Entwicklung neuer chiraler stationärer Phasen für die HPLC
Meßner, Moritz - Universität Stuttgart (2018)
Ziel der Arbeit war es, die Synthese neuer chiraler stationärer Phasen (CSP) für die Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) unter der Verwendung von Evans-Auxiliaren als Selektoren zu entwickeln. Dabei sollte eine geeignete Syntheseroute entwickelt, und die synthetisierten CSPs vollständig charakterisiert werden. Abschließend war es die Aufgabe die CSPs auf ihre Trenneigenschaften hin in der HPLC zu untersuchen.
Um ein Evans-Auxiliar als chiralen Selektor in der HPLC verwenden zu können, muss dieses auf einem Trägermaterial wie z.B. Kieselgel verankert werden. Dabei muss das Evans-Auxiliar mit einer Trialkoxygruppe funktionalisiert werden, um anschließend mittels einer Kondensationsreaktion kovalent mit den Hydroxygruppen des Kieselgels verankert werden zu können.
Die erfolgreiche Funktionalisierung verschiedener Evans-Auxiliare-Derivate erforderte die Entwicklung einer zweistufigen Syntheseroute. Als Syntheseroute wurde eine Allylierung des sekundären Amins des Oxazolidinonrings mit anschließender platinkatalysierten Hydrosilylierung gewählt. Hierbei wurde die Regioselektivität der Hydrosilylierung des Speier-Katalysators sowie des Karstedt-Katalysators unter verschiedenen Reaktionsbedingungen untersucht und verglichen. Die funktionalisierten Evans-Auxiliare-Derivate wurden mittels 1H-, 13C-NMR, MS und IR charakterisiert.
Die Immobilisierung der funktionalisierten Evans-Auxiliare-Derivate auf dem Kieselgelträger wurde bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen durchgeführt. Die Methode der Wahl für die Untersuchung von stationären Phasen zur Gewinnung detallierter Informationen über die Struktur ist die Festkörper-NMR-Spektroskopie. Die 13C-CP/MAS-NMR-Spektroskopie diente dabei als Synthesekontrolle. Mit ihrer Hilfe wurden die Strukturen der dargestellten Phasen erfolgreich nachgewiesen. Mittels der 29Si-CP/MAS-NMR-Spektroskopie konnten Aussagen über die Funktionalität und den Quervernetzungsgrad der Silane auf der Kieselgeloberfläche getroffen werden. Des Weiteren wurden mittels der C,H,N-Elementaranalyse und N2-Physisorption die Bedeckungsgrade bestimmt.
Das Endcapping der dargestellten Phasen wurde unter der Verwendung zweier unterschiedlichen Endcapping-Reagenzien untersucht. Es wurden Versuche mit Trimethylchlorsilan (TMCS) und Hexamethyldisilazan (HMDS) bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen durchgeführt und verglichen. Die endcappten Phasen konnten anschließend via 13C-, 29Si-Festkörper-NMR-Spektroskopie, C,H,N-Elementaranalyse, Thermogravimetrie und N2-Physisorption charakterisiert werden.
Die neu dargestellten CSPs wurden extern gepackt und anschließend systematisch in der HPLC auf ihr Trennverhalten untersucht. Neben der stationären Phase haben auch die Parameter Volumenstrom und Polarität des Lösungsmittels sowie die Temperatur Einfluss auf das Trennverhalten eines chromatographischen Systems. Über temperaturabhängige Untersuchungen konnten außerdem Rückschlüsse auf die Art der Wechselwirkungen zwischen den CSPs und den Analyten getroffen werden. Mit jeder einzelnen CSP konnte mindestens eine enantioselektive Trennung einer racemischen Mischung erzielt werden. Zusammengefasst zeigt diese Arbeit die erfolgreiche Darstellung und Charakterisierung neuer chiraler stationärer Phasen sowie deren Trenneigenschaften in der HPLC.