VYUZITIE CYKLODEXTRINOV AKO STACIONARNYCH FAZ NA SEPARÁCIU ENANTIOMÉROV KAPILÁRNOU PLYNOVOU CHROMATOGRAFIOU

Význam tématu

Separace enantiomerů je klíčová v oblasti farmacie, agrochemie i potravinářství, protože různé optické formy sloučenin mohou vykazovat zcela odlišnou biologickou aktivitu. Kapilární plyn- -vá chromatografie (GC) s chirálními stacionárními fázemi založenými na cyklodextrinech (CD) představuje účinnou metodu pro enantioselektivní analýzu a kvantifikaci chirálních látek.

Cíle a přehled studie / článku

Článek shrnuje vývoj a použití tří hlavních typů cyklodextrinů (α-, β- a γ-CD) a jejich derivátů jako stacionárních fází v kapilární GC. Popisuje historii použití CD od raných experimentů v 80. letech až po speciální deriváty s optimalizovanou enantioselektivitou.

Použitá metodika a instrumentace

Host-guest inkluze chirálních molekul do vnitřní hydrofobní dutiny CD doplněná stereospecifickými interakcemi (van der Waalsovy síly, vodíkové vazby, dipól-dipól).
Kapilární kolony připravené:

• povrchovou fixací CD na polymerním či křemičitém nosiči
• disperzí CD v nepolárním polysiloxanovém pojivu

Provozní teploty kolon: obvykle do 180 °C (u některých perakylovaných fází až 200 °C). Detekce pomocí standardního FID nebo selektivních detektorů podle analyzovaných sloučenin.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Nativní CD vykazují nízkou enantioselektivitu a asymetrické píky.
2. Peralkylované CD, zejména permetylovaný β-CD, dosahují nejlepších separačních výkonů.
3. Bulk substituenty v polohách 2 a 3 zvyšují selektivitu, zatímco větší substituenty v poloze 6 mohou omezit inkluzi.
4. Výzkum ukázal optimální délku alkylových řetězců (metyl, etyl, propyl, pentyl).
5. Tert-butyldimetylsilylové (TBDMS) deriváty s substitucí v poloze 6 a optimální alkylací/acylací v polohách 2,3 kombinují vysokou enantioselektivitu s kompatibilitou s nepolárními pojivy.
6. Karbamatové a aromatické substituenty rozšiřují možnosti separace díky vodíkovým vazbám a π-interakcím.

Přínosy a praktické využití metody

• Široké spektrum chirálních analyzovaných sloučenin (léčiva, pesticidy, aromata).
• Vysoká opakovatelnost a citlivost ve stopových koncentracích.
• Možnost přímé GC analýzy bez nutnosti derivatizace analyzátů.
• Jednoduchá úprava stacionární fáze volbou derivátu CD.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Navrhování nových CD derivátů s jemným nastavením polarity a objemu dutiny.
• Upevnění CD na nanočásticích či monolitických kolonách pro zvýšení účinnosti.
• Integrované systémy GC–MS pro selektivní detekci enantiomerů.
• Miniaturizované kapilární a mikrofluidní platformy pro rychlou screeningovou analýzu.

Závěr

Cyklodextrinové deriváty představují klíčové stacionární fáze pro kapilární GC enantioseparace. Nejefektivnějšími jsou peralkylované a silylované deriváty β-CD, které kombinují vysokou termostabilitu a selektivitu. Další vývoj substitučních schémat a nosičů slibuje další zlepšení separačních výkonů.

Reference

• 1. Vilhers A. Compt Rend 772, 536 (1891)
• 2. Schradinger F. Z Untersuch Nahr Genussm 6, 865 (1903)
• 3. Freudenberg K. et al. Ber Dtsch Chem Ges 69, 1258 (1936)
• 4. Freudenberg K., Cramer F. Z Naturforsch Teil B 3, 464 (1948)
• 5. Pulley A.O., French D. Biochem Biophys Res Commun 5, 11 (1961)
• 6. Koizumi K. et al. Carbohydr Res 755, 55 (1986)
• 7. Endo T. et al. Carbohydr Res 269, 369 (1995)
• 8. Sandararajan P.R., Rao V.S. Carbohydr Res 739, 351 (1970)
• 9. Nakagawa T. et al. Tetrahedron Lett 35, 1921 (1994)
• 10. Atwood J. et al. Comprehensive Supramolecular Chemistry, sv. 3, Pergamon 1996