（应用化学专业论文）酒石酸酯对α环己基扁桃酸和酮洛芬对映体的萃取拆分研究.pdf

摘要 本文以疏水性的酒石酸酯为手性选择体，对一环己基扁桃酸 ( c 【c 龇) 和酮洛芬对映体进行了萃取拆分。主要内容如下： 1 建立了药物a 一环己基扁桃酸、酮洛芬对映体的分析方法 分别用含有b 一环糊精、万古霉素的手性流动相，建立了一种反 相流动相h p l c 法分析c 【一环己基扁桃酸、酮洛芬对映体的分析方法， 实现了对两种药物对映体的基线分离，为萃取拆分建立了可靠的分析 方法。 2 合成了一系列的手性选择体l 、d 一酒石酸酯 以l 、d 一酒石酸和脂肪醇为原料，合成了一系列的手性选择体， 讨论了醇酸摩尔比、带水剂用量、催化剂种类及用量对台成产率的影 响，并对目标产物进行了结构表征。 3 对a c h m a 对映体的萃取拆分： 以合成的l 、d 一酒石酸酯为手性选择体，萃取拆分手性药物一 环己基扁桃酸( c 玎a ) 和酮洛芬对映体。考察了两对映体在分别 以酒石酸酯为单一手性选择体的体系( 体系i ) 和酒石酸酯b 一环糊 精分离体系( 体系i i ) 中的萃取分配行为，分别考察了两分离体系中 一环己基扁桃酸对映体的萃取分配行为，考察了手性分离系统的组 成、浓度配比、p h 值等因素对分配比( k ) 和分离因子( a ) 的影响。 实验中发现，d 一酒石酸异丁酯为最佳的手性萃取剂，并且，手性萃 取剂对拆分对象有较好的识别作用：l 一酒石酸酯易于萃取 s a c h m a ，d - 酒石酸酯易于萃取r _ c 【c h m a 。本文通过三点识别作 用对实验中出现的这种规律进行了分析。 4 对酮洛芬对映体的萃取拆分： 采用手性萃取剂l 一酒石酸正丁酯，研究了酮洛芬对映体在1 ，2 一 二氯乙烷一甲醇水( 5 0 ：5 0 ，v v ) 两相体系中的萃取分配行为。考察 了手性分离系统的组成、浓度配比、有机溶剂、溶解酮洛芬的甲醇水 溶液浓度等因素对分配比( k ) 和分离因子( a ) 的影响，并对其进 行了初步的机理探讨。 关键词：a 环己基扁桃酸，酮洛芬，对映体，酒石酸酯，手性萃取 a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , a c y c l o h e x y l - m a n d e l i ca c i d ( a c h m a 、a n d k e t o p r o f e n e n a n t i o m e r sw e r es e p a r a t e db yc h i r a le x t r a c t i o nw i t hs y n t h e s i z e dl - , d t a r t a r i ce s t e r sa sc h i r a ls e l e c t o r t h em a i nc o n t e n t sc a nb es u m m a r i z e da s f o l l o w s ： le s t a b l i s h m e n to f t h ea n a l y t i cm e t h o d s e n a n t i o m e r i cs e p a r a t i o no fg t - c h l 讧aa n dk e t o p r o f e nw a ss t u d i e db y r e v e r s e dp h a s eh p l cw i t hb c y c l o d e x t r i na n dv a n c o m y c i na sc h i r a l m o b i l ep h a s ea d d i t i v e s r e s p e c t i v e l y n l ee n a n t i o m e r sw e r es e p a r a t e da ta b a s e l i n el e v e l a n a l y t i cm e t h o d sw e r ee s t a b l i s h e d 2s y n t h e s i so f l ，dt a r t a r i ce s t e r s as e r i e so fc h i r a ls e l e c t o rl ，d t a r t a r i ce s t e r sw a ss y n t h e s i z e db y r e f l u x i n gl ，d t a r t a r i ca c i da n ds a t t ya l c o h 0 1 t h ee f f e c to fm o l er a t i o s o l v e n t ，k i n d so fa n dc o n c e n t r a t i o no fc a t a l y s to nt h ee s t e r i f i c a t i o nw a s i n v e s t i g a t e d 1 1 h es t r u c t u r eo fa i m e dp r o d u c tw a ss t u d i e db yi n f r a r e d s p e c t r u m 3c h i r a le x t r a c t i o no fc 【c h m ae n a n t i o m e r s r e s o l u t i o no fa - c h m ae n a n t i o m e r sb ye n a n t i o s e l e c t i v ee x t r a c t i o n w i t ht a r t a r i ce s t e r sh a sb e e ns t u d i e d d i s t r i b u t i o nb e h a v i o ro fc 【c h m a e n a n t i o m e r sw a se x a m i n e di nt w os e p a r a t i o ns y s t e m s ：s y s t e mi i st h e s y s t e mw i t ht a r t a r i ce s t e ra st h ec h i r a ls e l e c t o r t h es y s t e mw i t ht a r t a r i c e s t e r 1 3 - c y c l o d e x t r i na sc h i r a l s e l e c t o ri s s y s t e m i i t h ee f f e c to f c o m p o s i t i o n ，c o n c e n t r a t i o na n dp ho ft h es e p a r a t i o ns y s t e mo nt h e e n a n t i o s e l e c t i v i t yh a sb e e ne x a m i n e d i tc a r lb ef o u n dt h a t c h i r a ls e l e c t o r c a nb e w e l lr e c o g n i z e do nt h ee n a n t i o m e r s ：s - e n a n t i o m e rw a se a s i l y e x t r a c t e db yl - t a r t a r i ce s t e r sa n dr - e n a n t i o m e rw a se a s i l ye x t r a c t e db y d - t a r t a r i ce s t e r s t h i sl a wc a nb ea n a l y s e dw i t ht h r e ep o i n ti n t e r a c t e d r e c o g n i t i o n 4c h i r a le x t r a c t i o no f k e t o p r o f e ne n a n t i o m e r s d i s t r i b u t i o nb e h a v i o ro fk e t o p r o f e ne n a n t i o m e r sw a se x a m i n e di n t h e m e t h a n o l - a q u e o u s ( 5 0 ：5 0 ，v v ) a n do r g a n i c s o l v e n tm i x t u r ec o n t a i n n i n gt a r t a r i ce s t e r s t h ei n f l u e n c eo fl e n g t ho fa l k y lc h a i no ft a r t a r i c e s t e r s ，c o n c e n t r a t i o no fl t a r t a r i ce s t e r sa n dt h em e t h a n o la q u e o u s t h e k i n d so fo r g a n i cs o l v e n to np a r t i t i o nr a t i oa n ds e p a r a t i o nf a c t o r sw a s i n v e s t i g a t e d t h er e c o g n i t i o nm e c h a n i s m w a sp r i m a r y d i s c u s s e d k e y w o r d s c 【- c y c l o h e x y l - m a n d e l i ca c i d ，k e t o p r o f e n ，e n a n t i o m e r , t a r t a r i ce s t e r , c h i r a le x t r a c t i o n i i i 硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 手性药物研究的意义 手性是自然界中最重要的属性之一，分子手性识别在生命活动中起着极为重 要的作用。具有手性中心或不对称中心的物质，其一对映体( 即具有光学活性) 的作用及用途往往具有相反的作用、完全不同的作用等。这种差别不但表现在 手性医药产品中，在农药、香料、食品、材料、中间体等领域的生产中，这种差 异特性也十分显著1 。由于手性产品具有不同的药理活性，近年来，手性药物 的研究已成为人们关注的重大课题。 1 1 1 手性药物对映体的药理活性 手性药物是指由具有药理活性的手性化合物组成的药物“。手性药物在药物 中占有很大的比例，据报道，天然或半合成药物几乎都有手性，其中9 8 以上为 光学活性物质；全合成药物的4 0 为手性药物，而且目前常用的7 0 0 多种药物有 一半至少含有一个手性中心，其中9 0 为外消旋体”1 。由于手性优择现象使得作 为生命活动重要基础的生物大分子如蛋白质、多糖、酶、核酸及受体等具有手性， 也使酶只对特定手性的底物进行催化反应，受体仅与特定手性小分子结合，因而 在许多情况下，手性药物的一对对映体与生物大分子的作用具有不同的选择性， 在生物体内的药理活性、代谢过程、代谢速率及毒性等存在显著的差异”1 。具体 可能存在以下几种情况： 1 1 1 1 两种对映体的治疗作用相同 两种对映体有相同的治疗作用，但作用强度不同 这类手性药物的两对映体具有相同性质的治疗作用，但由于对映体与受体的 亲和力不同，因而作用强度不同。此类药物包括一些b 受体阻滞剂、a 芳基丙酸 类的非甾体抗炎镇痛药、抗凝药、抗癌药、抗抑郁药和抗组胺药等，详见表l ”1 ”。 两种对映体治疗作用相同，副作用由其一种对映体产生 沙利度胺( 反应停) 是一种镇静药，曾作为妊娠反应的治疗药风行一时，它的 两种对映体有相同的镇静作用，致畸胎作用是由( s ) 一( 一) 一异构体所致，而 ( r ) 一( + ) 一异构体则是安全有效的。噻吗洛尔两对映体的降眼压作用相同，但仅 ( s ) 一异构体具有较强的b 一阻滞作用，局部应用治疗青光眼可因吸收进入循环而 引起支气管收缩，造成支气管哮喘性致死，所以( r ) 一噻吗洛尔治疗青光眼是安 全的“。美沙芬的两对映体都有相似的镇咳作用，但左旋体有镇痛活性且极易成 瘾，右旋美沙芬则没有成瘾性和吗啡样副作用，因此是一种优良的镇咳药。1 。 硕士学位论文第一章绪论 表1 - 1手性药物物两对映体作用强度比较 t a b l e1 - 1t h ec o m p a r i s o no f t h et w oe n a n t i o m e r so f c h i r a ld r u g s 两种对映体有相同的治疗作用，但其中一种对映体还有另外的治疗作用 丙氧芬的左旋体和右旋体有相似的镇咳活性，但仅右旋体有镇痛作用，作为 单一对映体镇痛药或镇咳药已分别开发上市。1 。异博定的两对映体具有不同程度 的钙通道拮抗作用，但( r ) 一异构体还能明显提高抗肿瘤药物的抗肿瘤活性，因 此( r ) 一异构体作为化疗增敏剂开发具有重要的意义“。 1 1 1 2 两种对映体治疗作用不同 两种对映体治疗作用互补，合并或以外消旋体给药有利 抗休克药多巴酚丁胺的左旋体为q 一受体激动剂，对b 一受体激动作用轻微， 而右旋体为b 一受体激动剂，对一受体作用轻微；因此该药消旋体能增加心肌收 缩力，但不加快心率和升高血压“。利尿药茚达立酮的( r ) 一( 一) 一异构体具有利 尿作用，但有引起血中尿酸升高的副作用；而( s ) 一( + ) 一异构体有促进尿酸排泄的 作用；当两种对映体达到一定比例能取得最佳疗效“。奈必洛尔是一种降压药， 它的( + ) 一异构体为b l 受体阻滞剂，而( 一) 一异构体能降低外周血管阻力，并对心脏 有保护作用；因此以外消旋体给药为佳嘲。氨磺洛尔也是一种降压药。( r ) 一异构 体为b 厂受体阻滞剂，( s ) 一异构体为a 厂受体阻滞剂。盐酸曲马多的( 一) 一异构 体和( + ) 一异构体的镇痛作用的机理分别是激动吗啡受体和抑制单胺递质再摄取， 有协同作用，目前临床以消旋体给药。 一种对映体有治疗作用，另一种无治疗作用 合霉素中具有抗菌活性的是( r ，r ) 一异构体( 氯霉素) ：( s ，s ) 一异构体无活性， 硕士学位论文 第一章绪论 现已淘汰。氧氟沙星为氟喹诺酮类广谱抗菌药，左旋体具有抗菌作用，右旋体无 效。a 一甲基多巴亦属此类，其降压作用都是由( s ) 一( 一) 一异构体所产生“”。 一种对映体主要起治疗作用，另一种对映体主要产生毒副作用 此类手性药物较多，详见表2 。删。 表1 2 两对映体有不同的作用 1 、a b l e1 2t h ed i f f e r e n te f f e c t so f t h et w oe n a n t i o m e r s 两种对映体分别有不同的治疗作用 普洛帕芬的右旋体有止咳作用，而左旋体有止痛作用“”。奎宁与奎尼丁是一 对非对映体，左旋奎宁是抗疟药，而右旋的奎尼丁则是抗心律失常药。 1 1 1 3 两种对映体治疗作用相反 这类手性药物的两对映体药效拮抗，往往一种对映体能抵消另一种对映体的 部分药效，如表3 所例”1 。 袁1 - 3 两种对映体的药理作用相反 t a b l e1 - 3t h eo p p o s i t ee f f e c t so f t w oe n a n t i o m e r s 硕士学位论文第一章绪论 1 1 2 手性化合物的市场前景巨大 手性化合物在各个领域中所显示的作用相当突出，随着人们对手性药物的两 个对映体功能作用的认识不断深入，其光学活性对映体的市场需求将日益增加， 仅就手性药物而言，仅几年世界市场上单一对映体药物每年以2 0 以上的速度增 长；目前正在开发的1 2 0 0 种新药中，2 3 是手性药物，1 9 9 9 年全球手性药物销 售额达1 0 0 0 亿美元。 目前市场上销售的1 8 5 0 种药物中天然及半合成药物有5 2 3 种，其中手性药物 有5 1 7 种，非手性药物有6 种；在化学合成药物1 3 2 7 种中非手性药物有7 9 9 种， 手性药物有5 2 8 种，其中以单一手性药物出售的有6 1 种，以外消旋体出售的有 4 6 7 种“。自9 0 年代以后，手性药物的开发开始走上快车道，表1 4 中可以看 出手性药物在世界市场中所占比重逐渐增大“。 表卜4 手性与外消旋药物所占市场比例 t a b l e1 - 4t h er e l a t i o no f c h i m ld r u g sa n dr a c e m a t e si nt h em a r k e t 虽然手性药物在目前使用的药物中占有很大的比例，而且目前的药物生产 中，手性药物已经超过了5 0 ，但是，据统计，目前市售的1 8 5 0 种药物中，除一 些激素、抗生素等天然药物主要以单一异构体存在外，其它的合成药物则多数是 以消旋体供药的“”，这显然会给疾病的治疗或其他方面的应用带来一些严重的问 题1 。 因此，如何获得单一异构体手性药物成为当前国际药物研究最热门的方向 2 0 2 1 4 硕士学位论文第一章绪论 1 2 手性药物对映体的拆分方法进展 随着人们对手性药物对映体间生物活性的差异的认识，逐渐意识到发展单一 对映体药物的重要性，同时近十多年来不对称合成和拆分技术的飞速发展和进 步，也使单一对映体药物有了技术上的保障。“。1 9 9 2 年美国f d a 发布的有关手 性药物的指导原则。该原则要求，对于含有手性中心的药物必须测定每一个对映 体，活性强度，质量及纯度。如果各个对映体的药物动力学不完全相同，则要求 分别测定它们各自的剂量线性关系及观察改变了的代谢产物和药物相互作用的 影响。要求必须证明各个对映体无严重的毒、副作用以预防某一个异构体对人体 产生的有害反应。f d a 的这个指导原则有助于并必将加速单一对映体药物的发 展2 “。 单一对映体手性药物可通过三种方法获得：手性源合成法，不对称合成 法，外消旋体拆分法。手性源合成法由于天然手性物质的种类有限，要合成多种 多样的目的产物会遇到很大困难，而且合成路线步骤繁多，也使得产物成本十分 高昂。对于各种外消旋体，化学不对称合成高旋光收率的反应仍然有限，生物的 不对称合成具有很高的选择性，反应介质通常为稀缓冲水溶液，反应条件温和， 但对底物要求高、反应慢、产物的分离困难，因而在应用上也受到一定的限制 。7 “。外消旋体拆分法，据报道啪1 ，大约有6 5 的非天然手性药物是由外消旋体 或中间产物的拆分得到的。外消旋体的拆分已成为获取旋光性化合物十分重要的 方法。 目前，外消旋体拆分法主要有以下几种方法： 1 2 1 结晶法 该方法就是利用化合物的消旋异构体在一定温度时较外消旋体的溶解度小， 易析出的性质，在外消旋体的溶液中加入某一种旋光异构体作为晶种，诱使与晶 种相同的异构体先行析出，以此达到分离目的”1 。这种方法被认为是一种比较经 济的方法。但是该方法单程收率比较低，只适用于拆分那些由两种对映体晶体的 机械混合物组成的聚集体，但遗憾的是具有这种结构的物质不超过所有外消旋体 的2 0 。而对于其余大多数的外消旋体混合物来说，则不能用该法进行拆分。此 外，由于该方法的操作条件不容易控制，在拆分过程中，往往因对映体浓度的增 加而导致夹带析出现象，因而不能很好地保证光学纯度。 1 2 2 动力学拆分法 对映体a 和a 与一个手性试剂( 拆分剂) b 反应的过渡态分别为a b 和 a b ，它们之间已不呈镜像关系，两者的能量也不相同；因此a 和a 分别与b 硕士学位论文第一章绪论 反应时，他们的活化能就不同，反应速度也不一样，例如扁桃酸的两个对映体与 光活性薄荷醇酯化的速度比为o 8 9 7 。”“。如果用不足量的拆分剂与外消旋体作 用，则反应快的对映体将优先完成反应，而剩下反应慢的对映体，从而达到拆分 的目的。 长期以来，该法一直存在着拆分剂筛选上的盲目性，并且在拆分化合物的类 型上也存在着一定的局限性。 1 2 3 酶拆分法 酶法拆分是利用酶对特定光学异构体的转移性催化反应( 多数为水解反应) ， 使之生成完全不同的化合物，再与其对映体分离，通常以脂肪酶、酯酶、蛋白酶 等进行水解，是一种近年来逐渐受到重视的拆分方法。由于酶法具有拆分效率高 和立体选择性高、反应条件温和、专一性强、操作简单和有利于环保等优点“1 ， 而使得它在工业生产中具有很好的应用前景。但由于酶在酸碱性较强的条件下， 稳定性较差，重复利用性差，与底物和反应物分离困难等缺点，阻碍了酶法在实 际生产中的应用。 1 2 4 色谱拆分法 色谱拆分法是依据对映体在吸附剂上吸附性能的差异而进行拆分分离的技 术，包括气相色谱法、液相色谱法、纸色谱法、配位色谱法、模拟移动床吸附法 。”。其中气相、液相、纸色谱法主要应用于分析过程，这方面的文献报道m 州非 常多，其优点是操作方便、直观、快速。从工业化的角度出发，配位色谱及模拟 移动床色谱有相当大的应用前景，尤其是模拟移动床色谱技术有望实施较大规模 的生产过程。但吸附介质的来源、稳定性、寿命及价格是该技术能否工业化的关 键。 1 25 不对称转换法 该方法是将饱和体系中光学异构体的分步结晶和其对映异构体( 或非对映异 构体) 的同时外消旋化( 或差向异构化) 相结合，使结晶拆分和消旋化“一锅烩” 进行，把外消旋混合物转化成一种光学异构体，这种方法省去了诱导结晶等经典 拆分中的消旋化步骤，也避免了另一种对映体的损失，基本上保证了所需物质的 光学纯度。由于该方法较其他方法来说，发展比较晚，不对称转换过程中的动力 学及热力学研究不够，理论尚不完善，还没有一个系统的理论来指导人们选择高 效易得的拆分剂和拆分体系。 硕士学位论文 第一章绪论 1 2 6 膜拆分法 膜拆分法又可分为液体膜拆分法和手性固定膜拆分法。前者基于选择性萃 取；后者基于对映体间亲和性的差异。在各种膜技术中，选择性比较好的是适用 流动载体的液体膜的方法，选择性的大小取决于所使用的载体分子的性质。膜拆 分具有低能耗、连续生产的特点，有良好的应用前景，但是该技术的研究才刚起 步。龙远德等“”以b 一环糊精聚合物膜拆分氨基酸( d l - 苯丙氨酸、d l 一色氨酸、 d l 一酪氨酸等) 取得良好效果。1 9 9 4 年，a k z o n e b e l 公司开发了一种先进的膜 分离技术，借助于单一旋光体有机溶媒( 例如l 一酒石酸酯或d 一酒石酸酯) 的流动， 使消旋体药物中的一种对映体透过薄膜进入相应的有机溶媒中，流出液经浓缩、 分离即可得到单一旋光性化合物。这种方法己达到生产规模。 1 2 7 萃取拆分法 所谓萃取拆分技术，就是将外消旋体的两个对映体有选择性地从一个液相萃 取到另一个不相溶的液相，从而达到分离对映体的目的。萃取拆分法是将传统的 溶剂萃取技术应用于外消旋体的拆分。根据文献报道和研究可以看出，目前至少 存在三种萃取拆分体系，即：亲和萃取拆分体系、配位萃取拆分体系和形成非对 映体立体异构体萃取拆分体系。另外，膜技术用于萃取拆分过程有助于实现萃取 拆分分离。 亲和萃取拆分法 在亲和萃取拆分体系中，处消旋体和拆分剂之间至少分别有两个作用点，这 样一对外消旋体由于构型上的差异，与拆分剂间形成的非对映体配合物稳定性便 不同，其物理性质如溶解度也就有差异；而且，对映体与拆分剂之间的作用点越 多，这种差异就越大，从而使对映体得以萃取拆分“1 1 ”1 。1 9 6 8 年，b o w m a n 等“” 发表的论文中报道了l ( + ) 酒石酸异戊酯等作萃取剂萃取拆分樟脑磺酸，二一 ( 4 一吡啶基) 乙二醇等消旋化合物，获得一定的拆分效果，但不是很理想。v l a d i m i r 等考察了6 种手性冠醚对1 0 种氨基醇对映体立体选择性分配行为，取得了较高 的立体选择性，发现立体选择性主要依靠冠醚和氨基醇对映体的绝对和相对构 型。蔡水洪等“”研究了酒石酸酯手性选择体对麻黄碱差向异构体的萃取性能。唐 课文等“”1 以疏水性l 酒石酸酯为萃取剂萃取分离了氯噻酮、扁桃酸、叔丁喘宁 等药物对映体。在n a p f 。存在的条件下，p r e l o g 等研究了用酒石酸酯作萃取剂萃 取拆分消旋麻黄碱的过程，结果表明，麻黄碱的一对对映体在两相中具有不同的 分配特性。 配位萃取拆分法 该法是以手性试剂为配体与中心离子( 多数为过渡元素的离子) 形成的配合 硕士学位论文第一章绪论 物( 络离子) 作为萃取拆分剂，与对映体形成螯合物。由于对映体构型上的差异， 所形成的螯合物的稳定性不同，其物理性质表现出极大的差异，在两相间的分配 行为表现不同，从而实现对映体异构体的拆分。j 6 r 6 m e 等。1 以疏水性手性三磷酸 阴离子为手性选择体，通过形成配合物，实现i r i s ( d i i m i n e ) r u t h e n i u m ( i i ) 有效萃 取分离。t o s h i f i u n i 等。“用正十二烷基脯氨酸或正十二烷基羟脯氨酸的醇溶液萃 取拆分含c u ”的亮氨酸水溶液中的亮氨酸对映体，结果发现正十二烷基l 一脯氨酸 或羟脯氨酸的醇溶液中富集了更多的l 一亮氨酸。t a k e u c h i 等4 ”在类似的体系中， 采用连续进样逆流溶剂萃取技术，成功实现了缬氨酸对映体的高纯度分离。可以 看出，有关配位萃取拆分体系的研究报道多数集中在氨基酸对映体的拆分，说明 这一萃取拆分体系能够有效地进行氨基酸对映体的拆分“。 形成非对映体异构体的萃取拆分法 分子手性相互作用会引起非对映分子物化性质差异，其作用强度与溶剂有 关，这样，利用手性试剂使对映体转化成非对映体，依据非对映体物化性质的差异 ( 如溶解度的差异) 就可实现对映体的拆分。这也正是形成非对映立体异构体拆分 体系的拆分机理。f o g a s s y 等以手性碱化合物作为拆分剂，与被拆分的对映体形成 非对映立体异构体，然后，以超l 临界c 0 2 为萃取剂成功萃取拆分了五种酸性外消 旋体物质。f o g a s s y 等的研究虽然采用了超临界萃取技术，但从理论上讲，选择合 适的溶剂，采用传统液液萃取技术同样可达到拆分分离非对映立体异构体的目的 这也可从形成非对映体立体异构体结晶拆分法的原理及实例中得到支持。 膜技术协助下的萃取拆分 膜技术已广泛用于物质的分离。d i n g 等嘲1 将膜技术用于对映亮氨酸的萃取 拆分过程，实现了d 一和卜亮氨酸的分离。 中空纤维膜内、外侧分别涂有聚乙烯醇凝胶薄膜，以防止膜两侧的对流传递 作用，但可以允许自由地扩散传递。操作时，使含c u “的亮氨酸对映体的水溶液走 管形膜的内侧，十二烷基羟脯氨酸的辛醇溶液走外侧，内外两侧流体逆向流动。作 者在这样的系统中实现了对映体亮氨酸的拆分分离，而且发现这样的膜萃取拆分 系统的分离效率远高于传统的转盘萃取塔和填料萃取塔。k e u r e n t j e s 等用类似的 方式对1 6 种对映体进行萃取拆分实验，分离因数从1 0 2 蛰 1 0 6 不等。k o j i o r a b e 等将 酶反应与膜技术结合起来实现苯基甘氨酸对映体的萃取拆分。 这些研究工作表明手性萃取方法比常用手性分离方法具有更优异的特性。 对于这几种拆分方法如结晶法，酶促拆分法和色谱法来说，其所需的拆分成 本较高，周期长，而且适用范围小，对大多数外消旋体来说仍难以适用。 手性溶剂萃取是近年发展起来的一种新的对跌体制备性分离技术，其对于各 种外消旋体的拆分，尤其是水溶性外消旋体的拆分，分离体系的选择有一定的规 硕士学位论文 第一章绪论 律可循，并且适用范围也大大扩宽。手性溶剂萃取拆分法有望成为连续、高效、 廉价的大规模拆分方法。”。 1 3 本课题选取药物的依据 本文主要选用了两种手性药物a 一环己基扁桃酸和酮洛芬对映体作为拆分对 象。 1 3 1n 一环己基扁桃酸 q 一环己基扁桃酸( a - - c y c l o h e x y l m a n d e l i c a c i d ，简称a c h m a ) 是一种重要的手 性药物前体( 结构式如图1 1 ) ，它可以用来合成多种手性药物，如奥昔布宁 ( o x y b u t y n i n ，简称o x y ) ，以及其代谢物d e s e t h y l o x y b u t y n i n 等。这些药物都具 有重要生物活性及良好疗效。其中o x y 是治疗尿失禁的领头药物，市场前景非 常好。经药理研究发现，服用消旋o x y 会引起口干、乏力、腹泻以及心跳加速 等副作用，这将造成用药剂量减少或断续用药，且老人及心脏病人对该药的使用 也受到限制。而s 型的o x y 相对于消旋o x y 来说，不仅药效高，更重要的是 减少了副作用。因此需要对其消旋体进行拆分或对其手性前体( s ) a - c h m a 进行 酯化以得到s 型奥昔布宁，而后一种方法可大大降低成本。另外一种药 o x y p h e n o n i u m b r o m i d e ，也需要先合成其手性前体a c h m a 才能制得”1 。以上所 述都大大增加了对映体纯的一c h m a 的需求量，因此，研究高分离度的- 环己 基扁桃酸对映体拆分和测定方法已迫在眉睫。 图卜1a - c f l m a 的结构式 f i g1 - 1t h es 仉l c n l r eo f a c y c l o h e x y l m a n d e l i c a c i d 对消旋一c h m a 的拆分通常采用非对映立体异构体法和h p l c 法，晶体机 械分离法、生物化学拆分法还未见报道。非对映立体异构法拆分a - c h m a 效率 高，但该法反应步骤长、收率低，通常拆分剂价格昂贵。美国的b a k a l e 和l o p e z 等发明了以酪氨酸甲酯( 简称t m e ) 为拆分剂拆分消旋n c h m a 的方法，得到 9 9 e e 的非对映体，收率4 2 。用h p l c 法拆分对映体，一般只用于分析。h p l c 用的手性柱现在已经开发了许多在市场销售，它可以分离手性化合物中的对映 9 硕士学位论文 第一章绪论 体，但价格昂贵。k g f e i t s m a 等发现固定相中含有与硅胶以共价键相连的1 3 环 糊精在拆分n c h m a 外消旋体中取得较好的效果o ”。 1 3 2 酮洛芬 a 一芳基酸作为一类重要的非甾体抗炎药( n s a i d s ) c s s ，在过去的二十年中得 到了大量的研究，酮基布洛芬便是其中的一种，酮洛芬( k e t o p r o f e n ) 化学名为 2 一( 3 苯甲酰苯基) 丙酸，是一种优良的非甾体类消炎、镇痛药物，其消炎镇痛 作用是阿斯匹林的1 5 0 倍，解热作用是阿司匹林的1 0 0 倍，临床上用于治疗慢性类 风湿性关节炎，变形性关节炎、外伤和术后疼痛等。与其它丙酸类抗炎药相比。具 有消炎作用强、副作用小和毒性低等优点，因此被广泛使用。酮洛芬的外周镇痛 作用机制类似于阿斯匹林类药物，主要是可逆地抑制环氧合酶和脂氧合酶，从而 抑制p g ( 前列腺素) 和白三烯的生物合成，对抗疼痛和炎症的化学介质缓激肚而 产生镇痛、抗炎作用。另外可能有中枢止痛作用。w i l i e r 等用电生理学研究表 明，酮洛芬对人有明确的中枢镇痛作用，静注酮洛芬可迅速透过血脑屏障，降低 脊髓对伤害性反射的感受闽值。酮洛芬为非活性前体药，在体内转化为活性代谢 物，后者可抑制前列腺素的合成，产生临床治疗效果。主要治疗风湿性及类风湿 性关节炎、骨关节炎及强直性脊椎炎。h v o u a c 等回顾1 5 年的使用历史认为酮洛 芬镇痛作用优于同类药物且维持时间长，毒副作用小，安全性及耐受性好。与其 它镇痛药相比，酮洛芬的主要优点是没有呼吸抑制和成瘾性，副作用较少。因此， 国外除广泛用于上述疾病外，还用于术后疼痛、口腔科疼痛、急性内脏痛、急性 肌损伤痛、产后止痛、腰腿痛、慢性癌痛及原发性痛经等。根据多年的观察，酮 洛芬胃肠道副作用约0 9 4 1 0 0 0 0 ，主要表现为消化不良、胃灼热感、恶心、呕 吐、腹泻或便秘。偶见出血或溃疡。这些副作用与布洛芬或叫垛美辛无显著差异 【5 町 o 酮洛芬分子结构中有一手性中心，存在一对对映异构体。长期以来，市售的 酮洛芬均为外消旋体，本药自7 0 年代以来，报道的合成方法很多，但均为合成 外消旋体。药理研究发现，该药的两种异构体中，s ( + ) 酮洛芬具有较高生 理或药理活性”。m a u l i o n 等m 1 对酮洛芬的s ( + ) 对映体的临床前药理和临床 药理作了大量研究，发现其作用几乎为同剂量消旋异构体的两倍，其高镇痛强度 为布洛芬的2 0 4 0 倍，几乎与度冷丁相当，对中等及剧烈疼痛均有效，且镇痛作 用起效迅速，无成瘾性。同时，酮洛芬的s 一( + ) 对映体以不良反应少、病入耐受 性好等优点优于消旋体。而r _ ( ) 酮洛芬对牙周病有极好的防治作用。对手性 药物酮洛芬的拆分研究，将具有显著的经济和社会效益。不仅可提高其外消旋体 的药效，降低药物毒性，还可以将两种对映体分别开发为不同适应症的治疗药物 ”“。目前，国外已有右旋酮洛芬上市，由意大利m e a n a r i n i 公司开发。因难溶于 硕士学位论文 第一章绪论 水，吸收较差，胃肠道刺激性大，故影响其临床应用前景。目前我国已在开发研 制之中。 c o o h 图1 - 2 酮洛芬的结构式 f i g1 - 2t h es t r u c t u r eo f k e t o p r o f e n 获得光学纯酮洛芬的方法有化学不对称合成法、生物催化动力学拆分、立体 选择性结晶法、色谱法等。不对称合成法中存在着步骤复杂、中间过程易消旋化、 产物光学纯度不理想等问题。微生物法拆分过程简单，成本低，催化简单易得， 它的主要缺点是通常都需要经过繁琐而冗长的筛选过程。立体选择性结晶法对萘 普生、布洛芬的拆分很有效，但对于酮洛芬来说，选择性无法满足拆分的要求”1 。 色谱法对于a 一芳基丙酸类药物对映异构体的拆分，文献报道有气相色谱法、高效 液相色谱法等。气相色谱法进行柱前衍生化需要较长时间，同时气相色谱分析的 较高温度可能会使衍生物分解。高效液相色谱法中，采用手性柱直接进行拆分的 方法虽然简单，但手性柱成本较高。因此，本文选用溶剂萃取法来拆分酮洛芬对 映体。 1 4 本课题研究的主要目标和任务 本文选用采用手性溶剂萃取拆分法，对a 一环己基扁桃酸和酮洛芬两种药物对 映体进行了拆分研究，考察t a - 环己基扁桃酸和酮洛芬两种药物对映体在含有手 性选择体的水一有机溶剂两相系统中的萃取分配行为，考察p h 、手性选择体浓度、 有机溶剂等因素对萃取性能的影响。 建立了n 一环己基扁桃酸和酮洛芬两种对映体手性流动相高效液相色谱分析 方法： 基于化学热力学原理和质量守恒定律，对手性萃取平衡的基本理论进行了研 究，指出手性萃取是依据手性选择体和药物对映体生成了两个非对映体来实现， 两非对映体在疏水性有机相中自由能差a ( a g ) 为手性萃取分离提供推动力。理 论上，只要一a ( a g ) 大于0 ，即分离因子( c t ) 大于l ，就能实现对映体的萃取分离； 采用具有手性识别能力的b 环糊精和酒石酸酯为手性选择体，双相识别手性 萃取拆分i o t 一环己基扁桃酸对映体，考察t f l 一环糊精浓度、酒石酸酯浓度、不同取 硕士学位论文 第一章绪论 代基的酒石酸酯以及p h 值对萃取效果的影响，为外消旋体的萃取拆分研究提供 理论指导； 采用具有应用前景的酒石酸衍生物作为手性选择体，考察p h 、手性选择体 浓度、有机溶剂等因素对酮洛芬药物对映体萃取性能的影响，研究了具有不同取 代基的酒石酸衍生物手性选择体的萃取性能及手性识别机理。 硕士学位论文第二章药物对映体分析方法的建立 第二章药物对映体分析方法的建立 2 1 实验仪器与试剂 2 1 1 实验试剂 a 一环己基扁桃酸( a c h m a ) ，含量 9 8 ，安徽省广德科苑化工有限公司； 酮洛芬( k t ) ，含量 9 9 9 ，湖北武穴市迅达药业有限公司：磷酸二氢钾，优 级纯，含量 9 9 5 ，天津市光复精细化工研究所；乙醇，分析纯，含量 1 9 9 7 ， 长沙安泰精细化工实业有限公司：乙腈，分析纯，天津市光复精细化工研究所； b 一环糊精( 1 3 - c d ) ，分析纯，含量 9 9 0 ，天津市光复精细化工研究所；甲醇， 分析纯，含量9 9 5 ，天津市光复精细化工研究所；三乙胺，分析纯，含量 9 9 0 ，天津市东丽区天大化学试剂厂；醋酸，分析纯，含量9 9 5 ，武汉宏 大化学试剂厂：万古霉素，华北制药集团新药研究开发中心； 磷酸氢二钠，分 析纯，含量 9 9 0 ，天津市东丽区天大化学试剂厂；磷酸，分析纯，含量 8 5 ， 长沙市湘科精细化工厂。 2 1 2 实验仪器 p h s 一2 9 a 型酸度计( 上海雷磁仪器厂) ；p 2 7 0 高效液相色谱仪( 大连依利特 分析仪器有限公司) ，d a d2 3 0 二极管阵列检测器，4 6 x 2 0 0m mh y p e r s i lo d s 柱，l i c h r o s p h e rc 8 柱，2 5 0 m m 4 6m n l ，2 0 止进样器；w z z 2 b 自动旋光仪， 上海精密科学仪器有限公司。 2 2 分析方法 2 2 1a 一环己基扁桃酸的分析方法 环糊精及其衍生物是主客体化学的重要研究对象，它是研究的最早并且也 是最重要的具有包结作用和应用价值的大环化合物之一。 环糊精是一种水溶性，非还原性，不易被酸水解的白色结晶性粉末。环糊精 是由淀粉在淀粉酶的作用下产生的环状寡糖，由a - ( 1 ，4 ) 一糖键首尾相连接而成 ( 如图2 1 ) 。环糊精分子的外形呈圆筒形状，其两端开口呈一大一小的圆圈，内 为一个空腔。简体中的葡萄糖单位基本上保持着葡萄毗喃糖环系原来的稳定椅型 构象未变。因为葡萄糖单位的羟基均处于筒体的外部，所以环糊精表现出较强的 亲水性而可溶于水，但是，环糊精腔体的内壁却是疏水性的。由于一葡萄吡喃 糖单位的手性，环糊精具有较强的手性，并且都呈右旋光性，君= + 1 6 2 5 。 分子的手性使环糊精有可能被用作外消旋体的拆分剂，环糊精分子的空腔具有一 硕士学位论文第二章药物对映体分析方法的建立 定的形状和容积，所以当一些形状大小合适的疏水性化合物被加到环糊精的水溶 液中，而生成包合物，由于主体和客体手性之间相互适应的情况有所不同，环糊 精包合一对d l - 体中的d 一化合物和l 一化合物在难易程度上有所差别，所以环糊 精能够部分地自d l 一体中分离出较适合于被包合的对映体，从而实现外消旋体的 拆分。 图2 - 1 环糊精的结构图 f i g 2 1t h es t n l c t i l r eo f l 3 - c y c l o d e x t r i n p c d 分子外侧因布满了羟基而显亲水性，其锥形圆筒内侧有两圈c 3 、c 5 上的氢原子，碳氢键中间夹着一圈缩醛氧原子( 醚环) 结构，具有较强的疏水性， 能包结多种客体分子，由于它的这种独特结构，为此在许多领域有着广泛的用途 “。它具有增加药物的稳定性和提高药物的溶解度的作用( a 一环己基扁桃酸微溶 于水) 。环糊精包合物的增溶作用研究己经遍及几乎所有的难溶性药物。消炎痛 一b 一环糊精包合物的溶解度比原药的溶解度提高2 4 7 倍；视黄酸包合物的溶解度 提高了1 0 0 倍；异轻基洋地黄毒贰的溶解度为5 0m g l ，制成环糊精包合物后其 溶解度可增大2 0 0 倍：芦丁亦为一种难溶性药物，制成1 ：1 8 环糊精包合物后其 溶解可明显增加”“。 环糊精对客体底物分子的识别作用源于其空腔的尺寸、疏水性和手性，在水 溶液中与客体分子形成配合物时，存在以下几种相互作用：( 1 ) 疏水相互作用； ( 2 ) v a nd e rw a a l s 相互作用：( 3 ) 氢键：( 4 ) 包结底物后，环糊精空腔高能水 的释放；( 5 ) 包结底物后，环糊精一水加合物张力能的释放。此外，客体分子的 极性、尺寸和空间构型也是影响包结的重要因素。极性越小的分子越易与环糊精 的疏水内腔作用。有意义的是环糊精可选择键合不同取代的客体分子。例如，在 研究环糊精与多种萘磺酸盐的包结配位作用时发现，p 一环糊精对p 一萘磺酸盐和 硕士学位论文 第二章药物对映体分析方法的建立 a 一萘磺酸盐的分子选择性高达1 0 0 倍”1 。另一方面，环糊精对手性分子也具有高 的配位选择性。“”1 。 因此，本文以b 一环糊精为手性流动相添加剂，对一环己基扁桃酸进行了色 谱分析。 a 一环己基扁桃酸色谱条件参照文献口2 1 如下：色谱柱：h y p e r s i lo d s 柱，2 0 0 m mx 4 6i t i i i i ；流动相：k h 2 p 0 4 ( 0 0 7 5m 0 1 l ) - 乙醇一乙腈= 6 5 ：2 0 ：1 5 ( v 、，v ) ， 其中，1 3 - c d 浓度为9 5m m o l l ；检测波长：2 2 0n l t lg 流速lm l m i n ：进样量2 0 此。 图2 2c t 一环己基扁桃酸的色谱分析图 4 一s a 一环己基扁桃酸，5 一r o 【一环己基扁桃酸 f i g 2 - 2c h r o m a t o g r a mo f a c h m ae n a n t i o m e r si nt h ea q u e o u sp h a s e 4 s - c t - c h m a5 - r - c t - c h m a 2 2 2 酮洛芬的分析方法