（化学工程与技术专业论文）色谱法拆分手性药物中间体的应用基础研究.pdf

浙江大学博士学位论文 摘要 手性药物的研究是目前国际新药开发的主要方向之一，开发手性药物单一对 映体的制备或拆分技术也是制药行业亟待解决的重大课题。随着各种类型手性固 定相的成功研制及商品化，以手性固定相为分离介质的制备色谱分离技术，如模 拟移动床色谱，为单一对映体药物及中间体的获得开辟了新途径，是一种很有应 用潜力的拆分技术。本文选取手性抗抑郁药帕罗西汀的关键中间体一一帕罗醇和 帕罗酮酯为研究对象，采用液相色谱和超临界流体色谱技术对其进行拆分，对色 谱技术应用的基础性问题进行研究，开展了如下几方面的研究工作： 1 选择对帕罗醇和帕罗酮酯对映体有较好拆分能力的手性固定相，考察流 动相改性剂( 包括乙醇、正丙醇和异丙醇) 对色谱分离的影响，优化色谱条件，初 步探讨其色谱拆分过程的手性识别机理。实验结果表明：帕罗醇和帕罗酮酯对映 体在c h i r a l p a ka d 多糖手性固定相上均有较好的分离效果，帕罗酮酯对映体在 k r o m a s i lc h i t b b 酒石酸二酰胺类手性固定相上基本实现基线分离；对映体的 保留因子和分离度均随改性剂含量的增加而下降，对分离因子的影响很小，帕罗 酮酯在c h i r a l p a ka d 柱的保留因子随流动相极性增加反而下降的反常现象也表 明氢键作用并非其主要的手性识别机理。 2 以集总动力学模型为基础，利用线性色谱的矩量分析法测定不同色谱条 件下帕罗醇和帕罗酮酯对映体在c h i m l p a ka d 和k r o m a s i lc h i t b b 手性固定相 上平衡常数、轴向扩散系数以及总传质系数等模型参数。结果表明：温度变化对 轴向扩散系数的影响很小，在c h i r a l p a ka d 柱上的轴向扩散系数约为1 0 。5 数量 级( c m 2 s ) ，帕罗酮酯在k r o m a s i lc h i t b b 柱上的轴向扩散系数为1 0 4 数量级 ( c m 2 s ) ；本文的色谱过程属快速传质过程，理论等板高度( h e t p ) i 均5 0 以上来 自轴向扩散；所测模型参数基本能近似描述本文的手性色谱分离过程。 3 建立了一套动态法在线测定固体溶质在超临界流体中溶解度的实验装置 和方法，测定了8 2 4 m p a 、3 0 8 1 5 3 2 8 1 5 k 范围内，帕罗醇和帕罗酮酯在超临 界二氧化碳中的溶解度数据。在实验范围内，帕罗醇的摩尔分率溶解度在 7 2 7 x 1 0 。5 至1 18 4 x 1 0 。3 之间；帕罗酮酯的摩尔分率溶解度在3 3 8 x 1 0 4 至4 5 7 x 1 0 。3 之间。溶解度随着压力的上升、密度的增加而增大，等密度下溶解度随温度升高 而增大。帕罗醇和帕罗酮酯的溶解度等温曲线均存在交叉点，交叉压力分别为 1 3m p a 和1 4m p a 。分别采用p e n g r o b i n s o n ( p r ) 状态方程模型和 k u m a r - j o h n s t o n 、c h r a s t i l 以及m 6 n d e z s a n t i a g o t e j a 等半经验式方程对溶解度数 据进行关联，状态方程模型关联效果较差，总体平均相对偏差( a a r d ) 在1 0 以 上，最高将近达2 9 ；在三个半经验式方程中，k u m a r - j o h n s t o n 模型的关联效果 淅江大学博士学位论文 最好，最大a a r d 值只有6 5 9 ，c h r a s t i l 模型和m 6 n d e z s a n t i a g o t e j a 模型的 关联效果相当，最大a a r d 值分别为1 0 1 2 和l o 7 0 。 4 研究帕罗西汀中间体在超临界流体色谱中的分离规律，以c h i r a l p a ka d 柱为固定相，考察改性剂类型( 包括甲醇、乙醇和异丙醇) 、温度和压力对保留因 子、分离因子和分离度的影响规律。结果表明对映体的保留因子均随着改性剂含 量的增加而显著下降，当改性剂含量大于1 0 ( v ) 时，保留因子的下降趋势变缓； 分离帕罗酮酯时，异丙醇作改性剂的分离度和分离因子均最大，分离帕罗醇对映 体时，甲醇是最佳的改性剂。保留因子和分离度均随压力的增加而减小，异丙醇 作改性剂时，保留因子随温度的升高而增大；甲醇作改性剂时，压力 1 8 m p a 下保留因子随着温度的升高而减 小。分离因子几乎不受压力变化的影响，随着温度的升高而下降，低温对分离有 利。 5 借鉴液相色谱分离过程的集总动力学模型，提出将轴向扩散对色谱峰展 宽的贡献归结于表观总传质系数，由线性色谱的理论等板高度方程对总传质系数 进行估算。采用特征点洗脱法研究s c c 0 2 状态下( + ) 和( _ ) 帕罗醇对映体在 c h i r a l p a k a d 手性固定相的吸附平衡关系，实验结果表明吸附量随压力的升高而 减小，而温度升高吸附量的变化很小。结合所得的传质参数与吸附平衡关系，通 过色谱模拟预测色谱流出曲线，其结果与实验点吻合良好。 关键词：超临界流体色谱，帕罗西汀，超临界二氧化碳，溶解度，手性固定 相，手性拆分，传质，动力学，c h i r a l p a ka d ，k r o m a s i lc h i t b b i v 浙江大学博士学位论文 a b s t r a c t f u t u r ed i r e c t i o n si nm o d e md r u gd i s c o v e r yw i l lb ef o c u s e do nt h ed e v e l o p m e n to f c h i r a ld r u gc a n d i d a t e s t oe x p l o r en e wt e c h n o l o g i e sf o rr e s o l u t i o na n dp r e p a r a t i o no f o p t i c a l l yp u r ee n a n t i o m e r si sa l s oac r i t i c a lc h a l l e n g et op h a r m a c e u t i c a li n d u s t r y a s a ni n c r e a s i n gn u m b e ro fc h i r a ls t a t i o n a r yp h a s e sh a v eb e e nd e v e l o p e da n ds o m eo f t h e ma r ec o m m e r c i a l l ya v a i l a b l e ，p r e p a r a t i v ec h r o m a t o g r a p h yb a s e do nc h i r a l s t a t i o n a r yp h a s e ，s u c ha ss i m u l a t e dm o v i n gb e dc h r o m a t o g r a p h y , h a s r e c e i v e d s i g n i f i c a n ta t t e n t i o na n di sn o wc o n s i d e r e da sap o w e r f u la p p r o a c hf o rp r e p a r a t i o no f s i n g l e e n a n t i o m e rd r u g so rc h i r a li n t e r m e d i a t e s i nt h i sw o r k ，t h ek e y i n t e r m e d i a t e so f p a r o x e t i n et r a n s 一( 士) _ 4 一( 4 一f l u o r o p h e n y l ) 一1 一m e t h y l p i p e r i d i n e ( 1 ) a n dt r a n s 一( 士) 一3 - e t h o x y c a r b o n y l - 4 - ( 4 - f l u o r o p h e n y l ) 一1 - m e t h y l p i p e r i d i n e 一2 ，6 一d i o n e ( 2 ) w e r e r e s o l v e d b yc h i r a ll i q u i dc h r o m a t o g r a p h ya n ds u p e r c r i t i c a l f l u i dc h r o m a t o g r a p h y s o m e f u n d a m e n t a l i s s u e sw e r es t u d i e d t h ed e t a i l sa r es u m m a r i z e da sf o l l o w s 1 t h ep e r f o r m a n c eo fd i f f e r e n tc h i r a ls t a t i o n a r yp h a s e sf o rt h er a c e m i c c o m p o u n d s1a n d2w e r ec o m p a r e db yh p l c t h ee f f e c t so ft h ea l c o h o lm o d i f i e r i n c l u d i n ge t h a n o l ，1 - p r o p a n o la n d2 - p r o p a n o lo ne n a n t i o s e p a r a t i o nw e r ei n v e s t i g a t e d i tw a sf o u n dt h a tc o m p o u n d s1a n d2w e r ew e l ls e p a r a t e do nc h i r a l p a ka d - ha n dt h a t o n l yc o m p o u n d2c a nb eb a s e l i n er e s o l v e do nk r o m a s i lc h i t b b r e t e n t i o nf a c t o r a n dr e s o l u t i o nf o ra l le n a n t i o m e r sd e c r e a s e dw i t ht h ec o n t e n to fm o d i f i e ri n c r e a s e d ， w h i l em i n o rv a r i a t i o ni ne n a n t i o s e l e c t i v i t yw a so b s e r v e d f o rc o m p o u n d2 ，a nu n u s u a l p h e n o m e n a ，i e ，t h er e t e n t i o no fe n a n t i o m e ro nc h i r a l p a ka d hi n c r e a s e dw h e nt h e a l c o h o lm o d i f i e rw a sc h a n g e df r o m2 - p r o p a n o lt oe t h a n o l ，w a sf o u n d t h i si m p l i e d t h a tt h ec h i r a ld i s c r i m i n a t i o nm e c h a n i s md i dn o tl i ei nh y d r o g e nb o n d i n g 2 t h ee q u i l i b r i u mc o n s t a n t sa n da x i a ld i s p e r s i o na n dm a s st r a n s f e rc o e f f i c i e n t s w e r ed e t e r m i n e db ym o m e n ta n a l y s i sb a s e do nt h el u m p e dk i n e t i cm o d e lf o rl i n e a r c h r o m a t o g r a p h y t h er e s u l t ss h o wt h a ta x i a ld i s p e r s i o nc o e f f i c i e n td i dn o tc h a n g e o b v i o u s l ya st h et e m p e r a t u r ev a r i e d i nc a s eo fc h i r a l p a ka d - h ，t h ea x i a ld i s p e r s i o n c o e m c i e n t sf o r b o t he n a n t i o m e r sa r ea b o u t10 。5c m 2 s w h i l ei ti sa b o u t10 - 4c m 2 sf o r c o m p o u n d2o nk r o m a s i lc h i t b bc o l u m n f a s tk i n e t i c so fm a s st r a n s f e ri nb o t h c h i r a ls t a t i o n a r yp h a s e sw a so b s e r v e da n dm o r et h a n5 0 o fh e i g h te q u i v a l e n to f t h e o r e t i c a lp l a t e ( h e t p ) c o m e sf r o ma x i a ld i s p e r s i o n t h em o d e lp a r a m e t e r so b t a i n e d w e r eu t i l i z e dt os i m u l a t et h ee l u t i o np r o f i l e sa n dt h es i m u l a t e da n de x p e r i m e n t a l r e s u l t sm a t c hw e l l v 浙江大学博士学位论文 3 af l o w t y p ea p p a r a t u sh a sb e e ne s t a b l i s h e df o rs o l u b i l i t yd e t e r m i n a t i o no f s o l i di ns u p e r c r i t i c a lc 0 2 t h es o l u b i l i t yo fp a r o x e t i n ei n t e r m e d i a t e si ns u p e r c r i t i c a l c 0 2w a sm e a s u r e di nt h ep r e s s u r er a n g ef r o m ( 8t o2 4 ) m p aa n da tt e m p e r a t u r e so f ( 3 0 8 15 ，318 15 ，3 2 8 1 ) k r e s u l t ss h o w e dt h a tu n d e r t h ep r e s e n to p e r a t i o nc o n d i t i o n s ， t h es o l u b i l i t yo fc o m p o u n d1a n d2w e r ei nt h er a n g eo f ( 7 2 7 x10 t o1 18 4 x10 。) a n d ( 3 3 8 x 1 0 。4t o4 5 7 x 1 0 3 ) i nm o l ef r a c t i o n ，r e s p e c t i v e l y t h es o l u b i l i t yi n c r e a s e dw i t h r i s i n gp r e s s u r eo rd e n s i t ya tc o n s t a n tt e m p e r a t u r ea sw e l lw i t ht e m p e r a t u r ei n c r e a s e d a tc o n s t a n td e n s i t y t h ec r o s s o v e rp r e s s u r ef o rc o m p o u n d1a n d2c a nb ef o u n da t a b o u t13a n d14m p a ，r e s p e c t i v e l y t h ee x p e r i m e n t a ls o l u b i l i t yd a t aw e r ec o r r e l a t e d w i t ht h ep e n g r o b i n s o ne q u a t i o no fs t a t ew i t ha na a r da b o v e10 ，b e s i d e s e m p i r i c a le q u a t i o n so fk u m a r - j o h n s t o n ，c h r a s t i la n dm 6 n d e z s a n t i a g o t e j aw e r ea l s o u s e dt of i tt h ed a t aw i t ha na a r do f6 5 9 ，10 12 a n d10 7 0 ，r e s p e c t i v e l y 4 s e p a r a t i o no fp a r o x e t i n e i n t e r m e d i a t e s b y c h i r a l s u p e r c r i t i c a l f l u i d c h r o m a t o g r a p h yw a ss t u d i e d t h ee f f e c to fp r e s s u r e ，t e m p e r a t u r ea n dt y p eo fm o d i f i e r i nm o b i l ep h a s eo nt h er e t e n t i o nf a c t o r , s e l e c t i v i t ya n dr e s o l u t i o nw a si n v e s t i g a t e d i t w a sf o u n dt h a tr e t e n t i o nf o rb o t he n a n t i o m e r sd e c r e a s e dm a r k e d l ya sm o d i f i e r c o n c e n t r a t i o nr o s eu pt o1o ( v 0 1 ) i nt h ec a s eo fr a c e m a t e2 ，b e t t e rr e s o l u t i o nw a s o b t a i n e dw h e nu s i n g2 - p r o p a n o la sm o d i f i e ri nt h ep l a c eo fm e t h a n o la n de t h a n o l ， w h i l ef o rr a c e m a t e1 ，m e t h a n o lp r o v i d e dt h eb e s tp e r f o r m a n c e b o t hr e t e n t i o na n d r e s o l u t i o nd e c r e a s e dw i t hi n c r e a s ei np r e s s u r e w h e nu s i n g2 - p r o p a n o la sm o d i f i e r , e n a n t i o m e r sw e r em o r er e t a i n e da st h et e m p e r a t u r ei n c r e a s e d n e v e r t h e l e s s ，i nt h e c a s eo fm e t h a n o la sm o d i f i e r , r e t e n t i o nf a c t o ro n l yi n c r e a s e dw i t ht e m p e r a t u r e i n c r e a s e da tt h ep r e s s u r eb e l o w18m p a i n c r e a s i n gp r e s s u r eh a dl i t t l es i g n i f i c a n t e f f e c to nt h e s e l e c t i v i t y , a n d l o w e r t e m p e r a t u r e w a sf a v o r a b l et ot h e e n a n t i o s e p a r a t i o n 5 t h el u m p e dk i n e t i cm o d e lf o rl i q u i dc h r o m a t o g r a p h yw a sa d o p t e dt od e s c r i b e t h ec h r o m a t o g r a p h i cp r o c e s si ns u p e r c r i t i c a lf l u i db yi n t r o d u c i n ga l lb a n db r o a d e n i n g e f f e c t st ot h eo v e r a l lm a s st r a n s f e rc o e f f i c i e n t ，w h i c hc a nb ee s t i m a t e df r o mt h e e q u a t i o no fh e t ea d s o r p t i o ni s o t h e r m so fb o t he n a n t i o m e r so fc o m p o u n d1 o n c h i r a l p a ka d f r o ms u p e r c r i t i c a lf l u i dw e r ed e t e r m i n e db yac h a r a c t e r i s t i cp o i n t ( e c p ) m e t h o d i tw a so b s e r v e dt h a ta d s o r p t i o nc a p a c i t yd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s i n g p r e s s u r e ，a n dm i n o rv a r i a t i o nw a sf o u n dw h e nt h et e m p e r a t u r ea l t e r e d w i t ht h e a d s o r p t i o ni s o t h e r m sa n dm a s st r a n s f e rc o e f f i c i e n t so b t a i n e d ，t h es i m u l a t e de l u t i o n p r o f i l e ss h o w e dag o o da g r e e m e n tw i t ht h ee x p e r i m e n t s v 1 浙江大学博士学位论文 k e y w o r d s ：s u p e r c r i t i c a l f l u i d c h r o m a t o g r a p h y , p a r o x e t i n e ，s u p e r c r i t i c a l c a r b o nd i o x i d e ，s o l u b i l i t y , c h i r a ls t a t i o n a r yp h a s e ，c h i r a ls e p a r a t i o n ，k i n e t i c ，m a s s t r a n s f e r , c h i r a l p a ka d ，k r o m a s i lc h i - t b b v i i 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝婆盘堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：签字同期：年月 同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝江盘堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 导师签名： 签字同期：年月日签字r 期：年月r 浙江大学博士学位论文 致谢 本论文是在导师任其龙教授的悉心指导下完成的。攻博期间，导师不但为我 创造了良好的学习科研环境，而且在学业和生活上给了我很多的关怀和照顾，并 以他渊博的知识、丰富的实践经验、敏捷的思维、严谨的治学精神和豁达的生活 态度在潜移默化中教导了我，使我受益匪浅。值此论文完成之际，谨向导师致以 我崇高的敬意和衷心的感谢! 在论文的整个阶段，还得到吴平东教授的关心和指导，吴老师积极乐观的生 活态度、敏捷的思维、严谨的治学精神让人由衷的敬佩。在此向吴老师致以深深 的谢意! 在攻读学位期间，还得到了二次资源实验室杨亦文老师、苏宝根老师、邢华 斌师兄、黄梅老师、魏作君老师、苏云老师、吴彩娟老师、黄小柳老师、潘水泉 老师和方兆华师兄等给予的支持与帮助，在此一并向他们表示诚挚的谢意! 非常感谢卢昕博博士、陈振华博士、张军伟博士! 在攻读学位的日子里，我 们相互勉励，在科研过程中进行了诸多有益的探讨，在此祝他们工作顺利! 另外，还要感谢二次资源实验室曾朝夕相处的兄弟姐妹，感谢张海、杨启伟、 王建、柯中庐、钟琮、肖文广、陈传杰、朱魏、卫俊杰、陈蔚、王靖媛、雷华杰、 王阳阳、曹义风、徐倩倩等师弟师妹，是你们的关心和支持陪伴我渡过了一段难 忘的时光。谢谢你们! 最后，深深地感谢我的家人和女友李晓娟多年来给予我的理解和支持! 他们 的关心和支持是我坚强的后盾，是我前进的动力。 谨向所有关心和帮助过我的同学、朋友和老师表示感谢! 鲍宗必 2 0 0 8 年9 月于浙大求是园 浙江大学博士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 手性是自然界中的普遍现象。构成生命有机体的基本物质蛋白质、核酸、糖 等均是由单一构型的手性化合物组成，生命体系本身就是一个手性环境，生命现 象中的化学过程都是在高度不对称的立体环境中进行。随着药物化学及分子生物 学的进展，已经认识到手性药物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄均与体内 的立体环境有关，手性药物的两个对映体往往表现出不同的药理、毒理以及药代 动力学性质。例如，卢受体阻断剂心血普萘洛尔( p r o p r a n o l 0 1 ) ( s ) 构型对映体的受 体阻断作用比( r ) 构型强约1 0 0 倍，非甾体消炎药萘普生( n a p r o x e n ) ( s ) 一构型对映 体的活性是( r ) 构型对映体的3 5 倍【l 】，乙醇丁胺( e t h a m b u t 0 1 ) ( s ，s ) 构型具有抗结 核菌作用，而( r ，r ) 构型可导致失h 月【2 1 ，类似手性药物的例子还有许多。 11 9 9 2 年美国f d a 颁布了一项关于手性药物开发的指导性政策：凡是手性药 物，必须对其各个对映体进行测定和评价，给出对映体的物理化学性质、药理学、 毒理学以及药代动力学性质。欧盟、日本及加拿大等国家也颁布了类似的法规。 这些政策意味着如果药物分子结构存在一个手性中心，申请消旋药物时至少要做 三组药理临床试验数据，无疑加大了研究费用和工作量；若开发光学纯的手性药 物，则只需做一组试验即可。无论从简化药物开发程序还是从药物的生命周期考 虑，对含手性因素的药物分子是以单一对映体形式还是以消旋体形式进行开发， 制药公司必须做出适当的选择。很显然，选择前者进行开发所需提供的数据要简 单得多，开发消旋体药物的工作量与同时开发两种药物无异【3 】。 正是基于上述因素的考虑，一些制药公司更倾向于开发单一对映体形式的药 物。目前世界上正在开发的1 2 0 0 种药物中，有8 2 0 种属于手性药物，6 1 2 种以 单一对映体形式开发，占世界正在开发药物总数的5 1 ，其中2 0 4 种以消旋体形 式在开发，占1 7 1 4 。在使用的药物中，手性药物的比重也很大，2 0 0 4 年度全 球十大畅销药物中手性药物就占了9 种，以单一对映体形式销售的药物就占了一 半( 见表1 1 ) t 5 1 ，直接生产单一对映体药物的趋势非常明显，据预测2 0 1 0 年单一 对映体药物的市场销售额将达到2 5 0 0 亿美元【4 】。手性药物市场正以惊人的速度 迅猛发展，正是如此，它也是手性医药及中间体相关制备及拆分技术发展的重要 推动力。 浙江大学博士学位论文 表1 12 0 0 4 年全球十大畅销药物排名 1 2 帕罗西汀概述 帕罗西：门- ( p a r o x e t i n e ) ，即反式- 4 ( 4 氟苯基) 3 一 3 ，4 ( 亚甲基二氧基) 苯氧基 甲基】哌啶，英文化学名为t r a n s - 4 一( 4 一f l u o r o p h e n y l ) - 3 一 ( 3 ，4 - m e t h y l e n e d i o x y ) 一 p h e n o x y - m e t h y l p i p e r i d i n e ，结构式如图1 1 所示，帕罗西汀的分子结构式表明， 在哌啶环的3 位和4 位各有一个手性中心，因此存在四种可能的光学异构体，临 床试验结果表明仅绝对构型为( 3 s ，4 r ) ，即反式4 r ( 4 氟苯基) 3 s - 哌啶具有药理 活性【6 ，7 1 ，是一种高选择性5 羟色胺( 5 h t ) 再摄取抑制# j ( s s r i s ) ，属于第三代抗 抑郁新药。 t t b 图1 1 帕罗西汀分子结构式 临床上使用的帕罗西汀多为盐酸盐形式，服用后通过抑制脑神经元5 一h t 主 动转运，增高突触间隙5 - h t 浓度，加强5 一h t 能神经传导而发挥抗抑郁作用， 对去甲肾上腺素和多巴胺再摄取的抑制作用极小，与毒蕈碱受体、肾上腺素受体、 2 f杰丫czh 渐江大学博士学位论文 多巴胺d 2 受体、组胺h l 受体、5 一h t 2 受体几乎没有亲和性，因此中枢和植物神 经系统的不良反应较少f 8 】。 帕罗西汀是第一个同时治疗抑郁和焦虑的s s r i s 药物；第一个被f d a 批准 治疗惊恐障碍的药物；也是目前惟一有效治疗社交焦虑障碍适应症的药物；第一 个被f d a 批准治疗广泛性焦虑的s s r i s ；第一个对创伤应激后障碍有确切疗效 的药物f 9 。 按照世界卫生组织估计全球约有5 亿人正患有各种精神疾病，据2 0 0 2 年 世界卫生报告指出，抑郁症目前已成为世界第四大疾患，到2 0 2 0 年抑郁症可 能成为仅次于心脏病的第二大疾病，抑郁症正成为一个严重的全球问题。而在抑 郁症治疗方面，帕罗西汀的疗效确切，副作用少，药品销售额逐年在增长。2 0 0 0 年g s k ( 葛兰素史克) 公司的帕罗西汀年销售额为2 3 5 亿美元，2 0 0 1 年的销售 额约为2 7 亿美元，2 0 0 2 年达到了3 l 亿美元，2 0 0 4 年销售额将近3 4 亿美元【l o l ， 是全球普遍使用的一种抗抑郁药，目前国内已有多家制药企业在生产帕罗西汀制 剂及其中间体。 1 2 1 帕罗西汀中间体 图1 2 是合成帕罗西汀中最为常见的一些中间体及其路线，帕罗西汀的制备 方法最早见于1 9 7 7 年美国专利u s 4 0 0 7 1 9 6 ，所采用的路线是从4 - - , 2 一l 。至今 f i 鲁。台臼 h 1 f i 2 f 5 i o e t 3 图1 2 帕罗西汀合成路线及关键中问体 4 浙江大学博士学位论文 已涌现出大量合成帕罗西汀及中间体的路线和工艺，其中，帕罗西汀的不对称合 成研究尤为受到关注，r i s i 等对此进行了综述】。通过美国化学会s c i f i n d e r s c h o l a r 软件检索，大部分帕罗西汀的工艺路线是基于关键中间体一一帕罗醇( 2 ) 的合成，而合成帕罗醇的前体化合物则有许多选择，如3 5 均是较为常见易得的 化工原料，这些化合物通过加氢反应最终都转化为帕罗醇，国内产家所采用的生 产路线主要以外消旋帕罗酮酯( 3 ) 为原料，四氢锂铝作还原剂通过氢化反应将其 最终还原为帕罗醇消旋体，再用非对映体盐结晶法拆分获得帕罗醇左旋体。由于 帕罗西汀药物的活性成分是光学纯的单一对映体，因此从节省生产成本角度考 虑，通常在最后一步合成之前需获取( _ ) 一( 3 s ，4 r ) 对映体，拆分步骤往往是必不可 少的。 1 2 2 光学纯帕罗西汀中间体的制备方法 帕罗西汀中间体单一对映体的制备是合成帕罗西汀的关键步骤，不少研究者 对此进行了大量的研究，所采用的方法概括起来主要有不对称合成法、非对映体 盐结晶法拆分、生物酶法拆分以及手性色谱法拆分，其中手性色谱法拆分目前还 仅限于分析方面。 1 2 2 1 不对称合成法 不对称合成法可实现单一对映体的大规模制备。近2 0 年来不对称合成技术 取得了长足的进步，尤其对不对称氧化反应、不对称催化氢化反应、不对称 d i e l s a l d e r 反应以及不对称成环反应的研究较为成熟，有些反应已开始用于工业 化生产【1 2 】。实现不对称反应的重要条件是在反应体系中引入手性源，使得反应 f 8 2 t h f ，一7 8 。c 2 m e 0 2 c c n o f l i a i h 4 m e t h f r e f l u x ii b n 7 1 b n 9 7 e e 9 0 图1 3 氨基锂催化戊二酰亚胺去对称化反应 一x - o h 在过渡态时，反应物分子中反应部位的周围形成一个手性环境，从而在形成一个 新的手性中心使产生两种对映体的活化能不同，结果生成某一构型占优的单一对 映体。例如，前手性化合物4 芳基取代的戊二酰亚胺用二烷基氨基锂手性有机金 属催化，去对称化形成烯醇式盐，再与氰甲酸甲酯反应生成( 3 s ，4 r ) 帕罗酮酯， 4 浙江大学博士学位论文 合成路线见图1 3 ，所得中间体的e e 值达9 7 ，收率为7 1 ，帕罗酮酯经l i a l 出 还原后生成( 3 s ，4 r ) 帕罗醇【13 1 。i t o 等1 4 1 用c p 木r u ( p n ) 配位物作催化剂，通过氢化 反应使对称的酰亚胺基团分别转化为伯羟基和酰胺基从而在4 位碳构造一个手 性中心，合成路线见图1 4 ，中间体e e 值高达9 9 以上，此化合物可进一步合成 ( _ ) 一帕罗西汀。 呈2 ：型呈型! 氅 j 茁 2 i 钕锰 群、n h r 。 e p r “p 均 尸& ， h r 一禽o r 2 o h p 拍x e t i n e 9 9 e e 图1 4 钌金属复合物催化戊二酰亚胺去对称化反应 b r a n d a u 等人【l5 】利用亲核试剂丙二酸酯和a 肛不饱和醛的迈克尔加成反应 ( 见图1 5 ) ，以三脯氨酸衍生物为催化剂将反应试剂丙二酸二苄酯和反式4 氟肉 桂醛通过共轭加成反应生成含两个手性中心的加和产物，收率为7 2 ，但e e 值 仅达到8 6 ；加成物与苄胺环合生成反式6 内酰胺( 顺式反式= l ：1 3 ) ，内酰胺再 经过还原反应最终获得e e 值为8 7 的帕罗醇。 ( n ) 掣sa r - 3 5 僻舻h h 蔚 ( + - 1 5 0 1 0r n 0 1 ) - c h 2 ( c 0 2 b n ) 2 f e t o h 0 。c ( - ) - 1 5 1 8 6 7 2 b n n h z - n a b h ( o a c ) 3 d i o x a n e t t 7 0 4 o h 图1 5 不对称迈克尔加成反应 瑞士里科达蒂( r e c o r d a t i ) 化学药物公司开发出了一种高度立体专一性的帕罗 西汀合成方法，关键中间体帕罗醇由4 ，5 去氢帕罗醇通过手性二膦酸配体的过渡 金属钌复合物进行不对称催化氢化反应制得，如图1 6 所示，反应产物包含 t r a n s 一( 3 r ，4 r ) 和c i s ( 3 s ，4 r ) 帕罗醇异构体，顺式和反式异构体的e e 值均大于 9 9 ，最高收率可达8 8 ，此时反应压力为l o b a r ，反应温度为1 2 0 。c ，反应时 间2 小时，反应溶剂为异丙醇。该异构体混合物不必经过拆分步骤，可直接作为 合成帕罗西汀的原料，在反应过程中，c s ( 3 r ，4 r ) 帕罗醇部分转化成 t r a n s ( 3 s ，4 r ) 帕罗西汀，反应产物中约含1 0 顺式帕罗西汀杂质，可由常规的结 晶法除去，无需使用酒石酸等拆分剂【l 6 1 。 卜 亳i l b 锄 c 0 ，鑫h饿 浙江大学博士学位论文 h 2 o h c h i r a lp h o s ；p h i n e r u c o m p l e x 、o h ，4 r ) 图1 6 不对称加氢还原反应 c i s - ( 3 r ，4 r ) 1 2 2 2 非对映体盐结晶法 1 8 5 3 年，巴斯德首次发现有机酸和有机碱在形成非对映体盐后可经逐级结 晶分离得到所需的手性化合物。此后，成盐结晶法拆分对映体成了工业上制备手 性化合物最为常用和最主要的方法之一。该方法一般是通过外消旋体( 通常为酸 或碱) 与光学纯的碱或酸( 拆分剂) 形成非对映异构体盐，再利用非对映体之间溶解 度的差异将其拆分【1 7 1 ，其操作步骤如图1 7 所示。 用于拆分外消旋体酸的手性碱拆分剂，主要包括不同苯基取代的弘苯乙胺和 一些天然生物碱，如( _ ) 马钱子碱、( _ ) 番木鳖碱和d ( - ) 麻黄碱等；拆分外消旋 体碱的酸性拆分剂主要有酒石酸及其衍生物、樟脑磺酸、扁桃酸以及各种天然氨 基酸掣1 7 1 。 世) a m i n e “) a m i n e “) 一a c i d 一) 一a m i n e - ( + ) a c i d l d i f f e r e n c ei ns o l u b i l i t y l i r e c r y s t a l l i z a t i o n d i a s t e r e o m e r i c a l l yp u r e “) - a m i n e - ( + ) 一a c i d l ll i b e r a t i o n l ( + ) 一a m i n e 图1 7 非对映体盐结晶法拆分示意图 帕罗西汀及其中间体属4 芳基哌啶类化合物，哌啶环上的氮原子含有孤对电 子，易接受质子，呈一定碱性。因而，利用酸碱成盐反应，可将帕罗西汀中间体 与手性酸拆分剂反应转化成一对非对映异构体盐，利用两者之间溶解度的差异， 采用结晶单元操作使所需的对映体盐析出，最终实现分离，如欧洲专利 e p 0 2 2 3 3 3 4 中介绍帕罗醇的拆分过程：将帕罗醇外消旋体和光学纯的邻硝基苯胺 6 太y p - ； 浙江大学博士学位论文 d 一酒石酸，溶于丙酮和水的混合溶剂中，5 0 c 下放置两天，将析出的酒石酸盐 晶体溶于水，加入稍过量的稀盐酸使酒石酸游离出来，滤出酒石酸沉淀后，滤液 用碳酸钠溶液中和，再用乙酸乙酯反萃，有机相依次用碳酸钠溶液和水洗涤至中 性，最后用无水硫酸钠干燥，旋蒸除去有机溶剂得到( 一) 帕罗醇固体，收率仅3 7 ， 但未给出光学纯度。用于拆分帕罗醇的酸性拆分剂主要是酒石酸及其衍生物，如 ( 一) 二对甲苯甲酰也酒石酸，( + ) 邻硝基苯胺基酒石酸，( + ) 邻氯苯胺基酒石酸等， 表1 2 列出了一些常用的帕罗醇拆分剂及溶剂体系。 表1 2 非对映