手性药物的合成与拆分的研究进展

手性药物的合成与拆分的研究进展

手性是自然界的一种普遍现象，构成生物体的基本物质如氨基酸、糖类等都是手性分子。手性化合物具有两个异构体，它们如同实物和镜像的关系，通常叫做对映异构体。对映异构体很像人的左右手，它们看起来非常相似，但是不完全相同。

目前市场上销售的化学药物中，具有光学活性的手性药物约占全部化学药40% } 50%，药物的手性不同会表现出截然不同的生物、药理、毒理作用，服用对映体纯的手性药物不仅可以排除由于无效(不良)对映体所引起的毒副作用，还能减少药剂量和人体对无效对映体的代谢负担，对药物动力学及剂量有更好的控制，提高药物的专一性，因而具有十分广阔的市场前景和巨大的经济价值[Dl

1由天然产物中提取

天然产物的提取及半合成就是从天然存在的光活性化合物中获得，或以价廉易得的天然手性化合物氨基酸、菇烯、糖类、生物碱等为原料，经构型保留、构型转化或手性转换等反应，方便地合成新的手性化合物。如用乳酸可合成(R)一苯氧基丙酸类除草剂[}z}。天然存在的手性化合物通常只含一种对映体用它们作起始原料，经化学改造制备其它手性化合物，无需经过繁复的对映体拆分，利用其原有的手性中心，在分子的适当部位引进新的活性功能团，可以制成许多有用的手性化合物。

2手性合成

手性合成也叫不对称合成。一般是指在反应中生成的对映体或非对映体的量是不相等的。手J险合成是在催化剂和酶的作用下合成得到过量的单一对映体的方法。如利用氧化还原酶、合成酶、裂解酶等直接从前体化合物不对称合成各种结构复杂的手性醇、酮、醛、胺、酸、酉旨、酞胺等衍生物，以及各种含硫、磷、氮及金属的手性化合物和药物，其优点在于反应条件温和、选择性强、不良反应少、产率高、产品光学纯度高、无污染。

手性合成是获得手性药物最直接的方法。手J险合成包括从手性分子出发来合成目标手性产物或在手性底物的作用下将潜在手性化合物转变为含一个或多个手性中心的化合物，手性底物可以作为试剂、催化剂及助剂在不对称合成中使用。如Yamad等和Snamprogetti 等在微生物中发现了能催化产生N-氨甲酞基一D-氨基酸的海因酶( Hy-dantoinase)。海因酶用于工业生产D一苯甘氨酸和D一对轻基苯甘氨酸。D一苯甘氨酸和D一对轻基苯甘氨酸是生产重要的临床用药半合成内酞胺抗生素(氨节青霉素、轻氨节青霉素、氨节头炮霉素、轻氨节头炮霉素)的重要侧链，目前国际上每年的总产量接近SOOOto

3外消旋化合物的拆分

外消旋拆分法是在手性助剂的作用下，将外消旋体拆分为纯对映体。外消旋体拆分法是一种经典的分离方法，在工业生产中己有100多年的历史，目前仍是获得手性物质的有效方法之一。拆分是用物理化学或生物方法等将外消旋体分离成单一异构体，外消旋体拆分法又可分为结晶拆分法;化学拆分法;生物拆分法;色谱拆分法;膜拆分和泳技术。

3. 1结晶拆分法

3.1.1直接结晶法

结晶法是利用化合物的旋光异构体在一定的温度下，较外消旋体的溶解度小，易拆分的性质，在外消旋体的溶液中加入异构体中的一种(或两种)旋光异构体作为晶种，诱导与晶种相同的异构体优先(分别)析出，从而达到分离的目的。在。一甲基一L一多巴的工业生产中就是使两种对映体同时在溶液中结晶，而母液仍是外消旋的，把外消旋混合物的过饱和溶液通过含有各个对应晶种的两个结晶槽而达到拆分的目的[3]。结晶法的拆分效果一般都不太理想，但优点是不需要外加手性拆分试剂。若严格控制反应条件也能获得较纯的单一对应体。

3. 1. 2非对映体结晶法

非对映体结晶法适用于拆分外消旋化合物，利用天然旋光纯手性拆分试剂与消旋化合物通过分子间作用力的相互作用，生成一对非对映体，由于二者的物理性质不同，因此可以用结晶，蒸馏或色谱法将它们分开，工业化生产D一苯基甘氨酸就是用此法。

3. 2化学拆分法

化学拆分法应用非常广，它是在手性试剂的存在下，外消旋体和手性试剂作用，转变成非对映异构体，由于生成非对映异构体的活化能不同，反应速度就不同。利用不足量的手性试剂与外消旋体作用，反应速度快的对映体优先完成反应，而剩下反应慢的对映异构体，从而达到拆分的目的。

化学拆分法更适于酸或碱的外消旋体的拆分，拆分酸时，常用的旋光性碱主要是生物碱，如(一)-奎宁，(一)一马钱子碱等。拆分碱时，常用的旋光性酸是酒石酸，樟脑一p一磺酸等。拆分既非酸又非碱的外消旋体时，可以设法在分子中引入酸性基团，然后按拆分酸的方法拆之[#]。例如，呱甲酷结构中含有两个手性碳原子，有四个立体异构体的存在，分为苏型外消旋体和赤型外消旋体，利用呱A}环的碱性，采用光学纯的手性有机酸作为拆分剂，对外消旋苏型呱甲酷合成中的关键中间体{2一苯基一2- (2’一呱咙基)一乙酞胺}或直接对外消旋苏呱甲酷进行拆分，得到(2R}2R')一(+)一苏型呱甲酷并进一步转化成盐酸盐。专利(US Pa-tent5936091，5965734，1999;US Patent6359139，2002)公开了对赤型外消旋中间体{2一苯基一2- (2'一呱咙基)一乙酞胺进行拆分制备(2R}2R')一(+)-苏一2一苯基一2- (2’一呱咙基)一乙酞胺，进一步转化为((2R} 2R)一(+)一苏型呱甲酷及其盐酸盐的方法。

3. 3生物拆分法

酶的活性中心是一个不对称结构，这种结构有利于识别消旋体。在一定条件下，酶只能催化消旋体中的一个对映体发生反应而成为不同的化合物，从而使两个对映体分开。反应产物的ee值可达100 %。随着酶固定化、多相反应器等新技术的日趋成熟，越来越多的酶己用于外消旋体的拆分[[5]徐刚等[[6]通过对不同来源酶的筛选，找到了No-vozym435和Alcaligenes sp两种选择性较好的酶，有效拆分制备了(S) -2-氯-1一(2-曝吩)一乙醇，产率为48.6% } ee值为98.5% o酶催化立体选择性强、反应条件温和、操作简便、副反应少、产率高、成本低，且不会造成环境污染，这些都使得用酶拆分外消旋体成为理想的选择C7, A]酶法拆分外消旋体在实验室制备和工业生产中都己取得长足的进步，但是仍然有其局限性[[9]。比如菌种筛选困难、酶制剂不易保存、产物后处理工作量大，以及通常只能得到一种对映体等缺点。尽管如此，利用微生物进行手性药物的合成及对映体的拆分仍是当前研究热点[[I0]。

3. 4色谱拆分法

3. 4.1气相色谱法

GC法是一种较早用于分离手性药物的色谱方法，通过选择适当的吸附剂作固定相(通常是手性固定相)，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:(1)基于氢键作用的手性固定相，主要是氨基酸衍生物固定相;(2)基于配位作用的手性金属配合物固定相;(3)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。手性固定相GC法分析手性药物的步骤为:(1)合成手性试剂;(2)制柱;(3)样品衍生化;(4)设定恰当的色谱条件。对GC的手性药物分析影响最大的因素:(1)手性固定相的选择，将决定手J险药物能否被拆分;(2)样品的衍生化方法，将导致不同的拆分结果;(3)影响GC的共同因素一色谱条件的选择。GC法分离手性药物最大的特点是简单快速、灵敏、重复性和精度高，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[00

3. 4. 2薄层色谱(TLC)法