Preparation of a Chiral Polyimine Macrocycle Bonded Chiral Stationary Phase via Thiol-ene Click Reaction for Enantioseparation in High-performance Liquid Chromatography

doi:10.7503/cjcu20250102

Abstract

Abstract:

In this study， a chiral polyimine macrocycle， BINOL-CPM， was synthesized via a one-step condensation of（S）-2，2′-dihydroxy-［1，1′-binaphthalene］-3，3′-dialdehyde and 1，2-phenylenediamine. After modification， it was bonded to the surface of thiolated silica via thiol-ene click reaction to fabricate a chiral stationary phase（CSP） for high-performance liquid chromatography（HPLC）. The CSP-packed column exhibits good chiral separation performance in both normal-phase（NP） and reversed-phase（RP） elution modes， with 12 racemates resolved in the NP mode and 6 racemates resolved in the RP mode. The chiral separation performance of this column for these resolved racemates was compared with two commonly used commercial columns， Chiralpak AD-H and Chiralcel OD-H. Among the 12 racemates resolved in the NP mode， 4 racemates，［1-（3-fluorophenyl）ethanol， 1-phenylethanol， 3-hydroxy-2-butanone and 1-（4-fluorophenyl）ethanol］， could not be resolved on the Chiralpak AD-H column， and 3 racemates，［1-（3-fluorophenyl）ethanol， 3-hydroxy-2-butanone and 1-（4-fluorophenyl）ethanol］， could not be resolved on the Chiralcel OD-H column. Among the 6 racemates resolved in the RP mode， one racemate（1-phenylethanol）， could not be resolved on the Chiralpak AD-H column. Moreover， the resolution values（R_s） of some racemates on this column were higher than those on the two commercial columns. Therefore， this prepared column demonstrates good complementarity in chiral separation， enabling the separation of some chiral compounds that cannot be resolved or be well resolved by these two commercial columns. In addition， the column also demonstrates excellent reproducibility and stability in chiral separation. After hundreds of injections， the retention time（t_R） and R_s of the two enantiomeric peaks for the separation of ethyl mandelate show no significant changes compared to the initial use of the column. The relative standard deviation（RSD， n=5） of t_R for the chromatographic peaks of the two enantiomers was less than 0.49%， and the RSD of R_s（n=5） was less than 2.88%. Moreover， the column-to-column reproducibility was also good， with the RSD（n=3） of t_R and R_s for the two enantiomeric peaks of ethyl mandelate separation on columns prepared from different batches being less than 1.09 % and 5.75 %， respectively. This study indicates that BINOL-CPM is a promising chiral separation material for HPLC and has good research significance and value. It also provides a reference for the development of novel HPLC CSP.

Key words: High-performance liquid chromatography, Chiral separation, Chiral stationary phase, Chiral polyimide macrocycle

CLC Number:

O657

TrendMD:

WU Jialei, YU Liqin, XIE Shengming, WANG Bangjin, ZHANG Junhui, YUAN Liming. Preparation of a Chiral Polyimine Macrocycle Bonded Chiral Stationary Phase via Thiol-ene Click Reaction for Enantioseparation in High-performance Liquid Chromatography[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(11): 20250102.

Figures/Tables 7

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Sample	Elemental composition（%）
Sample	C	N	H
SiO₂⁃SH	4.36	<0.05	1.79
CSP	10.14	1.09	2.63

Sample	Elemental composition（%）
Sample	C	N	H
SiO₂⁃SH	4.36	<0.05	1.79
CSP	10.14	1.09	2.63

Serialnumber	Racemate	BINOL⁃CPM			Chiralpak AD⁃H			Chiralcel OD⁃H
Serialnumber	Racemate	k₁	α	R_s	k₁	a	R_s	k₁	α	R_s
A	Ethyl mandelate ^a	0.99	2.13	5.67	1.92	1.08	1.63	1.45	2.04	7.68
B	1⁃（3⁃Fluorophenyl）ethanol ^b	0.97	2.19	3.51	0.83	1.00	— ^c	0.62	1.00	—^c
C	2⁃Methoxy⁃2⁃phenylethanol ^b	1.09	2.00	2.64	0.91	1.23	2.70	0.81	1.13	0.69
D	1⁃Phenylethanol ^b	1.17	1.74	3.27	0.84	1.00	— ^c	0.90	1.22	1.29
E	1，2⁃Bis（4⁃fluorophenyl）⁃2⁃hydroxyethanone ^a	1.02	4.19	4.89	4.36	1.10	2.09	1.81	1.09	0.93
F	1，1′⁃Bi⁃2⁃naphthol ^a	1.09	2.68	3.82	7.44	1.03	0.10	3.80	1.11	1.25
G	3⁃Hydroxy⁃2⁃butanone ^a	0.86	2.41	3.40	1.29	1.00	— ^c	0.84	1.00	—^c
H	1⁃（4⁃Chlorophenyl）ethanol ^a	0.93	1.54	1.53	0.86	1.04	0.19	0.78	1.13	0.67
I	Mandelic acid ^a	0.98	1.90	2.15	2.95	1.19	2.30	1.67	1.29	2.14
J	1⁃（4⁃Fluorophenyl）ethanol ^a	0.92	1.47	1.29	0.83	1.00	— ^c	0.74	1.00	—^c
K	Methyl mandelate ^a	0.92	1.67	1.22	1.92	1.08	1.63	1.45	2.04	7.68
L	3⁃Chloro⁃2⁃butanone ^a	0.52	1.59	1.04	0.40	1.34	1.03	0.33	1.97	2.82

Serialnumber	Racemate	BINOL⁃CPM			Chiralpak AD⁃H			Chiralcel OD⁃H
Serialnumber	Racemate	k₁	α	R_s	k₁	a	R_s	k₁	α	R_s
A	Ethyl mandelate ^a	0.99	2.13	5.67	1.92	1.08	1.63	1.45	2.04	7.68
B	1⁃（3⁃Fluorophenyl）ethanol ^b	0.97	2.19	3.51	0.83	1.00	— ^c	0.62	1.00	—^c
C	2⁃Methoxy⁃2⁃phenylethanol ^b	1.09	2.00	2.64	0.91	1.23	2.70	0.81	1.13	0.69
D	1⁃Phenylethanol ^b	1.17	1.74	3.27	0.84	1.00	— ^c	0.90	1.22	1.29
E	1，2⁃Bis（4⁃fluorophenyl）⁃2⁃hydroxyethanone ^a	1.02	4.19	4.89	4.36	1.10	2.09	1.81	1.09	0.93
F	1，1′⁃Bi⁃2⁃naphthol ^a	1.09	2.68	3.82	7.44	1.03	0.10	3.80	1.11	1.25
G	3⁃Hydroxy⁃2⁃butanone ^a	0.86	2.41	3.40	1.29	1.00	— ^c	0.84	1.00	—^c
H	1⁃（4⁃Chlorophenyl）ethanol ^a	0.93	1.54	1.53	0.86	1.04	0.19	0.78	1.13	0.67
I	Mandelic acid ^a	0.98	1.90	2.15	2.95	1.19	2.30	1.67	1.29	2.14
J	1⁃（4⁃Fluorophenyl）ethanol ^a	0.92	1.47	1.29	0.83	1.00	— ^c	0.74	1.00	—^c
K	Methyl mandelate ^a	0.92	1.67	1.22	1.92	1.08	1.63	1.45	2.04	7.68
L	3⁃Chloro⁃2⁃butanone ^a	0.52	1.59	1.04	0.40	1.34	1.03	0.33	1.97	2.82

Serial number	Racemate	BINOL⁃CPM			Chiralpak AD⁃H			Chiralcel OD⁃H
Serial number	Racemate	k₁	α	R_s	k₁	a	R_s	k₁	α	R_s
A	4，4′⁃Dimethylbenzoin ^a	0.62	2.15	2.55	5.06	1.10	2.74	1.69	1.36	2.39
B	4⁃Methylbenzhydrol ^a	0.52	1.93	1.99	1.66	1.11	1.66	1.74	1.13	1.46
C	2⁃Methoxy⁃2⁃phenylethanol ^b	0.48	1.99	1.89	0.91	1.23	2.70	0.81	1.13	0.69
D	Benzoin ^a	0.52	1.73	1.56	4.53	1.28	5.22	2.52	1.58	6.69
E	Ethyl mandelate ^a	0.34	1.84	1.92	1.66	1.12	1.80	0.62	1.78	3.54
F	1⁃Phenylethanol ^a	0.33	1.65	1.08	0.84	1.00	—^c	0.90	1.22	1.29