Enantiomer Resolution of α-Amino Acids and N-Protected α-Amino Acids on Chiral Stationary Phases by HPLC

Abstract

액체크로마토그래피를 이용한 α-아미노산과 키랄 1차 아미노화합물의광학이성질체의 분리를 위하여 키랄선택자 (+)-(18-crown-6)-2,3,11,12-tetracarboxylicacid (18-C-6-TA)을 silica gel에 공유결합시킨 키랄고정상(CSPs)을 사용하였다. 연구결과 모든 α-아미노산은 키랄고정상(CSP 1)에서 Machida et al.등이 연구한키랄고정상(CSP 2)에서보다 분리결과가 더 좋은 것으로 나타났다. α-아미노산의광학이성질체는 α = 1.22-2.47로써 아주 이상적으로 분리되었다. 이와 반면에Machida et al.등이 연구한 α-아미노산의 분석물질 중 4개 분석물질은 분리가 되지않았고 기타 분석물질도 모두 CSP 1에서보다 분리결과가 낮음을 알 수 있다.그러나 카르보닐기 그룹이 없는 1차 아미노화합물은 CSP 1와 CSP 2에서 비슷한분리결과를 가져다 주었다. 두개의 키랄고정상은 동일한 (+)-18-C-6-TA 키랄선택자를 갖고 있지만 그들의 연결 방법의 다름에 따라 그들의 화학구조와 관련된키랄 인식 메커니즘이 다르며 따라서 광학이성질체 분리결과에도 영향을 줌을 알수 있다. 키랄고정상 CSP 1 와 CSP 1'는 서로 반대의 입체화학 원자배열을 갖고 있으며각각 (+)-와 (-)-18-C-6-TA 키랄선택자를 silica gel에 공유결합시킨 것이다. α-아미노산과 1차 아미노화합물의 광학이성질체는 키랄고정상 CSP 1와 CSP 1'에서분리 할 수 있으며 분리순서를 제외한 기타 광학이성질체 분리 효과는 유사하게나타났다. α-아미노산과 1차 아미노 화합물의 광학이성질체 분리 순서는 정반대로 나타나며 이 결과는 정확한 광학이성질체 순도를 필요로 하는 키랄물질의 분석에아주 유용하게 응용될 것이다. 액체크로마토그래피를 이용한 2-아릴록시프로피온산의 N-히드라진 유도체들의광학이성질체 분리를 위하여 18-C-6-TA에서 유도된 크라운 에테르 타입의키랄고정상을 사용하였다. 이동상 및 이동상에 첨가한 물질을 변경시키면서크로마토그래피 변화를 관찰하였다. 모든 분석물질은 20 mM 황산을 포함한 100%메탄올에서 base-line을 유지하면서 완전히 분리 되었다. 본 연구는 최초로 2-아릴록시프로피온산에 아미노기를 반응시켜 광학이성질체의 분리를 보고한 것이다.이 결과는 아미노기를 가지고 있지 않는 키랄 카르복실산 분석물질에서아미노기를 반응시켜 첨가함으로써 키랄고정상에서 이들의 광학이성질체 분리를할 수 있음을 보여주고 있다. 액체크로마토그래피를 이용한 N-fluorenylmethoxycarbonyl (FMOC) α-아미노산의광학이성질체의 분리를 위하여 키랄고정상으로는 다당유도체에서 유도된공유결합타입의 키랄고정상(Chiralpak IA, Chiralpak IB)과 코팅타입의 키랄고정상(Chiralpak AD, Chiralcel OD)을 사용하였으며 형광검출기를 사용하여 연구하였다. 본연구는 최초로 공유결합의 키랄고정상에서 형광검출기를 사용하여 광학이성질체의분리를 보고한 것이다. 연구결과 공유결합의 키랄고정상(Chiralpak IA, ChiralpakIB)에서는 대응되는 코팅타입의 키랄고정상(Chiralpak AD, Chiralcel OD)에 비해광학이성질체 분리가 모두 낮아졌다. 형광검출기는 자외선검출기에 비해 감도가높으며, 또한 Chiralpak IA와 Chiralpak IB는 이동상을 광범위하게 사용할 수 있는장점을 갖고 있다. 본 연구의 분석방법은 비대칭 합성의 온라인 고속액체크로마토그래프 모니터링에 응용될 수 있는 바와 같이 광학이성질체의 분리를 위해 더광범위하게 응용될 것으로 기대된다. 액체크로마토그래피를 이용한 N-FMOC α-아미노산 에틸에스터 유도체의광학이성질체 분리를 위하여 다당유도체에서 유도된 공유결합타입의키랄고정상(Chiralpak IA)과 코팅타입의 키랄고정상(Chiralpak AD)을 사용하여비교하였다. 일반적으로 공유결합의 키랄고정상인 Chiralpak IA에서 코팅타입의 키랄고정상인 Chiralpak AD에서보다 광학이성질체 분리가 낮은 것으로 나타났다.대부분의 N-FMOC α-아미노산 에틸에스터 유도체들은 Chiralpak IA와 ChiralpakAD에서 base-line을 유지하면서 분리되었다. Chiralpak IA는 공유결합의키랄고정상이므로 이동상을 광범위하게 사용할 수 있고 컬럼의 안정성으로 인하여광학이성질체의 분리에 더 광범위하게 응용될 것으로 기대된다. 특히 할로겐화용매, 예를 들어 클로로포름, 염화메틸렌등을 이동상 용매로 사용하는 경우에도광학분할을 할 수 있음을 보여주고 있다. 액체크로마토그래피를 이용한 N-프탈릴 α-아미노산의 광학이성질체의 분리를위하여 다당유도체에서 유도된 키랄고정상을 사용하여 비교하였다. 일반적으로동일한 아밀로오스 tris(3,5-dimethylphenylcarbamate) 키랄 선택자를 갖고 있는코팅타입의 키랄고정상인 Chiralpak AD와 공유결합의 키랄고정상인 Chiralpak IA을비교하면 Chiralpak AD에서는 Chiralpak IA에서보다 광학이성질체 분리가 낮은것으로 나타났다. 그러나 동일한 셀루로오스 tris(3,5-dimethylphenylcarbamate) 키랄선택자를 갖고 있는 코팅타입의 키랄고정상인 Chiralcel OD에서는 코팅타입의키랄고정상인 Chiralpak IB에서보다 광학이성질체 분리가 크게 나타났다. 본연구에서 사용된 키랄고정상중에서 N-프탈릴 α-아미노산은 Chiralcel OD에서광학이성질체의 분리결과가 가장 이상적으로 나타났으며 또한 모든 분석물질은base-line을 유지하면서 분리 되었다. 본 연구에서 개발된 크로마토그래피 방법은상업적으로 쉽게 얻을 수 있는 N-프탈릴 α-아미노산의 광학이성질체의 순도검출을 위하여 매우 유용하게 적용될 수 있다.|Liquid chromatographic comparisons for enantiomer resolution of α-amino acids and chiral primary amino compounds were made using chiral stationary phases (CSPs) prepared by covalently bonding (+)-(18-crown-6)-2,3,11,12-tetracarboxylic acid (18-C-6-TA) of the same chiral selector. The resolution of all α-amino acids on CSP 1 developed in our group was found to be better than that on CSP 2 reported by Machida et al. All α-amino acids examined in this study were well enantioseparated on CSP 1 (α = 1.22-2.47), while four analytes were not resolved or all the other analytes were poorly resolved on CSP 2 than on CSP 1. However, in resolving the primary amino compounds without a carbonyl group, CSP 1 was comparable with CSP 2. Although (+)-18-C-6-TA of the same chiral selector was used to prepare CSP 1 and CSP 2, this study showed that different connecting methods for the CSPs might influence their ability to resolve the analytes depending on their structures related to the chiral recognition mechanism. Chiral stationary phases (CSPs), CSP 1 and CSP 1', with a reverse stereochemical configuration, were prepared by covalently bonding (+)-and (-)-18-C-6-TA to silica gel, respectively. These CSPs were used to resolve the enantiomers of α-amino acids and primary amino compounds, affording reasonable and quite similar resolution behaviors except for the elution orders. The elution orders of the two enantiomers for the resolution of α-amino acids and other primary amino compounds were always opposite on the two CSPs. The reverse elution orders on the two CSPs with the antipode of the chiral selector were demonstrated to be very useful in the determination of the enantiomeric purity of optically enriched analytes. The liquid chromatographic enantiomer separation of several N-hydrazide derivatives of 2-aryloxypropionic acids was performed on a crown ether type chiral stationary phase (CSP) derived from (18-C-6-TA). The behavior of chromatographic parameters by the change of mobile phases and additives for the resolution of these analytes was investigated. The enantiomers of all analytes were base-line resolved in the mobile phase of 100% methanol containing 20 mM H2SO4 as an acid additive. These results using the crown ether derived CSP are the first reported for enantiomer resolution of chiral acids of 2-aryloxypropionic acids as their N-hydrazide derivatives. Liquid chromatographic comparisons for enantiomer resolution of N-fluorenylmethoxycarbonyl (FMOC) α-amino acids with fluorescence detection were made on covalently bonded type chiral stationary phases (CSPs) (Chiralpak IA and Chiralpak IB) and coated type CSPs (Chiralpak AD and Chiralcel OD) derived from polysaccharide derivatives of the same chiral selectors. This is the first study reported of enantiomer resolution with fluorescence detection on covalently bonded type CSPs, Chiralpak IA and Chiralpak IB. In general, covalently bonded type CSPs (Chiralpak IA and Chiralpak IB) showed lower enantioseparation than coated type CSPs (Chiralpak AD and Chiralcel OD) for enantiomer resolution of these analytes, respectively. Owing to higher sensitivity and broader solvent compatibility in fluorescence detection on Chiralpak IA and Chiralpak IB than in UV detection, however, this analytical method is expected to enlarge their application of enantiomer resolution, such as an online HPLC monitoring of asymmetric synthesis. The liquid chromatographic enantiomer separation of N-FMOC protected α-amino acids ethyl ester derivatives was performed on polysaccharide-derived chiral stationary phases, covalently bonded type chiralpak IA and coated type Chiralpak AD. Although Chiralpak IA showed slightly lower enantioselectivity than Chiralpak AD, most of N-FMOC α-amino acids ethyl esters enantiomers were base-line separated on Chiralpak IA and Chiralpak AD. Owing to the compatibility with a broad range of solvents and column safety of Chiralpak IA, it is expected to enlarge its new application of enantiomer separation. Especially, it is expected to be useful for preparative separations, because the halogenated solvent like chloroform or methylene chloride shows often better solubility than the other solvents. The liquid chromatographic enantiomer separation of N-phthaloyl (PHT) protected α-amino acids on several coated and immobilized chiral stationary phases (CSPs) derived from polysaccharide derivatives was performed. The coated CSP of Chiralpak AD showed more or less enantioseparation than the covalently bonded CSP of Chiralpak IA with the same chiral selector of amylose tris(3,5-dimethylphenylcarbamate). However, the coated Chiralcel OD showed greater enantioseparation than the covalently bonded Chiralpak IB with the same chiral selector of cellulose tris(3,5-dimethylphenylcarbamate). Among all examined CSPs, Chiralcel OD afforded the greatest performance for enantiomer resolution of N-PHT α-amino acids and, therefore, all analytes enantiomers were base-line separated on Chiralcel OD. The chromatographic method developed in this study was usefully applied for determination of the enantiomeric purity of commercially available N-PHT α-amino acids analytes.