手性藥物分離分析技術(shù)概況

關(guān)于手性藥物分離分析技術(shù)概況第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四手性藥物概念

手性藥物是光學(xué)純的化學(xué)物質(zhì)。光學(xué)純物質(zhì)因?yàn)槟苁蛊矫嫫窆庑D(zhuǎn)一定角度，所以也稱為旋光性物質(zhì)。一對對映體中如果使平面偏振光左旋轉(zhuǎn)，就稱為左旋物質(zhì)。反之則稱為右旋物質(zhì)。如果這對旋光異構(gòu)體等量混合，則不產(chǎn)生旋光，稱為外消旋。用光學(xué)純的化學(xué)物質(zhì)作為藥物則稱為手性藥物。

第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

自然界存在各種各樣的手性現(xiàn)象。在機(jī)體的代謝和調(diào)控過程中所涉及的物質(zhì)，比如蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖、核酸、酶等重要基礎(chǔ)物質(zhì)，都是手性的，都具有極強(qiáng)的手性識別能力。在這樣一個手性環(huán)境中，手性藥物在生物體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄均體現(xiàn)出立體選擇性，手性藥物的不同對映體間往往顯示出不同的藥理學(xué)和毒理學(xué)特性以及不同的藥代動力學(xué)性質(zhì)。

第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

當(dāng)前大多數(shù)藥物是以外消旋體的形式出現(xiàn)。但在美國FDA，歐盟和日本相繼采取了相應(yīng)措施規(guī)范手性藥物市場之后，近年來單一對映體藥物市場每年以20%以上的速度增長。手性拆分成為了熱門的研究課題。

第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四手性藥物的分離分析技術(shù)

為了深入探討手性藥物的兩個對映異構(gòu)體各自的生理和藥理作用及臨床應(yīng)用，對映體的拆分和測定技術(shù)的研究越來越引起人們的普遍關(guān)注。在各種分離分析技術(shù)中，現(xiàn)代色譜分離分析技術(shù)在對映體的分離與測定方面顯示出巨大的優(yōu)越性。第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四手性藥物分離分析技術(shù)1.高效液相色譜(HPLC)2.氣相色譜(GC)3.毛細(xì)管電泳(CE)4.超臨界流體色譜(SFC)5.毛細(xì)管電色譜拆分法（CEC）第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四HPLC

CMPA法直接法

GSP法間接法

前者直接以手性流動相(CMPA)或手性固定相(CSP)進(jìn)行分離;后者是對映體混合物用手性試劑作柱前衍生,形成一對非對映體.然后以常規(guī)固定相分離,該法亦稱作手性衍生化試劑法(CDR)。CDR法是將不對稱中心引入分子內(nèi),而CMPA法和CSP法則是將不對稱中心引入分子間。第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四CMPA法

CMPA法是將手性選擇劑添加到流動相中,利用手性選擇劑與藥物消旋體中各對映體結(jié)合的穩(wěn)定常數(shù)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)對映體的分離。第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四優(yōu)點(diǎn)與不足

此法的優(yōu)點(diǎn)在于:不需對樣品進(jìn)行衍生化,可采用普通的色譜柱,手性添加劑可流出,也可更換,同時添加物的可變范圍較寬。不足之處為易引起高柱壓，系統(tǒng)平衡時間較長,添加劑消耗較大第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四常用的手性流動相添加劑

目前常用的手性流動相添加劑有:環(huán)糊精(CD)及其衍生物、配位基手性選擇劑(手性配合試劑多為氨基酸及其衍生物,配位金屬多為Cu2+)、手性離子對添加劑、蛋白質(zhì)、大分子抗生素。

第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

GSP法

CSP法是由擔(dān)體鍵合高光學(xué)純度的手性異構(gòu)體制作而成。在拆分中GSP直接與對映體相互作用,而其中一個生成具有不穩(wěn)定的短暫的對映體復(fù)合物,造成在色譜柱內(nèi)保留時間的不同,從而達(dá)到分離的目的。

第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四常用的手性固定項(xiàng)

目前常用的手性固定相有:吸附型手性固定相(包括手性聚合物固定相和氨基酸手性固定相)、電荷轉(zhuǎn)移型固定相(如四硝基-9-亞芴基氧化丙酸)、模擬酶手性固定相、配體交換手性固定相、蛋白質(zhì)手性固定相、冠醚類手性固定相等。第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四CDR法

CDR法是將藥物對映體先與高光學(xué)純度衍生化試劑(CDR)反應(yīng)形成非對映異構(gòu)體,再進(jìn)行色譜分離測定。該法的優(yōu)點(diǎn)是衍生化后可用通用的非手性柱分離,而且可選擇衍生化試劑引入發(fā)色團(tuán)提高檢測靈敏度。缺點(diǎn)是操作復(fù)雜、易消旋化;對衍生化試劑要求高;要求對映體的衍生化反應(yīng)迅速且反應(yīng)速率一致。

第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四氣相色譜(GC)

氣相色譜法是較早用來進(jìn)行對映體分離的一種分離色譜方法。一般地說，它速度快、簡單、靈敏，在分離對映體時，其分離度重復(fù)性和精度都很高，對于可揮發(fā)的熱穩(wěn)定手性分子，它表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。

第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

GC手性固定相按照拆分機(jī)制可分為三類:一、基于氫鍵作用的手性固定相二、基于配位作用的手性金屬配合物固定相三、基于包含作用的環(huán)糊精衍生物固定相第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

第一類主要是氨基酸衍生物固定相，這類手性固定相中含有酰胺基或羧酸酯基，可以與手性藥物分子中的活潑基團(tuán)通過氫鍵作用締合，形成非對映異構(gòu)體締合物。由于立體因素和氫鍵作用的不同，所形成的非對映異構(gòu)體締合物的穩(wěn)定性也不同，導(dǎo)致對映體通過色譜柱所需時間不同而將它們分離開。

第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

基于配位作用的手性金屬配合物固定相，一般要求被分析物有二電子或孤對電子，分離機(jī)制主要基于二相互作用，可以用來拆分低沸點(diǎn)手性化合物如烯、醇、醚、酮以及昆蟲信息素和香精油等。第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

基于包含作用的環(huán)糊精衍生物固定相在GC手性分離研究中發(fā)展最快，其選擇性高，應(yīng)用也廣。一般認(rèn)為環(huán)糊精固定相的拆分機(jī)制是由于環(huán)糊精特殊的籠狀結(jié)構(gòu)，可與對映體形成非對映的包含物而達(dá)到拆分的目的。

第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

盡管氣相色譜是開發(fā)得較早的一種分離對映體的色譜手段，但它存在著一些固有的局限性，如要求分析樣品具有一定的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性。一般說來，氣相色譜要實(shí)現(xiàn)制備比較困難。

第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四毛細(xì)管電泳手性分離(CE)

毛細(xì)管電泳手性分離是20世紀(jì)80年代以來新興的一種分離技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)為極性大、熱穩(wěn)定性差和揮發(fā)性手性藥物的拆分提供了經(jīng)濟(jì)有效的手段，因它操作簡單、運(yùn)行成本低、分離效率高而被廣泛應(yīng)用于藥物、生物、大分子、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。毛細(xì)管電泳共有6種分離模式:毛細(xì)管區(qū)帶電泳、毛細(xì)管電動色譜、毛細(xì)管凝膠電泳、毛細(xì)管電色譜、毛細(xì)管等速電泳、毛細(xì)管等電聚焦。除毛細(xì)管等電聚焦外，其他分離模式都可以用于手性拆分。第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四1.毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)CZE又稱毛細(xì)管自由電泳，是CE中最基本最普遍的一種模式。各類手性選擇劑加入緩沖液中可實(shí)現(xiàn)多種手性異構(gòu)體的分離，且機(jī)理也各不相同。2.非水毛細(xì)管電泳(NACE)

非水毛細(xì)管電泳(NACE)是近幾年才發(fā)展起來的毛細(xì)管電泳的一個分支，由于它有優(yōu)于傳統(tǒng)水相毛細(xì)管電泳的許多特點(diǎn)，因此廣泛的應(yīng)用于手性化合物的分離分析工作中。非水毛細(xì)管電泳是以有機(jī)溶劑為流動相，在毛細(xì)管中進(jìn)行分離的分析技術(shù)。NACE適用于以下幾個方面:(l)分析不易溶于水、易溶于有機(jī)溶劑的物質(zhì);(2)分離在水基流動相毛細(xì)管電泳中淌度十分相似的物質(zhì);(3)研究水中難以進(jìn)行的反應(yīng)。第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

常用手性選擇劑有環(huán)糊精、冠醚、手性混合膠束、手性纖維素、蛋白質(zhì)、糖類、大環(huán)抗生素等。其中環(huán)糊精特別是六聚體環(huán)糊精(β—CD)以其分子大小適中、價格便宜被廣泛應(yīng)用，尤以衍生化的β—CD為最。目前毛細(xì)管電泳分離方法的討論主要集中在各種手性添加劑與對映體藥物的匹配以及具體實(shí)驗(yàn)中條件最優(yōu)化選擇上。隨著各種具體方法的成熟，CE在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用會更廣泛。第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四超臨界流體色譜(SFC)

超臨界流體色譜（SFC）采用超臨界流體為流動相，具有檢測方式和固定項(xiàng)種類多樣的特點(diǎn)，在手性分離方面較好的補(bǔ)充了高效液相色譜法和氣相色譜的不足，體現(xiàn)出了良好的前景。由于超臨界流體的低薪度性質(zhì)，在相同的保留時間內(nèi)，SFC的分離度更大、理論塔板數(shù)更高;在相同的分離度下，SFC的分離時間更短;有機(jī)溶劑的消耗量降低。

第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

色譜柱類型分填充柱和毛細(xì)管柱兩種。常用的手性固定相有環(huán)糊精聚硅氧烷鍵合相、金屬配合物固定相、酞胺和氨基酸固定相、多糖類固定相等。

第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四手性毛細(xì)管電色譜拆分法（CEC）

CEC是近10年來綜合了HPLC和CE的優(yōu)勢而發(fā)展起來的高效電分離微柱液相色譜技術(shù)。它不僅具有CE水平的高柱效,同時還具有HPLC水平的高選擇性。

CEC克服了CE選擇性差和難于分離中性物質(zhì)的困難,還大大提高了液相色譜的分離效率,開辟了高效微分離技術(shù)的新途徑。第25頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四

目前CEC進(jìn)行手性藥物對映體拆分主要有以下3種方式。

1.非手性固定相結(jié)合手性添加劑流動相手性選擇作用依靠流動相中添加的手性選擇劑產(chǎn)生。

2.采用手性固定相固定相上鍵合手性選擇劑(如環(huán)糊精、蛋白等)。

3.采用手性分子烙印固定相用其進(jìn)行記憶性、專一性分離最近