1.概述
手性GC法是手性色谱法的重要分支，最早出现于20世纪50年代末期，但真正第一次用GC法成功分离是在1966年，Gil－Av等人利用手性固定相N－三氟乙酰基－L－异亮氨酸月桂醇酯分离了氨基酸的对映异构体。手性GC法可分为手性衍生化试剂法(chiral derivazation reagent，CDR)和手性固定相法(chiral solid phase，CSP)。这两种方法都以GC为基础，引入新的不对称中心，使对映体的性质产生差异，从而达到分离分析的目的。
2.手性固定相法
CSP法是手性气相色谱法中较为常用的方法，该方法利用具有手性的固定相提供手性分离所需的手性环境，两种对映异构体与手性固定相之间可以产生差异很小的相互作用，这种微小的差异在色谱柱中不断累积和放大，最后达到分离。
GC手性固定相应符合以下要求:①具有手性识别的立体结构，即至少含有一个手性中心;②具有较低的熔点和较高的沸点，以便在较宽的温度范围内使用，且减少固定相流失;③具有良好的涂布性能，易于制备色谱柱。根据拆分机制可将其分为3类:基于氢键作用的手性固定相，主要是氨基酸衍生物固定相;基于配位作用的手性固定相，即手性金属配合物固定相;基于包合作用的手性固定相，主要是各种环糊精衍生物、冠醚衍生物固定相。
基于氢键作用的手性固定相中含有酰胺基或羧酸酯基，可以与手性药物分子中的活泼基团通过氢键作用缔合，形成非对映体缔合物。由于立体因素和氢键作用的不同，所形成非对映异构体缔合物的稳定性也不同，导致对映体通过色谱柱所需时间不同，从而实现分离。这种固定相对氨基酸及其衍生物有很好的分离性能。
在GC中基于包合作用的手性固定相主要为环糊精衍生物，可以用于各种类型的易挥发手性化合物的拆分，是手性GC首选的固定相。其商品柱有Chiralsil－Dex系列、Chiralsil－Dex－TFA系列等。环糊精型手性固定相可分为液态环糊精型与固体烃化环糊精型。液态环糊精型由α－环糊精、β－环糊精、γ－环糊精及其衍生物构成，包括S－羟丙基(PH)、二烷基(DA)及三氟乙酰基(TA)取代三类，固体烃化环糊精型的制作过程非常简便，能溶于聚硅氧烷油或其他非手性液体气相色谱固定相中，一般需较长的柱子。环糊精及其衍生物作为气相色谱固定相能分离大量LC难以或不能分离的手性化合物，如脂肪族、芳香族及缺乏官能团的其他化合物。
基于配位作用的手性固定相，与HPLC中相类似，是由过渡金属离子和手性有机配体构成的手性金属配合物。手性金属配合物固定相一般是一价或二价金属离子的配合物，金属离子有铑(Rh)、铕(Eu)、镍(Ni)、锰(Mn)、钴(Co)、铜(Cu)和锌(Zn)等，手性配体主要是一些衍生的萜烯酮，如樟脑酸、薄荷酸和香芹酮等。手性金属配合物固定相一般要求被分析务具有π电子或孤对电子，分离机制是基于π电子相互作用、偶极相互作用。该种方法的拆分对象主要为低沸点手性化合物，包括烯、醇、醚、酮、酯以及昆虫信息素、香精油等。需要注意的是不能使用氢气作为载气，因为氢气的还原性会破坏手性金属配合物。
3.手性衍生化试剂法
GC手性衍生化试剂法的原理与HPLC法相似，在对映异构体分子中通过化学反应引入另一手性中心，使之形成非对映异构体，再通过非手性GC法分离。GC法对手性衍生化试剂的要求有:①试剂具有高的化学和光学纯度;②试剂与对映体的反应必须迅速而且定量地完成;③生成的非对映体衍生物必须具有一定的挥发性，以适用于GC分析;④形成的非对映异构体混合物须具有足够大的色谱性为差异;⑤形成的非对映体衍生物须具有化学和立体化学稳定性。
GC衍生化试剂主要有羧酸衍生物类，如酰氯、磺酰氯、羧酸和氯甲酸酯等;胺类;异硫氰酸酯和异氰酸酯类;醇类等。羧酸衍生物类可以胺、N－氨基酸和醇类反应，形成非对映异构化衍生物。胺类试剂一般具有苯环、萘或蒽的结构，主要用于羧酸类、氨基酸、醇类药物的衍生化。异硫氰酸酯和异氰酸酯易与大多数醇类及胺类化合物反应生成氨基甲酸酯类和脲而被分离，可用于氨基酸及其衍生物、儿茶酚胺类、苯丙胺类、麻黄碱类、醇类和肾上腺素拮抗剂等药物的分离分析。醇类主要用于分离氨基酸、羧酸、不饱和脂肪酸、内酯类、樟脑和糖等。
手性色谱学中，无论是CDR还是CSP法，都有各自的优点和局限性，在药物分析中的应用也是相互补充、各具特色。CDR法可以使用较为廉价的非手性固定相，应用灵活，灵敏度高，要求衍生化反应迅速、准确、定量，事实上很难同时达到上述要求，且繁琐的操作带来的误差会影响最终的分析结果。CSP法能够直接达到对映体分离的目的，较CDR法方便、准确，但对映体要在CSP上达到理想的分离，必须具有足够大的色谱行为差异。在实际操作中，应根据不同的需求，选择适宜的方法和分离条件进行分离分析。
4.应用实例
实例:同时应用液－液萃取法和手性衍生化法测定人体尿液中苯丙胺类药物及其代谢物——手性分析方法的建立及验证
苯丙胺(AM)、甲基苯丙胺(MA)和3，4－亚甲二氧甲基苯丙胺(MDMA)属于苯丙胺兴奋剂(ATS)类滥用药物。ATS能够引起人体兴奋和产生幻觉，有很高的神经毒性和肝毒性。许多ATS药物(如AM、MA和MDMA)都是消旋体，由肝细胞色素P450酶立体选择性代谢，代谢产物主要有3，4－甲烯二氧苯丙胺(MDA)、4－羟基－3－甲氧基甲基苯丙胺(HMMA)、4－羟基－3－甲氧基苯丙胺(HMA)、3，4－二羟基甲基苯丙胺(HHMA)和3，4－二羟基苯丙胺(HHA)等。虽然ATS对映体的理化性质相同，但由于与受体结合位点的亲和力不同，它们显示不同的药物代谢动力学和药效学特性。正是由于ATS显著的立体选择性代谢的特点，建立ATS及其代谢物的体内分析方法以区分ATS两个对映体尤为重要。
(1)气相色谱、质谱条件
气相色谱柱:HP－5ms(20 m，250μm i.d.，0.25μm);载气:氦气;流速:1.0 mL·min－1;柱温为程序升温:100℃维持1 min，以15℃·min－1升至238℃并维持3.5 min，以40℃·min－1升至310℃并维持1 min，共16.5 min;分流进样:分流比为20 1，分流流量20 mL·min－1;进样器温度250℃。电子轰击离子源;离子源温度:230℃;传输线温度:280℃;溶剂延迟时间:5 min;选择离子监测。
(2)样品处理
将尿液样本(每份2 mL)放置于具塞的聚四氟乙烯培养试管中，加入AM－D5、MA－D5、MDMA－D5各25 ng，MDA－D5和内标DHBA各10 ng，混匀，然后加入浓度均为250 mM的SMBS和EDTA各200μL(保护结构中含有的二羟基)，以碳酸盐缓冲液调节pH至9，然后加入5μL TEA，涡旋。加入3 mL含有己烷－乙酸乙酯(2 1)以及100μL 1%R－MTPCl的混合液，涡旋1 min，40 rpm旋转混合20 min，然后以3000 rpm离心5 min。取上层有机层，40℃下氮气吹干，残渣复溶于50μLMSTFA中，80℃孵化反应20 min，室温冷却后转移至进样器进样。
(3)实验结果
本实验考察了方法的专属性、线性、精密度、准确度、回收率以及样品稳定性，结果表明，日内精密度RSD为0.89%～11.23%，日间精密度RSD为1.03%～12.95%，准确度RSD为－5.29%～13.75%。AM、MA、MDMA、HMA和HMMA的定量限为10μg·L－1，而MDA、HHMA和HHA的定量限为2μg·L－1，此外，方法的回收率和稳定性也均在规定值范围之内。该方法专属性强、灵敏度高、选择性好(如图9－9所示)，可以用于ATS类药物及其代谢产物对映体的测定方法。
图9－9 定量限下AM、MA色谱图(a)和定量限下MDA、MDMA、HMA、HMMA、HHA、HHMA色谱图(b)
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