（药物化学专业论文）手性富马酸比索洛尔的合成工艺研究.pdf

河北科技大学学位论文原创性声明 i i i ii iii i i i ii i iii lu l y 1714 4 9 2 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：多跃星 叉绰多月移日 指导教师签名： 汐p 年歹月矽日 ；- j - i k 科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 叼不保密。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：獗曼 2 0 | 。年歹玛哆b 指导教师签名：盼 刀埤多月哆日 摘要 摘要 富马酸比索洛尔是新一代选择性p 。肾上腺素能受体阻滞剂，具有高度选择性， 目前已成为治疗源发性高血压、心绞痛的首选药物之一。富马酸比索洛尔有一个手 性中心，两个对映异构体，分别为r s 构型。目前该药物在临床用药、药理学和毒理 学研究的报道中，都是以消旋体形式供给的。据文献报道，富马酸比索洛尔( s ) 对映 体的p 受体阻断作用是( r ) 对映体的8 0 倍，( s ) 对映体生物利用度为( r ) 对映体的1 5 倍。 由于( s ) 对映体和( r ) 对映体在人体内有不同的药理和毒理作用，本论文在研究 中设计了一条新的合成路线，即以( r ) 环氧氯丙烷作为手性源试剂，与对异丙氧基乙 氧基甲基苯酚缩合，经异丙胺化得到化合物( s ) 比索洛尔；用同样的方法得到( r ) 比 索洛尔，然后与富马酸成盐，制得手性富马酸比索洛尔。通过高效液相手性固定相 测定了中间体及手性富马酸比索洛尔的光学纯度，探讨了流动相组成和柱温对对映 体分离的影响。 经过对实验条件的优化，得出各步反应的较佳合成工艺条件。 ( r ) 和( s ) 2 - 【( 4 ( ( 2 异丙氧基乙氧基) 甲基) 苯氧基) 甲基】环氧乙烷合成的较佳工 艺条件：对异丙氧基乙氧基甲基苯酚、光学纯环氧氯丙烷、n a o h 的摩尔比为1 ：1 1 ：1 1 ， 水为溶剂，反应温度为6 5 7 0 ，保温时间为4h ，收率8 3 7 ，光学纯度达9 2 以上。 ( r ) 和( s ) 比索洛尔合成的较佳工艺条件：采用甲醇和异丙胺做反应溶剂，反应 温度为4 0 4 5 ，保温时间为3h ，收率8 6 2 ，光学纯度达9 2 以上。 ( r ) 和( s ) 富马酸比索洛尔合成的较佳工艺条件：手性比索洛尔与富马酸的摩尔 比为2 ：1 ，丙酮作溶剂，回流3 小时，室温搅拌l d , 时，冰浴( o 5 ) 下搅拌，收率8 4 3 ， 光学纯度达9 2 以上。 该路线反应条件温和，操作简单，收率高，光学纯度好，是获得手性富马酸比 索洛尔最直接的方法，有较好的工业化应用前景。 关键词手性转换；富马酸比索洛尔；环氧氯丙烷；合成；高效液相；手性固定相 河北科技大学硕士学位论文 e=昌昌皇置_ 皇昌_ i 霉皇目；昌：墨蕾昌昌= =；= = = = = 车= = = 宣= 蕾毒害= = = = = 篁薯_ ；= = 篁鼍_ 霉墨昌昌昌穹昌篁墨昌昌昌墨昌昌= = 昌一 a b s t r a c t b i s o p r o l o lf u m a r a t ei sa n e wg e n e r a t i o no fs e l e c t i v ep 1 - a d r e n e r g i cr e c e p t o rb l o c k i n g a g e n t ，a n di th a sah i g h l ys e l e c t i v i t y , h a sb e c o m eo n e o ft h ep r e f e r r e dd r u g sf o rt r e a t m e n t o fp r i m a r yh y p e r t e n s i o na n da n g i n ap e c t o r i s b i s o p r o l o lf u m a r a t eh a so n ec h i r a lc e n t e r , a n dp a i r so fe n a n t i o m e r s ，r e s p e c t i v e l yf o rt h er sc o n f i g u r a t i o n a tp r e s e n t ，t h ed r u gi n r e s e a r c ho fc l i n i c a lm e d i c i n e ，p h a r m a c o l o g ya n dt o x i c o l o g yi ss u p p l y e db yr a c e m i c m i x t u r ef o r m i ti sr e p o r t e di nt h el i t e r a t u r e s ，t h e ( s ) - e n a n t i o m e ro fb i s o p r o l o lf u m a r a t e e x h i b i t st h ea c t i v i t yt ob l o c k1 3 - a d r e n e r g i cr e c e p t o r s8 0t i m e sa sl a r g e a st h a to ft h e ( r ) e n a n t i o m e r ，t h eb i o a v a i l a b i l i t yo f ( s ) 一e n a n t i o m e ri s 1 5 t i m e sh i g h e rt h a nt h a to f ( r ) - e n a n t i o m e r b a s e do nt h e yh a v ed i f f e r e n to fp h a r m a c o l o g i c a l sa n dt o x i c o l o g i c a l s i nt h i sp a p e q w ed e s i g n e dan e ws y n t h e t i cr o u t e ，f i r s t l y ( r ) 一e p i c h l o r o h y d r i nw a su s e da sc h i r a lr e a g e n t t od i r e c t l yr e a c tw i t h4 一【( 2 一i s o p r o x y e t h o x y ) 一m e t h y l 一p h e n o l ，t h e nf u r t h e rr e a c t e dw i t h i s o p r o p y l a m i n e ，f i n a l l yr e a c t e dw i t hf u m a r a t e ，g i v e dt h et a r g e tp r o d u c t ( s ) b i s o p r o l o l f u m a r a t e ，a n du s e dt h es a m em e t h o dt ob e ( r ) 一b i s o p r o l o lf u m a r a t e t h ee n a n t i o m e r i c e x c e s sv a l u eo fi n t e r m e d i a t e sa n dc h i r a lb i s o p r o l o lf u m a r a t ew e r ed e t e r m i n e db yh p l c w i t hac h i r a lc o l u m n ，a n dd i s c u s s e dt h ee f f e c t so fc o n c e n t r a t i o no ft h ea l c o h o l i cm o d i f i e r a n dt e m p e r a t u r eo nt h es e p a r a t i o nc a p a b i l i t y t h r o u g ho p t i m i z a t i o n o ft h ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n so b t a i n e d b e t t e r p r o e e s s e s c o n d i t i o n sf o re a c hs t e po ft h es y n t h e s i s t h eo p t i m u m s y n t h e s i s c o n d i t i o n so f ( r ) - a n d ( s ) 一2 - 【( 4 - “2 - i s o p r o p o x y e t h o x y ) m e t h y l ) p h e n o x y ) 一m e t h y l - o x i r a n ew a s a sf o l l o w s ：t h em o l a rr a t i oo f4 。【( 2 - i s o p r o x y e t h o x y ) m e t h y l - p h e n o l ，o p t i c a l l yp u r ee p i c h l o r o h y d r i na n dn a o h w a s1 ：1 1 ：1 1 ，w i t h w a t e ra ss o l v e n t r e a c t i o nt e m p e r a t u r ew a s6 5 7 0 ，a n dr e a c t i o nt i m ew a s4 h u n d e r t h e s ec o n d i t i o n s ，t h ey i e l dw a su pt o8 3 7 a n dt h eo p t i c a lp u r i t yw a sh i g h e rt h a n9 2 t h eo p t i m u ms y n t h e s i sc o n d i t i o n so f ( r ) - a n d ( s ) - b i s o p r o l o lw a sa sf o l l o w s ：w i t h m e t h a n o la n di s o p r o p y l a m i n ea ss o l v e n t ，t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ew a s4 0 4 5 ，a n dt h e r e a c t i o nt i m ew a s3h u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ，t h ey i e l dw a s8 6 2 a n dt h eo p t i c a lp u r i t y w a sh i g h e rt h a n9 2 t h eo p t i m u ms y n t h e s i sc o n d i t i o n so f ( r ) a n d ( s ) - b i s o p r o l o lf u m a r a t ew a sa sf o l l o w s ： t h em o l a rr a t i oo f ( r ) a n d ( s ) - b i s o p r o l o la n df u m a r a t ew a s2 ：1 ，w i t ha c e t o n ea ss o l v e n t ， r e f l u xf o r3h s t i rf o r1ha tr o o mt e m p e r a t u r e ，a n dc o o l e dt o0 - 5 ，t h ey i e l dw a su pt o i l a b s t r a c t = z ；：= = - 目l = = = l 目_ _ 目# = = = = = 目目i 目目自= ；= = = = 目= 目= ；# 8 4 3 a n dt h eo p t i c a lp u r i t yw a sh i g h e rt h a n9 2 t h es y n t h e t i cr o u t eh a dt h ec h a r a c t e r i s t i c o fm i l dr e a c t i o nc o n d i t i o n s ，s i m p l e o p e r a t i o n ，h i g hy i e l da n dg o o do p t i c a lp u r i t y , w a s t h em o s td i r e c tw a yt os y n t h e s i z e b i s o p r o l o lf u m a r a t e ，a n dh a ds i g n i f i c a n td e v e l o p i n gv a l u ea n dl e a s i b i l i t y f o ri n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n k e yw o r d s c h i r a ls w i t c h ；s y n t h e s i s ；b i s o p r o l o lf u m a r a t e ；e p i c h l o r o h y d r i n ；h p l c ；c h i r a l s t a t i o n a r yp h a s e i i i 河北科技大学硕士学位论文 目录 摘要”i a b s t r a c t i i 目录”i v 第1 章绪论1 1 1 绢；述“1 1 1 1 手性转换1 1 1 2 手性药物的制备方法4 1 1 3 手性药物的检测方法5 1 - 1 4 手性药物的市场前景7 1 2 本课题的研究意义及研究内容8 1 2 1 p 肾上腺素能受体阻滞剂富马酸比索洛尔简介8 1 2 2 本课题的研究内容”1 0 第2 章实验方案的确定1 1 2 1 富马酸比索洛尔合成方法的综述1 1 2 1 1富马酸比索洛尔的合成方法1 1 2 1 2 ( s ) 富马酸比索洛尔和( r ) 富马酸比索洛尔的合成方法1 2 2 2 ( s ) 和( r ) 富马酸比索洛尔合成路线的确定1 3 2 3 富马酸比索洛尔光学纯度检测方法的综述1 5 2 4 光学纯度检测方法的确定1 6 2 5 本章小结1 8 第3 章实验部分1 9 3 1 实验仪器及药品的来源与规格1 9 3 1 1 实验仪器1 9 3 1 2 实验药品及溶剂的来源及规格“1 9 3 2 ( s ) 和( r ) 富马酸比索洛尔的合成2 1 3 2 1 ( s ) 2 ( ( 4 ( ( 2 异丙氧基乙氧基) 甲基) 苯氧基) 甲基) 环氧乙烷的合成”2 1 3 2 2 ( s ) 比索洛尔的合成2 1 3 2 3 ( s ) 富马酸比索洛尔的合成2 2 3 2 4 ( r ) - 2 - ( ( 4 - ( ( 2 异丙氧基乙氧基) 甲基) 苯氧基) 甲基) 环氧乙烷的合成2 3 3 2 5 ( r ) 比索洛尔的合成”2 3 3 2 6 ( r ) 富马酸比索洛尔的合成一2 4 目录 3 3 ( s ) 和( r ) 富马酸比索洛尔的合成条件优化2 5 3 3 1 ( s ) 2 ( ( 4 ( ( 2 异丙氧基乙氧基) 甲基) 苯氧基) 甲基) 环氧乙烷的合成条件优 化2 5 3 3 2 ( s ) 比索洛尔的合成条件优化：2 8 3 3 3 ( s ) 富马酸比索洛尔的合成条件优化3 1 3 4 中间体及富马酸比索洛尔光学纯度的h p l c 测定3 1 3 4 1 2 ( ( 4 ( ( 2 - 异丙氧基乙氧基) 甲基) 苯氧基) 甲基) 环氧乙烷光学纯度的h p l c 测定3 2 3 4 2 比索洛尔光学纯度的h p l c 测定”3 2 3 4 3 富马酸比索洛尔光学纯度的h p l c 测定”3 3 3 5中间体及富马酸比索洛尔光学纯度的h p l c 测定条件优化3 3 3 5 1 2 ( ( 4 ( ( 2 异丙氧基乙氧基) 甲基) 苯氧基) 甲基) 环氧乙烷光学纯度的h p l c 测定的条件优化“3 3 3 5 2 比索洛尔光学纯度的h p l c 测定的条件优化3 4 3 5 3 富马酸比索洛尔光学纯度的h p l c 测定的条件优化3 5 3 6 本章小结3 6 3 6 1 手性富马酸比索洛尔的合成3 6 3 6 2 富马酸比索洛尔光学纯度的h p l c 测定3 6 第4 章问题的讨论“3 7 4 1富马酸比索洛尔的合成问题讨论3 7 4 1 1 ( s ) 2 ( ( 4 ( ( 2 - 异丙氧基乙氧基) 甲基) 苯氧基) 甲基) 环氧乙烷的合成3 7 4 1 2 ( s ) 比索洛尔的合成3 8 4 2中间体及富马酸比索洛尔光学纯度的h p l c 测定3 8 4 3 本章小结3 8 结论4 0 附录4 1 参考文献4 9 攻读硕士期间发表的论文5 2 致谶s 3 v 河北科技大学硕士学位论文 v i 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 综述 1 1 1手性转换 1 1 1 1 手性转换的提出及其意义 手性药物的研究开发主要有两个途径：全新合成光学纯单一异构体药物；或者 把已经上市的消旋体药物转化为以单一异构体药物形式上市，即手性转换( c h i r a l s w i t c h ) t 。 目前，手性转换已经受到了广泛重视，有着巨大的开发潜力和成功的机会。在 8 0 年代以前，由于技术上的原因世界上的手性药物主要以消旋体形式上市，随着分 子药理学广泛深入的研究，以及手性分析技术和手性制备技术的快速提高，药学家 们逐渐认识到药物立体选择性和药效学之间的重要关系；发现消旋体药物中的对映 异构体之间往往存在着不同的药理学活性；进入9 0 年代以后，药学家们进一步认清 了手性药物不同对映体之间的关系，手性药物的不同对映体中可能具有不同的药理 活性，也可能对生物活性有着等同或近乎等同的贡献，不同对映体还可能相互作用 共同发挥药效，从而产生药理学或药代学的不同f 2 ，引。 药害事件再次揭示了手性药物对受体立体选择性不同的重要性。著名的“反应 停事件”是有关手性药物的文献中引用最多的实例。上世纪5 0 年代中期，沙利度胺 以消旋体形式上市，由于孕妇使用该镇静剂缓解妊娠反应，所引起的毒副作用而导 致胎儿海豹畸形。1 9 6 1 年发现孕妇怀孕前3 个月服用此药可导致严重的胎儿畸形，在 全球由反应停致畸的案例有1 70 0 0 例之多，成为上世纪最大的药害事件。1 9 7 9 年研究 人员拆分了该药物，发现只有( s ) 沙利度胺具有致畸作用，( r ) 沙利度胺具有镇静作 用而无致畸作用【4 硎。 0 o 镇静作用 图卜1 沙利度胺 f i g 1 1t h a f i d o m i d e o o 强烈致畸作用 河北科技大学硕士学位论文 此后人们对手性药物对映体在药理学和药动学方面的差异有了更深的了解，对 药物作用立体选择性的认识大大提高。随着手性技术的发展和手性检测技术的提高， 使得制药公司及研究机构尝试研制新的单一异构体药物，同时也致力于研究药物的 手性转换，即用单一异构体代替临床上已认可的消旋体药物而上市，并有可能会成 为新的重磅炸弹级药物。 1 1 1 2 应用手性转换技术开发新药的优点 ( 1 ) 增加了药物的活性或者降低了药物对人体的副作用 酮基布洛芬和布洛芬都是具有手性中心的非甾体抗炎药，它们通过手性转换技 术获得的单一异构体都分别获得了专利证书。其中外消旋体药物布洛芬的s 型异构体 具有生物活性，r 型则没有生物活性，并且布洛芬的r 型n s 型的有效转化过程发生 在人体内。通过研究进一步表明，该药大约7 5 的活性是由其s 型异构体产生的。因 此，服用3 0 0m g l 拘s 型异构体的药效完全等同于4 0 0m g 夕t 消旋体的药效。 布比卡因是阿斯利康公司开发的一个局部麻醉药，多年来在助产术上一直被用 于硬膜外麻醉。对其光学异构体药理的研究发现，该药的s 型异构体的心脏毒副作用 比r 型异构体更小。因此，通过手性技术获得了布比卡因的单一异构体左布比卡因并 已成功上市。 ( 2 ) 延长了药物的专利保护期限 被用来治疗功能亢进性注意缺损障碍病的拟交感神经药物醋哌甲酯( 诺华公司 以利他林上市) 是一个外消旋体药物。c e l g e n e 公司与诺华公司合作成功研发出了醋 哌甲酯的单一光学异构体右哌甲酯，为了获得新药上市前申请，还对年龄在6 1 7 岁之 间的6 8 4 例患有功能亢进性注意缺损障碍病的患者，进行了六种与安慰剂相对照的临 床试验。临床试验结果表明右哌甲酯能有效改善患者运动及性格上的症状，而且药 物耐受性和安全性好。因此，他们相信右哌甲酯肯定会成为又一个新的、优秀的重 磅炸弹级药物，从而延长了醋哌甲酯的专利保护期限，而且最大程度上满足了患者 不断增长的治疗要求。 ( 3 ) 提高了新药的研发效率和降低了成本 通过手性转换技术开发新药具有明显的优势：通过传统方法筛选活性化合物的 成功机率是万分之几，而手性转换技术的研究对象则是本身就具有生物活性和疗效 的药物，因此开发新药成功的机率得到大大提高。例如：阿斯利康公司利用传统药 物化学方法研发质子泵抑制剂新药时，曾筛选了5 0 0 多个奥美拉唑的改造分子，都没 有取得成功。后来利用手性转换技术，对奥美拉唑进行了手性分离得到r 和s 型光学 异构体。通过人体试验发现s 型异构体抑制胃酸分泌作用是r 型异构体的四倍。于是 奥美拉唑的s 型异构体艾美拉唑脱颖而出，并且在2 0 0 0 年3 月成功上市。艾美拉唑也 是第一个疗效超过奥美拉唑的质子泵抑制剂，从而提高了新药的研发效率，减少了 2 第1 章绪论 研发时间，降低了成本，为公司带来了可观的收益。 ( 4 ) 有效避免了某些消旋体药物在血药浓度监测上存在的不利因素 精确监测某些外消旋体药物的血药浓度有着一些困难。例如：用叶酸拮抗剂叶 酸的衍生物甲酸四氢叶酸对患者实施抢救时，尽管非常仔细的监测血药浓度，但是， 因为人体仅吸收有生物活性的s 型异构体，而r 型异构体仍保留在血浆中，所以精确 监测其血药浓度几乎是不可能的p 7 圳。 1 1 1 3 手性转换成功的典型范例 ( 1 ) 艾美拉唑是手性转换成功的药物的典型代表，它是阿斯利康公司的质子泵抑 制剂奥美拉唑的s 型异构体。2 0 0 1 年奥美拉唑的销售额为5 6 亿美元，但是2 0 0 2 年其专 利到期。届时非专利药奥美拉唑将侵占高达8 5 的市场份额，但是通过精心开发和上 市艾美拉唑，阿斯利康公司的市场份额未受影响。2 0 0 1 年艾美拉唑和奥美拉唑销售 额总和接近6 2 亿美元，2 0 0 2 年销售额达到6 6 亿美元。 虽然在众多光彩夺目的药物中奥美拉唑是一颗明珠，但是奥美拉唑存在着明显 的个体性差异。有些患者对它代谢特别迅速，因此需要更多或成倍的剂量才能达到 疗效。而另一些患者对奥美拉唑代谢比较慢，他们对此药物的需求大于所供给的剂 量。于是，1 9 9 0 年阿斯利康公司开始研究奥美拉唑的对映体，以便比较它们的药物 代谢是否存在不同。两种对映体通过人体试验表明：s 型异构体( 艾美拉唑) 的活性 更高。艾美拉唑的生物利用度和口服功效更好、具有较高的症状治疗效果，而且对 于患有食管炎的病人具有较高的治愈率。艾美拉唑的治疗范围超过了其外消旋体， 如果单一光学异构体的优点只是降低一倍的剂量，那就算不上是发明和创新。艾美 拉唑至关重要的作用是延长了奥美拉唑的生命周期，艾美拉唑的专利给阿斯利康公 司奥美拉唑这个同样分子结构的化合物2 0 年的保护1 1 7 1 。 ( 2 ) 最近一个手性转换成功的事例是西酞普兰到依酞普兰的开发。抗抑郁药西酞 普兰是由f o r e s tl a b o r a t o r i e s 在美国以外消旋体上市。在其1 9 9 8 年被批准上市时该药物 的专利就已经到期，但是其作为一个新化合物，该公司还是获得了5 年的市场独占权。 按照美国法律的规定，f d a 在药物独占期内不能受理西酞普兰非专利药品的申请。 各方面的试验研究表明：s 型异构体不仅是疗效的活性异构体，而且它发挥药效快， 起效迅速，还有s 型异构体比外消旋体药物具有更高的效益风险比。2 0 0 2 年8 月，f d a 批准了依酞普兰( s 型异构体) 上市，当西酞普兰的销售额还在增长时，依酞普兰就 开始销售了。2 0 0 2 年f o r e s t 公司财政年度末，西酞普兰的销售额比上一年增长5 2 ， 将近1 1 亿美元。在该财年第四季度，仅依酞普兰的销售额就已经接近8 1 0 0 万美元1 7 1 u j 。 ( 3 ) 国内手性转换成功的例子就是左旋氨氯地平的成功开发。吉林省长春天风制 药有限责任公司研制开发的左旋氨氯地平是氨氯地平的更新换代产品，2 0 0 1 年国家 食品监督管理局( s f d a ) 批准其上市，国外尚无上市产品。消旋体氨氯地平是钙离子 河北科技大学硕士学位论文 拮抗剂，具有降压平稳、作用温和、长效安全的特点，目前已成为临床上治疗高血 压、冠心病的重要药物。氨氯地平左旋对映体具有降血压的作用，而右旋对映体不 但没有降血压的作用，而且还会造成不良反应从而引起面潮红、头痛头晕、肢端水 肿等。左旋氨氯地平药效是消旋氨氯地平的2 倍，是右旋体的1 0 0 0 多倍，与消旋体氨 氯地平相比，去掉了无生物活性的右旋氨氯地平，降低了毒副作用，从而起到了增 效减毒的作用。左旋氨氯地平不仅成为了国家一类新药，而且凭借其良好的药效和 极低的不良反应受到了患者的好评，同时也为制药公司带来了极高的收益【l 。 从上文介绍中可以看出，应用手性转换技术的前景非常光明，优越性相当突出。 就当前而言，不仅一些实力较强的公司在大力应用该技术，而且一些专门从事手性 转换的大公司也在加大研发力度。总之，单一对映体手性药物是新药开发的一个重 要发展战略和机遇，手性转换技术是获取单一对映体药物的重要途径之一。表1 例举 了一些药物手性转换成功的实例i l 8 1 。 表1 - 1 手性转换实例 t a b 1 1 e x a m p l e so fc h i r a ls w i t c h e s 1 1 2 手性药物的制备方法 手性药物的制备方法主要有以下三种途径：不对称合成，外消旋体的拆分和从 第1 章绪论 天然产物中提取【1 2 小】。 1 1 2 1 不对称合成制备手性药物 制备手性药物最直接的方法就是通过不对称反应立体定向合成光学纯对映体， 主要有手性源法、手性助剂法、手性试剂法和不对称立体催化合成方法。 ( 1 ) 手性源的不对称合成：手性源或底物经不对称反应进入了新的手性化合物中； ( 2 ) 手性助剂的不对称合成：借助于手性助剂与反应底物作用而成为具有手性的 中间体1 ，再通过不对称反应得到新的反应中间体2 ，其中的中间体释放出手性助剂 得到新的手性化合物，并且手性助剂可以回收利用； ( 3 ) 手性试剂的不对称合成：把手性试剂加入到非手性底物的反应过程中，得到 的反应产物为新的手性化合物，并且手性试剂能部分被回收利用； ( 4 ) 不对称催化合成：在非手性化合物进行不对称反应时加入一定量的手性催化 剂，使它与反应底物形成反应活性高的中间体，手性催化剂作为手性模板控制反应 物的对映面，经不对称反应得到新的手性产品，而手性催化剂在反应过程中可以循 环使用。 1 1 2 2 外消旋体的拆分制备手性药物 传统的外消旋体拆分法包括分布结晶法和非对映异构体的选择性结晶法。分布 结晶法是指在外消旋体化合物的过饱和溶液中，添加光学纯的晶种，诱导其中一个 对映体从过饱和溶液中结晶出来。非对映异构体选择结晶法是指外消旋体化合物首 先与手性试剂形成非对映异构体，再在合适的溶剂中进行选择性的结晶，此方法在 制药工业中有着广泛的应用，尤其适用于共同存在于相同晶胞中的两个对映体的拆 分。 1 1 2 3 天然产物中提取手性药物 由于动物和植物本身特定的生物化学反应可产生单一的对映体，某些手性药物 可以直接从天然产物中提取得到，如氨基酸、糖、萜类化合物等，也可以利用天然 产物作为起始原料，经过结构改造来制备其它手性化合物。 其中手性源不对称合成法是其中重要的获得手性化合物的方法，此法的优点在 于如果使用光学纯度高的起始物，则只要合理的设计合成路线以防止发生消旋化， 即可以得到光学纯度很高的最终产物，并且产物的绝对构型可以从手性起始物来推 测。 1 1 3 手性药物的检测方法 获得的手性化合物的对映体组成是多少，即对映体过量( e n a n t i o m e r i ce x c e s s e s ) 简称e e 值，是立体化学研究的重要和基本的问题，以便对手性化合物的合成、手性 药物的生物学进行评价。目前已知的测定方法有旋光仪测定法、核磁共振谱法和色 谱法等【1 3 ，1 6 _ 2 2 1 。 5 河北科技大学硕士学位论文 1 1 3 1 旋光仪测定法： 旋光仪是用来测定平面偏振光通过光学手性物质时，其偏振平面所偏转的方向 及旋转角度大小的分析仪器。对于任何一个化合物，如果其纯对映体的比旋值是己 知的话，其光学纯度可以直接从测定的比旋值来计算。比旋光度与各种实验因素的 关系可由下列公式表示： 【q 】爹t 1 0 0 l c ( 1 - 1 ) 式( 1 1 ) 中：a 测定的旋光值 i - 一样品的光路长度 c 一浓度，g l o o m l d 一用于测定的光波长，通常是d 线； 2 卜样品测定的温度， 光学纯度= ( 比旋光度测定值理论值) x 1 0 0 e e = ( s - r ) ( s + r ) x 1 0 0 ( 1 - 2 ) 式( 1 2 ) q b s 是主要对映体，r 是其镜像对映体。对于要求知道精确的光学纯度的 场合，越来越多的研究工作表明旋光仪测定法有很多局限性： ( 1 ) 必须知道纯单一异构体的比旋值，但是大多数未知化合物难以获得纯的单一 异构体； ( 2 ) 比旋光度的测定可能受到多种因素的影响，如：温度、溶液的浓度、少量大 比旋值旋光性杂质、溶剂效应等，有时会产生严重的误差； ( 3 ) 需要相对多量的样品，样品用量通常在几百毫克以上。 可见通过旋光仪测定法来判断手性化合物的对映体纯度，无论灵敏度、精确度 和可靠性都不能满足现代手性化学研究工作的需要。 1 1 3 2 核磁共振谱法 核磁共振( n m r ) 法是测定微量手性化合物e e 值的方法之一，它可以分为以下几 种： ( 1 ) 手性衍生化试剂法； ( 2 ) 手性位移试剂法； ( 3 ) 手性溶解剂法。 在一般情况下，无法用核磁谱直接区分手性对映异构体，因为两个对映异构体 在非手性条件下，其核磁谱中的信号是一样的。然而，可以依靠形成非对映体或类 似于非对映体的作用，可以将核磁谱用于手性对映异构体组成的测定。这些方法都 是利用非对映异构体相应基团的核磁谱信号有可能产生化学位移不等价的原理，从 6 而导致代表两种对映异构体的信号分开，分别积分就可以求出它们的相对含量。其 中，手性溶解剂法由于它属于直接法，测定前不需要对样品作任何前处理，因此该 方法最为简便、快速，并且其测定结果准确可靠。但是该方法对仪器的要求很高， 不适合一般工厂和科研院所对手性化合物的测定，普遍性不高。 1 1 3 3 色谱法 手性化合物对映体纯度的准确测定除核磁共振谱法外，色谱法也占据着相当重 要的位置。在色谱法中常用的拆分对映体混合物的方法有：高效液相色谱法( h p l c ) 、 毛细管电泳法( c e ) 、气相色谱法( g c ) 和超临界流体色谱法( s f c ) 等。它们都具有高效、 灵敏、简易等特点。气相色谱法有一定的局限性，仅适用于对热稳定性好且分子量 低的手性化合物的检测。而液相色谱法的适用范围更广，应用液相色谱测定对映体 e e 值可通过两种方式： ( 1 ) 间接拆分法 采用非手性固定相，利用单一对映体试剂使化合物的对映体衍生化，从而生成 非对映异构体，采用常规固定相就可以达到对映体分离的目的。 ( 2 ) 直接拆分法 采用手性固定相，或者将手性选择物加入到色谱流动相中，使用常规的固定相。 手性固定相可以分为六类： 多糖聚合型( 如衍生化的直链淀粉、纤维素等) 蛋白质亲和型( 如纤维素水解酶、g t l 酸性糖蛋白等) 高分子手性聚合物型( 如网络状的k r o m l o o 5 c h i t b b 等) 手性空穴型( 如衍生化的b 环糊精等) 配位体交换性( 女i s u m i c h i r a lo a 5 0 0 0 等) ( 查) p i r k l e 型( 在硅胶上键和n 3 ，5 二硝基苯甲酰苯甘氨酸等) 手性固定相法现在发展较快，应用范围更广，研究者越来越多，现在手性对映 体在手性固定相( 手性柱) 上的直接分离已被广泛应用于e e 值的测定，用于g c 和 h p l c 的手性柱已经商品化。 1 1 4 手性药物的市场前景 自从1 9 9 2 年美国食品药品监督管理局开始重视手性药物以来，药品公司研发的 新药中手性药物所占比例逐年增加。据统计，目前世界上正在开发的12 0 0 种新药中， 有8 2 0 种是含有手性的药物，其中以单一对映体在研发的占5 1 ，达到6 1 2 种，以消 旋体在研发的占1 7 ，仅：f i 2 0 4 种，可见正在研发中的药物有三分之二是手性的【1 3 ，1 8 1 。 据市场统计，从1 9 9 5 年到1 9 9 9 年这5 年间，世界上单一对映体药物的销售额翻了 一番，由占世界药品市场份额的1 5 增至1 3 。2 0 0 1 年单一对映体药物市场销售额为1 3 9 3 亿美元，2 0 0 2 年为15 2 0 亿美元，分别占全球药品市场的3 6 和3 9 。2 0 0 2 年全球 7 河北科技大学硕士学位论文 畅销的5 0 0 种药物中手性药物占到5 9 ，达2 8 9 种。伴随着手性技术的日臻成熟，世界 手性药物以前所未有的惊人速度迅猛发展，手性药物占总药物的比例将从6 1 增加到 8 0 左右，预计2 0 1 0 年单一对映体的手性药物市场将达n 25 0 0 亿美元1 1 3 j 。 我国在手性药物制备技术方面起步较晚，与发达国家还存在着很大的差距，特 别是在不对称合成和手性技术方面总体水平偏低。但是最近几年中，我国的科研机 构、医药公司和政府部门已经注意到手性技术和手性药物研究的重要性和紧迫性， 特别是其中有关的基础研究的重要性，并在一定的科研计划中给予支持。我国在“十 五 期间投入手性技术研发的经费达至l j 2 0 0 亿元，在手性领域取得了许多重要的科研 成果。例立1 ：1 2 0 0 4 年我国拥有自主知识产权的低毒、高效控制高血压药物“苯磺酸左 旋氨氯地平”采用手性拆分技术研制成功，现在已成功进入国内抗高血压药物的高 端市场，为我国手性药物技术的发展增添了浓墨重彩的一笔。同时由消旋上市的氨 氯地平到左旋氨氯地平的研制也是手性转换成功的典型范例1 1 l 1 3 j 。 目前，世界上手性药物技术的研究正处于方兴未艾的阶段，也为我国在推动手 性科学的发展、实现手性药物的工业化提供了难得的机遇。 1 2本课题的研究意义及研究内容 1 2 1 p 肾上腺素能受体阻滞剂富马酸比索洛尔简介 1 2 1 1富马酸比索洛尔的简介 富马酸比索洛尔，英文名：b i s o p r o l o lf u m a r a t e ，商品名：康可、博苏、洛雅， 化学名称：1 一【4 一【2 - ( 1 - 甲基乙氧基) 乙氧基】- 甲基】- 苯氧基】- 3 一 ( 1 甲基乙基) 胺基】一2 - 丙醇 富马酸盐，分子式：( c l s h 3 1 n 0 4 ) 2 c 4 h 4 0 4 ，分子量：7 6 6 9 6 ，c a s 登录号：1 0 4 3 4 4 2 3 2 ， 其结构式如图1 2 。 o o 图1 - 2 富马酸比索洛尔 f i g 1 2b i s o p r o l o lf u m a r a t e 富马酸比索洛尔由德国默克公司于1 9 7 8 年研制成功，1 9 8 6 年以后相继在德国、 瑞士、法国、美国、日本、中国以消旋体上市，目前已成为b 肾上腺素能受体阻滞剂 中用于治疗高血压、心绞痛及心动过速的首选药物之一【2 3 , 2 4 】。 8 h = 叫孓帅 第1 章绪论 富马酸比索洛尔是新一代选择性b 。肾上腺素能受体阻滞剂，无内在拟交感活性 和膜稳定作用，对肾素分泌有抑制作用。口服几乎全部吸收，生物利用度高达9 0 以上，半衰期为1 0 1 2 小时，一次服药可维持2 4 4 , 时的药效，长期服用无蓄积性毒性。 它兼有亲脂性b 肾上腺素能受体阻滞剂吸收快和亲水性1 3 - 肾上腺素能受体阻滞剂半 衰期长、首过效应低的优点，肝肾各有5 0 的代谢度，平衡清除，在肝肾功能不全 时仍可以使用。另一优点则是不同性别、年龄及个体之间药物动力学的差异很小， 临床上很容易掌握【2 4 1 6 捌。 富马酸比索洛尔具有高度选择性，对1 3 1 受体的亲和力比b 2 受体强1 1 3 4 倍，与阿 替洛尔及美多洛尔相比有最强的b ，受体选择性抑制作用。对照的临床研究结果表明， 每天服用l o m g 剂量的比索洛尔与每天1 0 0 r a g 的阿替洛尔，1 0 0 m g 的美托洛尔或者1 6 0 m g 的普萘洛尔治疗效果相当f 卜2 9 j 。 1 2 1 2 ( s ) 富马酸比索洛尔洛尔和( r ) 富马酸比索洛尔洛尔的简介 富马酸比索洛尔具有一个手性中心，两个对映异构体，分别为r s 构型。目前该 药物在临床用药、药理学和毒理学研究的报道中，都是以消旋体形式供给的。由于 人体内的受体具有特定的手性结构，两个对映异构体在人体高度复杂的手性环境中， 人体处置两个对映异构体存在着差异。因此人体对手性药物的对映异构体之间具有 不同的生理和化学反应，因而导致了光学活性不同的手性分子具有不同的药理和毒 理作用。据文献报道：s ( ) 比索洛尔与