手性藥物分析-2009

手性藥物現(xiàn)代分析方法與技術(shù)

盛彧欣什么是手性藥物(chiraldrugs)

藥物的分子結(jié)構(gòu)中存在手性因素，而且由具有藥理活性的手性化合物組成的藥物，其中只含有效對(duì)映體或者以有效的對(duì)映體為主。藥物的藥理作用是通過(guò)與體內(nèi)的大分子之間嚴(yán)格的手性識(shí)別和匹配而實(shí)現(xiàn)的。手性藥物的藥效學(xué)兩種對(duì)映體具有相同或相近的藥理活性異丙嗪：抗組胺；普羅帕酮：抗心律失常。一種對(duì)映體具有藥理活性，另一種活性弱或無(wú)活性

這類藥物只有一種對(duì)映體與受體有較強(qiáng)的親和力，呈活性；另一種作用弱或無(wú)活性，為劣映體，這種劣映體相當(dāng)于雜質(zhì)。主要包括：非甾體抗炎藥物的α-芳基丙酸類化合物，如萘普生、布洛芬等。兩種對(duì)映體藥理活性相似，但反應(yīng)強(qiáng)度不同代表藥物：抗癌藥環(huán)磷酰胺，S-對(duì)映體活性是R-對(duì)映體的2倍。

兩種對(duì)映體具有不同的藥理活性

這類藥物通過(guò)作用于不同的靶器官、組織而呈現(xiàn)不同的作用模式。代表藥物：索他洛爾，S-對(duì)映體——β阻斷作用

R-對(duì)映體——抗心律失常作用兩種對(duì)映體的作用相反這類藥物的對(duì)映體與受體均有一定的親和力，但通常只有一種對(duì)映體具有活性，另一對(duì)映體反而起拮抗劑的作用。如：異丙腎上腺素（β1-受體激動(dòng)劑）

R-(-)-：受體激動(dòng)作用

S-(+)-：受體拮抗作用一種對(duì)映體具有藥理活性，另一種具有毒性作用氯胺酮為中樞性麻醉藥物，只有(S)-(+)-對(duì)映體才具有麻醉作用，而(R)-(-)-對(duì)映體則產(chǎn)生中樞興奮作用。鎮(zhèn)靜藥沙度利胺（反應(yīng)停），(R)-對(duì)映體有鎮(zhèn)靜作用，(S)-對(duì)映體及其代謝產(chǎn)物有嚴(yán)重的胚胎毒性和致畸作用。對(duì)映體的作用互補(bǔ)性

如：多巴酚丁胺的左旋體具有α-受體激動(dòng)劑作用，對(duì)β-受體的作用弱，而右旋體為β-受體激動(dòng)劑，而對(duì)α-受體的作用弱，所以外消旋體給藥能增加心肌收縮力，但不增加心率和血壓。不同的作用靶點(diǎn)表現(xiàn)不同的特性藥物作用于不同的組織（靶點(diǎn)、受體）呈現(xiàn)不同的特性，這類藥物往往是多功能的，作用是多方面的。手性藥物的藥代動(dòng)力學(xué)吸收被動(dòng)吸收：手性因素?zé)o影響。主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和易化擴(kuò)散：可能發(fā)生對(duì)映體間的競(jìng)爭(zhēng)性相互作用和吸收的變化分布

手性藥物對(duì)映體競(jìng)爭(zhēng)性的與血漿蛋白、酶或受體結(jié)合，都可引起對(duì)映體間相互作用及其在分布上的改變。代謝相互抑制作用：對(duì)映體競(jìng)爭(zhēng)同一代謝酶，會(huì)發(fā)生對(duì)映體間的相互抑制。單向抑制作用：如果一個(gè)對(duì)映體是另一個(gè)對(duì)映體的代謝抑制劑，則會(huì)發(fā)生單向抑制作用。排泄

腎臟排泄的立體選擇性主要表現(xiàn)在腎小管分泌、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和腎代謝過(guò)程，導(dǎo)致對(duì)映體間發(fā)生相互作用。

隨著對(duì)手性藥物藥理活性研究的不斷深入，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)并開始重視手性藥物對(duì)映體生理作用和代謝過(guò)程的差別。特別是1992年美國(guó)食品與藥品監(jiān)督管理局（FDA）提出發(fā)展單一對(duì)映體生產(chǎn)計(jì)劃和對(duì)映體藥物純度的鑒定規(guī)定后，如何能快速而準(zhǔn)確的分離和測(cè)定手性藥物已成為醫(yī)藥界關(guān)注的重大課題。手性藥物的拆分方法

利用物理性質(zhì)——溶解度、吸附力等的差異，如：結(jié)晶法、色譜法等；利用反應(yīng)速度差異的動(dòng)力學(xué)拆分法；利用酶的高度特異性的催化反應(yīng)的酶拆分法色譜技術(shù)是目前手性藥物分離的主要方法手性藥物分離常用的色譜技術(shù)高效液相色譜（HPLC）氣相色譜（GC）高效毛細(xì)管電泳（HPCE）超臨界流體色譜（SFC）手性液相色譜法（HPLC）間接法:手性衍生化試劑法（CDR）

首先將對(duì)映體經(jīng)手性試劑衍生，生成非對(duì)映異構(gòu)體后，利用常規(guī)HPLC方法分離測(cè)定。適于下列情況的拆分：

不宜直接拆分的化合物。添加某些基團(tuán)，增加色譜系統(tǒng)選擇性。如：手性脂肪胺類提高紫外或熒光檢測(cè)的效果。如：采用NBD-(L)-APY熒光試劑柱前衍生化測(cè)定布洛芬對(duì)映體，提高了檢測(cè)靈敏度優(yōu)點(diǎn)：*可采用通用的非手性柱分離；*通過(guò)衍生化可提高檢測(cè)靈敏度；*分離條件簡(jiǎn)單；*分離效果好。缺點(diǎn)：*要有可被衍生化的基團(tuán)；*要有高光學(xué)純度的手性試劑；*兩個(gè)對(duì)映體衍生化速率和平衡常數(shù)應(yīng)一致；*衍生化和色譜過(guò)程中不能發(fā)生消旋化。

對(duì)衍生化反應(yīng)的要求手性衍生化試劑具有高的化學(xué)和光學(xué)純度，且在貯存中不發(fā)生改變手性衍生化試劑和反應(yīng)產(chǎn)物具有高的穩(wěn)定性衍生化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)物不發(fā)生消旋化現(xiàn)象待測(cè)手性藥物具有易于衍生的集團(tuán)，如氨基、羥基、羧基等反應(yīng)條件溫和、快速、簡(jiǎn)便衍生化反應(yīng)生成的非對(duì)映體在色譜分離時(shí)應(yīng)能顯示高柱效常用手性衍生化試劑

手性羧酸類

包括：酰氯、磺酰氯、酸酐和氯甲酸酯類。主要用于衍生手性醇、胺和氨基酸?？膳c化合物直接縮合，或與樣品反應(yīng)后，合成更有利于拆分與檢測(cè)的衍生物。手性胺類

主要用于羧酸、N-保護(hù)氨基酸、醇類等藥物的手性拆分。常用試劑有：苯（萘、蒽）乙胺、二甲氨基萘乙胺、對(duì)硝基苯乙胺等。

異（硫）氰酸酯類

易于與大多數(shù)醇類及胺類化合物反應(yīng)而被分離。

光學(xué)活性氨基酸類

廣泛用于胺、羧酸及醇類藥物，尤其是氨基酸類，其衍生化法基于肽合成原理。直接法

在分子間引入手性環(huán)境，即采用手性固定相或手性流動(dòng)相不經(jīng)柱前衍生化直接分離藥物對(duì)映體1.手性固定相法（CSP）

連接在固定相上的手性識(shí)別劑，與藥物對(duì)映體反應(yīng)形成非對(duì)映體復(fù)合物，然后作分離測(cè)定。分離的程度和洗脫順序取決于復(fù)合物的相對(duì)強(qiáng)度。2.手性流動(dòng)相法（CMP）

向流動(dòng)相中加入一手性試劑，它與溶質(zhì)常以氫鍵、離子鍵或金屬離子的配位鍵生成非對(duì)映體締合物，從而以常規(guī)HPLC固定相分離。3.手性檢測(cè)器法（CD）手性液相色譜法（HPLC）優(yōu)點(diǎn)★能廣泛適用于各類化合物，適于常規(guī)及生物樣品的分析測(cè)定；★除非必須衍生化，否則無(wú)需高光學(xué)純度試劑；★樣品處理步驟簡(jiǎn)單。★制備分離方便，定量分析的可靠性較高；缺點(diǎn)★樣品有時(shí)也須作柱前衍生（但不一定是手性衍生化試劑），★對(duì)樣品結(jié)構(gòu)有一定限制，其適用性尚不及普通HPLC固定相（包括正相和反相）那樣廣泛。★迄今為止，CSP柱商品已有40多種，價(jià)格大多昂貴，尚未有一種具有類似ODS柱的普遍適用性。手性固定相法手性固定相的類型：

刷型手性固定相手性聚合物固定相環(huán)糊精手性固定相大環(huán)抗生素手性固定相蛋白質(zhì)手性固定相手性配體交換固定相冠醚手性固定相刷型手性固定相：

由一個(gè)光學(xué)純的R或S的手性異構(gòu)體與擔(dān)體以共價(jià)結(jié)合而成。手性藥物對(duì)映體與該手性固定相形成暫時(shí)性非對(duì)映體復(fù)合物，主要包括π-π作用、氫鍵作用和范德華力作用。大多使用非極性流動(dòng)相，適用于正相色譜的分析。可拆分帶有烷基、醚基或氨基取代的π-給電子芳香化合物的對(duì)映體，并能用于制備分離。優(yōu)點(diǎn)：容易制備，拆分選擇性好，柱載量高，已有多種商品化柱缺點(diǎn)：只適用于含有芳香基團(tuán)的手性化合物的分離。

手性聚合物固定相

包括纖維素衍生物型、合成聚合物型，主要通過(guò)吸引和包合作用實(shí)現(xiàn)對(duì)映異構(gòu)體的拆分?？煞蛛x烴、酯、醇、酸、酮、酰胺及含磷和硫化合物等。流動(dòng)相：烷烴-醇混合體系（正己烷-異丙醇）手性聚合物固定相商品主要是日本Daicell公司制造的chiralcel柱。其中chiralcelOD和chiralcelAD柱幾乎可以滿足常見的85%的手性化合物的拆分，應(yīng)用廣泛。手性聚合物固定相Chiralcel柱類型與應(yīng)用環(huán)糊精手性固定相：

α

-、β-和γ-環(huán)糊精（CD）是分別由6~8個(gè)葡萄糖單位通過(guò)α

-（1，4）連接構(gòu)成的環(huán)狀低聚糖。CD-CSP通過(guò)共價(jià)鍵將CD鍵合到硅膠上，形成對(duì)水穩(wěn)定的鍵合相。

α

-

CD

：適合較小的如含單苯基藥物的對(duì)映體的分析γ-

CD

：適用于較大分子藥物的分離，如甾體藥物或含有稠環(huán)的藥物。β-

CD

：應(yīng)用最廣。對(duì)具有苯環(huán)、雙環(huán)和多取代苯環(huán)的手性藥物可以實(shí)現(xiàn)良好的拆分。如巴比妥類藥物和麻黃堿等流動(dòng)相：含水的反相系統(tǒng)和非水的有機(jī)系統(tǒng)均可影響分離的因素：溫度、pH、離子強(qiáng)度、流速

大環(huán)抗生素手性固定相

將包含多個(gè)手性中心的大環(huán)抗生素固定到硅膠上形成了一類用于對(duì)映體拆分分析的新型手性固定相。用于手性固定相制備的大環(huán)抗生素有：萬(wàn)古霉素、替考拉寧、利福霉素和利托菌素A

。

蛋白質(zhì)手性固定相：

以離子鍵（或共價(jià)鍵）和蛋白交聯(lián)作用將蛋白質(zhì)固定于硅膠上，利用蛋白質(zhì)分子與手性化合物分子間的立體選擇性作用，進(jìn)行藥物對(duì)映體分離，其機(jī)理一般有氫鍵、靜電作用、疏水作用、離子對(duì)和離子交換等作用。人α-酸性糖蛋白（α-AGP）：多種類型藥物人血清白蛋白（HSA）：多種類型藥物牛血清白蛋白（BSA）：適于陰離子型手性化合物，如氨基酸及其衍生物、芳香亞砜和香豆素類等卵黏蛋白（OVM）：用于胺類和羧酸化合物的手性拆分纖維素二糖水解酶（CBH）：適于分離多種類型的堿性藥物。手性配體交換固定相

通過(guò)手性金屬配合物與對(duì)映異構(gòu)體作用形成非對(duì)映異構(gòu)體金屬配合物而進(jìn)行手性拆分。主要用于α-氨基酸及其類似藥物的手性拆分。用于形成金屬配合物的離子均為過(guò)渡金屬離子Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ）、Zn（Ⅱ）和Hg（Ⅱ）。商品配體交換柱有ChiralpakWH和WM等。冠醚手性固定相：

主要用于一些含有能夠質(zhì)子化的伯胺官能團(tuán)的手性化合物的分離，尤其是氨基酸及其衍生物對(duì)映體的拆分。常用冠醚是“18-冠-6”。一般使用酸性（如高氯酸）流動(dòng)相。商品柱為日本Daicel公司的CrownpakCR(+)或CR(-)柱。兩柱手性拆分的出峰次序相反，可以滿足對(duì)映體純度分析時(shí)的不同要求。冠醚類化合物有劇毒，有致癌性，試驗(yàn)時(shí)必須特別注意。優(yōu)點(diǎn)：使用常規(guī)色譜柱；無(wú)需手性試劑衍生；手性添加劑選擇范圍寬；可在柱后收集到純異構(gòu)體缺點(diǎn)：手性添加劑消耗大；手性流動(dòng)相添加法拆分方法的建立較困難；系統(tǒng)平衡時(shí)間長(zhǎng)；拆分制備時(shí)需分離手性添加劑手性流動(dòng)相法常用的手性添加劑：

手性離子對(duì)試劑

在HPLC流動(dòng)相中加入反離子，使之與流動(dòng)相中對(duì)映體生成非對(duì)映的離子對(duì)復(fù)合物，由于這些離子對(duì)復(fù)合物具有不同的穩(wěn)定性和分配性質(zhì)，在與固定相發(fā)生靜電、疏水或氫鍵作用后，產(chǎn)生差速遷移而得以分離?？捎糜诓鸱职被犷悺ⅵ?受體阻斷劑、羧酸及磺酸類等化合物手性配體交換試劑

將手性金屬配體交換劑加入HPLC流動(dòng)相中，形成三元非對(duì)映體配合物，此配合物與固定相發(fā)生立體選擇性吸引或排斥反應(yīng)，由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和能量的差異，使對(duì)映體得以分離。常用的手性配體交換劑為氨基酸及其衍生物與金屬離子（Cu、Zn、Ni、Cd等）的配合物?？捎糜诓鸱职被峒捌溲苌铩ⅵ?受體阻斷劑等

手性親和試劑

具有天然手性性質(zhì)的蛋白質(zhì)和膽酸鹽可用作HPLC手性流動(dòng)相法拆分對(duì)映體的添加劑。可通過(guò)疏水性、靜電、氫鍵和電荷轉(zhuǎn)移等形成類非對(duì)映異構(gòu)體而進(jìn)行拆分?？刹鸱职被?、羧酸、胺類、巴比妥及β-受體阻斷劑等。蛋白質(zhì)手性添加劑還可用于藥物-蛋白結(jié)合率的測(cè)定。手性包合試劑

包括環(huán)糊精、環(huán)糊精衍生物和冠醚。主要利用包合作用在極性流動(dòng)相中與對(duì)映體作用實(shí)現(xiàn)拆分。已用于分離氨基酸及其衍生物、巴比妥類、氯胺酮、苯妥英代謝物、美芬妥英及其代謝物、偽麻黃堿、去甲羥基安定、哌嗪類鎮(zhèn)痛藥等。手性氫鍵作用試劑

藥物對(duì)映體通過(guò)與這類手性的多羰基化合物的分子間氫鍵作用形成非對(duì)映異構(gòu)體而被拆分。（N-乙酰基-L-纈氨酸-四丁酰胺）拆分氨基酸及其衍生物和巴比妥類藥物一般使用低級(jí)性的流動(dòng)相3.

手性檢測(cè)器法（CD）

與紫外或示差折光檢測(cè)器聯(lián)用，將所用的檢測(cè)器前后再串聯(lián)一個(gè)旋光檢測(cè)器即可，使用雙通道色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)可同時(shí)得到兩個(gè)檢測(cè)器的結(jié)果，通過(guò)計(jì)算機(jī)將兩個(gè)對(duì)映體濃度直接計(jì)算出來(lái)。適用于各類化合物，專屬性好，無(wú)須與吸收波長(zhǎng)相匹配，不須經(jīng)手性分離，在手性藥物的測(cè)定上具有很大的應(yīng)用前景。手性氣相色譜法（GC）

間接法（CDR）先通過(guò)共價(jià)結(jié)合作用，在對(duì)映體分子中引入另一個(gè)手性中心，形成非對(duì)映異構(gòu)體后，再用常規(guī)GC方法拆分。對(duì)衍生化試劑的要求試劑具有高的化學(xué)和光學(xué)純度試劑與對(duì)映體的反應(yīng)必須迅速而且定量的完成生成的非對(duì)映體衍生物必須具有一定的揮發(fā)性，以適用于GC分析形成的非對(duì)映異構(gòu)體混合物須有足夠大的色譜行為差異形成的非對(duì)映體衍生物須具有化學(xué)和立體化學(xué)的穩(wěn)定性常用的手性衍生化試劑

酰氯類

可拆分醇類、胺類薄荷醇酯和脲類可拆分醇類、酯類、胺類

異（硫）氰酸酯類

可拆分醇、酸類、糖醇類和其他

可拆分酸類、內(nèi)酯類、樟腦、糖直接法（手性固定相法CSP

）

通過(guò)使用一個(gè)具有光學(xué)活性的環(huán)境，即手性固定相，來(lái)提供拆分所需要的手性中心。手性固定相的類型：

基于氫鍵作用的手性固定相，主要是氨基酸衍生物固定相基于配位作用的手性固定相基于包合作用的手性固定相，主要是各種環(huán)糊精衍生物手性固定相的特點(diǎn)：

具有手性識(shí)別的立體結(jié)構(gòu)，即至少含有一個(gè)手性中心具有低的熔點(diǎn)和高的沸點(diǎn)，以便在較寬的溫度范圍內(nèi)使用具有良好的可涂布性能，以便于GC柱的制備基于氫鍵作用的手性固定相：

主要為手性氨基酸衍生物和手性羧酸酯或酰胺聚合物。此類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(guò)氫鍵作用締合，形成非對(duì)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(duì)映異構(gòu)體締合物穩(wěn)定性也不同，導(dǎo)致對(duì)映體通過(guò)色譜柱所需時(shí)間不同，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)映體的分離。