手性药物与手性药物的分离分析技术

年第 期 手性药物与手性药物的分离技术 张 玮 ’, 尚 平 ’, 姚 军 石家庄职业技术学院化工系 , 河北 石家庄 河北科技大学 , 河北 石家庄 摘 要 概述 了手性药物在医药领域的重要性 , 综述了近年来各种色谱分析分离技术在手性药物分离中的应用及进展 , 其 中包括气相色谱法 、液相色谱法 、毛细管电泳和超临界色谱法等 。 关键词 手性药物 对映体 手性分离 色谱 中图分类号 【文献标识码 】 汇文章编号 一 一 手性药物 的重要性 一对对映异构体除旋光性外 , 在非手性环境中 其他的物理化学性质完全相同 , 但是它们在手性环 境下的现是不同的 。生命体系是一个手性环境 , 生 物体的基本组成成分蛋 白质 、 核酸 、糖 、脂肪等均 由 手性化合物所构成 , 因此手性药物在生物体内的吸 收 、分布 、代谢和排泄均体现出立体选择性 , 手性药 物的不同对映体间往往显示出不同的药理学和毒理 学特性以及不同的药代动力学性质 。 例如 ,声受体 阻断剂普禁洛尔 的两个对映异构体的 体外活性相差 倍 , 非菌体抗炎药蔡普生 的 习一构型对映体的活性 比其对映体的活性强 倍 。 我们熟悉的氯霉素 , 多对映体具有杀菌作 用 , 而办对映体却完全没有药效 。 有时一对对映体 药物在体内可能具有完全相反的作用 , 如 扔一反应 停具有镇静和缓解妊娠反应作用 , 而 习 一反应停则 是强力致畸剂 , 此药 世纪 年代在欧美广泛使用 , 致使许多刚出生的婴儿畸形 , 成为震惊世界的沙利 度胺悲惨事件 。 目前市场上出售的西药有半数左右含有手性中 心 , 这其中又有大约一半是以消旋体的形式出售的 , 到 世纪 年代以后人们才逐步认识到手性在药物 中的重要性 。 这一方面是 由于类似氯霉素和反应 停这样的例子不断增加 , 另一方面则是由于进人 世纪 年代后在手性化合物的合成以及分析分离方 面有 了一些突破性的进展 。 服用单一对映体的药物 可减少剂量和代谢负担 , 减少与其它药物的相互作 用 , 提高活性并降低由某对映体引起的可能的副作 用 。 对制药企业而言 , 生产手性药物可 以节省资源 , 减少废物排放 , 降低对环境的污染 。 近几年单一对 映体药每年均以 以上的速度增加 , 手性拆分已 成为热门的研究课 。 手性药物 的分 离分析技术 收稿 日期 以 】刁 一 「作者简介 张 玮 一 女 , 讲师 , 从事化工专业教学工作 。 为了深人探讨手性药物的两个对映异构体各 自 的生理和药理作用及临床应用 , 对映异构体的拆分 和测定研究越来越引起人们的普遍关注 。 现代分离 分析技术可广泛用于具有物理或化学性质差异的药 物的分离分析 。 但对于两个物理和化学性质几乎完 全相 同的对映体药物则无法实现分离 。 现代色谱分离分析技术在对映体的分离与测定 方面显示出巨大的优越性 。 常用的手性药物测定技 术有高效液相色谱 、气相色谱 、 毛细管 电泳 、超临界流体色谱 等 。 这些手性色谱 技术集分离与测定于一体 , 可实现对映体的快速定 性 、定量分析甚至少量制备 。 色谱手性分离一般采用两种形式 间接法和直 接法 。 间接法是使对映异构体先与一种光学纯的试 剂反应生成非对映异构体 , 然后在非手性环境下分 离 直接法即采用手性固定相或手性添加剂直接进 行对映异构体的分离与测定 。直接法因简便 、快捷而 更受欢迎 。 手性液相色谱 高效液相色谱技术是 世纪 年代后期发展起 来的 , 现已发展成为对映体分离中最重要的一种手 段 。 拆分对映体有间接法和直接法两种 , 前者 又称手性衍生化试剂法 , 后者又分为手性 固 定相法 和手性流动相添加剂法 手性试剂衍生化法是将对映体经手性试剂衍 生 , 生成非对映异构体后 , 利用常规 进行 分离和测定 。 适用于不宜直接拆分测定的化合物如 手性脂肪胺类 、醇类等 。 该法分离效果好 , 分离条件 简便 , 但对手性衍生试剂的要求较高 , 操作 比较麻 烦 , 多在其他方法无法实现时才采用 。 手性 固定相法 的种类 比较多 , 应用 十分 广泛 , 有些已作为商品柱出售 , 有些可 以进行手性的 拆分制备 。 按其化学类型可分为 ①“ 刷型 ”手性 固定相 ②手性聚合物相 ③环糊精类相 ④大环抗 生素 固定相 ⑤蛋 白质 固定相 ⑥配体交换相 ⑦冠 张 玮等 手性药物与手性药物的分离分析技术 醚相等 。 手性流动相添加剂法 是根据流动相 中 手性试剂与对映体形成非对映配合物 , 在固定相中 的保留时间和分配不同而得到拆分或是根据手性试 剂吸附在柱上形成动态的手性 固定相 , 对映异构体 与之作用不同而得到拆分 。 常用的手性添加剂 有离子对试剂 、配体交换试剂 、蛋 白质亲和试剂 、 环 糊精及冠醚包合试剂和手性氢键作用试剂等 。 可以拆分多种手性药物如氨基酸及其衍生物类药 、 巴比妥类药物 、声受体阻滞药 、去甲肾上腺素药等 。 据报道声 与手性离子对合用 、 与 合用可增加难分离对映体对的立体选择性 , 还 扩展应用到超临界流体色谱法和毛细管电泳法 。 手性气相色谱 气相色谱法是较早用来进行对映体分离的一种 分离色谱方法 。 一般地说 , 它速度快 、简单 、灵敏 , 在 分离对映体时 , 其分离度重复性和精度都很高 , 对于 可挥发的热稳定手性分子 , 它表现出了明显的优势 。 年 一 等在涂有低分子量含氢键的手性活 性固定相的玻璃毛细管柱上分离了 对 种消旋蛋 白质氨基酸的三氟酞配 衍生物 , 年又采 用活性金属配位化合物作为手性选择剂分离对映 体 。 至今 , 手性 研究已成功开发各种不同类型应 用广泛的手性固定相 。 手性固定相按照拆分机制可分为三类 第一 类是基于氢键作用的手性固定相 , 主要是氨基酸衍 生物固定相 , 这类手性固定相中含有酞胺基或竣酸 醋基 , 可以与手性药物分子中的活泼基团通过氢键 作用缔合 , 形成非对映异构体缔合物 , 由于立体因素 和氢键作用的不同 , 所形成的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 不同而将它们分离开 。 第二类是基于配位作用的手 性金属配合物固定相 。 一般要求被分析物有二电子 或孤对电子 , 分离机制主要基于二相互作用 , 可 以用 来拆分低沸点手性化合物如烯 、 醇 、醚 、酮 、酷以及昆 虫信息素和香精油等 。 第三类是基于包含作用的环 糊精衍生物固定相 , 这类固定相在 手性分离研究 中发展最快 , 其选择性高 , 应用也广 。 一般认为环糊 精固定相 的拆分机制是由于环糊精特殊 的笼状结 构 , 可与对映体形成非对映的包含物而达到拆分的 目的 。 尽管气相色谱是开发得较早的一种分离对映体 的色谱手段 , 但它存在着一些固有的局限性 , 如要求 分析样品具有一定的挥发性和热稳定性 。一般说来 , 气相色谱要实现制备比较困难 , 相 比之下 , 液相色谱 没有上述局限性 , 因而受到更加广泛的关注 。 毛细管电泳手性分离 毛细管电泳手性分离是 世纪 年代以来新兴 的一种分离技术 , 这项技术为极性大 、热稳定性差和 挥发性手性药物的拆分提供了经济有效的手段 , 因 它操作简单 、运行成本低 、分离效率高而被广泛应用 于药物 、生物 、 大分子 、临床医学等领域 。 毛细管电泳共有 种分离模式 毛细管区带 电 泳 、毛细管电动色谱 、 毛细管凝胶电泳 、 毛细管电色 谱 、毛细管等速电泳 、毛细管等电聚焦 。 除毛细管等 电聚焦外 , 其他分离模式都可以用于手性拆分 。 常用手性选择剂有环糊精 、 冠醚 、 手性混合胶 束 、手性纤维素 、蛋 白质 、糖类 、大环抗生素等 。 其中 环糊精特别是六聚体环糊精 声 以其分子大小 适 中 、 价格便宜被广泛应用 , 尤 以衍生化的声 为 最 。 目前毛细管电泳分离方法的讨论主要集中在各 种手性添加剂与对映体药物的匹配以及具体实验中 条件最优化选择上阎 。 随着各种具体方法的成熟 , 在现实中的应用会更广泛 。 手性超临界流体色谱 采用 等超临界流体为流动相的超临界或次 临界流体色谱兼备 和 的优点 , 可 以使用 和 的各种检测器进行分析和测定 。 在手性分离 甚至制备方面有其独特的应用 。 在手性药物拆分 中的优越性 由于超临界流体的低薪度性质 , 在相同的保留 时间内 , 的分离度更大 、理论塔板数更高 在相 同的分离度下 , 的分离时间更短 有机溶剂的消 耗量降低 。 色谱柱类型 毛细管柱 一般柱 内径为 一 卜 , 柱长为 一 , 膜厚在 一 卜 范围 。 填充柱 一般直接使用商品手性液相色谱柱 , 内 径为 , 柱长为 一 。 手性 固定相类型 常用的手性 固定相有环糊精聚硅氧烷键合相 、 金属配合物固定相 、酞胺和氨基酸固定相 、多糖类固 定相等 。 结束语 手性虽然是一个古老的问题 , 但随着医药工业 对光学纯化合物需求量的增大 , 人们又重新认识到 手性的重要性 , 从而促进了手性药物的研究和发展 。 值得注意的是近年来有许多专门制备手性有机化合 物的高科技公司在欧美等发达国家相继成立 , 而我 国是人 口 大国 , 医疗保健是很大的市场 , 相应地手性 年第 期 药物 中间体的需求也将是极大的 。 因此 , 我们应在 手性药物的分析分离 、 制备等方面积极开展工作 , 以适应社会发展的需要 。 现代色谱分析技术具有高 效 、简便 、快速的特点 , 对于一般的手性药物的分离 与测定可在一次运行 中同时实现 。 虽然色谱分析已 取得了很大的进步 , 但仍有不足之处 。 法对于药 物的沸点要求严格 , 而且非对映体制备也很 困难 , 故仅适用于有限的一些药物 。 法是 目前常用的 方法 , 但手性固定相 的成本太高 , 手性流动相添加 剂使色谱条件复杂化 。 正处于迅速发展的阶段 , 其结合了 和 二者的特点 , 将在手性药物分 离分析和制备等方面发挥重大作用 。 在手性拆分 中显示 了强大的实力 , 但适用 的手性 固定相不多 。 随着对各种分离方法和机制更深人地研究和各种 色谱技术的联用 , 色谱分析在手性药物拆分中将有 更广阔的应用前景 。 参 考 文 献 尤启冬 , 林国强 手性药物一研究与应用 北京 化学工业出版 社 , 王剑波 · 手性有机化合物与不对称合成叨大学化学 , 又 , 卜 林国强 , 等 手性合成一不对称反应及其应用 北京 科学出版 社 , 〕 尹 国 , 等 手性异构体拆分方法的研究进展闭 中国药物化学杂 志 , 阅 , 裴 林 , 等 体 内药物分析中的手性拆分方法田 山东 医药工业 , 的 , 一 址 印 肠 】 泞注四‘ 叭 , 月减四心 八 矿 , 口 几矛 田击 助 吐 盯 , , · , , 加枉 , 祖 即 卿 卜 脚 祖 , 比 , , 脚 上接第 页 相变的研究和制备等方面人手 , 解决军用和民 制 , 在军事领域的应用则更少 。 而针对具体的精密仪 用领域中需要控制温度的问题 , 完成针对不同的环 器和环境条件还需要开发特殊的相变材料 。 今后的 境进行相变材料的研究 , 以达到适宜的温度范围 。 研究方向为开发出除具有相变储能功能外还具有其 〔参 考 文 献 它功能的多功能相变材料 。如导电相变材料 、可微波 , ‘ 阮 阴 , 找月‘ 山 喇‘ “ 加热的相变材料 、防水相变材料 、可杀菌防蛀虫的相 、 “ 。 “‘ , ‘ 、 、 , 。幻 一‘ 扭 吨 田 哪 , , 巧变材料形状记忆相变材料等 。 认 一 ” “ “ ’“ 一” ’”‘“一 一 ’少 , ’ , , 一结 论 撇 , 耐 。 记 鸣 户 , 目前 , 有关相变储能材料的应用 , 在国内外均未 。 。哪 ‘ 丽 如 。 毋 耐 进入大规模的工业应用阶段 , 究其原因 , 存在以下两 朋 血 , 姗 , 一 个方面问题 机理问题 在上述研究中 , 相变温 , , 肠 。 。 二记 。 。 度的范围至今还没有一个合理的 、 全面描述相变过 曲 “ 卿 耐 心 程的模型 。 湘变材料温度的应用范围问题 由于 , 忿咒 巴址岔竺伙 , , , 二 一 一 。 、一 ”“ 一 ‘ 曰 曰 子 产 ’ ’目 ’, 囚 戴 域 , 唐黎明 相 变储热材料研究进展阴北学世界 , , 针对不同的环境需要有不同的相变温度 , 至今还没 确 有形成一个系统的相变温度范围 。 王歧东 复合相变储能材料的选择 北京轻工业学院学报 , , 为解决上述问题 , 将相变材料进行大规模生产 , 巧 应基于材料相变理论 , 探讨相变材料相变的机理模 姜 勇 , 丁恩勇 , 黎国康北学法和共混法制备的 以相变材 二 、 山 ‘ , 一 , , 一 、 二 。 一一 , , 二 料的性能比较【耳纤维素科学与技术 , 〔 〕, 一型 借鉴国内外在此技术主面的研究成果和经验 , 从 “一 ““ 一 ‘ 一 ’一卜 一 ’ 门 一“ 一 ‘ 一 ’一 ’一“ ’“ ‘ 一 及 , 以川岁 , 叭 ￡万“助尸 , 了君 ‘ · , 一 而 盯 , 罗 , 洲叉 , 罗 , , 动 仆 陀 曲 , 罗 卿 “唱 面 户 朗 目 川 以 卿 伴 功 】 〕 · 罗 卿 罗 伴 叨