手性藥物分析

關于手性藥物分析第1頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四一、概述

分子中含有手性中心的藥物為手性藥物.20世紀90年代以來,藥物的光學活性與生物活性之間的關系引起人們日益重視,手性藥物的研究與開發(fā)已成為國內外醫(yī)藥工作者的一個重要研究方向.第2頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四手性藥物的研究近二十年來發(fā)展速度較快.2001年諾貝爾化學獎授予3位從事不對稱反應研究的科學家.一、概述第3頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四近年來以單一對映體上市的藥物比例在增加.

1999年單一對映體藥物制劑1150億美元占世界藥品市場總額32%;

2001年單一對映體藥物制劑1393億美元

占世界藥品市場總額36%;

預計10年后突破額達2000億美元目前利用手性的原理與技術開發(fā)新藥，已成為國際醫(yī)藥界的新方向之一.

一、概述第4頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

手性藥物在我國的市場潛力也很大.

中國目前的藥物市場居全球第7位,居美國、日本、德國、法國、英國和意大利之后,到2010年,中國的藥物市場將超越英國和意大利列第5位.

隨著人們對用藥安全、高效等方面要求,手性藥物的需求會逐年增長.

一、概述第5頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四1992年,美國FDA發(fā)布手性藥物指導原則,要求所有在美國申請上市的消旋體新藥,均需測定其立體異構體組成,并提供報告說明藥物中所含對映體各自的藥理作用、毒性及臨床效果.加拿大、歐共體等也制訂了相關的“指南”.一、概述第6頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

2006年1月,我國藥審中心制定

《手性藥物藥學研究技術指導原則（第二稿）》一、概述第7頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

臨床應用的手性藥物,除天然和半合成藥物外,人工合成藥物仍以外消旋體供藥為主,約占全部合成手性藥物的87%以上.一、概述第8頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

盡管手性藥物的不同對映體之間在理化性質方面有許多相似的地方,藥物在參與體內生理過程時涉及到手性分子或手性環(huán)境,則不同的立體異構體產(chǎn)生不同的治療效果、副作用甚至毒性反應.

一、概述第9頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

(1)藥物的藥理作用兩個對映體中主要由其中的一個對映體產(chǎn)生

不同構型的立體異構體的藥理作用也可能不同,大致可分為以下幾種情況:

如S-萘普生的鎮(zhèn)痛作用比其R異構體強35倍.

特布他林的R-對映體的支氣管擴張作用比其S異構體強200倍.一、概述第10頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

(2)兩個對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體為阿片受體的激動劑,而其左旋體則為阿片受體的拮抗劑.

右丙氧芬是鎮(zhèn)痛藥；左丙氧芬是鎮(zhèn)咳藥一、概述第11頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(3)一個有活性；另一個對映體有嚴重毒副作用

鎮(zhèn)靜藥反應停（thalidomide,沙利度胺）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.17000例以上一、概述第12頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(4)兩對映體藥理作用不同,但合并用藥有利

如降壓藥-萘必洛爾的右旋體為β-受體阻滯劑,而左旋體能降低外周血管的阻力,并對心臟有保護作用；

一、概述

抗高血壓藥物茚達立酮的R異構體具有利尿作用,但有增加血中尿酸的副作用,而S異構體卻有促進尿酸排泄的作用,可有效降低R異構體的副作用,兩者合用有利.S與R異構體的比例為1:4或1:8時治療效果最好.第13頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四(5)兩個對映體具有完全相同的藥理作用

如普羅帕酮的兩個對映體具有相同的抗心率失常作用.

無需使用單一對映體.一、概述第14頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

消旋體藥物？單一対映體藥物？固定比例（非消旋體）對映體？

一、概述對手性藥物開發(fā)第15頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四兩種對映體藥理性質和治療作用類似或互補；對映體在體內有明顯的外消旋作用或不穩(wěn)定；缺少對映體選擇性合成途徑；無治療作用的對映體無毒性或毒性可忽略.哌甲酯——治療兒童多動癥.治療作用只存在

d-對映體,l-對映體不產(chǎn)生有害的毒副作用,生產(chǎn)成本較低.消旋體藥物一、概述第16頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

消旋體藥物中的藥理活性和治療作用只由單一對映體產(chǎn)生.消除（或減輕）原有混旋體藥物的副作用；降低使用劑量；提高療效；故使用單一活性異構體代替外消旋體藥物,已成為當今制藥業(yè)的趨勢.

2003年世界銷售額領先前10之一：降血脂藥辛伐他丁、胃酸分泌抑制劑艾美拉唑單一異構體藥物一、概述第17頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四固定比例（非消旋體）對映體藥物

為產(chǎn)生最佳療效需要開發(fā)兩種對映體固定比例的非消旋混合物.

茚達立酮是以消旋體形式上市的抗高血壓藥.右旋體利尿作用,但引起尿酸滯留,左旋體排尿酸作用,因此確定兩者比例消除不良反應,達最佳療效.

現(xiàn)正研究1：4或1：8混合物.一、概述第18頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四二、手性藥物的合成純度控制

手性藥物藥學研究的主要任務就是為藥物的篩選與進一步研究提供足夠數(shù)量與純度的立體異構體.

第19頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

在原料藥制備工藝研究時應根據(jù)手性中心的引入方式,采取有效的過程控制手段,嚴格控制產(chǎn)品的光學純度.二、手性藥物的合成純度控制

光學純度(Opticalpurity)：

根據(jù)實驗測定的旋光度,在兩個對映異構體混合物中,一個對映體所占的百分數(shù).

第20頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

1.直接從起始原料或試劑中引入

（一）合成過程中控制光學純度二、手性藥物藥學研究的基本思路

光學純度主要取決于以下兩個方面：（1）起始原料或試劑的光學純度；（2）后續(xù)反應過程是否會影響到已有的手性中心,從而產(chǎn)生外消旋化的可能性及程度.

第21頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

首先要采用立體專屬性的分析方法嚴格控制起始原料或試劑的光學純度,制定合理可行的手性雜質的限度.

（一）合成過程中控制光學純度二、手性藥物藥學研究的基本思路

1.直接從起始原料或試劑中引入

第22頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

其次要根據(jù)后續(xù)反應的機理,充分分析后續(xù)反應是否會影響已有手性中心的構型,如可能會產(chǎn)生影響時,應研究與優(yōu)化工藝條件,盡量避免或減少外消旋化的產(chǎn)生.

（一）合成過程中控制光學純度二、手性藥物藥學研究的基本思路

1.直接從起始原料或試劑中引入

第23頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

最后在進行工藝研究時,對引入手性中心后的每步反應的中間體中的立體異構體雜質進行檢測,分析與監(jiān)測外消旋化的可能性.（一）合成過程中控制光學純度二、手性藥物藥學研究的基本思路

1.直接從起始原料或試劑中引入

第24頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

采用立體選擇性或專屬性的反應（包括酶催化反應）在分子中引入所需構型的手性中心,所以終產(chǎn)品的光學純度直接取決于該步反應的立體選擇性.

（一）合成過程中控制光學純度二、手性藥物藥學研究的基本思路

2.通過不對稱合成

第25頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

采用手性拆分試劑與外消旋的中間體或終產(chǎn)品反應生成非對映異構體,分離純化得到所需的非對映異構體,再去掉手性拆分試劑,從而得到所需的手性藥物.（一）合成過程中控制光學純度二、手性藥物藥學研究的基本思路

3.消旋體的拆分第26頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

控制終產(chǎn)品的光學純度,采取以下措施：

首先應采用光學純度盡可能高的拆分試劑；

3.消旋體的拆分

除此之外,采用制備型的手性色譜法來直接分離對映異構體,從而得到所需的目標化合物.

其次,應盡量純化與拆分試劑反應所得的非對映異構體；

（一）合成過程中控制光學純度二、手性藥物藥學研究的基本思路

第27頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

手性藥物處方篩選及工藝研究的重點是通過選擇適宜的輔料和工藝條件,避免引起手性藥物立體構型的轉變.

（二）選擇制劑的劑型、處方與工藝二、手性藥物藥學研究的基本思路

第28頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

例如,研究顯示手性藥物在溶液狀態(tài)下立體構型不夠穩(wěn)定,可發(fā)生外消旋化,則不宜選擇注射劑、口服溶液等液體劑型.

二、手性藥物藥學研究的基本思路

（二）選擇制劑的劑型、處方與工藝

選擇手性藥物制劑的劑型時需要考慮的重要因素是穩(wěn)定的pH范圍,固態(tài)及液態(tài)下構型穩(wěn)定情況,對光、熱、空氣等因素的穩(wěn)定情況等.

第29頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

手性藥物質量標準的特點是質量控制項目要體現(xiàn)其光學特征的質量控制.三、質量研究與質量標準

第30頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四（一）質量標準研究

1.研究項目的確定

①比旋度

②立體專屬性的鑒別項

③立體異構體雜質檢查

④立體專屬性的含量測定等是反映藥物立體化學特征的檢測項目.

如果鑒別和檢查項能夠反映其光學特征和光學純度時,含量測定可采用非立體專屬性的測定方法.三、質量研究與質量標準

第31頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

光學異構體雜質限量規(guī)定：對映體無反作用或僅有輕微毒性時：對映體過量≥98％對映體有嚴重副作用時：對映體過量≥99.5％對映體無活性,但副作用也較輕微時：對映體過量≥99％三、質量研究與質量標準

第32頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

根據(jù)穩(wěn)定性研究中手性雜質的變化情況,判斷手性藥物的立體構型在各種環(huán)境因素的影響下,以及放置過程中是否穩(wěn)定,是否有外消旋化現(xiàn)象的產(chǎn)生,從而確定是否需在質量標準中控制這些手性雜質.二、手性藥物藥學研究的基本思路

穩(wěn)定性研究（一）質量標準研究第33頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

首先應建立靈敏、立體專屬性的光學純度檢測指標,以監(jiān)測立體構型的穩(wěn)定性.

穩(wěn)定性研究三、質量研究與質量標準

第34頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

穩(wěn)定性研究中采用的手性分析方法,要進行全面的驗證工作,以保證分析方法的立體專屬性.

穩(wěn)定性研究三、質量研究與質量標準

第35頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

高效液相色譜法毛細管電泳法氣相色譜法薄層色譜法超臨界流體色譜法比旋度法三、質量研究與質量標準

2.分析方法及其選擇第36頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

對于光學純度檢查方法的驗證,立體專屬性是考察的重點.

立體專屬性系指在其它手性雜質可能共存的情況下,采用的方法能正確測定出被測物的特性.

三、質量研究與質量標準

3.分析方法專屬性的驗證第37頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

方法專屬性的驗證,可采用消旋體或與對映異構體混和進樣的方式考察對映體間的分離度.三、質量研究與質量標準

3.分析方法專屬性的驗證第38頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四三、質量研究與質量標準

2.1原料藥

【性狀】項下的比旋度是手性藥物的特征之一,可以說明藥品的光學特征和純度.

第39頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四【檢查】項下光學異構體的檢查是手性藥物重要的質控項目之一.

三、質量研究與質量標準

第40頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四【含量測定】在鑒別和檢查項能夠反映手性藥物光學特征和光學純度時,可采用非立體專屬性的測定方法.

三、質量研究與質量標準

第41頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

1.

柱前手性衍生-對映體與手性試劑反應

四、手性藥物的HPLC分析方法3.手性固定相拆分

2.手性流動相拆分-手性試劑加入流動相中

第42頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

直接法手性流動相添加劑法（CMPA）手性固定相法（CSP）

引入“手性識別試劑”或“手性環(huán)境”（手性固定相、手性流動相添加劑）至色譜系統(tǒng)中.

四、手性藥物的HPLC分析方法第43頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

間接法：又稱手性試劑衍生化（CDR）

四、手性藥物的HPLC分析方法

對映體混合物以手性試劑作柱前衍生,形成一非対映異構體對,使藥物對映體間呈現(xiàn)理化特性的差異,然后以常規(guī)固定相分離

測定.第44頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

均以現(xiàn)代HPLC技術為基礎,并引入不對稱中心,不同的是間接法（手性衍生法）是將其引入分子（溶質）內，而直接法（手性流動相添加劑法、手性固定相法）引入分子間.

四、手性藥物的HPLC分析方法直接法和間接法共同特點引入手性環(huán)境使對映異構體間呈現(xiàn)物理特性的差異是手性HPLC進行光學異構體拆分的基礎.第45頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四色譜柱：Chiral-AGP(100mm×4.0mm)流動相：含0.5％異丙醇的20mM醋酸銨緩沖溶液（pH4.1，醋酸鹽總濃度約110mM）流速：1mL/min檢測波長：225nm

四、手性藥物的HPLC分析方法手性固定相法第46頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

牛血清白蛋白固定相（BSA）可用于酸性化合物對映體的分離

色譜柱：Chiral-BSA流動相：含5mM辛酸和10％異丙醇的100mM磷酸鈉緩沖溶液（pH7）流速：1mL/min檢測波長：225nm

四、手性藥物的HPLC分析方法手性固定相法第47頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

人血清白蛋白固定相（HSA）用于反相色譜分離,酸性較強的對映體可以用此柱拆分.色譜柱：RESOLVOSIL-HSA流動相：40mM磷酸鹽緩沖溶液（pH6.6）和3％正丙醇流速：1mL/min檢測波長：225nm

四、手性藥物的HPLC分析方法手性固定相法第48頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

2.手性流動相添加劑法

不必事先將樣品制備成衍生物,只需將手性試劑加入到流動相,手性添加劑與樣品形成各種手性絡合物.

四、手性藥物的HPLC分析方法第49頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

L-甲基多巴的D-異構體的限量檢查

四、手性藥物的HPLC分析方法第50頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

L-甲基多巴(L-methyldopa)是以單一對映體形式上市的藥物中的典型代表.

甲基多巴是一種脫羧酶抑制劑,適用于治療輕、中度高血壓,腎性高血壓,伴左室肥厚、心力衰竭的高血壓,老年人及妊娠高血壓.33

四、手性藥物的HPLC分析方法第51頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

色譜條件方法學考察樣品測定L-甲基多巴樣品中D-對映體的限量檢查

四、手性藥物的HPLC分析方法流動相添加劑法第52頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

色譜條件

色譜柱：ZirchromKromasilODS-1(150×4.6mm,5m)

流動相：甲醇-水(1:9,v/v)水相含2mmol/LN,N-二甲基-L-苯丙氨酸和1mmol/L醋酸銅（pH4.5）流速：1.0ml/min

進樣：20l

檢測波長：228nm

四、手性藥物的HPLC分析方法流動相添加劑法第53頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四在以上色譜條件下,L-甲基多巴對照品的色譜圖中,在D-對映體位置無雜質峰.方法學考察-專屬性

四、手性藥物的HPLC分析方法第54頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四線性和線性范圍置于2mL量瓶中甲醇定容儲備液精密量取一定體積的儲備液重蒸水定容0.02mg/mL0.06mg/mL0.10mg/mL0.15mg/mL0.20mg/mL進樣線性回歸計算2.0mg對照品系列濃度溶液

四、手性藥物的HPLC分析方法第55頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四精密度在規(guī)定的測試條件下,同一個均勻樣品,經(jīng)多次取樣測定所得結果之間的接近程度.

一般用偏差、標準偏差或相對標準偏差表示.

四、手性藥物的HPLC分析方法第56頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四儀器精密度以濃度為0.10mg/ml的對照品溶液連續(xù)進樣五次,記錄峰面積,求得RSD為0.36%.n12345RSD(%)峰面積A186630318584451856093186945818712640.36

四、手性藥物的HPLC分析方法第57頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四日內和日間精密度配置濃度為0.02、0.10、0.20mg/mL的L-甲基多巴樣品溶液,進行日內和日間精密度的考察,結果如下表所示.

四、手性藥物的HPLC分析方法第58頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

測定的結果與真實值或參考值接近的程度,一般以回收率(%)表示.準確度加入量（g）測得量（g）回收率（%）平均回收率（%）RSD（%）30303060606012012012030.0030.0329.8760.9159.4060.31119.1119.4120.4100.0100.199.55101.599.00100.599.2499.52100.399.89100.399.921.91.51.7

四、手性藥物的HPLC分析方法第59頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四檢測限指試樣中被測物能被檢測出的最低量由于手性金屬離子配位體的使用,流動相的背景吸收較強,本底值較高,基線波動較大.L-甲基多巴檢測限為0.75g/ml

四、手性藥物的HPLC分析方法第60頁，共68頁，2023年，2月20日，星期四

對照溶液（0.10mg/mL）供試品溶液的D-甲基多巴的峰面積與對照溶液主成分（L-甲基多巴）的峰面積比較

供試品溶液（10.0mg/mL）進樣稀釋調節(jié)檢測器靈敏度使主成分色譜