环境污染物手性异构体的毛细管电泳分析方法研究

论文摘要

毛细管电泳（capillary electrophoresis,CE）是二十世纪80年代兴起的一种分离效率高、样品消耗少、分离模式多的分离技术。其分离原理是在毛细管内,不同的分析物在高压电场的驱动下,其迁移速度具有差异。通过手性选择剂（手性识别剂）的介入,毛细管电泳可以实现手性化合物的分离。手性选择剂的种类繁多,分离模式灵活多样,因此毛细管电泳在手性分离领域应用广泛。随着化学工业和环境科学的不断发展,人们对环境污染物、食品及药品安全的关注度日益提高。尤其是对于手性化合物而言,人们十分关心其对映体的差异。这迫切需要人们建立强大的手性分离方法,从对映体层面上获取更多的信息。本论文利用毛细管电泳对手性污染物（抑霉唑、右旋反式烯丙菊酯）的对映体进行了分离和相关检测,建立了抗帕金森药物罗替戈汀及其相关手性杂质的分离分析方法,并研究了其对血清白蛋白的对映体特异性结合。主要工作如下:1、建立了以环糊精为手性选择剂分离杀真菌剂抑霉唑对映体的毛细管电泳方法,并用此方法研究抑霉唑在土壤中降解的对映体选择性。最优分离缓冲液组成为:5 mmol/Lβ-环糊精,50 mmol/L NaH2PO4,5 mmol/L（NH4）H2PO4,pH 3.0。（-）-和（+）-抑霉唑对映体的检测限分别为0.24和0.26μg/mL。抑霉唑在土壤中的降解速度按以下顺序依次降低:紫外光照＞太阳光照＞种植小麦＞灭菌土壤＞避光。抑霉唑在由市郊采集的弱碱性土壤（pH 8.2）中未呈现对映体选择性降解;2、建立并比较了分离右旋反式烯丙菊酯对映异构体的环糊精-微乳液电动色谱（CD-MEEKC）和环糊精-胶束电动色谱（CD-MEKC）两种方法。对于两种方法,我们分别优化环糊精种类和浓度、缓冲液pH和组成、有机改性剂和温度。最优的CD-MEEKC分离条件是0.8%正庚烷,2.3%十二烷基磺酸钠,6.6%正丁醇,90.3%10 mM硼酸钠,3%（w/v,环糊精质量与微乳液体积之比）甲基-β-环糊精,pH 10,25℃。最优的CD-MEKC分离条件是3.3%十二烷基磺酸钠,96.7%10 mM硼酸钠,5%（w/v）β-环糊精,pH 10,25℃。两种方法均具有出色的分离能力（Rs≈3）,分析时间约为15分钟。CD-MEEKC和CD-MEKC两种方法均具有较高的分离效率、较低的检测限以及较好的重现性;3、建立了由磺化β-环糊精（S-β-CD）和甲基-p-环糊精（M-p-CD）组成的双环糊精体系分离抗帕金森药物罗替戈汀（Rotigotine）及其相关手性杂质的毛细管电泳方法。我们优化了环糊精种类及浓度、缓冲液pH和缓冲液离子强度。在最优分离条件:2%（w/v）磺化β-环糊精,2%（w/v）甲基-p-环糊精,100 mM磷酸盐,pH 2.5,-20 kV,200 nm,20℃,6种分析物可以达到满意的分离。迁移时间的相对标准偏差（RSD）小于0.58%,峰面积比的相对标准偏差小于3.78%。线性范围在0.005-0.25 mM,回收率在95.9-108.3%。检测限（LOD）和定量限（LOQ）分别为0.003和0.01 mM。该方法应用于测定5批次罗替戈汀的手性杂质;4、利用毛细管电动色谱（EKC）,使用阴离子多聚糖磺化葡聚糖作为手性选择剂分离两种抗帕金森病药物:罗替戈汀和苯海索。手性分离在正向或反向电压模式下均可实现,但对映体迁移顺序相反。考察了影响手性分离的因素,如:缓冲液pH,磺化葡聚糖浓度,有机添加剂,温度等。反向电压模式提供较好的分离效果,最优分离条件为2.0%（w/v）磺化葡聚糖,10 mM磷酸盐,pH 2.5,分离电压-30 kV,分离温度25℃,罗替戈汀、苯海索在40分钟内可实现分离,分离度分别为2.0和5.8。用分子量为1 000 000或500 000的磺化葡聚糖均可实现2种药物的手性分离。手性分离机制可能牵涉到静电作用、疏水作用以及空问位阻作用;5、采用部分填充亲和毛细管电泳在近生理条件（50 mM磷酸盐,pH7.4,37℃）下研究了抗帕金森药物罗替戈汀（S-异构体）及其对映异构体（R-异构体）与人血清白蛋白（HSA）、牛血清白蛋白（BSA）的对映体特异性结合行为。首先采用部分填充毛细管电泳实现了该药物对映体的手性分离,随后研究了药物与血清白蛋白的结合特性。罗替戈汀与2种血清白蛋白的亲和力较其对映体弱;罗替戈汀及其对映异构体与人血清白蛋白的亲和力较牛血清白蛋白强。当位点标记物（华法林或酮基布洛芬）与血清白蛋白的比例达到一定值时,其竞争性结合将不利于药物的手性分离,甚至完全抑制了药物与血清白蛋白的对映体特异性结合。尽管药物与血清白蛋白之间可能存在协同结合,该药物与人血清白蛋白和牛血清白蛋白的优先结合位点分别是位点Ⅱ和位点Ⅰ。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 毛细管电泳分析环境污染物手性异构体的研究进展
• 1.1 手性环境污染物简介
• 1.2 手性分离技术
• 1.2.1 常用手性分离技术
• 1.2.2 毛细管电泳手性分离技术
• 1.3 毛细管电泳分析手性环境污染物的研究现状
• 1.3.1 除草剂
• 1.3.2 杀虫剂
• 1.3.3 杀真菌剂
• 1.3.4 多氯联苯
• 1.3.5 药物
• 1.4 展望
• 参考文献
• 第二章 毛细管电泳法研究抑霉唑对映体在土壤中的降解
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 试剂
• 2.2.3 制备运行缓冲溶液和样品
• 2.2.4 土壤样品前处理
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 抑霉唑对映体的分离与定量
• 2.3.1.1 手性选择剂种类的选择
• 2.3.1.2 分离缓冲液pH的优化
• 2.3.1.3 β-CD浓度的优化
• 2.3.1.4 方法确认
• 2.3.2 抑霉唑对映体在土壤中的降解
• 2.3.2.1 土壤萃取液中抑霉唑对映体的手性分离
• 2.3.2.2 抑霉唑对映体在土壤中的降解
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 环糊精-微乳液电动色谱和环糊精-胶束电动色谱分离右旋反式烯丙菊酯对映异构体
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器
• 3.2.2 化学药品和试剂
• 3.2.3 制备运行缓冲溶液和样品
• 3.2.4 有效电泳淌度和分离度
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 CD-MEEKC分离右旋反式烯丙菊酯
• 3.3.1.1 手性选择剂和缓冲液pH的优化
• 3.3.1.2 微乳液组成的优化
• 3.3.1.3 分离温度的影响
• 3.3.2 CD-MEKC分离右旋反式烯丙菊酯
• 3.3.2.1 手性选择剂和缓冲液pH的优化
• 3.3.2.2 胶束缓冲液组成的优化
• 3.3.2.3 分离温度的影响
• 3.3.3 分离右旋反式烯丙菊酯对映体的CD-MEEKC与CD-MEKC方法对比
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 双环糊精体系分离抗帕金森药物罗替戈汀及其相关手性杂质
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器
• 4.2.2 化学药品和试剂
• 4.2.3 制备运行缓冲溶液和样品
• 4.2.4 确认方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单一环糊精体系
• 4.3.1.1 β-环糊精
• 4.3.1.2 磺化β-环糊精
• 4.3.1.3 甲基-β-环糊精
• 4.3.2 双环糊精体系
• 4.3.3 确认方法
• 4.3.4 测定实际样品
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 磺化葡聚糖分离抗帕金森药物罗替戈汀、苯海索对映异构体
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器
• 5.2.2 化学药品和试剂
• 5.2.3 制备运行缓冲溶液和样品
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 正向电压模式
• 5.3.1.1 缓冲溶液pH的影响
• 5.3.1.2 磺化葡聚糖浓度的影响
• 5.3.2 反向电压模式
• 5.3.2.1 对映体迁移顺序的翻转
• 5.3.2.2 手性分离的优化
• 5.3.2.3 磺化葡聚糖分子量的影响
• 5.3.3 机理
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 抗帕金森药物罗替戈汀及其对映异构体与血清蛋白的对映体选择性结合
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 仪器
• 6.2.2 化学药品和试剂
• 6.2.3 制备运行缓冲溶液和样品
• 6.2.4 计算
• 6.2.5 置换实验
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 罗替戈汀及其对映体的手性分离
• 6.3.2 测定结合常数
• 6.3.3 置换实验
• 6.4 结论
• 参考文献
• 主要结论
• 主要创新点
• 研究成果及发表的学术论文
• 致谢
• 作者和导师简介