两类手性化合物pirkle型手性固定相上拆分机理的理论研究.pdf

摘 要 本论文对芳基己内酰脲类和丙二烯类化台物以及二硝基苯甲酰类Pirkle型 第二代手性固定相进行了理论计算研究，全文分三个部分，概述如下： 第一部分主要是用多元线性回归，比较分子场分析和全息相图方法研究了已 内酰脲类化合物拆分过程中的影响因素。对五十个芳基己内酰脲类化合物进行了 定量结构一对映体保留关系的研究。以半经验或量化方法提取的三十余个立体、 静电或综合参数为分析对象的二维多元线性回归得到了四个方程，方程的相关系 分别都达到了0．9以上，说明我们的方程有良好的预测性和相关性。回归结果说 明识别剂和被识别剂的识别模型中有芳香n作用的存在，并且乙内酰脲母体=元 环上的特定位置的取代基的增大对于识别的影响显著。我们运用CoMFA方法分析 了芳基已内酰脲类化合物的结构和分离因子间的关系，得到了较好的模型(交叉 的结论与线性回归得到的模型结论类似，都说明了芳基己内酰脲化合物二氮五员 环上的一个羰基氧以及特定位置的烷基基团的体积对于提高该类化合物的分离 是有利的。本文中第一次将HQSAR方法应用于手性识别机理的研究中，q2达到了 0．893，r2为0．954，主成分数为6，说明我们的模型对于预测未知化合物的能力 是良好的，结果分析也证明了HQSAR所得到的结论与前期多元线性回归和CoMFA 的结论是～致的。 第二部分主要是对丙二烯类化合物三种衍生物进行了分子力学、分子动力学 和量子化学研究，搜寻了其可能存在的低能构象形式，并对其进行了 B3LYP／6—319*水平的几何优化和几何参数提取，确定了丙二烯酯、酸和酰胺类衍 生物气相中实际存在的四种构象形式。结果显示丙二烯类化合物的酯和酸类衍生 物在实际中应该是反式和顺式构象并存，但反式构型的分子比例稍高于顺式构型 分子。酰胺类化合物的取代基情况比较复杂，酰胺氮原子上连接两个取代基的分 子中，由于取代基伸展方向的不同，又存在两种不同情况。分析结果显示，该类 衍生物主要以三种不同形式的反式构象存在。 其后，我们主要判定了三种不同衍生物的识别机理的异同。我们用前述工作 中得到的优势构象和不同衍生物类型进行排列组合，以组合得到的八种构象集用 比较分子场分析法和比较分子相似性分析法进行了识别机理异同的判定，结果表 明，当全体样本置于同一个样本集中分析时，无论是CoMFA还是CoMSIA都得不 到成功的模型；当只保留酯和酸类衍生物或者酰胺类衍生物样本时，得到的 而同时进行的CoMSIA结果显示，引入疏水场时，5、6组的模型预测能力提高幅 度较大，q2提高到了0．535和0．534；而7、8两组模型的预测能力在加入疏水 场后却有大幅度的降低，q2降低为0．528、0．776。随后的等势面图分析发现， 酯和酸衍生物模型中，静电场的贡献最为显著，羰基氧的顺反位置对模型的影响 很小，而酰胺类则是立体场的贡献最显著，酰胺氮上所连基团的大小对模型的影 响很大，这种对于在同一类拆分剂上拆分的分子，同～种场对不同的分子拆分所 起的作用不同；不同场在模型中起主导作用不同的现象充分说明了三类衍生物分 子在同一类识别剂上被识别的模式存在一定差别。 在本论文的最后一部分工作中，我们对不同类型的丙二烯衍生物提出了两种 不同的手性识别模型，并对该相互作用模型进行了B3LYP／3—2lg水平上的几何 优化和同等水平下的单点计算，分析了识别剂和被识别剂分子间存在的四种弱相 互作用及其贡献，比较了两种手性识别模型的异同。随后，我们用该模型分析解 释了分离因子实验数据的变化趋势和原因。结果表明，我们的识别模型成功地解 释并验证了前期工作中的结论，该手性识别模型的提出对于我们进一步深入研究 丙二烯系化合物在Pirkle第二代手性固定相上的预测和拆分以及丙二烯系新型 固定相的设计有重要的指导意义。 在本论文中，我们第一次将HQSAR方法应用于手性拆分机理研究领域中，研 究的结果表明该种方法得到的模型结果与传统的多元线性回归方法和比较分子 场分子方法得到的结果相互印证，互为补充，充分说明此方法在识别机理研究领 域中的可靠性。另外，本论文中首次利用比较分子场和比较分子相似性分析模型 的成败判定识别模型的异同，所得到的结果与量化计算得到的手性识别模型紧密 吻合，互为说明，充分证明了我们方法的可靠性。以二维和三维的定量结构一对 映体保留关系研究的结果为基础，结合前人的研究经验和量子化学计算方法，推 测新的手性识别机理模型；然后利用此模型分析解释手性拆分数据的变化趋势， 进而将识别模型和定量结构一对映体保留