8.1引言
近年来手性色谱领域的发展，使对映体的分离逐渐趋向于正规化，环糊在这方面起着重要作用。环糊精由villiers于1891年发现，由于它没有还原性和能被酸分解，在外形上又与纤维素十分相似，所以称为木粉（cellulosine）[1]。12年后，schardinger首次鉴定出环糊精是一种低聚糖，同时详细地叙述了它的制备和分离方法[2,3]。Schardinger还成功的分离出纯芽孢杆菌，取名纯化芽孢杆菌（bacillus macerans）至今仍是环糊精生产和研究中经常用的菌种。环糊精可以由水解液选择性的分离，也可用吸附色谱和纤维素柱色谱分离和鉴定环糊精[4]。 Freudenberg等人认识到了环糊精配合物的稳定性[5].此后对环糊精及其配合物特性的研究进行了大量的研究工作。目前高效液相色谱环糊精键合固定相，衍生化环糊精键合固定相，在对映体分离领域中已成为很有用的工具。
环糊精（cyclodextrin,CD）是由一定数量的葡萄糖单元通过α－1,4葡苷连接的环状分子结构。由所含葡萄糖单元的个数不同，可分为α－CD,β-CD ,γ-CD . α－CD含有6个葡萄糖单元，β-CD含有7个葡萄糖单元，γ-CD含有8个葡萄糖单元。
目前还未发现少于6个葡萄糖单元的环糊精，已鉴定出多于8个葡萄糖单元的环糊精，某些支化结构的环糊精已有报告[4]。环糊精的分子示意图类似于厚壁截顶圆锥筒（见图8.1）。
图8.1环糊精结构
n＝1，α－CD；n＝2，β-CD；n＝3，γ-CD
每个葡萄糖单元的2,3位仲羟基在环的大口一方，6位伯羟基在环的小口一方。环的内侧是由氢原子和成桥氧原子形成的，所以环的内侧具有相对疏水性。环糊精分子中每个葡萄糖单元含有5个手性碳原子。因此α-CD，β-CD，和γ-CD 就分别含有30，35，40个手性碳原子。环糊精最突出的特点是能与许多有机分子形成包容配合物(inclusion complex),即客体分子部分或全部进入CD的空腔[5].环糊精的物理性质列在表8.1中
表8.1环糊精的物理性质
环糊精葡萄糖
单元
分子量
腔尺寸水溶性,M
外径内径深度
α－CD
697313.7 5.77.80.114
β-CD 7113515.37.87.80.016
γ-CD 8129716.99.57.80.179环糊精液相色谱固定相的发展大致可分为环糊精聚合物固定相，环糊精键合固定相，衍生化环糊精固定相或多模式环糊精固定相几个阶段。
1965年，Solms和Enli[6]合成出了保留环糊精包合作用性能的CD聚合物，他们把环糊精与3-氯－1,2还氧丙烷反应，得到适用于液相色谱标准粒径的不溶性聚合物的固定相。这种固定相对溶质的保留是CD-溶质包合常的函数，且对大量的天然产物，香料，芳香酸，核酸等有分离能力。其缺点是机械强度差，不能在高压下操作。以后的研究多集中在如何将环糊精连接在硅胶上，得到能在高压下使用的环糊精键合固定相。
1983年，Fujimura [7]和Kawguchi [8]合成出了硅基氨和酰胺键合固定相，但该固定相稳定性差，易水解。
1985年,Armstrong 研究组[9]合成除了不含硫,氮的环糊精手性固定相,这类固定相稳定性好，不易水解，目前这些稳定的固定相已作为Cyclobond 商品出售，Cyclobond 分别为β-CD，α-CD和γ-CD，对位置异构体和光学异构体都有很好的拆分能力。但是这类环糊精固定相只有在反相条件下才能使用才能有分离能力。在正相条件下，由于流动相中的非极性分子占据了环糊精内腔，使得溶质分子很难进入内腔，因而不能对溶质包合。对于手性化合物常常没有拆分能力，限制了它的应用范围。
为了克服环糊精键合固定相存在的上述不足，Hattori[10,11]报道了两种氨基改性的环糊精手性固定相。发展出了衍生化的环糊精固定相。Fujimura[12]合成出了两种氨基甲酸酯改性的环糊精固定相。Armstroing[13-15]等合成出了一系列酰基和异氰酸酯改性的环糊精手性固定相。环糊精键合相的衍生化，增大了固定相与溶质分子的疏水相互作用或π-π相互作用，扩大了手性拆分的范围和能力，在正相和反相条件下，都有很好的拆分能力，所以又称多模式手性固定相（multimodal csp,MMcsp）。与纤维素和淀粉类涂覆型固定相不同，衍生化的环糊精是共价键合到硅胶上的，所以对温度和溶剂的限制较少。（R,S）-萘乙基氨基甲酸酯β-CD 是最先使用的MMCSP。Li和Purdy[16]合成了一系列苯基、萘基和吡啶基改性的β-CDMMCSP,Okamoto等[17]合成了3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯β-CD-MMCSP,。这些固定相由于既具有环糊精疏水空腔的包合作用，又具有芳香环的π－π作用，氢键作用和立体排阻效应，所以又称为多作用手性固定相（Multiple－interraction chiral stationary phase）。
8.2环糊精键合固定相
8.2.1键合方式
环糊精最重要的特点是能与许多有机分子、离子、游离基、无机分子等形成包容配合物。这些包容配合物不仅能以固体状态存在，而且在水和某些有机溶剂中也是稳定的。在配合物中，环糊精被称为主体，进入空腔中的分子或离子被称为客体。客体分子能进入环糊精空腔，主要是疏水亲脂作用，范德华作用，静电引力作用，释放出包容的高能水分子和体系张力能的作用，而客体分子与环糊精空腔的体积匹配作用是最重要的。正是由于环糊精的这一特性和良好的手性识别能力，在液相色谱手性分离中常用作流动相添加剂和固定相。其中，由于环糊精固定相操作简便而得到广泛应用。
前已提及，早期使用的环糊精固定相是通过聚合、交联生成的颗粒。机械强度差，柱效低，不能进行高速高效分离，以后发展出的化合键合固定相克服了上述不足。
化学键合环糊精是利用环糊精分子中活性羟基，通过间隔垫分子把环糊精共价键合到硅胶表面。从化学反应活性考虑，环糊精分子中3种－OH的反应活性
顺序是C
6-OH>C
2
-OH》C
3
-OH. C
6
-OH的化学反应活性最强，而C
6
-OH又在环糊精分
