-Fluoro-α-methylbenzylamine	0.75	1.53	2.64	1.62	1.00	-	0.93	1.13	0.73
Styrene oxide	0.63	1.52	2.48	0.41	1.10	0.50	0.64	1.00	-
Ethyl mandelate	1.26	1.34	1.95	1.92	1.08	1.63	1.45	2.04	7.68
1-Phenyl-1-pentanol	0.17	1.57	1.12	0.78	1.00	-	0.74	1.00	-
2-Methoxy-2-phenylethanol	0.43	1.30	1.14	0.91	1.23	2.70	0.81	1.13	0.69
Benzoin	1.38	3.45	10.35	4.54	1.34	6.35	2.52	1.58	6.53
4-Methylbenzhydrol	1.27	1.46	2.44	1.66	1.11	1.48	1.74	1.14	1.27
1-（4-Fluorophenyl）ethanol	1.08	1.17	0.96	0.83	1.00	-	0.74	1.00	-
Benzoin ethyl ether	0.53	1.20	0.92	0.82	1.17	2.31	0.39	1.17	1.52
Troger’s base	2.90	1.07	0.53	0.66	1.83	6.99	1.07	1.26	1.71

Racemate	Pim		Chiralpak AD-H	Chiralcel OD-H
4-Fluoro-α-methylbenzylamine	0.75	1.53	2.64	1.62	1.00	-	0.93	1.13	0.73
Styrene oxide	0.63	1.52	2.48	0.41	1.10	0.50	0.64	1.00	-
Ethyl mandelate	1.26	1.34	1.95	1.92	1.08	1.63	1.45	2.04	7.68
1-Phenyl-1-pentanol	0.17	1.57	1.12	0.78	1.00	-	0.74	1.00	-
2-Methoxy-2-phenylethanol	0.43	1.30	1.14	0.91	1.23	2.70	0.81	1.13	0.69
Benzoin	1.38	3.45	10.35	4.54	1.34	6.35	2.52	1.58	6.53
4-Methylbenzhydrol	1.27	1.46	2.44	1.66	1.11	1.48	1.74	1.14	1.27
1-（4-Fluorophenyl）ethanol	1.08	1.17	0.96	0.83	1.00	-	0.74	1.00	-
Benzoin ethyl ether	0.53	1.20	0.92	0.82	1.17	2.31	0.39	1.17	1.52
Troger’s base	2.90	1.07	0.53	0.66	1.83	6.99	1.07	1.26	1.71

Racemate	Pim		Chiralpak AD-H	Chiralcel OD-H
4，4′-Dimethylbenzoin	0.99	1.66	2.87	5.06	1.10	2.74	1.69	1.36	2.39
1-（4-Fluorophenyl）ethanol	0.57	1.35	1.36	0.83	1.00	-	0.74	1.00	-
1-Phenyl-1-pentanol	0.82	1.57	2.90	0.78	1.00	-	0.74	1.00	-
1-Phenylethanol	0.60	1.40	1.79	0.84	1.00	-	0.90	1.22	1.29
Zopiclone	0.90	2.73	9.46	1.71	1.00	-	2.09	1.00	-
4-Chlorobenzhydrol	0.59	1.38	1.77	1.65	1.14	2.01	2.05	1.00	-
Styrene oxide	1.19	1.40	2.60	0.41	1.10	0.50	0.64	1.00	-
2-Methoxy-2-phenylethanol	1.71	1.26	2.41	0.91	1.23	2.70	0.81	1.13	0.69
Benzoin	0.83	1.49	1.91	4.54	1.34	6.35	2.52	1.58	6.53

Racemate	Pim		Chiralpak AD-H	Chiralcel OD-H
4，4′-Dimethylbenzoin	0.99	1.66	2.87	5.06	1.10	2.74	1.69	1.36	2.39
1-（4-Fluorophenyl）ethanol	0.57	1.35	1.36	0.83	1.00	-	0.74	1.00	-
1-Phenyl-1-pentanol	0.82	1.57	2.90	0.78	1.00	-	0.74	1.00	-
1-Phenylethanol	0.60	1.40	1.79	0.84	1.00	-	0.90	1.22	1.29
Zopiclone	0.90	2.73	9.46	1.71	1.00	-	2.09	1.00	-
4-Chlorobenzhydrol	0.59	1.38	1.77	1.65	1.14	2.01	2.05	1.00	-
Styrene oxide	1.19	1.40	2.60	0.41	1.10	0.50	0.64	1.00	-
2-Methoxy-2-phenylethanol	1.71	1.26	2.41	0.91	1.23	2.70	0.81	1.13	0.69
Benzoin	0.83	1.49	1.91	4.54	1.34	6.35	2.52	1.58	6.53

Analyte	ΔH/（kJ/mol）	ΔS/（J/（mol·K））	ΔG/（kJ/mol）	R²
D-4-Fluoro-α-methylbenzylamine	-14.77±0.33	-45.94±1.10	-1.08±0.33	0.9980
L-4-Fluoro-α-methylbenzylamine	-14.96±0.33	-42.89±1.10	-2.17±0.33	0.9980
R-Benzoin	-8.58±0.22	-24.24±0.71	-1.35±0.22	0.9975
S-Benzoin	-10.38±0.19	-27.07±0.63	-2.31±0.19	0.9987

Analyte	ΔH/（kJ/mol）	ΔS/（J/（mol·K））	ΔG/（kJ/mol）	R²
D-4-Fluoro-α-methylbenzylamine	-14.77±0.33	-45.94±1.10	-1.08±0.33	0.9980
L-4-Fluoro-α-methylbenzylamine	-14.96±0.33	-42.89±1.10	-2.17±0.33	0.9980
R-Benzoin	-8.58±0.22	-24.24±0.71	-1.35±0.22	0.9975
S-Benzoin	-10.38±0.19	-27.07±0.63	-2.31±0.19	0.9987

［2+4］型手性多孔有机笼Pim高效液相色谱固定相的制备及其手性拆分性能评价

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陈春 , 巩亚楠 , 王帮进 , 谢生明 , 章俊辉 ^* , 袁黎明 ^*

色谱 | 研究论文 2026,44(10): 1212-1222

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色谱 |研究论文 2026 , 44 (10) : 1212 -1222

［2+4］型手性多孔有机笼Pim高效液相色谱固定相的制备及其手性拆分性能评价

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陈春, 巩亚楠, 王帮进, 谢生明, 章俊辉^*, 袁黎明^*

作者信息

¹云南师范大学化学化工学院，云南省现代分离分析与物质转化重点实验室，云南昆明 650500

通讯作者:

E-mail：zjh19861202@126.com（章俊辉）；

E-mail：yuan_limingpd@126.com（袁黎明）.

Preparation and chiral separation performance evaluation of a high performance liquid chromatography stationary phase based on a ［2+4］-type chiral porous organic cage Pim

Chun CHEN, Yanan GONG, Bangjin WANG, Shengming XIE, Junhui ZHANG^*, Liming YUAN^*

Affiliations

¹Yunnan Key Laboratory of Modern Separation Analysis and Substance Transformation， College of Chemistry and Chemical Engineering， Yunnan Normal University， Kunming 650500， China

出版时间: 2026-10-08 doi: 10.3724/SP.J.1123.2026.01017

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摘要

收起

多孔有机笼（POCs）是一类由分立的三维笼状分子通过分子间作用组装形成的新型多孔材料，具有良好的溶解性和独特的多孔结构，在气体吸附、分子识别、分离、催化、传感等领域展现出良好的应用前景。本文以酚酞为底物，三氟乙酸和六次甲基四胺为甲酰化试剂，由Duff反应合成了基于酚酞的四醛基化合物，再与（1R，2R）-（-）-1，2-环己二胺通过亚胺缩合反应合成了一种基于酚酞的［2+4］型手性亚胺多孔有机笼（Pim， C₇₂H₆₈N₈O₈）。将合成的Pim用5-溴-1-戊烯修饰烯基功能化后与巯基硅胶通过巯基-烯点击反应制得了一种新型高效液相色谱（HPLC）手性固定相（CSP），并评价了其在正相高效液相色谱（NP-HPLC）和反相高效液相色谱（RP-HPLC）分离模式下的手性拆分性能。结果表明，该CSP填充的Pim柱在NP-HPLC和RP-HPLC分离模式下均表现出良好的手性分离性能。其中，在NP-HPLC分离模式下成功拆分了10种外消旋体，在RP-HPLC分离模式下成功拆分了9种外消旋体。所制备的Pim柱与两种广泛使用的Chiralpak AD-H和Chiralcel OD-H商品柱具有良好的手性拆分互补性，能拆分这两种商品柱不能拆分或拆分效果不理想的一些手性化合物。此外，所制备的Pim柱还具有良好的分离重复性和稳定性。历经数百次进样使用后，其对外消旋体拆分的保留时间和分离度与柱使用之初相比无明显变化，相对标准偏差（RSD，n=5）分别≤1.50%和≤1.92%；在柱放置保存1个月后，其分离效果与柱使用之初的分离效果也无显著改变，保留时间和分离度的RSD（n=3）分别≤1.88%和≤2.26%。本研究证明手性POC Pim是一种良好的HPLC手性分离材料，为基于POCs的新型HPLC手性固定相的开发提供了重要的理论与实验依据，也对拓展POCs类CSPs具有重要意义。

关键词

高效液相色谱 / 手性固定相 / 对映体分离 / 手性多孔有机笼

Abstract

收起

Porous organic cages （POCs） represent a class of emerging porous materials assembled from discrete three-dimensional cage-like molecules via intermolecular interactions. Owing to their good solubility and unique pore structures， they show great potential in gas adsorption， molecular recognition， separation， catalysis， and sensing. In this study， a phenolphthalein-based tetraaldehyde compound was synthesized via the Duff reaction using phenolphthalein as the substrate and trifluoroacetic acid （TFA） combined with hexamethylenetetramine （HMTA） as the formylation reagent. Subsequently， a ［2+4］-type chiral imine POC， Pim （C₇₂H₆₈N₈O₈）， was constructed by reacting the tetraaldehyde precursor with （1R，2R）-（-）-1，2-diaminocyclohexane via imine condensation. The synthesized Pim was functionalized with alkenyl groups using 5-bromo-1-pentene and then immobilized onto thiol-modified silica via thiol-ene click chemistry to afford a novel chiral stationary phase （CSP） for high performance liquid chromatography （HPLC）. The successful syntheses of tetraaldehyde compound， Pim， and CSP were characterized by nuclear magnetic resonance （NMR）， fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR）， electrospray ionization mass spectrometry （ESI-MS）， thermogravimetric analysis （TGA）， and elemental analysis （EA）. The chiral separation performance of this CSP was evaluated under both normal-phase （NP） and reversed-phase （RP） HPLC separation modes. The results demonstrated that the CSP exhibits excellent chiral separation capabilities in both two separation modes. Under NP-HPLC conditions， ten racemates were resolved， including five with baseline separation. Under RP-HPLC conditions， nine racemates were resolved， of which eight achieved baseline separation. Furthermore， this CSP exhibits good chiral separation complementarity with two widely used commercial columns， Chiralpak AD-H and Chiralcel OD-H， showing the ability to resolve some chiral compounds that cannot be resolved or are poorly resolved by the two commercial columns. The effects of analyte injection mass and column temperature on chiral separation performance of the column were also investigated. Additionally， the prepared HPLC column exhibits good repeatability and stability. After hundreds of injections， no significant changes were observed in the retention times and resolutions compared to its initial performance， with relative standard deviations （RSDs， n=5） of ≤1.50% and ≤1.92%， respectively. Meanwhile， after the column was placed and stored for one month， its separation performance showed no significant change compared with that at the initial stage of column use， and the RSDs （n=3） of retention time and resolution were ≤1.88% and ≤2.26%， respectively. This study confirms that the chiral POC Pim is a promising material for HPLC chiral separation， providing significant theoretical and experimental support for the development of novel POC-based CSPs and holding great significance for expanding the POC-based CSPs.

Key words

high performance liquid chromatography （HPLC） / chiral stationary phase （CSP） / enantioseparation / chiral porous organic cage

引用本文

陈春, 巩亚楠, 王帮进, 谢生明, 章俊辉, 袁黎明. ［2+4］型手性多孔有机笼Pim高效液相色谱固定相的制备及其手性拆分性能评价. 色谱, 2026 , 44 (10) : 1212 -1222 . DOI: 10.3724/SP.J.1123.2026.01017

Chun CHEN, Yanan GONG, Bangjin WANG, Shengming XIE, Junhui ZHANG, Liming YUAN. Preparation and chiral separation performance evaluation of a high performance liquid chromatography stationary phase based on a ［2+4］-type chiral porous organic cage Pim[J]. Chinese Journal of Chromatography, 2026 , 44 (10) : 1212 -1222 . DOI: 10.3724/SP.J.1123.2026.01017

正文

收起

由于同一手性化合物的两个对映体在生物体内的药理活性、代谢途径及毒性等方面可能表现出显著差异，甚至会表现出完全相反的作用效果，因此通过手性分离获取单一构型对映体在生物医药、有机合成、农业化学、食品科学等领域具有重要的意义^［1-3］。在当前应用的各种手性分离方法中，基于手性固定相（CSP）的高效液相色谱（HPLC）法因其具有分离效率高和适用性广等优点，被公认为是手性分离的主流方法之一^［4，5］。CSP的综合性能直接决定了手性分离的选择性与分离效率，因此研究高性能新型CSP也是该方法的研究核心，并引起了极大的研究兴趣。近年来，以金属有机框架（MOFs）^［6-9］、共价有机框架（COFs）^［10-13］及微孔有机网络聚合物（MONs）^［14］为代表的多孔材料凭借其具有的高比表面积、明确规整的多孔结构以及优良的主-客体识别特性，被广泛用作固定相用于色谱分离研究。

多孔有机笼（POCs）是由两种及以上有机构筑单元经亚胺缩合或硼酸酯缩合或烯/炔烃复分解等反应合成的分立三维笼状分子通过分子间作用力组装形成的一类新型多孔固体材料^［15-17］。与MOFs、COFs、MONs等多孔框架材料相比，POCs是借助较弱的分子间作用力而非强配位键或共价键将分立的笼状分子组装形成多孔固体，其典型特点是具有良好的溶解性，因此POCs溶解形成溶液后更易于结构修饰、化学键合、制备多孔复合材料、涂敷成膜等^［18］。另外，POCs不但具有笼状分子的分子内固有空腔，而且分立的笼分子间不紧密的组装还能形成多样的外部堆积孔隙结构。由于POCs的这些特性，近些年来其在气体吸附^{［19，20］}、分子识别^{［21，22］}、分离^［23］、催化^［24］、荧光传感^［25］、生物医药^［26］等领域被广泛研究和应用。POCs也是一类极具潜力的色谱分离材料。2015年，本课题组将一种手性POC（CC3-R）作为固定相涂覆制备了毛细管气相色谱（GC）柱，实现了50多种外消旋体的高效拆分^［27］，并与商品β-DEX 120毛细管GC柱进行了对比，可拆分β-DEX 120柱不能拆分的许多外消旋体，表明其优异的GC手性拆分性能和良好的应用前景。随后，一些不同结构和孔径的手性POCs（如CC9、CC10、NC1-R等）也相继被研究作为GC手性固定相^［28-31］，并展现出优秀的手性拆分性能。相比之下，POCs在HPLC中的应用研究相对较晚，其原因是POCs具有良好的溶解性和低骨架密度，通常需要化学键合于硅胶基质上制备HPLC手性固定相，而合成含-OH、-NH₂、-COOH等可用于化学修饰或键合的活性官能团的手性POCs存在很大挑战性。直到2022年，我们将一种含-OH官能团的手性POC NC1-R通过化学键合于巯基硅胶上制备了CSP用于HPLC手性分离，证实了POCs作为HPLC手性固定相的潜在应用价值^［32］。此后，RCC2-S^［33］、CC19-R^［34］、CC3-R^{［35，36］}等手性POCs也被研究用于HPLC手性分离。然而，目前将手性POCs用于HPLC手性分离的研究仍然有限。研究具有不同手性识别位点、空腔微环境及拓扑结构的手性POCs用于HPLC手性分离，对丰富和发展基于POCs的新型HPLC手性固定相仍然具有重要的科学意义与应用价值。

本研究首先以酚酞作为反应底物，三氟乙酸和六次甲基四胺为甲酰化试剂，经Duff反应合成了一种基于酚酞的四醛基化合物。随后，将该四醛基化合物与（1R，2R）-（-）-1，2-环己二胺通过亚胺缩合反应制备得到了基于酚酞的［2+4］型手性亚胺POC Pim。将合成的Pim烯基功能化修饰后通过巯基-烯点击反应策略键合在巯基化硅胶表面制备了HPLC手性固定相，评价了其在正相高效液相色谱（NP-HPLC）和反相高效液相色谱（RP-HPLC）分离模式下对外消旋体的手性拆分性能，并与商品Chiralcel OD-H和Chiralpak AD-H手性柱进行了对比。除此之外，还探讨了柱温和进样量对手性分离效果的影响，并评价了柱的重复性和稳定性。

1　实验部分

收起

1.1　仪器、试剂和材料

LC-16高效液相色谱仪（日本Shimadzu公司）；1666型高效液相色谱装柱机（美国Alltech公司）；Avance NEO 500 MHz核磁共振波谱仪（NMR，德国Bruker公司）；Nicolet iS10傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、LTQ-Orbitrap XL电喷雾电离质谱仪（ESI-MS，美国Thermo Fisher公司）；SDT-650热重分析仪（TGA，美国Taber公司）；Vario EL Ⅲ元素分析仪（EA，德国Elementar公司）。

酚酞（纯度≥99%）购自上海Aladdin生化科技股份有限公司；5-溴-1-戊烯（纯度≥99%）、（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷（纯度≥98%）、偶氮二异丁腈（AIBN，纯度≥98%）、三乙胺（纯度≥99%）、氢化钠（NaH，纯度60%）、六次甲基四胺（HMTA，纯度≥99%）、（1R，2R）-（-）-1，2-环己二胺（纯度≥99%）和三氟乙酸（TFA，纯度≥99%）购自上海Adamas-beta试剂公司；盐酸（纯度≥36%）、甲苯（纯度≥99.5%）、吡啶（纯度≥99%）、乙醇（EtOH，纯度≥99%）、二氯甲烷（CH₂Cl₂，纯度≥99.5%）、丙酮（纯度≥99.5%）和三氯甲烷（CHCl₃，纯度≥99%）购自天津风船化学试剂科技有限公司；HPLC级正己烷（n-HEX）、异丙醇（2-PrOH）、甲醇（MeOH）和乙腈（MeCN）购自上海Sigma-Aldrich公司；外消旋体（纯度≥98%）购自上海Adamas-beta试剂公司、Sigma-Aldrich公司、TCI公司及Aladdin生化科技股份有限公司；硅胶（5 µm，比表面积300 m²/g）购自苏州纳微科技有限公司；Chiralpak AD-H色谱柱（250 mm×4.6 mm）和Chiralcel OD-H色谱柱（250 mm×4.6 mm）购自上海大赛璐药物手性技术有限公司；HPLC空柱（250 mm×2.1 mm）购自大连日普利科技仪器有限公司。

1.2　实验过程

1.2.1　［2+4］型手性POC Pim的合成

［2+4］型手性POC Pim的合成参考文献［37］，合成流程见图1。在氮气保护下，向25 mL TFA溶液中加入酚酞（2.38 g，7.48 mmol）和HMTA（15.75 g，11.22 mmol），随后将反应体系升温至100 ℃，搅拌回流反应48 h。反应结束后，待体系冷却至室温，向其中缓慢加入150 mL浓度为4 mol/L的盐酸溶液，继续在100 ℃条件下回流2 h。冷却至室温后，采用真空抽滤对反应混合物进行分离，得到黄色固体粉末，通过柱色谱（CH₂Cl₂-MeOH，10∶1，体积比）纯化获得基于酚酞的四醛基化合物1。

将上述制得的四醛基化合物1（0.30 g，0.70 mmol）溶解于150 mL MeCN中，另取（1R，2R）-（-）-1，2-环己二胺（0.16 g，1.40 mmol）溶解于60 mL EtOH中。将这两种溶液充分混合后，在N₂保护下70 ℃回流反应24 h。反应结束后冷却至室温，通过过滤收集反应生成的黄色固体产物，并用MeCN洗涤，干燥，最终得黄色固体为［2+4］型手性POC Pim。

1.2.2　CSP的制备

通过巯基-烯点击反应将所合成的［2+4］型手性POC Pim化学键合于巯基化硅胶表面制备高效液相色谱CSP，具体制备路线如图2所示。首先参照文献［34，38］报道的方法制备巯基化硅胶（SiO₂-SH）。然后，用5-溴-1-戊烯对手性Pim进行烯基功能化，具体过程如下：在N₂保护下，向100 mL双颈圆底烧瓶中依次加入NaH（0.6 g）和30 mL无水CHCl₃，并将烧瓶置于0 ℃冰浴中搅拌20 min。通过恒压滴液漏斗逐滴加入20 mL预先溶解有手性Pim（0.62 g，0.53 mmol）的无水CHCl₃溶液，滴加完毕后继续在0 ℃冰浴下搅拌30 min，再加入1.4 mL 5-溴-1-戊烯，体系升温至60 ℃搅拌回流72 h。反应结束后，向体系中加入30 mL去离子水，分液得有机相，再用30 mL CHCl₃对水相进行3次重复萃取，合并所有收集的有机相。向收集的有机相中加入无水MgSO₄进行干燥处理，抽滤，滤液旋蒸除去溶剂，所得的固体用正己烷反复洗涤数次，最后在60 ℃真空条件下干燥12 h，即得到烯基功能化修饰的手性Pim产物。

同样在N₂氛围下，向100 mL圆底烧瓶中加入上述制得的烯基功能化修饰的手性Pim（0.5 g）、SiO₂-SH（0.98 g）、AIBN（0.08 g）和50 mL MeOH，缓慢升温至60 ℃搅拌回流反应3天。反应结束后，抽滤，得到的固体产物依次用MeOH和丙酮进行多次洗涤，然后在100 ℃真空干燥箱中干燥18 h，得到CSP。

1.2.3　色谱柱的填充和HPLC条件

称取1.2 g制备的CSP置于烧杯中，加入30 mL n-HEX-2-PrOH（90∶10，体积比），通过超声处理使其均匀分散在溶剂中制得匀浆液。以相同配比的溶液作为推进溶剂，在50 MPa的高压条件下将上述匀浆液均匀压入HPLC空柱内。维持该压力5 min后，将系统压力调节至25 MPa，恒压保持30 min，即完成色谱柱的填充。将填充完成的色谱柱接入HPLC分析系统，以n-HEX-2-PrOH（90∶10，体积比）为流动相冲洗至基线平稳。

HPLC测试条件：NP-HPLC分离模式下，选用不同体积比的n-HEX-2-PrOH作为流动相；RP-HPLC分离模式则采用不同体积比的MeOH-H₂O作为流动相；两种模式下均设定流速为0.1 mL/min，检测波长254 nm，柱温控制为25 ℃。

2　结果与讨论

收起

2.1　四醛基化合物1、手性Pim和CSP的表征

采用NMR、FT-IR、ESI-MS、TGA、EA等方法对合成的四醛基化合物1、手性Pim及CSP进行了表征。其中，四醛基化合物1的NMR数据如下：¹H NMR（500 MHz，CDCl₃） δ：11.17（s，OH，2H），10.22（s，CHO，4H），8.05（d，ArH，1H），7.95（s，ArH，4H），7.84（td，ArH，1H），7.69（td，ArH，1H），7.64（dt，ArH，1H）；¹³C NMR（125 MHz，CDCl₃） δ：168.37，163.74，149.82，135.38，132.30，130.59，126.93，125.18，123.57，88.88，53.29，20.44（谱图见附图S1，https：//www.chrom-China.com）。Pim的ESI-MS图（图3）中，m/z 1 173.525 5和m/z 587.264 7处的特征信号分别对应Pim的［M+H］⁺和［M+2H］²⁺离子峰，这与Pim分子式C₇₂H₆₈N₈O₈的理论计算值（［M+H］⁺=［C₇₂H₆₈N₈O₈+H］⁺，m/z 1 173.523 8；［M+2H］²⁺=［C₇₂H₆₈N₈O₈+2H］²⁺，m/z 587.265 9）相吻合。在Pim的FT-IR谱图（图4a）中，3 423 cm^-1处的宽吸收峰是-OH的伸缩振动，2 930 cm^-1和2 857 cm^-1处的吸收峰为-CH₂-和-CH-的伸缩振动，1 766 cm^-1和1 636 cm^-1处的吸收峰分别为-C=O和-C=N-的伸缩振动特征峰，1 522、1 461和1 364 cm^-1处为苯环骨架振动吸收峰。此外，Pim的¹H NMR谱图（见附图S2）数据也与文献报道一致。上述系列表征结果证实Pim已成功合成。

Pim、SiO₂-SH和CSP的FT-IR光谱对比图如图4a所示。从图中可观察到，与SiO₂-SH相比，CSP在1 766、1 636、1 522、1 461和1 364 cm^-1处出现了新的特征吸收峰，并且在2 930 cm^-1和2 857 cm^-1处吸收峰显著增强，表明Pim已成功键合在SiO₂-SH上。由Pim、SiO₂-SH和CSP的TGA对比曲线可以看出（图4b），CSP的质量损失显著高于SiO₂-SH，这是由于CSP上键合的有机组分Pim的分解所致。同时表1中元素分析结果显示CSP中C、H和N 3种元素的含量均明显高于SiO₂-SH，这些结果均证实了Pim成功键合在SiO₂-SH上。根据表面键合量计算公式^［39］，计算得到CSP表面键合量为0.41 μmol/m²。为了测定该CSP填充制备的Pim柱的柱效，以n-HEX-2-PrOH（90∶10，体积比）为流动相的NP-HPLC分离模式下，用苯为分析物测得其理论塔板数为14 200块/m；以MeOH-H₂O（80∶20，体积比）为流动相的RP-HPLC分离模式下，用萘为分析物测得其理论塔板数为15 500块/m。

2.2　Pim柱在NP-HPLC模式下对外消旋体的拆分

为了评估所制备的Pim柱在NP-HPLC分离模式下的对映体拆分性能，以n-HEX-2-PrOH（90∶10，体积比）为流动相，对包括醇、胺、酯、环氧化合物等在内的多种外消旋体进行了拆分实验。结果显示，在该分离模式下，Pim柱对10种外消旋体（分子结构见附图S3）具有良好的手性拆分效果，它们的拆分色谱图如图5所示，相关的色谱性能评价参数见表2。由图5和表2可知，这10种外消旋体中4-氟-α-甲基苄胺、氧化苯乙烯、扁桃酸乙酯、安息香和4-甲基二苯基甲醇这5种得到了基线分离（分离度R_s>1.5）。为凸显所制备的CSP的潜在价值，上述被拆分的10种外消旋体也在两种常用商品手性柱（Chiralpak AD-H柱和Chiralcel OD-H柱）上进行了拆分测试，3种色谱柱对这10种外消旋体拆分的对比色谱数据列于表2中，对比色谱图见附图S4。因为Pim柱的内径（2.1 mm）与Chiralpak AD-H柱和Chiralcel OD-H柱的内径（4.6 mm）不同，所以它们所使用的流速也不相同，均采用它们的较优的流速。分析对比结果发现，Chiralpak AD-H柱无法拆分4-氟-α-甲基苄胺、1-苯基-1-戊醇和1-（4-氟苯基）乙醇这3种外消旋体，但它们在Pim柱上可获得拆分；Chiralcel OD-H柱未能对氧化苯乙烯、1-苯基-1-戊醇和1-（4-氟苯基）乙醇这3种外消旋体实现拆分，而Pim柱可拆分这3种外消旋体。另外，一些外消旋体在Pim柱上拆分的R_s值也高于其在Chiralpak AD-H柱或Chiralcel OD-H柱上拆分的R_s值。例如，氧化苯乙烯、扁桃酸乙酯、安息香和4-甲基二苯基甲醇在Pim柱上拆分的R_s值高于它们在Chiralpak AD-H柱上拆分的R_s值；4-氟-α-甲基苄胺、2-甲氧基-2-苯基乙醇、安息香和4-甲基二苯基甲醇在Pim柱上拆分的R_s值也高于它们在Chiralcel OD-H柱上拆分的R_s值。综上可得，该手性Pim柱的手性拆分性能与这两种商品手性柱具有良好的互补效应，能拆分这两种商品柱不能拆分或拆分效果不理想的一些手性化合物，具有潜在的应用价值。

2.3　Pim柱在RP-HPLC模式下对外消旋体的拆分

以甲醇-水（MeOH-H₂O）作为流动相，我们也评价了Pim柱在RP-HPLC分离模式下的手性拆分性能。实验结果表明，Pim柱在RP-HPLC分离模式下对包括醇类、酮类、含氮杂环、环氧化合物等不同类型的9种外消旋体（分子结构见附图S5）具较好的手性拆分效果。由表3中的分离数据和图6的色谱图可知，这9种外消旋体中有8种在Pim柱上获得了基线分离。通常情况下，Chiralpak AD-H和Chiralcel OD-H柱在正相分离模式下的对映选择性优于反相分离模式。因此，我们也将这9种外消旋体在Chiralpak AD-H和Chiralcel OD-H柱上在NP-HPLC分离模式下进行了分离测试，所得的分离结果与Pim柱进行了对比，表3中列出了它们分离的对比色谱数据，附图S6是它们的分离对比色谱图。对比结果显示，Chiralpak AD-H柱未能拆分1-（4-氟苯基）乙醇、1-苯基-1-戊醇、1-苯基乙醇和佐匹克隆这4种外消旋体，Chiralcel OD-H柱未能拆分1-（4-氟苯基）乙醇、1-苯基-1-戊醇、佐匹克隆、4-氯二苯甲醇和氧化苯乙烯这5种外消旋体。更有意义的是，Pim柱可拆分这两种商品柱均不能拆分的1-（4-氟苯基）乙醇、1-苯基-1-戊醇和佐匹克隆这3种外消旋体。此外，部分外消旋体在Pim柱上的分离效果也优于这两种商品柱。例如，4，4′-二甲基安息香和氧化苯乙烯在Pim柱上拆分的R_s值高于其在Chiralpak AD-H柱上拆分的R_s值；4，4′-二甲基安息香、1-苯基乙醇和2-甲氧基-2-苯乙醇在Pim柱上拆分的R_s值也高于其在Chiralcel OD-H柱上拆分的R_s值。以上实验结果充分表明Pim柱在NP-HPLC和RP-HPLC分离模式下均具有良好的手性分离性能，还与Chiralpak AD-H和Chiralcel OD-H两种商品手性柱形成良好的手性拆分互补，表明Pim材料在HPLC手性分离领域具有良好的研究意义和价值。

2.4　柱温对手性拆分的影响

柱温是影响色谱分离效果的重要因素之一。为研究柱温对Pim柱手性拆分效果的影响，本研究以4-氟-α-甲基苄胺和安息香为目标分析物，在25~45 ℃范围内进行手性拆分试验（图7a、7c）。随着柱温逐步升高至45 ℃，4-氟-α-甲基苄胺和安息香在Pim柱上的保留时间逐渐缩短，R_s值也相应减小（见附图S7），这一现象表明这两种对映体在Pim柱上的手性分离过程属于放热过程。进一步对两种分析物进行van’t Hoff方程拟合分析，其van’t Hoff曲线（图7b、7d）中1/T与ln k呈现良好的线性关系，证明在此温度区间内Pim柱的手性分离机制未发生改变。计算得到的相关热力学数据列于表4。由表4可知，两种分析物对映体的ΔG值均为负值，说明分析物从流动相向CSP转移过程具有热力学自发性。从理论来讲，ΔG绝对值越大，分析物越易与CSP发生相互作用并转移至其表面，对应保留时间越长。L-4-氟-α-甲基苄胺的ΔG绝对值比D-4-氟-α-甲基苄胺的更大，S-安息香的ΔG绝对值大于R-安息香的，该热力学规律与4-氟-α-甲基苄胺和安息香对映体在Pim柱上的实际洗脱顺序完全吻合。

2.5　进样量对手性拆分的影响

为了研究分析物进样量对Pim柱手性拆分效果的影响，我们选取4-氟-α-甲基苄胺和安息香作为分析物，在柱温为25 ℃，将进样量从1 μg逐步增加至20 μg，所得的分离色谱图如图8a、8c所示。在进样量增加过程中，两种分析物在Pim柱上分离的保留时间未发生明显改变，手性拆分效果也基本保持稳定，分析物色谱峰面积与进样量之间呈现出良好的线性递增关系（图8b、8d）。当进样量增加到20 μg时，Pim柱对这两种分析物仍可实现较好的分离。色谱柱的柱容量对其实际应用具有重要的意义，对于不同的分析物，色谱柱对其分离的柱容量会有不同。Pim柱在NP-HPLC分离模式下对4-氟-α-甲基苄胺的柱容量约为50 μg，在RP-HPLC分离模式下对安息香的柱容量约为30 μg。因此，Pim柱不仅在一定进样量区间内具备稳定的手性拆分效能，还拥有良好的柱容量和定量分析特性。

2.6　柱的重复性和稳定性

为评价Pim柱的重复性和稳定性，我们以4-氟-α-甲基苄胺和安息香为目标分析物，在柱历经不同次数进样使用后再次对其进行分离测试。实验结果显示，在柱历经100、200、300和400次进样使用后对这两种分析物分离的保留时间和分离度与柱使用之初对它们的分离效果相比无明显变化（图9），其分离的保留时间和分离度的相对标准偏差（RSD，n=5）分别低于1.50%和1.92%。在柱放置保存1个月后，其分离效果与柱使用之初的分离效果也无显著改变，对这两种分析物分离的保留时间和分离度的RSD（n=3）分别低于1.88%和2.26%。以上结果表明Pim柱具有较好的分离重复性和稳定性。

3　结论

收起

本文将合成的一种［2+4］型手性POC Pim作为手性选择剂，通过巯基-烯点击反应将其键合到巯基硅胶基质表面制备了高效液相色谱CSP，并评价了其在NP-HPLC和RP-HPLC分离模式下的手性拆分性能。结果表明，所制备的Pim柱展现出良好的手性拆分性能，在NP-HPLC分离模式下有10种外消旋体获得了拆分，RP-HPLC分离模式下有9种外消旋体获得了拆分，并且与Chiralcel OD-H和Chiralpak AD-H两种商品手性柱有良好的手性拆分互补性，能拆分这两种商品柱无法拆分或拆分效果不理想的一些外消旋体。此外，该Pim柱在历经数百次进样使用和一段时间放置保存后仍具有较好的分离重复性和稳定性。本研究不仅证实了手性POC Pim是一种良好的手性分离材料，也为POCs类新型高效液相色谱CSP的研究提供了重要参考。

基金

收起

国家自然科学基金项目（22564021，22364022，22174125）.

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

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J H

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2026年第44卷第10期

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doi: 10.3724/SP.J.1123.2026.01017

接收时间：2026-01-22
首发时间：2026-10-29
出版时间：2026-10-08

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收稿日期：2026-01-22

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National Natural Science Foundation of China （Nos. 22564021， 22364022， 22174125）.

国家自然科学基金项目（22564021，22364022，22174125）.

作者信息

¹云南师范大学化学化工学院，云南省现代分离分析与物质转化重点实验室，云南昆明 650500

通讯作者:

E-mail：zjh19861202@126.com（章俊辉）；

E-mail：yuan_limingpd@126.com（袁黎明）.

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

Sample	Contents/%
SiO₂-SH	4.791	0.305	<0.05%
CSP	18.458	1.941	1.920

Sample

Contents/%

SiO₂-SH

4.791

0.305

<0.05%

CSP

18.458

1.941

1.920

Racemate	Pim		Chiralpak AD-H	Chiralcel OD-H
4-Fluoro-α-methylbenzylamine	0.75	1.53	2.64	1.62	1.00	-	0.93	1.13	0.73
Styrene oxide	0.63	1.52	2.48	0.41	1.10	0.50	0.64	1.00	-
Ethyl mandelate	1.26	1.34	1.95	1.92	1.08	1.63	1.45	2.04	7.68
1-Phenyl-1-pentanol	0.17	1.57	1.12	0.78	1.00	-	0.74	1.00	-
2-Methoxy-2-phenylethanol	0.43	1.30	1.14	0.91	1.23	2.70	0.81	1.13	0.69
Benzoin	1.38	3.45	10.35	4.54	1.34	6.35	2.52	1.58	6.53
4-Methylbenzhydrol	1.27	1.46	2.44	1.66	1.11	1.48	1.74	1.14	1.27
1-（4-Fluorophenyl）ethanol	1.08	1.17	0.96	0.83	1.00	-	0.74	1.00	-
Benzoin ethyl ether	0.53	1.20	0.92	0.82	1.17	2.31	0.39	1.17	1.52
Troger’s base	2.90	1.07	0.53	0.66	1.83	6.99	1.07	1.26	1.71

Racemate

Pim

Chiralpak AD-H

Chiralcel OD-H

k₁

R_s

k₁

R_s

k₁

R_s

4-Fluoro-α-methylbenzylamine

0.75

1.53

2.64

1.62

1.00

0.93

1.13

0.73

Styrene oxide

0.63

1.52

2.48

0.41

1.10

0.50

0.64

1.00

Ethyl mandelate

1.26

1.34

1.95

1.92

1.08

1.63

1.45

2.04

7.68

1-Phenyl-1-pentanol

0.17

1.57

1.12

0.78

1.00

0.74

1.00

2-Methoxy-2-phenylethanol

0.43

1.30

1.14

0.91

1.23

2.70

0.81

1.13

0.69

Benzoin

1.38

3.45

10.35

4.54

1.34

6.35

2.52

1.58

6.53

4-Methylbenzhydrol

1.27

1.46

2.44

1.66

1.11

1.48

1.74

1.14

1.27

1-（4-Fluorophenyl）ethanol

1.08

1.17

0.96

0.83

1.00

0.74

1.00

Benzoin ethyl ether

0.53

1.20

0.92

0.82

1.17

2.31

0.39

1.17

1.52

Troger’s base

2.90

1.07

0.53

0.66

1.83

6.99

1.07

1.26

1.71

Racemate	Pim		Chiralpak AD-H	Chiralcel OD-H
4，4′-Dimethylbenzoin	0.99	1.66	2.87	5.06	1.10	2.74	1.69	1.36	2.39
1-（4-Fluorophenyl）ethanol	0.57	1.35	1.36	0.83	1.00	-	0.74	1.00	-
1-Phenyl-1-pentanol	0.82	1.57	2.90	0.78	1.00	-	0.74	1.00	-
1-Phenylethanol	0.60	1.40	1.79	0.84	1.00	-	0.90	1.22	1.29
Zopiclone	0.90	2.73	9.46	1.71	1.00	-	2.09	1.00	-
4-Chlorobenzhydrol	0.59	1.38	1.77	1.65	1.14	2.01	2.05	1.00	-
Styrene oxide	1.19	1.40	2.60	0.41	1.10	0.50	0.64	1.00	-
2-Methoxy-2-phenylethanol	1.71	1.26	2.41	0.91	1.23	2.70	0.81	1.13	0.69
Benzoin	0.83	1.49	1.91	4.54	1.34	6.35	2.52	1.58	6.53

Racemate

Pim

Chiralpak AD-H

Chiralcel OD-H

k₁

R_s

k₁

R_s

k₁

R_s

4，4′-Dimethylbenzoin

0.99

1.66

2.87

5.06

1.10

2.74

1.69

1.36

2.39

1-（4-Fluorophenyl）ethanol

0.57

1.35

1.36

0.83

1.00

0.74

1.00

1-Phenyl-1-pentanol

0.82

1.57

2.90

0.78

1.00

0.74

1.00

1-Phenylethanol

0.60

1.40

1.79

0.84

1.00

0.90

1.22

1.29

Zopiclone

0.90

2.73

9.46

1.71

1.00

2.09

1.00

4-Chlorobenzhydrol

0.59

1.38

1.77

1.65

1.14

2.01

2.05

1.00

Styrene oxide

1.19

1.40

2.60

0.41

1.10

0.50

0.64

1.00

2-Methoxy-2-phenylethanol

1.71

1.26

2.41

0.91

1.23

2.70

0.81

1.13

0.69

Benzoin

0.83

1.49

1.91

4.54

1.34

6.35

2.52

1.58

6.53

Analyte	ΔH/（kJ/mol）	ΔS/（J/（mol·K））	ΔG/（kJ/mol）	R²
D-4-Fluoro-α-methylbenzylamine	-14.77±0.33	-45.94±1.10	-1.08±0.33	0.9980
L-4-Fluoro-α-methylbenzylamine	-14.96±0.33	-42.89±1.10	-2.17±0.33	0.9980
R-Benzoin	-8.58±0.22	-24.24±0.71	-1.35±0.22	0.9975
S-Benzoin	-10.38±0.19	-27.07±0.63	-2.31±0.19	0.9987

Analyte

ΔH/（kJ/mol）

ΔS/（J/（mol·K））

ΔG/（kJ/mol）

R²

D-4-Fluoro-α-methylbenzylamine

-14.77±0.33

-45.94±1.10

-1.08±0.33

0.9980

L-4-Fluoro-α-methylbenzylamine

-14.96±0.33

-42.89±1.10

-2.17±0.33

0.9980

R-Benzoin

-8.58±0.22

-24.24±0.71

-1.35±0.22

0.9975

S-Benzoin

-10.38±0.19

-27.07±0.63

-2.31±0.19

0.9987