【摘要】 近年来，基于核磁共振的技术和固态核磁共振作为固体无损对映选择性检测技术的新方法得到了发展。

手性在化学和生物学中都是一个重要的概念，特别是由于大多数生物分子，如氨基酸、糖、蛋白质和核酸的手性（如图1和图2）。在过去的几十年里，手性物质的科学重要性导致了许多领域的发展，如对映纯药物的合成，对映体的分离以及识别手性分子的新技术。目前研究手性纯度最常用的技术是基于光学技术测量溶液中的手性分子，如旋光性（OR）[1]、圆二色性（CD）、振动圆二色性（VCD）、拉曼旋光性（ROA）和高效液相色谱法（HPLC）。然而，在固态中，手性测量被认为具有挑战性，因为只有少数方法可用，如粉末和单晶x射线衍射（XRD）分析，差示扫描量热法（DSC），固态CD光谱和低频（LF）拉曼光谱。

 

图1 CCC手性分离原理图。[2]

 

图2 现代超临界流体色谱中快速手性分离的筛选。[3]

 

图3 晶体中的手性测定。[4]

 

手性在分子和晶体中都表现出来，最近人们对手性材料在固态中的性质又产生了兴趣。总的来说，手性分子有四种构型可以结晶（如图3）。第一种构型是由两种对映异构体的良好溶解晶体混合而成的砾岩晶体。第二，通过在晶体单元胞中形成含有等量的两种对映体的外消旋晶体。手性体系可以结晶为仅由晶体单元胞中的一种对映体组成的对映不纯晶体。

 

最后，一种非常罕见的情况是外消旋固溶体的形成，当两个对映体在晶体结构中竞争同一位置时形成。需要强调的是，同一手性分子的对映异构体和外消旋化合物的晶体单位细胞是不同的，这是x射线方法能够探测晶体中手性的基础，然而，由于峰重叠和展宽，用XRD对对映异构体和外消旋化合物的固体混合物进行精确分析是非常有限的。

 

对砾岩和对映纯晶体的混合物或两个对映纯晶体的混合物进行手性分析是不可能的，因为它们具有相同的衍射模式，强调需要新的粉末手性分析方法。有关X射线晶体学和手性的更多信息，以及X射线晶体学在手性晶体结构分析和绝对构型确定方面的局限性。

 

近年来，基于核磁共振的技术和固态核磁共振作为固体无损对映选择性检测技术的新方法得到了发展。整体核磁共振波谱已成为制药科学领域对映体选择性检测的一项不可或缺的技术。Gil Otis等人[5]提出了一种研究晶体手性的新方法基于掺杂Cu2+作为EPR活性离子的手性晶体的电子顺磁共振（EPR）光谱。

 

以往的EPR实验都是针对不同手性的Cr（III）晶体进行的[6]，但没有针对混合晶体进行EPR实验。EPR的强大之处在于它能够利用EPR光谱提供顺磁性金属离子（Cu2+）配位位的原子水平信息，可以跟踪顺磁性物质的局部环境变化，以g值为代表，以及顺磁性物质与附近原子核（如14N原子核）之间相互作用的变化（超精细耦合）。

 

[1]. Kalíková, K.;  Šlechtová, T.;  Vozka, J.; Tesařová, E., Supercritical fluid chromatography as a tool for enantioselective separation; A review. Anal. Chim. Acta 2014, 821, 1-33.

[2]. Huang, X.-Y.;  Pei, D.;  Liu, J.-F.; Di, D.-L., A review on chiral separation by counter-current chromatography: Development, applications and future outlook. J. Chromatogr. A 2018, 1531, 1-12.

[3]. Nováková, L.; Douša, M., General screening and optimization strategy for fast chiral separations in modern supercritical fluid chromatography. Anal. Chim. Acta 2017, 950, 199-210.

[4]. Valentín‐Pérez, Á.;  Rosa, P.;  Hillard, E. A.; Giorgi, M., Chirality determination in crystals. Chirality 2022, 34 （2）, 163-181.

[5]. Otis, G.;  Aias, D.;  Grinberg, I.;  Ruthstein, S.; Mastai, Y., Probing chirality of crystals using electron paramagnetic resonance （EPR） spectroscopy. J. Mol. Struct. 2024, 1297, 136943.

[6]. Bonomo, R. P.;  Di Bilio, A. J.; Riggi, F., EPR investigation of chromium （III） complexes: Analysis of their frozen solution and magnetically dilute powder spectra. Chem. Phys. 1991, 151 （3）, 323-333.

 

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