浅谈色谱技术在手性药物拆分的应用

浅谈色谱技术在手性药物拆分中的应用XXX（XXXXX大学药学院制药工程，江西南昌330013）摘要：手性药物拆分对药物研究有重要意义。近年来，色谱法拆分手性药物发展十分迅速，已成为药学研究热点之一。本文就色谱法在手性药物拆分中的应用作一简述。介绍了手性色谱拆分法中的薄层色谱法，气相色谱法，高效液相色谱法，毛细管电泳法，超临界流体色谱法，模拟移动床色谱，及其优缺点。关键词：色谱法；手性药物；拆分；应用手性是一种很普遍的自然现象，比如蛋白质、氨基酸、多糖、核酸、酶等生命活动重要基础物质，都是手性的。据统计，在研发的1200种新药中，有820种是手性的，占世界新药开发的68%以上[1]。1992年3月美国食品和药品管理局（FDA）发布了手性药物指导原则，该原则要求含手性因素的化合物，必须明确量化每一对映异构体的药效作用和毒理作用，并且当两种异构体有明显不同作用时，必须以光学纯的药品形式上市。随后欧共体和日本也采取了相应的措施。此项措施大大促进了手性药物拆分技术的发展。当前大多数药物是以外消旋体的形式出现，即药物里含有等量的左右两种对映体。近年来单一对映体药物市场每年以20%以上的速度增长[2]。2010年，在医药工业中，化学药销售超过7000亿美元，具有光学活性的手性药物约占全部化学药，规模约3200亿美元具有十分广阔的市场前景和巨大的经济价值[3]。广阔的应用前景和巨大的市场需求触发了更多的医药企业和学者探索更新更高效地获得单一手性化合物的方法。本文就色谱法在手性药物拆分中的应用作一简述。1薄层色谱法(TLC)[4]-[5]TLC法始于20世纪30年代，现已发展了高效TLC法、离心TLC法及梯度展开等技术。由于高效薄层板的理论塔板数高(可达5000)，加上现代化的检测手段，使得TLC法拆分对映体成为可能。TLC拆分法可分为手性试剂衍生化法(CDR)、手性流动相添加剂法(CMPA)和手性固定相法(CSP)。目前，可用于TLC拆分的CMPA法主要有添加手性离子对试剂、添加CD及其衍生物于展开系统，可用于TLC拆分的CSP有CD、纤维素及其衍生物、手性氨基酸金属配体交换及手性试剂浸渍性固定相。手性药物的TLC拆分法具有操作简便、设备简单、分离效率高、分析速度快、色谱参数易调整等特点，在对映体的分离中具有实用意义，但由于其灵敏度不高，故目前主要用于定性分析手性药物。2气相色谱法(GC)GC法始于20世纪60年代，通过选择适当的吸附剂作固定相，使之选择性地吸附在外消旋体中的一种异构体，从而达到快速分离手性药物的目的。GC手性固定相按照拆分机制可分为三类[6]：基于氢键作用的手性固定相，主要是氨基酸衍生物固定相；基于配位作用的手性金属配合物固定相；基于包含作用的环糊精衍生物固定相，这类固定相在GC手性分离研究中发展最快、选择性高，且应用广泛。研究表明，手性固定相与异构体之间的作用有氢键作用、偶极结合作用和三点作用。GC法分离手性药物具有简单快速、灵敏、重复性和精度高的特点，对于可挥发的热稳定手性分子，可表现出明显优势；但同样也存在着一些固有的局限性，如要求被分离的样品具有一定的挥发性和热稳定性，要实现制备比较困难。3高效液相色谱法(HPLC)[7]HPLC法是20世纪70年代后期发展起来的，在手性药物拆分中应用最为广泛，是药物质量控制、立体选择性的药理学和毒理学研究的重要手段。HPLC拆分药物对映体可分为直接法和间接法，前者可分为手性流动相法(CMPA)和手性固定相法(CSP)；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。3.1直接法3.1.1手性流动相法(CMPA)CMPA法是向流动相中加入手性试剂，在常规的正相或反相非手性柱上进行对映体分离。从而以常规HPLC固定相分离。按分离机理，主要分为以下几种：手性配合交换；蛋白质复合物；手性离子对；手性包含复合；手性诱导吸附[7]。CMPA法操作简便，分析过程中较少发生消旋化，添加剂选择的范围较宽，纯对映体易从柱后洗脱中回收；缺点是系统平衡时间较长，添加剂消耗较大。3.1.2手性固定相法(CSP)[7]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CSP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不同，从而达到分离的目的。目前主要有：Pirkle固定相；环糊精(CD)类固定相；纤维素及多糖衍生物手性固定相；蛋白质键合固定相；冠醚类固定相等。CSP法使用方便，一般不需要高光学纯的衍生化试剂，制备分离简便，但通用性差，样品有时须柱前衍生化。3.2间接法3.2.1手性衍生化试剂法(CDR)CDR法是将药物对映体先与高光学纯度衍生化试剂反应形成非对映异构体，再进行色谱拆分。该方法的优点是分离效果好、分离条件简便，一般的非手性柱即可满足要求；缺点是操作比较麻烦，易消旋化及需要高纯度的衍生试剂。4毛细管电泳法(CE)20世纪80年代迅速发展起来的手性色谱分离技术。CE法以高压电场为驱动力，毛细管为通道和载体，依据样品中各组分之间的迁移率和分配系数的差异而实现分离。它兼有高压电泳的高速、高分辨率及HPLC的高效率等优点，在手性药物分离中具有诸多优势而被广泛应用于药物、生物、临床医学等领域。CE法共有6种不同的分离模式[9]：毛细管区带电泳(CZE)、毛细管凝胶电泳(CGE)、毛细管等速电泳(CITP)、毛细管等电聚焦(CIEF)、毛细管电色谱(CEC)和非水毛细管电泳(NACE)。除CIEF外，其他5种分离模式均已被成功应用于手性药物对映体的拆分。CE法拆分手性药物的影响因素包括手性选择剂的种类和浓度、背景电解质的组成(离子强度、离子类型和浓度、pH、有机溶济等)、背景电解质的聚合添加剂以及使用的电压及毛细管温等。随着CE分离机制的不断探索、分离模式技术的发展以及柱制备技术的不断完善，CE在手性药物的拆分、鉴别及定量分析方法研究等方面将具有广阔的发展应用前景。5超临界流体色谱(SFC)SFC是20世纪80年代中期迅速发展起来的一项对映体拆分技术，它以接近或超过临界温度和临界压力的高压流体做流动相的一种色谱技术。根据手性选择剂种类不同，SFC分离方式主要包括[10]：氨基酸和酰胺类手性固定相、Prikle型手性固定相、环糊精型键合固定相、多糖型的手性固定相以及其他手性固定相如聚甲基异丁烯酯等。在手性分离方面，SFC与HPLC、GC等相互补充，且具有其独特的优越性[11]：超临界流体的粘度接近气体，过程阻力较小，可采用细长色谱柱以增加柱效；超临界流体的密度与液体相似，因此具有强的溶解能力，适用于分离难挥发和热稳定性差的物质，这是气相色谱所不能及的；超临界流体色谱具有类似高效液相色谱梯度淋洗的特点。SFC在手性药物的分离应用中，具有简单快速、高效、操作条件易于变换等特点，可有效弥补HPLC和GC在拆分手性药物方面的不足。6模拟移动床色谱（SMB）[12]SMB技术是Broughton在1961年的一个专利中提出来了，它吸取了固定床和移动床工艺各自优点设计而成的。它以层析为单元，引入化工中的逆流、回流等机制，通过周期性开启、关闭进出口阀门来切换进料与出料管线的位置，来模拟固定相吸附剂的相对运动，从而实现固定相吸附剂与流动相液体的逆流接触移动。SMB的流程图如图1所示。图1SMB流程图装置是由八根色谱柱串联而成，不同保留值的组分被固定相和流动相分别带向进样口两边，从而得到分离。它保持了移动床连续操作、分离效果好的优点，又避免了固体真正逆流的困难，从而提高了分离效率。最初这种技术用于正己烷和环己烷的分离，由于它具有周期短、成本低、分离效率高、流动相循环使用和自动化连续操作等优势，现在已被国际上公认为规模制备拆分手性药物的最有效手段。但是这种技术有着投资高的缺点，如何获得高效、低价的手性固定相是SMB法能够广泛使用的关键。7结语目前在药物对映体分析应用中，采用的主要手段是GC和HPLC，但其手性柱费用高、易污染，且手性衍生化常带进副产物，故以上方法仍需进一步改进。随着理论和技术的日趋完善，SFC和SMB在手性药物拆分的应用上将得到进一步发展。伴随着人们对各种对映体拆分机制更为深入的研究，手性拆分技术必将更加完善。参考文献：[1]王炳强.手性化合物与对映体药物拆分的进展[J].天津化工，2006，20(4)：27.[2]布仁，杨树青，张振涛，罗素琴，陈燕飞.手性药物的研究进展[J].内蒙古医学院学报，2010，32(1)：61-62.[3]秦胜利，于建生.手性药物拆分技术进展[J].山东化工，2011，40(3)：51.[4]柯伙钊，罗明可.色谱技术在手性药物对映体拆分中的应用及其进展[J].海峡药学，2007，19(2)：56-58.[5]程民.色谱法拆分手性药物在我国的应用[J].中国药房，2011，22(13):1221.[6]张玮，尚平，姚军.手性药物与手性药物的分离分析技术[J].河北化工，2004，5(5)：12-14.[7]刘建明，徐媛媛，陈剑萍.HPLC法在手性药物分离中的应用[J].实用临床医学，2009，10(2)：137-138.[8]罗明可.现代色谱法在手性药物拆分中的应用进展[J].福建医药杂志，2004，26(5)：156-157.[9]王倩如.体内药物手性拆分方法研究进展[J].亚太传统医药，2010，6(5)：150.[10]冯洪珍，孟昭力，王如斌.手性药物拆分的几种方法及研究进展[J].广东药学院学报，2003，19(1)：153-155.[11]武洁，冯芳.超临界流体色谱法分离手性药物[J].药学进展，2004，28(7)：300-304.[12]卢定强，李衍亮，凌岫泉，涂清波，陈佳.手性药物拆分技术的研究进展[J].时珍国医国药，2009，20（7）1733.薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿