1、制藥分離工程-第十四章手性分離第14 章 手性別離主要內(nèi)容及要求： 熟悉手性藥物的制備的各種方法。概述 空間結(jié)構(gòu)不同的化合物稱為立體異構(gòu)體，其中不能重疊、互為鏡像的立體異構(gòu)體稱為對映體，這一對分子就像人的左右手一樣，因此具有手性。對映體之間，除了使偏振光偏轉(zhuǎn)的程度相同而方向相反之外，其他理化性質(zhì)相同。因此，對映體又稱為旋光異構(gòu)體。Atomoxetine is a drug approved for the treatment of attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD). Moxifloxacin is a fourth-generati

2、on synthetic fluoroquinolone antibacterial agent developed by Bayer AG (initially called BAY 12-8039).羅紅霉素手性藥物的現(xiàn)狀 研究背景FDA發(fā)布手性藥物指導(dǎo)原那么，要求所有在美國上市的 消旋體新藥，生產(chǎn)者均需提供詳細(xì)報(bào)告，說明藥物中所含對映體各自的藥理作用、毒性和效果顯然，單一異構(gòu)體的試驗(yàn)次數(shù)比較單純，經(jīng)濟(jì)上更合算。目前普遍使用的2000多種合成藥物中有600余種為手性藥物，而活性的單一對映體藥物缺乏100種，其它500余種都是左右旋混在一起的消旋體藥物。對映體藥代動力學(xué)差異 (1) 吸收 藥

3、物通過被動或主動運(yùn)輸被吸收進(jìn)入體內(nèi)，被動運(yùn)輸沒有立體選擇性，而主動運(yùn)輸需要酶、載體的協(xié)助而表現(xiàn)出一定的立體選擇性。 (2) 分布 由于立體選擇性，對映體與蛋白質(zhì)最大結(jié)合量和親和力存在差異。 (3) 代謝 在相同條件下藥物對映體被同一生物系統(tǒng)代謝時，會出現(xiàn)量與質(zhì)的差異。對映體的藥效學(xué)差異 (1) 只有一種對映體具有所要求的藥理活性。 (2) 當(dāng)藥物的手心中心不涉及與受體結(jié)合時，兩異構(gòu)體可具有相似的活性。 (3) 兩種對映體具有不同的藥理活性。 (4) 對映體藥理活性相同但作用程度并不相等。手性藥物的毒理學(xué) 1. 對映體之一有毒性 抗風(fēng)濕藥青霉胺D-型無生物毒性，而L-型毒性強(qiáng)且潛在的致癌作用。

4、2. 對映體生物轉(zhuǎn)化增加毒性 局麻藥丙胺卡因(Prilocaine)兩種對映體的局部作用相近，其S-+型水解緩慢，但R-(-)對映體可迅速水解生成導(dǎo)致高鐵血紅蛋白癥的甲苯胺，具有血液毒性。3. 沙立度胺(Thalidomide)事件 在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的沙立度胺事件，成為藥學(xué)史上的沉痛教訓(xùn)。 R-(+)和S-(-)-沙立度胺都有鎮(zhèn)靜作用，可用于緩解孕婦的晨土反響，因而我國仿制時將其稱為“反響停。S-沙立度胺還有免疫抑制活性。 沙立度胺的消旋體用作緩解反響作用，后來發(fā)現(xiàn)在歐洲服用過的孕婦不少產(chǎn)下海豚狀畸形兒。隨后研究說明：反響停右旋體(R型)有鎮(zhèn)靜作用，左旋體(S型)具有胚胎毒性和致畸作用。

5、無數(shù)婦女服用了消旋藥物，減輕了反響，但隨后產(chǎn)下了數(shù)千例畸形胎兒。 在新藥研發(fā)領(lǐng)域，藥物對映體的拆分對分子藥理學(xué)方面有特殊的奉獻(xiàn)：手性藥物的研制可以導(dǎo)致藥效作用的成倍增加，或者毒副作用的成倍減少甚至鏟除，或?qū)е乱粋€具有全新藥理作用的藥物產(chǎn)生，在新藥研發(fā)領(lǐng)域具有極其重大的意義。獲得單一手性物質(zhì)的方法 (1) 手性源合成法 以手性物質(zhì)為原料合成其他手性化合物。 (2) 不對稱合成法 在催化劑或酶的作用下合成得到過量的單一對映體化合物的方法 手性藥物的制備方法3混旋體拆分法 在手性組劑的作用下，將混旋體拆分為純的對映體。 主要有：結(jié)晶法、化學(xué)拆分法、酶法、萃取法、色譜法、膜別離法等。手性別離的具體思路

6、 1. 將手性轉(zhuǎn)化為非手性 2. 提供手性環(huán)境，通過手性識別進(jìn)行別離結(jié)晶拆分法 1. 在光學(xué)活性溶劑中的結(jié)晶拆分是指使用光學(xué)活性地溶劑或者含有一定量的光學(xué)活性物質(zhì)作為共溶質(zhì)的非手性的溶劑來進(jìn)行對映異構(gòu)體得結(jié)晶別離。 3. 逆向結(jié)晶法在外消旋體得飽和溶液中參加可溶性某一種結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體，添加的這種異構(gòu)體就會吸附到外消旋溶液中的同種構(gòu)型異構(gòu)體晶體的外表，從而抑制了這種異構(gòu)體結(jié)晶繼續(xù)生長，而相反構(gòu)型的異構(gòu)體結(jié)晶速度就會加快，從而形成結(jié)晶析出。 3. 優(yōu)先結(jié)晶方法 在飽和或過飽和的外消旋體溶液中參加一個對應(yīng)異構(gòu)體的晶種，使該對應(yīng)異構(gòu)體稍稍過量，因而造成不對稱環(huán)境，這樣旋光性與該晶種相同的異構(gòu)體就會從溶液

7、中結(jié)晶出來。4. 誘導(dǎo)不對稱轉(zhuǎn)化 通過結(jié)晶誘導(dǎo)使非目標(biāo)化合物異構(gòu)體向目標(biāo)化合物異構(gòu)體轉(zhuǎn)變。手性藥物的色譜別離法 常用的手性藥物色譜技術(shù)有：高效液相色譜，超臨界流體色譜、高效逆流色譜等。 高效液相色譜適用于極性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性差的手性藥物的分析、別離。手性藥物拆分的高效液相色譜法分類 1. 間接法拆分對映異構(gòu)體即衍生化試劑法(CDR) 采用非手性固定相 2. 直接法拆分對映異構(gòu)體 手性固定相法(CSP) 手性流動相添加劑法(CMP) (1) 手性衍生化試劑法 采用手性衍生化試劑與被別離物進(jìn)行反響，使對映體轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍τ丑w，然后用常規(guī)的色譜方法進(jìn)行別離。最后再經(jīng)化學(xué)轉(zhuǎn)化，再生得到對映體。 常用的手性衍生

8、化試劑包括：羧酸衍生物類、胺類、異硫氰酸酯類、異氰酸酯類、萘衍生物類、光學(xué)活性氨基酸類等試劑。 (2) CMPA法 將手性試劑添加到流動相中，利用手性試劑與藥物消旋物中各對映體結(jié)合的穩(wěn)定常數(shù)的不同，以及藥物與結(jié)合物在固定相上分配的差異，實(shí)現(xiàn)對映體的別離。 (3) 手性固定相法 利用手性固定相與對映體相互作用，其中一個與手性固定相生成不穩(wěn)定的對映體復(fù)合物，由于對映體的空間結(jié)構(gòu)不同，與手性固定相相互作用強(qiáng)弱不同，使得兩種異構(gòu)體在色譜柱上的保存時間不同，從而得到別離。 手性固定根據(jù)其化學(xué)類型可以分為：配體交換手性固定相、環(huán)糊精手性固定相、手性聚合物固定相、冠醚手性固定相、大環(huán)抗生素手性固定相、“刷型

9、手性固定相、蛋白質(zhì)手性固定相。 a. 配體交換色譜 在色譜系統(tǒng)中引入某種金屬離子和某種手性配體，與待測對映體配位形成兩個互為非對映體的三元絡(luò)合物，經(jīng)色譜過程實(shí)現(xiàn)光學(xué)異構(gòu)體的立體選擇性別離。 具有別離模式分為：手性鍵合固定相、手性涂覆固定相、手性流動相。 b. 環(huán)糊精手性固定相色譜 環(huán)糊精通常由6-12個互為椅式構(gòu)象手性D-(+)葡萄糖單元通過- (1,4)糖苷鍵連接而成。環(huán)糊精內(nèi)腔有疏水性，而腔外具有親水性。c. 手性聚合物固定相色譜 固定相包括天然的多糖衍生物，它們是D-葡萄糖以-(1,4)糖苷鍵或-(1,4)糖苷鍵相連而形成的線型聚合物。由于葡萄糖單元的手性，每個聚合物鏈均具有沿著纖維素主

10、鏈存在的一個螺旋形的溝槽。對映體進(jìn)入溝中后，主要通過吸引和包合作用來實(shí)現(xiàn)對映異構(gòu)體的拆分。 d. 手性冠醚固定相色譜 冠醚類化合物是本身具有手性的低聚糖，具有親水性內(nèi)腔和親脂性地外殼結(jié)構(gòu)，能夠和一些金屬離子形成包容性絡(luò)合物。 D. 大環(huán)抗生素手性固定相色譜 將包含多個手性中心的大環(huán)抗生素固定到硅膠上可形成一類用于對映體拆分的新型手性固定相。e. “刷型手性固定相色譜 這類手性固定相將單分子層的手性分子通過末端的羧基或異氰酸酯基與氨基鍵合硅膠進(jìn)行縮合，因而被稱為“刷型手性固定相。 f. 蛋白質(zhì)手性固定相色譜 蛋白質(zhì)具有獨(dú)特的一級、二級和三級結(jié)構(gòu)特征，是對映異構(gòu)體的天然識別體。在手性識別過程中，三

11、級結(jié)構(gòu)的疏水性口袋、溝槽或通道以及極性基團(tuán)間的相互作用，使手性化合物形成了非對映異構(gòu)體而實(shí)現(xiàn)拆分。手性藥物的毛細(xì)管電泳別離研究進(jìn)展 高效毛細(xì)管電泳是以高壓電場為驅(qū)動力，以毛細(xì)管為別離通道，依據(jù)樣品中各組分之間的電泳淌度或分配行為的差異而實(shí)現(xiàn)的液相別離技術(shù)。 在電泳液中參加具有光學(xué)活性的分子識別試劑與手性對映體形成不穩(wěn)定性地對映體，從而到達(dá)手性別離的目的。膜技術(shù)拆分 膜技術(shù)拆分是利用膜內(nèi)或膜外所含有的特定別離功能位點(diǎn)來拆分混合物。 根據(jù)膜的形態(tài)的不同包括液膜拆分和固膜拆分。 (1) 液膜拆分技術(shù) 將具有手性識別功能的物質(zhì)溶解在一定的溶劑中，制成液膜，具有手性選擇性，再利用膜兩側(cè)的濃度差為推動力，使