制藥分離工程-手性分離課件2024-01-24手性分離概述手性分離原理與方法制藥分離工程中的手性分離技術(shù)手性分離實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作制藥工業(yè)中的手性分離實(shí)例分析手性分離技術(shù)的未來發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)01手性分離概述手性是自然界中普遍存在的現(xiàn)象，體現(xiàn)在許多生物活性物質(zhì)和合成化合物中。手性分子具有非對稱的立體結(jié)構(gòu)，其鏡像不能與原分子重合。手性現(xiàn)象手性藥物是指具有手性中心的藥物分子。由于手性分子的立體構(gòu)型不同，其生物活性、藥理作用和毒性可能存在顯著差異。因此，手性藥物的分離和純化對于藥物研發(fā)和生產(chǎn)具有重要意義。手性藥物手性現(xiàn)象與手性藥物手性分離的意義手性分離是制藥工業(yè)中不可或缺的一環(huán)，其意義在于確保藥物的純度和安全性。通過手性分離技術(shù)，可以去除藥物中的無效異構(gòu)體，提高藥物的療效和降低副作用。手性分離的挑戰(zhàn)手性分離面臨的主要挑戰(zhàn)在于手性分子之間的物理化學(xué)性質(zhì)相似，使得分離過程具有相當(dāng)?shù)碾y度。此外，手性分離技術(shù)還需要考慮生產(chǎn)效率、成本和環(huán)境因素等多方面因素。手性分離的意義與挑戰(zhàn)早期手性分離技術(shù)早期的手性分離技術(shù)主要依賴于天然產(chǎn)物的提取和純化。這些方法雖然具有一定的效果，但受限于天然產(chǎn)物的來源和產(chǎn)量，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求?，F(xiàn)代手性分離技術(shù)隨著合成化學(xué)和分離科學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)代手性分離技術(shù)不斷涌現(xiàn)。目前，常用的手性分離方法包括色譜法、結(jié)晶法、膜分離法等。這些方法具有高效、高選擇性和易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)，為手性藥物的研發(fā)和生產(chǎn)提供了有力支持。手性分離技術(shù)的發(fā)展歷程02手性分離原理與方法03動(dòng)力學(xué)拆分利用對映體在化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)速率差異，實(shí)現(xiàn)手性化合物的拆分。01對映體選擇性識別利用手性選擇劑與對映體之間的相互作用差異，實(shí)現(xiàn)對手性化合物的識別。02構(gòu)象選擇性識別手性分子在特定構(gòu)象下與手性選擇劑發(fā)生相互作用，產(chǎn)生不同的穩(wěn)定性或反應(yīng)性，從而實(shí)現(xiàn)對映體識別。手性識別原理通過控制結(jié)晶條件，如溶劑、溫度、濃度等，使對映體以不同的結(jié)晶形態(tài)析出，實(shí)現(xiàn)手性拆分。結(jié)晶法色譜法膜分離法利用手性固定相或手性流動(dòng)相與對映體之間的相互作用差異，在色譜柱上實(shí)現(xiàn)對映體的分離。利用手性膜材料的選擇性吸附或滲透性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對映體的分離。030201手性拆分方法

手性合成方法不對稱合成利用手性催化劑或手性輔劑誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)的不對稱性，生成具有特定手性的化合物。生物合成利用生物體內(nèi)的酶或微生物等生物催化劑，通過生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成具有特定手性的化合物。手性拆分與轉(zhuǎn)化結(jié)合將手性拆分方法與手性轉(zhuǎn)化反應(yīng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對手性化合物的合成與分離一體化操作。03制藥分離工程中的手性分離技術(shù)123利用手性固定相或手性添加劑與對映體間的相互作用差異實(shí)現(xiàn)分離。高效液相色譜法(HPLC)在薄層板上涂布手性固定相，通過對映體在固定相和移動(dòng)相中的分配差異進(jìn)行分離。薄層色譜法(TLC)采用手性固定液涂漬在擔(dān)體上作為固定相，利用對映體在氣液兩相間的分配差異實(shí)現(xiàn)分離。氣相色譜法(GC)色譜法在手性分離中的應(yīng)用利用手性物質(zhì)在結(jié)晶過程中的自組裝行為，通過控制結(jié)晶條件得到單一對映體的晶體。直接結(jié)晶法在手性溶劑中，通過溶劑與溶質(zhì)間的相互作用，誘導(dǎo)出單一對映體的結(jié)晶。手性溶劑結(jié)晶法在結(jié)晶過程中加入少量手性添加劑，通過添加劑與溶質(zhì)間的相互作用，實(shí)現(xiàn)手性分離。手性添加劑結(jié)晶法結(jié)晶法在手性分離中的應(yīng)用手性膜分離法利用手性膜材料中的手性識別位點(diǎn)與對映體間的相互作用差異，實(shí)現(xiàn)對映體的選擇性透過。手性液膜分離法在液膜中加入手性載體，通過載體與對映體間的相互作用，實(shí)現(xiàn)手性分離。手性高分子膜分離法利用手性高分子材料制備的膜，通過高分子鏈段與對映體間的相互作用，實(shí)現(xiàn)對映體的選擇性分離。膜分離法在手性分離中的應(yīng)用04手性分離實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作確定需要分離的手性化合物及其純度要求。明確分離目標(biāo)根據(jù)目標(biāo)化合物的性質(zhì)選擇合適的分離方法，如色譜法、結(jié)晶法等。選擇合適的方法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則與步驟優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件：通過實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化，提高分離效率和產(chǎn)物純度。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則與步驟前期準(zhǔn)備了解目標(biāo)化合物的性質(zhì)、選擇合適的分離方法和實(shí)驗(yàn)器材。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制定實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)條件、操作步驟和預(yù)期結(jié)果等。實(shí)驗(yàn)實(shí)施按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行操作，記錄實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則與步驟在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)佩戴合適的防護(hù)眼鏡、手套和防護(hù)服等。了解所用化學(xué)品的性質(zhì)和安全信息，避免使用不兼容的化學(xué)品。實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)注意化學(xué)品安全使用個(gè)人防護(hù)裝備確保原料和試劑的精確稱量，避免誤差對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。精確稱量嚴(yán)格控制溫度、壓力、pH值等實(shí)驗(yàn)條件，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性?？刂茖?shí)驗(yàn)條件按照實(shí)驗(yàn)步驟和規(guī)范進(jìn)行操作，避免隨意更改實(shí)驗(yàn)條件或操作步驟。規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評價(jià)數(shù)據(jù)記錄詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)，包括原料用量、產(chǎn)品產(chǎn)量、分離效率等。數(shù)據(jù)處理對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和比較，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。純度評價(jià)通過色譜、質(zhì)譜等方法對產(chǎn)品進(jìn)行純度檢測，評估分離效果。效率評價(jià)計(jì)算分離過程的收率、選擇性和效率等指標(biāo)，評價(jià)分離方法的優(yōu)劣。經(jīng)濟(jì)性評價(jià)綜合考慮原料成本、設(shè)備投資和操作費(fèi)用等因素，評估分離方法的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評價(jià)05制藥工業(yè)中的手性分離實(shí)例分析通過手性試劑或手性固定相與抗生素類藥物中的對映異構(gòu)體形成非對映異構(gòu)體，再利用物理或化學(xué)方法進(jìn)行拆分。手性拆分法利用生物酶的高度專一性和選擇性，將抗生素類藥物中的對映異構(gòu)體轉(zhuǎn)化為易于分離的非對映異構(gòu)體。生物酶法通過控制反應(yīng)條件，使抗生素類藥物中的對映異構(gòu)體在反應(yīng)過程中以不同的速率進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)分離。動(dòng)力學(xué)拆分法抗生素類藥物的手性分離色譜法采用手性色譜柱，利用固定相與藥物分子之間的相互作用力差異，實(shí)現(xiàn)心血管類藥物中對映異構(gòu)體的分離。膜分離法利用手性膜的選擇透過性，使心血管類藥物中的對映異構(gòu)體在膜兩側(cè)產(chǎn)生濃度差，從而實(shí)現(xiàn)分離。結(jié)晶法利用手性結(jié)晶劑與心血管類藥物中的對映異構(gòu)體形成共晶，再通過結(jié)晶過程實(shí)現(xiàn)分離。心血管類藥物的手性分離化學(xué)拆分法利用化學(xué)反應(yīng)將抗腫瘤類藥物中的對映異構(gòu)體轉(zhuǎn)化為易于分離的非對映異構(gòu)體，再進(jìn)行后續(xù)處理。組合拆分法綜合運(yùn)用多種手性拆分方法，如手性拆分劑法、生物酶法等，對抗腫瘤類藥物中的對映異構(gòu)體進(jìn)行高效、高選擇性的分離。配體交換法通過手性配體與抗腫瘤類藥物中的對映異構(gòu)體進(jìn)行配位交換，再利用物理或化學(xué)方法進(jìn)行拆分?？鼓[瘤類藥物的手性分離06手性分離技術(shù)的未來發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)基于DNA的手性識別材料利用DNA的堿基序列和構(gòu)象多樣性，設(shè)計(jì)合成具有手性識別功能的新型材料，提高手性分離的效率和選擇性。金屬有機(jī)框架（MOFs）手性識別材料通過合成具有手性空腔的MOFs材料，實(shí)現(xiàn)對映體的選擇性吸附和分離，具有廣泛的應(yīng)用前景。深度學(xué)習(xí)輔助的手性識別材料設(shè)計(jì)結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，預(yù)測和優(yōu)化手性識別材料的結(jié)構(gòu)和性能，加速新型手性識別材料的研發(fā)進(jìn)程。新型手性識別材料的研發(fā)與應(yīng)用超臨界流體色譜法（SFC）01利用超臨界流體作為流動(dòng)相，結(jié)合高效的手性固定相，實(shí)現(xiàn)高速度、高效率的手性拆分，同時(shí)降低有機(jī)溶劑的使用量。模擬移動(dòng)床色譜法（SMB）02通過連續(xù)進(jìn)樣和連續(xù)洗脫的方式，提高手性拆分的處理能力和分離效率，降低能耗和廢棄物排放。酶法手性拆分03利用生物酶的高度選擇性和催化活性，實(shí)現(xiàn)對手性化合物的選擇性轉(zhuǎn)化或拆分，具有條件溫和、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。高效、環(huán)保型手性拆分技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用通過設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)路徑和工藝條件，實(shí)現(xiàn)手性藥物合成過程中的連續(xù)化操作，提高