2022年淺談在立體異構(gòu)體新藥研究中需注意的問題

1、立體異構(gòu)體是指原子組成及連接方式一樣，而其三維空間排列不同的分子。它包括光學(xué)異構(gòu)體、幾何異構(gòu)體又叫顧反異構(gòu)體，光學(xué)異構(gòu)體又分對(duì)映異構(gòu)體及非對(duì)映異構(gòu)體。其中幾何異構(gòu)體與非對(duì)映異構(gòu)體在新藥研究中一般作為不同的化合物對(duì)待，而對(duì)映異構(gòu)體往往當(dāng)成一個(gè)化合物消旋體處理。美國(guó)FDA于1992年1月5日發(fā)布的有關(guān)開發(fā)立體異構(gòu)體主要是對(duì)映異構(gòu)體新藥的政策文件中，鼓勵(lì)新藥研究單位就是否開發(fā)消族體或單一的對(duì)映異構(gòu)體進(jìn)展討論。那么終究什么情況下需開發(fā)其單一的光學(xué)異構(gòu)體呢？主要應(yīng)根據(jù)各異構(gòu)體的藥理作用來決定。 據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)映異構(gòu)體的構(gòu)型與藥理作用間的關(guān)系大致可分為以下幾種情況：藥物的藥作用完全或主要由其中的一個(gè)對(duì)映體

2、產(chǎn)生。如S- 萘普生的鎮(zhèn)痛作用比其R異構(gòu)體強(qiáng)35倍。兩個(gè)對(duì)映體具有完全相反的藥理作用。如新型苯哌啶類鎮(zhèn)痛藥哌西那朵的右旋異構(gòu)體為阿片受體的沖動(dòng)劑，而其左旋體那么為阿片受體的措抗劑。一個(gè)對(duì)映體有嚴(yán)重的毒副不良反響。如驅(qū)蟲藥四咪唑的嘔吐不良反響即由其右族體產(chǎn)生。一種藥理作用具有高度的立體選擇性，而其他藥理作用的立體選擇性很低或無。如鎮(zhèn)咳藥美沙芬的成癮性主要由其左旋體產(chǎn)生，而鎮(zhèn)咳作用那么兩者強(qiáng)度一樣。兩個(gè)對(duì)映體的藥理作用不同，但合并用藥有利。如降壓藥萘必洛爾的右旋體為-受體阻滯劑，而左旋體能降低外周血管的阻力，并對(duì)心臟有保護(hù)作用。 從上面的分類很容易看出：14種情況下應(yīng)優(yōu)先開發(fā)相應(yīng)的對(duì)映異構(gòu)體，以增

3、強(qiáng)藥效或減少毒副不良反響；而第5種情況那么應(yīng)開發(fā)消族體或兩個(gè)對(duì)映體的一定比例的混合物。 縱觀這些年來國(guó)內(nèi)外新藥研究的趨勢(shì)，單一的光學(xué)異構(gòu)體藥物因其具有以下優(yōu)點(diǎn)而成為新藥研制的一個(gè)熱點(diǎn)：一是可以縮短新藥研制周期、減少開發(fā)費(fèi)用。據(jù)文獻(xiàn)介紹：在國(guó)外，從已有的外消旋藥物的根底上開發(fā)其單一的光學(xué)異構(gòu)體藥物，只需約300萬美元的經(jīng)費(fèi)及4年的研制周期，而創(chuàng)制一個(gè)全新的藥物那么需2億3千萬美元的費(fèi)用及1012年的時(shí)間；二是可以增強(qiáng)藥效或減少毒副不良反響。如S-普萘洛爾的-受體阻斷活性比其R-異構(gòu)體強(qiáng)98倍。 另外，近十幾年來與此相關(guān)的不對(duì)稱會(huì)成及手性拆分技術(shù)等都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，也為手性藥物的開展提供了堅(jiān)實(shí)的根

4、底。例如，1984年創(chuàng)立的美國(guó)Sepracor公司的原主要業(yè)務(wù)即為各大制藥公司開發(fā)提供異構(gòu)體別離技術(shù)，從1989年起決定轉(zhuǎn)向開發(fā)已有的消旋體藥物的立體異構(gòu)體。 因此以單一的光學(xué)異構(gòu)體給藥將成為今后新藥開展的一個(gè)必然趨勢(shì)。近幾年國(guó)內(nèi)新藥申報(bào)的實(shí)際情況也證明了這一點(diǎn)。但是由于局部新藥研究人員對(duì)立體異構(gòu)體新藥的特殊性認(rèn)識(shí)缺乏，從而在申報(bào)資料中出現(xiàn)較多問題，拖延了新藥審評(píng)的進(jìn)度。為防止這一情況的發(fā)生，有必要在此簡(jiǎn)單介紹一下在研究與開發(fā)這類新藥過程中需注意的問題。下面根據(jù)新藥申報(bào)資料的順序一加以闡述。 1 制備工藝 1.1 直接從起站原料中帶入 在此一定要注意該起始原料應(yīng)符合以下兩個(gè)條件：一是有商業(yè)來源

5、；二是其化學(xué)構(gòu)造、理化性質(zhì)、制備方法和雜質(zhì)情況在化學(xué)文獻(xiàn)中均有明確描述。如氨基酸類即屬于此類原料，這樣在資料中只需注明該起站原料的規(guī)格及來源即可。如不符合上述條件，那么應(yīng)詳細(xì)提供該原料的制備工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)報(bào)告，以利于審評(píng)。有些申報(bào)資料對(duì)這一點(diǎn)往往不夠重視，出現(xiàn)的問題也較多，希望研制單位在今后加以注意。 1.2 通過不對(duì)稱合成 在此情況下，首先應(yīng)盡可能提供所用不對(duì)稱合成反響的文獻(xiàn)資料，如反響機(jī)制、反響條件及其優(yōu)化、立體選擇性等；其次，應(yīng)詳細(xì)提供引入手性中心后每步反響的監(jiān)控方法、中間體質(zhì)控方法及數(shù)據(jù)，尤其是各步中間體的光學(xué)純度檢測(cè)方法及數(shù)據(jù)，包括文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。這兩點(diǎn)是評(píng)判一個(gè)不對(duì)稱反響優(yōu)劣的關(guān)鍵

6、，也是其成功與否的關(guān)鍵。 1.3 消旋體的拆分 首先應(yīng)注意選用價(jià)廉、易得、光學(xué)純度高的拆分試劑；其次，應(yīng)盡量純化所得的非對(duì)映異構(gòu)體，因?yàn)檫@是控制成品光學(xué)純度的唯一時(shí)機(jī)。此時(shí)應(yīng)采用適宜的方法監(jiān)控產(chǎn)品的純度，并在申報(bào)資料中提供這方面的試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)然，隨著手性拆分技術(shù)的進(jìn)步，也可以采用手性色譜法來直接別離對(duì)映異構(gòu)體。 總之，不管手性中心是如何引人的，在其合成工藝的研究中，一定要選用切實(shí)可行的分析方法來檢測(cè)與控制產(chǎn)品的光學(xué)純度，并在新藥申報(bào)資料中完整地反映出來。幾何異構(gòu)體的制備工藝中所要注意的問題同上。 2 構(gòu)造確證 從立體異構(gòu)體的定義，我們知道：要確證其構(gòu)造，除了需按照普通化合物的要求確定分子中各原

7、子的組成、數(shù)量及相互間的連接方式外，還要確定各原子在三維空間上的排列順序。對(duì)于光學(xué)異構(gòu)體而言，即確定其構(gòu)型；對(duì)于幾何異構(gòu)體，就應(yīng)確定其順反式。 一般來說，光學(xué)異構(gòu)體的構(gòu)型可用以下幾種方法確定：?jiǎn)尉-射線衍射法、圓二色譜法、化學(xué)相關(guān)法。NMR，對(duì)于同系物，還可采用手性HPLC或GC法。但是對(duì)于新藥研究而言，由于現(xiàn)階段我國(guó)的新藥大多為仿制國(guó)外的已上市產(chǎn)品，所以其構(gòu)型確實(shí)定就可以根據(jù)具體情況加以簡(jiǎn)化。 如果能得到國(guó)外的對(duì)照品或者有比擬詳細(xì)的文獻(xiàn)，那么只需比擬一下自制品與對(duì)照品或文獻(xiàn)的比旋度即可確定構(gòu)型是否一致。在此應(yīng)注意的是，如果該化合物含有幾個(gè)手性中心，各異構(gòu)體的比旋度又比擬接近的話，光憑比旋度

8、很難確定兩者的構(gòu)型是否一致。這時(shí)應(yīng)結(jié)合其他方法，如HPLC法，排除差向異構(gòu)體的干擾后來確定其構(gòu)型。 如果既無國(guó)外的對(duì)照品，又無文獻(xiàn)依據(jù)，那么就應(yīng)采用上文所列方法來確定其構(gòu)型，除特殊情況外，建議代選單晶X-射線衍射法。 對(duì)于幾何異構(gòu)體，也應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒?，如UV法那么、NMR等來確定其立體構(gòu)造。例如胃腸動(dòng)力藥西沙必利的構(gòu)造確證過程中所遇到的問題，就是一個(gè)很好的例子。 為確定哌啶環(huán)的2個(gè)鄰位取代基甲氧基與苯甲酰胺基是否為順式，一個(gè)申報(bào)單位提出的證據(jù)如下：在高分辨的氫核磁共振譜中，H13的峰比擬窄，峰寬僅11Hz。這說明在椅式構(gòu)造的哌啶環(huán)中，H13與相鄰的兩個(gè)紅H12及H14的偶合中，3個(gè)偶合常數(shù)均

9、較小。我們知道在飽和六元環(huán)的鄰位氫偶合常數(shù)中，Jaa約為813Hz，Jae為26Hz，而Jee為25Hz，因此可以肯定H13一定為e鍵即平伏鍵，而H12為a鍵即直立鍵，從而證明了這2個(gè)取代基為順式。 所以在對(duì)立體異構(gòu)體進(jìn)展構(gòu)造確證時(shí)，一定要注意對(duì)其立體構(gòu)造信息的解析，并加以確證，否那么所證明的只是該分子的平面構(gòu)造，而這樣對(duì)于立體異構(gòu)體的構(gòu)造確證是不夠完全的。 3 質(zhì)量研究及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 鑒于光學(xué)異構(gòu)體的特殊性，在質(zhì)量研究的過程中，應(yīng)優(yōu)選出合理的方法來控制產(chǎn)品的光學(xué)純度。比旋度作為手性化合物的一個(gè)理化常數(shù)，從理論上說，可以反映其光學(xué)純度。但是由于影響比旋度的因素很多，尤其是當(dāng)產(chǎn)品中混有族光性雜質(zhì)時(shí)，

10、情況就更為復(fù)雜，很難單純從比旋度的大小來判斷產(chǎn)品的光學(xué)純度。這時(shí)就應(yīng)根據(jù)其合成路線及構(gòu)造來選擇適宜的方法。 現(xiàn)舉例說明如下：我國(guó)1999年批準(zhǔn)上市的一類新藥拉米夫定，其分子中有2個(gè)手性中心，因此存在4個(gè)立體異構(gòu)體。而根據(jù)其合成路線分析，除所需的產(chǎn)品外，其他3個(gè)異構(gòu)體均可能產(chǎn)生。因此在擇分析方法時(shí)，就應(yīng)考慮如何檢測(cè)這3個(gè)異構(gòu)體。通過一系列的質(zhì)量研究，最終確定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中采用的方法如下：除采用比旋度來控制產(chǎn)品的光學(xué)純度外，還用普通的HPLC法來檢測(cè)其中的2個(gè)差向異構(gòu)體，而另一個(gè)對(duì)映異構(gòu)體那么采用手性住HPLC法來定量控制。這樣就能比擬準(zhǔn)確地控制產(chǎn)品的光學(xué)純度。 那么是不是所有的光學(xué)異構(gòu)體新藥的質(zhì)量

11、標(biāo)準(zhǔn)中都有必要采用手性HPLC法來控制異構(gòu)體的量呢？我個(gè)人認(rèn)為可根據(jù)具體情況來取舍：如果該對(duì)映異構(gòu)體無藥理活性，或僅僅是兩者的藥效大小有差異，那么就無必要采用手性HPLC法，只需制定合理的比旋度范圍來控制其純度；反之，如果該對(duì)映異構(gòu)體有藥理活性，從而產(chǎn)生毒副不良反響，那么就必須采用手性HPLC法來控制其純度。 在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中如何制定合理的比旋度范圍，該問題在申報(bào)資料中表現(xiàn)比擬突出。大多數(shù)研制單位僅簡(jiǎn)單的根據(jù)數(shù)批樣品的比旋度實(shí)測(cè)值，制定一個(gè)范圍，而不管該范圍是否能真正控制產(chǎn)品的光學(xué)純度。要較好地解決這一問題，可從以下幾個(gè)方面著手：首先應(yīng)盡量獲得光學(xué)純度達(dá)100的該異構(gòu)的比旋度作為基準(zhǔn)，然后定量測(cè)出

12、各批樣品的光學(xué)純度，剔除光學(xué)純度不合格的樣品后，再結(jié)合其余樣品的比旋度實(shí)測(cè)值與基準(zhǔn)值，制訂一個(gè)合理的范圍。舉一很簡(jiǎn)單的例子，在一些質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，為控制消旋體的光學(xué)純度，規(guī)定其比旋度范圍應(yīng)為-0.05°與+ 0.O5°之間，其依據(jù)即在于消旋體的比旋度理論值為0。如果在質(zhì)量研究中，發(fā)現(xiàn)所測(cè)比旋度超出上述范圍，那么應(yīng)分析是否為測(cè)量誤差；如不是測(cè)量誤差，那么很可能是產(chǎn)品中存在其他未被發(fā)現(xiàn)的光學(xué)雜質(zhì)，應(yīng)進(jìn)一步研究。 總之，對(duì)于含有手性中心的新藥，應(yīng)結(jié)合其合成路線、立體異構(gòu)體的多少及藥理活性的情況，通過一系列的方法學(xué)研究，制定出合理的光學(xué)純度控制方法，切實(shí)控制產(chǎn)品的質(zhì)量，以保證藥品的平安

13、有效。 對(duì)于幾何異構(gòu)體，同樣應(yīng)注意檢測(cè)其異構(gòu)體的存在，并做詳細(xì)的方法學(xué)研究。 4 穩(wěn)定性考察 在對(duì)立體異構(gòu)體藥物進(jìn)展穩(wěn)定性研究時(shí)，應(yīng)注意考察其立體構(gòu)造是否會(huì)發(fā)生改變，即應(yīng)使用能評(píng)價(jià)其立體構(gòu)型的完整性的方法。一旦證明該立體構(gòu)型不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，那么不再需要立體選擇性的方法。在此由于所考察的樣品的組成已確定，比旋度的變化應(yīng)能反映產(chǎn)品的構(gòu)型變化，而不必采用手性HPLC等更準(zhǔn)確的方法來監(jiān)測(cè)。 5 結(jié)語 由于在立體異構(gòu)體新藥的研究中，所遇到的問題千差萬別，限于本文的篇幅及筆者的水平，不可能一羅列。僅根據(jù)立體異構(gòu)體新藥的特殊性，并結(jié)合本人在新藥審評(píng)中的體會(huì)，提出了一些在研究該類新藥中所需注意的問題，希望會(huì)對(duì)我國(guó)的新藥研究有所幫助。 國(guó)家