美研| CMC系列(十一)：手性化合物的拆分战略与履历分享

开篇小序

据统计，，天下规模内批准的大部分药物以及近年来前500个脱销药物中，，靠近一半都是简单的对映异构体。。
。。早在1960年月，，外消旋药物分子中的非目的对映异构体所带来的负面影响就逐渐被熟悉到，，许多母亲由于有身时代服用镇静剂沙利度胺而造成数以百计的畸形儿的降生，，后续研究批注爆发畸形的缘故原由是活性分子的孪生兄弟-有害的镜像异构体引起的，，即沙利度胺外消旋物中的R-(+)-沙利度胺是有药且清静的，，而S-(-)-沙利度胺则具有致畸性。。
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沙利度胺 (反应停)

开发简单构型异构体的动力泉源于药物清静的考量和日趋严酷的羁系要求，，另外由于手性药物的对映体在药效学、药代动力学等方面保存较大差别，，因此建设手性拆分的要领十分主要。。
。。现在一样平常是通过手性合成或者手性拆分的要领实现手性药物简单(药用)构型的疏散和提纯(手性纯度提升)，，拆分法是制备手性药物(特殊是仅含1个手性碳)的经典要领，，本文主要先容手性拆分的相关内容。。
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手性异构体的看法

当药物分子中碳原子上毗连有4个差别的基团时，，该碳原子被称为差池称碳或手性碳(中心)，，会导致药物分子保存异构体，，若是两个异构体之间的关系犹如一个物体的立体结构在照镜子，，这个立体结构和它在镜子中的镜像互为对映异构体(对映体)，，即手性异构体。。
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对映异构体的物理性子基本完全相同，，例如熔点、沸点、消融度、折射率、密度、酸度等；；红外吸收、紫外、X射线粉末衍射法(XRPD)和差示扫描量热法(DSC)也完全一致。。
。。但旋光性保存差别，，对偏振光的作用差别，，比旋光度数值相同，，但偏向相反，，因此又被称为旋光异构体。。
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图 1 手性的看法

外消旋体分类

等摩尔的对映异构体之间差别的分子连系方法也将会带来三种类型的外消旋体，，详见下表：

由上表可知，，外消旋体的主要保存形式是外消旋混淆物和化合物，，假外消旋体很是有数。。
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手性药物构型研究的须要性

关于手性药物而言，，活性因素的分子必需与受体分子(好比受体卵白或酶等)的空间几何结构适配才华施展药效，，由于药物自己保存手性异构，，因此对应的两个异构体通常具有差别的生物活性。。
。。主要分为以下几种类型：

? 两种构型的异构体具有相似或相同的药理活性，，例如支气管扩张药特布他林，，两种异构体都能选择性地激动气道β2受体，，但R构型的药效强于S构型200倍。。
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? 一种构型有用而另一种构型无药理活性甚至起迫害作用，，例如R构型的布洛芬临床体现为无任何药理活性且保存胃肠道毒性；；与消旋体盐酸西替利嗪相比，，盐酸左西替利嗪的剂量减半，，而疗效增强，，副作用减轻，，无显着抗胆碱和抗5-羟色胺的作用，，中枢抑制作用较小。。
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? 药理活性差别形成药效互补，，例如非阿片类镇痛药盐酸曲马多，，两种构型划分施展差别药效爆发协同作用，，临床上以消旋体给药效果更佳。。
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? 药理活性差别形成相互拮抗，，例如苯哌啶类镇痛药哌西那朵，，右旋为阿片受体激动剂而左旋为受体拮抗剂，，同时给药将会爆发拮抗作用而抵消药效。。
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1992年FDA宣布了关于手性药物的指导原则，，要求在向FDA提交的有关新药申请报告中，，必需包括对映体的化学、药理学、毒理学以及药代动力学所有相关信息以思量以简单对映体或消旋体用药的问题。。
。。自此，，也就衍生了学术界以及制药工艺界关于获得光学纯的手性药物分子要领的研究热潮。。
。。2006年12月国家食物药品监视治理局也宣布了《手性药物质量控制研究手艺指导原则》。。
。。在指导原则中划定：手性药物的质控项目要体现其光学特征的质量控制，，要求敌手性药物差别构型的生物活性(毒性)举行充分研究，，并凭证研究效果对产品举行质量控制。。
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手性化合物的拆分要领

手性拆分是指使用物理、化学或生物等多种拆分要领，，将已保存的外消旋体通过疏散纯化获得简单光学异构体，，现在主要有手性色谱拆分、直接结晶拆分和间接结晶拆分等要领。。
。。这些要领的局限在于拆分的理论产率是50%，，若想要提升该理论产率则应在拆分的同时将不需要的对映异构体外消旋化，，使其一直转化为需要的异构体，，即将拆分和外消旋化同时举行，，从而实现一连的拆分来提升理论产率。。
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? 手性色谱拆分

原理：外消旋体通过手性色谱柱实现两种构型的疏散，，手性色谱柱(Chiral HPLC Columns)是由具有光学活性的单体，，牢靠在硅胶或其它聚合物上制成手性牢靠相。。
。。通过引入手性情形使对映异构体间泛起物理特征的差别，，从而抵达光学异构体拆分的目的。。
。。要实现手性识别，，手性化合物分子与手性牢靠相之间至少保存三种相互作用。。
。。这种相互作用包括氢键、偶极-偶极作用、π-π作用、静电作用、疏水作用或空间作用。。
。。手性疏散效果是多种相互作用配相助用的效果。。
。。这些相互作用通过影响包埋复合物的形成，，特殊位点与剖析物的键合等而改变手性疏散效果。。
。。由于这种作用力较微弱，，因此需要仔细调理、优化流动相和温度以抵达最佳疏散效果。。
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色谱拆分要领主要包括气相色谱(GC)、超临界流体色谱(SFC)、毛细管电泳(CE)和毛细管电色谱(CEC)等，，其中高效液相色谱(HPLC)因其奇异的优势成为手性剖析领域最常用的一种手艺。。
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HPLC疏散法又分为手性牢靠相法(CSP)和手性流动相添加剂法(CMPA)，，前者应用普遍。。
。。例如：抗抑郁药物舍曲林的合成新工艺是将手性拆分从最后一步提前到第一步，，起始质料使用以多糖为牢靠相的手性色谱柱举行疏散获得(4S)-Tetrolone，，收率为98%，，异构体(4R) -Tetrolone定量接纳且实现消旋化。。
。。在依地普仑的生产工艺中，，应用模拟移动床色谱(SMBC)实现了手性拆分。。
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超临界流体色谱(SFC)是一种流动相温度、压力均高于或略低于临界点的色谱手艺，，所用流动相有CO2、NH3、正丁烷等﹐其中CO2最为常用。。
。。超临界流体具有粘度小、扩散系数大、密度高等特点，，具有强的消融能力，，可以迅速将产品洗出，，且适于疏散难挥发和热稳固性差的物质。。
。。SFC已经从敌手性药物举行剖析转向能生产几毫克到几百克样品的半制备或制备规模。。
。。益康唑、贝康唑、联苯康唑等抗真菌药物的疏散即是通过SFC实现的。。
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? 直接结晶拆分

此要领适用于外消旋混淆物(聚整体)，，使用两种构型消融度的差别，，通过结晶的要领使得外消旋体中的理想异构体结晶析出，，而另一种构型的异构体则保保存母液中，，以此抵达拆分的目的。。
。。为了增进目的构型析晶，，可以加入晶种，，例如向外消旋混淆物的溶液中加入R构型的晶种，，则会选择性的析出R构型的晶体，，母液就富余了S构型的化合物；；继续加入S构型的晶种，，此时就选择性的析出S构型的化合物，，该历程可以重复举行至母液中产品纯度降低到杂质影响晶体析出为止。。
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较量经典的例子是Pasteur于1848年通过缓慢蒸发外消旋酒石酸盐的水溶液,形成大颗粒晶体，，借助放大镜用镊子把差别性状的晶体脱离, 获得了(+)-/(-)-酒石酸的钠铵盐，，但这种案例较量有数。。
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? 间接结晶拆分(化学拆分)

该要领适用于外消旋体化合物，，可接纳与另一手性化合物(即拆分剂, resolving agent)形成非对映异构体混淆物的要领，，使用这对非对映异构体的消融度和结晶速率的差别，，通过结晶法举行疏散，，最后脱去拆分剂即获得简单构型的异构体，，最常见的拆分剂是手性酸或手性碱。。
。。该要领手艺相对成熟且本钱低，，应用规模较广，，适合于大规模工业生产且工艺稳固可控。。
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抗惊厥药普瑞巴林(Pregabalin)接纳非对映异构体拆分法合成:1) 以(S)-扁桃酸为拆分剂对外消旋终产品举行手性拆分; 2)以(S)-α-甲基苄胺为拆分剂对要害中心体举行拆分，，获得R型异构体，，对映体过量值(enantiomeric excess, ee)靠近100%，，收率为35%, 再通过霍夫曼降解获得S构型的普瑞巴林。。
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非对映异构体拆分已有一百多年的历史，，其手艺含量虽不高，，但仍然是当今应用最普遍的一种拆分要领。。
。。结晶诱导的差池称转化使光学纯异构体的理论收率凌驾50%成为可能。。
。。近年泛起了组合拆分、复合拆分、包合拆分和包结拆分等新手艺，，是对非对映异构体拆分的有用增补。。
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yl23455永利手性拆分平台和效劳

yl23455永利手性拆分团队拥有履历富厚的剖析疏散职员、先进的剖析和制备超临界流体色谱仪等装备，，依托强盛的化学和剖析疏散履历手艺，，为客户提供高效的手性拆分效劳。。
。。确保以具有竞争力的本钱、精湛的手艺、最快的速率为用户制备毫克级到千克级的手性对映体。。
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yl23455永利手性拆分案例分享

yl23455永利手性拆分团队积累了富厚的拆分履历和案例，，下面简朴先容几个项目案例：

案例一：优化流动相条件，，提高制备效率

此案例中样品有50g，，消融度大于50mg/mL，，通过镌汰有机相比例，，提高流速，，增大进样量，，循环时间4min，，此50g样品在不到10h的时间内完成手性拆分。。
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流动相MEOH+0.1%MEA，，有机相比例20%，，流速100mL/min，，进样量1mL，，疏散度不睬想

流动相MEOH+0.1%MEA，，有机相比例14%，，加大流速到130mL/min，，进样量提高到5mL，，疏散效果大大提升

使用SFC循环进样完成样品快速制备

案例二：难溶性样品手性拆剖析决计划

此案例中样品有3g，，但消融性差，，用甲醇消融2L未能完全消融，，若是直接上制备，，效率会很是慢，，收率也会不高，，通过接纳混淆溶剂消融样品，，并在流动相中也添加助溶剂，，制备时间大大提高，，收率也提高了。。
。。此计划只适合键合型填料色谱柱。。
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甲醇消融，，流动相比例140-30 MEOH(0.1%MEA),出峰靠后，，循环时间较长

样品溶剂和流动相系统中加入DMSO，，MEOH:DMSO=2:1，，峰形改善，，循环时间大大缩短

使用SFC循环进样完成样品快速制备

案例三：SFC和反相制备连系制备杂质

此案例是一个杂质制备的例子，，目的杂质峰在主峰后面，，离的较量近，，剖析条件为等度条件，，若是直接上反相制备会较量难题。。
。。yl23455永利的解决计划是先用SFC剖析开发出富集要领，，再用SFC拆分仪器把目的杂质富集，，最后用反相制备二次纯化，，最终获得纯度为95%以上的目的杂质供结构剖析。。
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先SFC富集杂质

反相制备二次纯化

案例四：手性酸成盐的结晶动态拆分

如下图所示，，此案例中化合物A仅有一个手性中心，，我们需要R构型对映体。。
。。该化合物的消融性较差，，虽然实验了多种消融和拆分条件，，拆分的产量和效果不太理想，，SFC拆分100g消旋体需要2周时间。。
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由于该化合物pKa呈碱性，，yl23455永利质料药部分系统筛选了20多种手性酸和10余种成盐溶剂，，找到了一种纯化效果较好的手性酸。。
。。后续通过消旋-拆分-析晶的动态拆分要领，，将拆分的收率提高至60%，，ee%做到98.5%以上。。
。。工艺操作简朴，，每周可以处置惩罚2kg以上的样品，，极大地提高了效率，，降低了本钱。。
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（撰稿：李同全,宋德奎；； 编审：邱小龙）

参考文献：

[1] 王耀国，，赵绍磊，，杨一纯等，，手性药物结晶拆分的研究希望[J]. 化工学报, 2019, 70(10): 3651-3662.
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[3] Wang Y M, Chen A. Enantioenrichment by crystallization[J]. Organic Process Research & Development, 2008, 12(2): 282-290.
[4] 刘文强, 李莉, 手性药物及其中心体拆分要领的研究希望[J]. 药学学报，，2018, (1): 37-46.

美研|CMC系列回首

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