手性药物的制备技术(共79页).ppt

1、 1234内内 容容临床药物临床药物1850种种天然和半天然和半合成药物合成药物523种种化学合成化学合成药物药物1327种种非手性非手性6种种手性手性517种种非手性非手性799种种手性手性528种种以单个对映体以单个对映体给药给药509种种以外消旋体以外消旋体给药给药8种种以单个对映体以单个对映体给药给药61种种以外消旋体以外消旋体给药给药467种种v 在分子水平上，生物系统是由生物大分子组成的手性环境。在分子水平上，生物系统是由生物大分子组成的手性环境。v 手性药物对映体进入生物体内，将被手性环境作为不同的手性药物对映体进入生物体内，将被手性环境作为不同的分子加以识别匹配。对映体在药效学

2、、药物动力学、毒理分子加以识别匹配。对映体在药效学、药物动力学、毒理学等方面均存在立体选择性。学等方面均存在立体选择性。v 各国药政部门规定在申报具手性的新药时，需同时呈报各各国药政部门规定在申报具手性的新药时，需同时呈报各对映体的药理学、毒理学、药物动力学资料。如果两对映对映体的药理学、毒理学、药物动力学资料。如果两对映体并存对药物的药效与毒性无明显影响，才可考虑应用消体并存对药物的药效与毒性无明显影响，才可考虑应用消旋体，否那么必须应用单一的手性化合物。旋体，否那么必须应用单一的手性化合物。v我国药品管理法也已经明确规定，对手性药物必须我国药品管理法也已经明确规定，对手性药物必须研究光学活

3、性纯洁异构体的药代、药效和毒理学性研究光学活性纯洁异构体的药代、药效和毒理学性质，择优进行临床研究和批准上市。只停留在消旋质，择优进行临床研究和批准上市。只停留在消旋体药物的研究与开发水平上，已不符合国际与国内体药物的研究与开发水平上，已不符合国际与国内药品法规的要求。药品法规的要求。v近数十年来发现了许多特异性的催化剂，使不对称近数十年来发现了许多特异性的催化剂，使不对称有机合成蓬勃开展，能选择性地导向一种对映体的有机合成蓬勃开展，能选择性地导向一种对映体的产生；另外，随着现代分析技术的进步，手性别离产生；另外，随着现代分析技术的进步，手性别离方法也不断涌现，技术上使供给单一手性药物成为方法

4、也不断涌现，技术上使供给单一手性药物成为可能。可能。第一节第一节 概概 述述1由于由于D/LD/L构型表示法与表示旋光方向的构型表示法与表示旋光方向的d d和和l l容易混淆，容易混淆，且意义不甚明确，目前多限于糖和氨基酸的立体化且意义不甚明确，目前多限于糖和氨基酸的立体化学命名。学命名。CHOCH2OHHOH(+)D-glyceraldehydeCHOCH2OHHHO(-)L-glyceraldehyde对映体在对称的环境中，物理化学性质完全相对映体在对称的环境中，物理化学性质完全相同；但在非对称的环境中，例如在偏振光中，同；但在非对称的环境中，例如在偏振光中，对映体对偏振光面旋转方向相反；

5、在生物系统对映体对偏振光面旋转方向相反；在生物系统中与酶或受体相互作用时，由于蛋白质分子的中与酶或受体相互作用时，由于蛋白质分子的非对称性，与对映体的识别方向和结合位点不非对称性，与对映体的识别方向和结合位点不同，导致生物活性的差异。同，导致生物活性的差异。非对映体之间，彼此属于不同结构的化合物，非对映体之间，彼此属于不同结构的化合物，所以物理化学和生物学性质均不相同。所以物理化学和生物学性质均不相同。1850六、手性药物与生物活性之间的关系六、手性药物与生物活性之间的关系1 1、手性药物与受体、手性药物与受体2 2、手性药物与生物活性之间的关系、手性药物与生物活性之间的关系阿替洛尔阿替洛尔

6、ER:12普萘洛尔普萘洛尔 (ER:130)美托洛尔美托洛尔 ER:270均以外消旋体给药均以外消旋体给药受体拮抗剂受体拮抗剂二两个异构体有完全相反的药理作用二两个异构体有完全相反的药理作用三一个异构体有毒或有严重的副作用三一个异构体有毒或有严重的副作用四两个异构体存在不同的性质的活性，可开发成两个药四两个异构体存在不同的性质的活性，可开发成两个药五两个异构体活性不同，合并用药有利五两个异构体活性不同，合并用药有利茚达立酮茚达立酮1234内内 容容第二节第二节 外消旋体混合物外消旋体混合物外消旋体化合物外消旋体化合物外销旋固溶体外销旋固溶体具有一定光学纯度的立体异构体的纯化具有一定光学纯度的立

7、体异构体的纯化别离精制其它方法得到的具有一定别离精制其它方法得到的具有一定ee值的混合物。即两种对值的混合物。即两种对映体的含量不等。映体的含量不等。MSSRR外消旋化合物外消旋化合物外消旋混合物外消旋混合物TTP107MM对外消旋混合物，总是可以结晶得到两个对映体。对外消旋混合物，总是可以结晶得到两个对映体。对外消旋化合物，那么对起始组成有要求。当两个对映体组成在深对外消旋化合物，那么对起始组成有要求。当两个对映体组成在深红色线区域内时，无法纯化，因为在当组成处于该区域时，不同构红色线区域内时，无法纯化，因为在当组成处于该区域时，不同构型的分子间作用力将大于同种构型分子间的作用力，结晶只能得

8、到型的分子间作用力将大于同种构型分子间的作用力，结晶只能得到等量共存的外消旋体。而在蓝色线区域时，因同种构型的分子间作等量共存的外消旋体。而在蓝色线区域时，因同种构型的分子间作用力大于不同构型的分子间作用力，故结晶可得到某种纯的对映体。用力大于不同构型的分子间作用力，故结晶可得到某种纯的对映体。非对映体结晶法非对映体结晶法(dl)-A + (l)-B (d)-A-(l)-B + (l)-A-(l)-Bn盐盐p盐盐溶解度差异变大溶解度差异变大(d)-A-(l)-B(l)-A-(l)B结晶结晶离解离解(l)-B(d)-A(l)-B(l)-A外消旋酸与光学纯的碱；外消旋酸与光学纯的碱；外消旋碱与光学

9、纯的酸外消旋碱与光学纯的酸形成非对映体盐，物理形成非对映体盐，物理化学性质差异增大，可化学性质差异增大，可方便别离得到两种盐，方便别离得到两种盐，然后解离脱掉拆分剂然后解离脱掉拆分剂即光学纯的碱或酸。即光学纯的碱或酸。P108112拆分剂的种类拆分剂的种类(D,L)-PG(+)-CAS+(L)-PG-(+)-CAS(D)-PG-(+)-CAS(D)-PG(+)-CAS(L)-PG(+)-CASracemizationOH-OH-(D,L)-苯甘氨酸两个对映体分别与苯甘氨酸两个对映体分别与(+)-樟脑磺酸形成两个非对映体盐，樟脑磺酸形成两个非对映体盐，结晶别离出两个非对映体盐后，分别水解回收再利

10、用樟脑磺酸，与结晶别离出两个非对映体盐后，分别水解回收再利用樟脑磺酸，与此同时分别得到苯甘氨酸的两个对映体，其中此同时分别得到苯甘氨酸的两个对映体，其中(L)-苯甘氨酸外消旋化苯甘氨酸外消旋化后再行拆分。后再行拆分。苯甘氨酸苯甘氨酸(+)-樟脑磺酸樟脑磺酸p111非对映体盐例例 3 3三、色谱拆分法三、色谱拆分法色谱拆分法色谱拆分法气相色谱法气相色谱法液相色谱法液相色谱法超临界色谱法超临界色谱法毛细管电泳法毛细管电泳法手性试剂衍生法手性试剂衍生法直接色谱拆分法直接色谱拆分法手性流动相添加剂法手性流动相添加剂法手性固定相法手性固定相法P118119手性固定相手性固定相(chiral statio

11、nary phase)法法Chiral Stationary Phase两对映体与手性固定相的作用强两对映体与手性固定相的作用强度不同，据此得以别离两对映体。度不同，据此得以别离两对映体。Pulse FeedMobile Phase目前已开发和应用的目前已开发和应用的CSPs1.蛋白质类键合相；蛋白质类键合相；2.多糖衍生化手性固定相；多糖衍生化手性固定相；3.Pirkle刷型手性固定相；刷型手性固定相；4.环糊精手性固定相；环糊精手性固定相；5.配位基交换型手性固定相；配位基交换型手性固定相；6.手性分子烙印固定相；手性分子烙印固定相； 手性溶质在手性固定相提供的不对称环境中，由于空间构手性

12、溶质在手性固定相提供的不对称环境中，由于空间构型不同，其与固定相的活性吸附点之间的相互作用强度存在差型不同，其与固定相的活性吸附点之间的相互作用强度存在差异，据此实现手性溶质的别离。异，据此实现手性溶质的别离。手性识别机理手性识别机理2-手性空穴与包容手性空穴与包容操作不连续操作不连续固定相利用率低，产率较难提高固定相利用率低，产率较难提高流动相消耗大，产品高度稀释，蒸发回收能耗高流动相消耗大，产品高度稀释，蒸发回收能耗高手性固定相法的优缺点手性固定相法的优缺点拆分范围广，如多糖衍生化手性固定相，可拆分拆分范围广，如多糖衍生化手性固定相，可拆分90%的手性物质。的手性物质。可实现大量制备，开发

13、速度快。可实现大量制备，开发速度快。移动床移动床(moving bed)色谱法色谱法a)普通色谱：不能连续操作，否那么后出发的兔子总会追上先出发的乌龟。b)如果跑带向后移动的速率界于龟兔移动速率之间，那么乌龟会随跑带向后移动，而兔子那么仍向前运动，故可连续将龟兔放入跑带。龟兔赛跑的思想应用于色谱别离即为移动龟兔赛跑的思想应用于色谱别离即为移动床：吸附剂或称固定相从上往下移动，床：吸附剂或称固定相从上往下移动，而流动相从下向上移动。从而强保存组分而流动相从下向上移动。从而强保存组分随固定相逐渐下移，而弱保存组分那么随随固定相逐渐下移，而弱保存组分那么随流动相逐渐上移。流动相逐渐上移。这时可实现连

14、续生产，与普通的色谱操作这时可实现连续生产，与普通的色谱操作相比：产品质量稳定，流动相消耗小，产相比：产品质量稳定，流动相消耗小，产品浓度高，产率提高。品浓度高，产率提高。但要移动固定相颗粒，操作困难，固定相但要移动固定相颗粒，操作困难，固定相亦易破碎。亦易破碎。移动床色谱移动床色谱(Moving bed chromatography)模拟移动床色谱模拟移动床色谱(Simulated moving bed chromatography)色谱柱不动，原料液入口、洗脱液入口、萃取液含强吸附组分和萃色谱柱不动，原料液入口、洗脱液入口、萃取液含强吸附组分和萃余液含弱吸附组分出口等四个进出口位置周期性沿

15、流动相方向依次余液含弱吸附组分出口等四个进出口位置周期性沿流动相方向依次同时前移至下一根柱子出口，以四个进出口位置为参照物，那么相当于同时前移至下一根柱子出口，以四个进出口位置为参照物，那么相当于色谱柱即固定相相对于流动相后移，到达与移动床相同的效果：操色谱柱即固定相相对于流动相后移，到达与移动床相同的效果：操作连续，同时也克服了固定相真正移动的缺点。作连续，同时也克服了固定相真正移动的缺点。街头的霓虹灯看上去是灯在移动，但实际上只是灯的颜色在变化，灯并街头的霓虹灯看上去是灯在移动，但实际上只是灯的颜色在变化，灯并未移动。未移动。其它拆分新技术其它拆分新技术超临界色谱法超临界色谱法P11912

16、0流动相为超临界流体为色谱方法为流动相为超临界流体为色谱方法为超临界色谱。超临界色谱。所谓超临界流体所谓超临界流体Supercritical Supercritical FluidFluid，SCFSCF是指超过临界压力和是指超过临界压力和临界温度的流体，这种流体兼具气临界温度的流体，这种流体兼具气体与液体的性质。体与液体的性质。 1 1粘度小，扩散系数大、密度高。粘度小，扩散系数大、密度高。2 2比液体的扩散传质速率大，比气比液体的扩散传质速率大，比气体具有较大的溶解能力。体具有较大的溶解能力。 一些可用作超临界流体的物质一些可用作超临界流体的物质 超临界色谱装置超临界色谱装置1扩散系数、传

17、质速率以及最正确线速度均高于扩散系数、传质速率以及最正确线速度均高于HPLC；2别离温度低于别离温度低于GC，选择性高于，选择性高于GC；3后处理简单，产品回收方便。后处理简单，产品回收方便。p120R PkRS QkSR，P，S，QR，S两对映体与同一物质发生化学反响，生成两对映体与同一物质发生化学反响，生成P和和Q，但两个，但两个反响速率相差悬殊，以致其中一个对映体绝大局部被反响消耗，反响速率相差悬殊，以致其中一个对映体绝大局部被反响消耗，而另一个对映体那么绝大局部未被反响消耗。从而将别离难度而另一个对映体那么绝大局部未被反响消耗。从而将别离难度大的大的R，S别离转化为别离难度小的别离转化

18、为别离难度小的P，S别离别离P115PS分离分离RkRkS四、动力学拆分技术四、动力学拆分技术例如例如,R,R异构体反响速度很快，异构体反响速度很快，(kRkS)(kRkS)，最初，最初R R和和S S各占各占50%50%，动力学拆分的结果是：，动力学拆分的结果是：1 150%S50%S的起始原料的起始原料2 250%50%的产物的产物P PRNHACCOOHRCOOHHNH2RCOOHHNHACL-acylase+*生物催化的动力学拆分生物催化的动力学拆分OSO3NaOMeMeMeMeMeCOOHHMeOSO3NaOMeMeMeH(R)(S)+Aspergillus oryzea protease*organic phasewater phase用用L-酰基转化酶水解酰基转化酶水解L-乙酰氨基酸，而不水解乙酰氨基酸，而不水解D-乙酰氨基酸。水解产物乙酰氨基酸。水解产物与未水解的与未水解的D-乙酰氨基酸容易别离。乙酰氨基酸容易别离。稻曲酶蛋白酶只作用于稻曲酶蛋白酶只作用于R-布洛芬钠盐，得到布洛芬钠盐，得到(R)-布洛芬，进入有机相，布洛芬，进入有机相，很容易与未反响而仍存于水相的很容易与未反响而仍存于水相的(S)-布洛芬别离。布洛芬别离。P115116化学催化的动力学拆分化学催化的动力学拆分N(Me)2OHN(Me)2OHH+N(Me)2