手性药物分离分析技术概况

关于手性药物分离分析技术概况手性药物概念

手性药物是光学纯的化学物质。光学纯物质因为能使平面偏振光旋转一定角度，所以也称为旋光性物质。一对对映体中如果使平面偏振光左旋转，就称为左旋物质。反之则称为右旋物质。如果这对旋光异构体等量混合，则不产生旋光，称为外消旋。用光学纯的化学物质作为药物则称为手性药物。

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自然界存在各种各样的手性现象。在机体的代谢和调控过程中所涉及的物质，比如蛋白质、氨基酸、多糖、核酸、酶等重要基础物质，都是手性的，都具有极强的手性识别能力。在这样一个手性环境中，手性药物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄均体现出立体选择性，手性药物的不同对映体间往往显示出不同的药理学和毒理学特性以及不同的药代动力学性质。

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当前大多数药物是以外消旋体的形式出现。但在美国FDA，欧盟和日本相继采取了相应措施规范手性药物市场之后，近年来单一对映体药物市场每年以20%以上的速度增长。手性拆分成为了热门的研究课题。

第4页,共28页，2024年2月25日，星期天手性药物的分离分析技术

为了深入探讨手性药物的两个对映异构体各自的生理和药理作用及临床应用，对映体的拆分和测定技术的研究越来越引起人们的普遍关注。在各种分离分析技术中，现代色谱分离分析技术在对映体的分离与测定方面显示出巨大的优越性。第5页,共28页，2024年2月25日，星期天手性药物分离分析技术1.高效液相色谱(HPLC)2.气相色谱(GC)3.毛细管电泳(CE)4.超临界流体色谱(SFC)5.毛细管电色谱拆分法（CEC）第6页,共28页，2024年2月25日，星期天HPLC

CMPA法直接法

GSP法间接法

前者直接以手性流动相(CMPA)或手性固定相(CSP)进行分离;后者是对映体混合物用手性试剂作柱前衍生,形成一对非对映体.然后以常规固定相分离,该法亦称作手性衍生化试剂法(CDR)。CDR法是将不对称中心引入分子内,而CMPA法和CSP法则是将不对称中心引入分子间。第7页,共28页，2024年2月25日，星期天CMPA法

CMPA法是将手性选择剂添加到流动相中,利用手性选择剂与药物消旋体中各对映体结合的稳定常数不同,以及药物与结合物在固定相上分配的差异,实现对映体的分离。第8页,共28页，2024年2月25日，星期天优点与不足

此法的优点在于:不需对样品进行衍生化,可采用普通的色谱柱,手性添加剂可流出,也可更换,同时添加物的可变范围较宽。不足之处为易引起高柱压，系统平衡时间较长,添加剂消耗较大第9页,共28页，2024年2月25日，星期天常用的手性流动相添加剂

目前常用的手性流动相添加剂有:环糊精(CD)及其衍生物、配位基手性选择剂(手性配合试剂多为氨基酸及其衍生物,配位金属多为Cu2+)、手性离子对添加剂、蛋白质、大分子抗生素。

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GSP法

CSP法是由担体键合高光学纯度的手性异构体制作而成。在拆分中GSP直接与对映体相互作用,而其中一个生成具有不稳定的短暂的对映体复合物,造成在色谱柱内保留时间的不同,从而达到分离的目的。

第11页,共28页，2024年2月25日，星期天常用的手性固定项

目前常用的手性固定相有:吸附型手性固定相(包括手性聚合物固定相和氨基酸手性固定相)、电荷转移型固定相(如四硝基-9-亚芴基氧化丙酸)、模拟酶手性固定相、配体交换手性固定相、蛋白质手性固定相、冠醚类手性固定相等。第12页,共28页，2024年2月25日，星期天CDR法

CDR法是将药物对映体先与高光学纯度衍生化试剂(CDR)反应形成非对映异构体,再进行色谱分离测定。该法的优点是衍生化后可用通用的非手性柱分离,而且可选择衍生化试剂引入发色团提高检测灵敏度。缺点是操作复杂、易消旋化;对衍生化试剂要求高;要求对映体的衍生化反应迅速且反应速率一致。

第13页,共28页，2024年2月25日，星期天气相色谱(GC)

气相色谱法是较早用来进行对映体分离的一种分离色谱方法。一般地说，它速度快、简单、灵敏，在分离对映体时，其分离度重复性和精度都很高，对于可挥发的热稳定手性分子，它表现出了明显的优势。

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GC手性固定相按照拆分机制可分为三类:一、基于氢键作用的手性固定相二、基于配位作用的手性金属配合物固定相三、基于包含作用的环糊精衍生物固定相第15页,共28页，2024年2月25日，星期天

第一类主要是氨基酸衍生物固定相，这类手性固定相中含有酰胺基或羧酸酯基，可以与手性药物分子中的活泼基团通过氢键作用缔合，形成非对映异构体缔合物。由于立体因素和氢键作用的不同，所形成的非对映异构体缔合物的稳定性也不同，导致对映体通过色谱柱所需时间不同而将它们分离开。

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基于配位作用的手性金属配合物固定相，一般要求被分析物有二电子或孤对电子，分离机制主要基于二相互作用，可以用来拆分低沸点手性化合物如烯、醇、醚、酮以及昆虫信息素和香精油等。第17页,共28页，2024年2月25日，星期天

基于包含作用的环糊精衍生物固定相在GC手性分离研究中发展最快，其选择性高，应用也广。一般认为环糊精固定相的拆分机制是由于环糊精特殊的笼状结构，可与对映体形成非对映的包含物而达到拆分的目的。

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尽管气相色谱是开发得较早的一种分离对映体的色谱手段，但它存在着一些固有的局限性，如要求分析样品具有一定的挥发性和热稳定性。一般说来，气相色谱要实现制备比较困难。

第19页,共28页，2024年2月25日，星期天毛细管电泳手性分离(CE)

毛细管电泳手性分离是20世纪80年代以来新兴的一种分离技术，这项技术为极性大、热稳定性差和挥发性手性药物的拆分提供了经济有效的手段，因它操作简单、运行成本低、分离效率高而被广泛应用于药物、生物、大分子、临床医学等领域。毛细管电泳共有6种分离模式:毛细管区带电泳、毛细管电动色谱、毛细管凝胶电泳、毛细管电色谱、毛细管等速电泳、毛细管等电聚焦。除毛细管等电聚焦外，其他分离模式都可以用于手性拆分。第20页,共28页，2024年2月25日，星期天1.毛细管区带电泳(CZE)CZE又称毛细管自由电泳，是CE中最基本最普遍的一种模式。各类手性选择剂加入缓冲液中可实现多种手性异构体的分离，且机理也各不相同。2.非水毛细管电泳(NACE)

非水毛细管电泳(NACE)是近几年才发展起来的毛细管电泳的一个分支，由于它有优于传统水相毛细管电泳的许多特点，因此广泛的应用于手性化合物的分离分析工作中。非水毛细管电泳是以有机溶剂为流动相，在毛细管中进行分离的分析技术。NACE适用于以下几个方面:(l)分析不易溶于水、易溶于有机溶剂的物质;(2)分离在水基流动相毛细管电泳中淌度十分相似的物质;(3)研究水中难以进行的反应。第21页,共28页，2024年2月25日，星期天

常用手性选择剂有环糊精、冠醚、手性混合胶束、手性纤维素、蛋白质、糖类、大环抗生素等。其中环糊精特别是六聚体环糊精(β—CD)以其分子大小适中、价格便宜被广泛应用，尤以衍生化的β—CD为最。目前毛细管电泳分离方法的讨论主要集中在各种手性添加剂与对映体药物的匹配以及具体实验中条件最优化选择上。随着各种具体方法的成熟，CE在现实中的应用会更广泛。第22页,共28页，2024年2月25日，星期天超临界流体色谱(SFC)

超临界流体色谱（SFC）采用超临界流体为流动相，具有检测方式和固定项种类多样的特点，在手性分离方面较好的补充了高效液相色谱法和气相色谱的不足，体现出了良好的前景。由于超临界流体的低薪度性质，在相同的保留时间内，SFC的分离度更大、理论塔板数更高;在相同的分离度下，SFC的分离时间更短;有机溶剂的消耗量降低。

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色谱柱类型分填充柱和毛细管柱两种。常用的手性固定相有环糊精聚硅氧烷键合相、金属配合物固定相、酞胺和氨基酸固定相、多糖类固定相等。

第24页,共28页，2024年2月25日，星期天手性毛细管电色谱拆分法（CEC）

CEC是近10年来综合了HPLC和CE的优势而发展起来的高效电分离微柱液相色谱技术。它不仅具有CE水平的高柱效,同时还具有HPLC水平的高选择性。

CEC克服了CE选择性差和难于分离中性物质的困难,还大大提高了液相色谱的分离效率,开辟了高效微分离技术的新途径。第25页,共28页，2024年2月25日，星期天

目前CEC进行手性药物对映体拆分主要有以下3种方式。

1.非手性固定相结合手性添加剂流动相手性选择作用依靠流动相中添加的手性选择剂产生。

2.采用手性固定相固定相上键合手性选择剂(如环糊精、蛋白等)。

3.采用手性分子烙印固定相用其进行记忆性、专一性分离最近,分子烙印技术已开始引用于手性分离