[发明专利]一种使用MicroED技术测定手性样品结构和绝对构型的方法

说明书

本发明公开了一种使用MicroED技术测定手性样品结构和绝对构型的方法，包括：将等摩尔量的待测定手性样品与已知手性的手性酸/碱混合，经处理使手性样品和手性酸/碱溶解形成盐溶液，过滤并干燥盐溶液中自然析出或经干预析出的晶体得到手性样品和手性酸/碱的手性盐晶体；利用MicroED技术，获取手性盐晶体的衍射图谱，根据衍射图谱和手性酸/碱的已知手性解析手性样品的结构和绝对构型。该测定方法原理简单明确，无需推测过程，即可准确鉴定手性样品的绝对构型；降低了对样品使用量、样品晶体尺寸、样品纯度的要求；降低了MicroED技术检测样品绝对构型的成本，无需借助冷冻电镜之外的装置即可鉴定样品的绝对构型。

技术领域

本发明涉及化合物结构和绝对构型测定技术领域，具体涉及一种使用MicroED技术测定手性样品结构和绝对构型的方法。

背景技术

手性化合物是化学结构镜像对称，但不能完全重合的一对化合物分子，手性化合物的研究在农药、医药、分析科学以及其他应用实践领域中具有重要的意义。其中，正确地确定一个手性化合物的结构和绝对构型，是有机化学工作者尤其是药物研究工作者不可或缺的工作，现有手性化合物结构测定方案主要包括核磁共振Mosher法、旋光色散光谱法(ORD)、圆二色散光谱法、X射线衍射法等。

核磁共振Mosher法是采用手性Mosher试剂与待测手性样品中的羟基或氨基生成衍生物，根据1H-NMR谱中化学位移的差值和模型图来推测手性样品的绝对构型。该方法要求对样品的特定基团进行化学反应，因此限制了可测样品的范围且对样品量要求毫克级以上，并且要求样品纯度大于95％。旋光色散光谱法(ORD)是通过测定手性样品在紫外及可见光(200-700nm)内的旋光，使用八区律对分子特定基团手性进行判断。该方法需求样品量在毫克级，需要样品纯度高于95％，而且只能应用于在可见或紫外区存在吸收的手性分子，且结构一般为环形结构；而且该方法为经验性方法，存在一定概率的误差。圆二色散光谱法是以不同波长的平面偏振光的波长为横坐标，以光学活性物质对左圆和右圆偏振光的吸收系数之差为纵坐标，得到圆二色光谱，如果某手性化合物在紫外可见区域有吸收，就可以得到具有特征的圆二色光谱。该方法缺点与ORD类似同样对样品本身有要求、经验性判断以及要求样品纯度大于95％。X射线衍射法是通过X射线照射晶体之后所形成的衍射图样与晶体中原子的空间排列计算出样品的结果。目前X射线晶体学已经成为结构模型确定的黄金标准，但当使用普通衍射仪时，它需要获得足够的尺寸(大于一百微米)且形状规则的晶体。这通常是这种方法中最困难的部分，因为许多分子无法形成这样的晶体，而且即使是形成了满足条件的晶体，要找到合适的条件往往需要反复试验，筛选大量的条件。

可以看出，目前已经手性化合物结构的测定方法所需样品量需要在毫克级别以上，样品纯度要求较高、而且一些结构测定的方法经为验性方法，存在一定概率的误差。使用较多的能够精准解析手性化合物结构的X射线衍射方法需要样品形成尺寸较大的晶体，这对于样品制备要求非常高。

微晶电子衍射(MicroED)是一种新兴的小分子结构解析技术。它是通过冷冻电镜获得小分子微晶的衍射图谱，从而解析小分子的高分辨结构(一般好于1.0埃)。而MicroED技术可直接利用这些纳米级微晶来鉴定结构，完美的跳过了X射线衍射技术的痛点。很多小分子化合物在生产的过程中会自发形成微晶，通过MicroED技术可直接得到其结构。MicroED技术在药物晶型鉴定、天然产物结构鉴定等过程中的杂质鉴定等领域有着巨大的应用前景。