毛细管电泳色谱在手性药物拆分中的应用

毛细管电泳色谱在手性药物拆分中的应用

摘要：毛细管电泳色谱法是手性药物拆分的重要方法之一，是一种高效、快速、简便的手性分离手段。该技术在药物对映体的拆分、定量方面发挥了重要作用。近年来，手性药物的毛细管电泳拆分技术得到快速发展，本文参阅了国内外相关文献，对毛细管电泳技术的手性拆分模式及主要手性选择剂作了简单介绍，并介绍了一些新的手性选择剂在手性药物拆分中的应用。

关键词：毛细管电泳手性试剂手性拆分

The Application of Capillary Electrophoresis in Chiral Drug

Separation

Abstract:Capillary Electrophoresis is one of the crucial methods in chiral drug analysis. It is an important method with highly efficient, rapid and convenient features. This technology plays a crucial role in enantiomeric separation and quantitative analysis. In recent years, the application of capillary electrophoresis in chiral drug analysis has been developing rapidly. According to recent references, this paper makes a brief discription about the application of capillary electrophoresis in chiral drug separation.

Keywords: Capillary electrophoresis; Chiral reagent; Chiral separation;

引言

手性是自然界的基本属性，也是生命系统最重要的属性之一，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1200种新药中，有820种是手性的，占世界新药开发的68 %以上[1]，而用于治疗的手性化合物中约88 %为外消旋体，作为单一对映体用药的只占手性药物的11%左右[2]。手性药物的立体结构与其生物活性有着密切的关系。药物在吸收、分布、代谢与排泄过程中，通过与体内大分子的不同立体结合，产生不同的药理作用和不良反应。如著名的“反应停事件”，沙利度胺只有( S ) -对映体具有致畸作用，( R ) -对映体具有镇静作用而无致畸作用。

目前，手性药物的拆分方法主要有经典结晶法、化学拆分法、生物拆分法、膜分离法、手性液-液拆分法和色谱法等[3, 4]，其中色谱法由于简便快捷、分离效

果好而被认为是手性药物异构体拆分最有效的方法。色谱拆分方法主要包括薄层色谱( TLC )、超临界流体色谱( SFC )、气相色谱法( GC )、高效液相色谱法( HPLC )和毛细管电泳色谱法( CE )等。毛细管电泳色谱具有选择性强、高效、快速、微量、多模式、经济、环保等特点，在手性拆分领域显示了明显的优势。CE和高效液相色谱法都是高效分离技术，与HPLC相比CE几乎不消耗溶剂，所需样品为nL级，而HPLC比CE所需的样品量要大且流动相消耗量大，CE仪器远没有HPLC那样复杂，没有高压泵，仪器成本比HPLC更低，柱效远远高于HPLC。CE 在手性药物分析方法的研究主要集中在手性添加剂和分析条件的优化上，它与GC和HPLC相互补充，已成为近年来手性拆分领域的热点。本文依据毛细管电泳技术新的研究进展，对毛细管电泳技术及其在手性药物拆分中的应用做一简单综述。

1 毛细管电泳技术

1.1 毛细管电泳的发展

1807～1809年，俄国物理学家F. F. Reuss首次发现黏土颗粒的电迁移现象。1937年，瑞典科学家将人血清提取的蛋白质混合液放在两段缓冲溶液之间，两端加电压，第一次分离出白蛋白和α、β、γ－球蛋白。1967年，Hjerten最早提出了用小内径管在高电场下进行自由溶液的电泳。1984年Terabe等建立了胶束毛细管电动力学色谱。1987年Hjerten建立了毛细管等电聚焦，Cohen和Karger 提出了毛细管凝胶电泳。1988～1989年出现了第一批毛细管电泳商品仪器。1990年瑞士Ciba-Geigy公司的Manz和Widmer首次提出微全分析系统( Miniaturized total chemical analysis system, a-TAS ) 的概念和设计。由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对多肽、蛋白质(包括酶，抗体)、核苷酸乃至脱氧核糖核酸( DNA ) 的分离分析要求，得到了迅速的发展。

1.2 毛细管电泳的分类

毛细管电泳技术具有多种分离模式：毛细管区带电泳( CZE )、胶束电动毛细管电泳( MECC或MEKC )、毛细管凝胶电泳( CGE )、毛细管等电聚焦( CIEF )、毛细管电色谱( CEC)、非水毛细管电泳( NACE ) 和亲和毛细管电泳( ACE )。另外，近年来还新兴起了微乳液电动毛细管色谱( MEEKC )、毛细管

矩阵电泳( CAE )、毛细管电泳免疫分析( CEIA )及芯片毛细管电泳( MCCE ) 等。

2 毛细管电泳的拆分方法

2.1 间接法

间接分析是让对映体与手性试剂进行衍生化反应，通过共价键结合转变成稳定的非对映异构体，再用非手性毛细管电泳法进行分析。间接分析的优点是衍生化形成非对映异构体的理化性质差异大，分离度高，衍生化产物具有发光或荧光基团，便于检测和提高检测灵敏度。局限性是[9]：(1) 衍生化引起分析方法快速、准确、精密和简便方面的指标降低；(2) 需要高纯度的手性试剂，这些试剂价格昂贵；(3) 待测对映体必须具有可发生衍生化反应的活性基团；(4) 衍生化反应条件要求温和、简便，且反应要定量、完全。

2.2 直接法

直接法是在分析过程中引入手性环境，如加入手性添加剂、手性填充毛细管和手性涂层毛细管。由于受手性填充毛细管和手性涂层毛细管制作工艺和技术的限制，目前这两种方法应用不太多。手性添加剂法是把手性试剂加到缓冲液中，手性试剂与对映体药物发生物理化学作用形成稳定性不同的复合物，在电场条件下两个分析物的迁移速率不同，经过分离条件的优化，从而实现两个对映体的分离。目前直接法应用范围较广，其对手性添加剂的纯度要求不太严格，并且对分离机制的解释显示出优越性，因此得到迅速发展。

3 手性选择剂在手性拆分中的应用

研究表明，并非所有手性试剂都适应于手性分离的实际操作，并且某些手性试剂只对某一类手性化合物的分离有良好的分离效果。理想的手性拆分剂应该具备以下特点[10]：(1) 与一对手性对映体具有显著差异的选择性；(2) 在分离过程中保证良好的分离效果和分离速率；(3) 手性拆分剂本身要稳定；(4) 能与手性物质自由地相互作用；(5) 不能干扰手性对映体的检测结果和不影响非手性成分的迁移；(6) 手性拆分剂还应该满足价格便宜和环境友好的要求。

3.1 环糊精及其衍生物

环糊精(CD)及其衍生物是最常用的手性选择剂，是最常用的手性选择剂。