手性药物的结晶拆分方法
手性药物拆分技术及分析
毛细管电色谱(CEC)
是HPCE和HPLC的杂化体,可以灵活地将 手性固定相引入方式、流动相添加剂和 驱动方式几种因素相互组合出多种分离、 操作模式;和HPLC相比所需固定相和样 品量也大大减少、克服了电泳模式的不 足,兼具HPLC分配机理和HPCE电迁移特 征。
分子印迹技术(molecular imprinting)
手性试剂衍生化法(CDR)
具体方法: 胺基手性药物 :衍生化为酰胺、氨基甲酸酯、
脲、硫脲和磺酰胺 。 氨基手性药物 :衍生化成酯、碳酸酯、氨基甲
酸酯 。 羧基手性药物 :衍生化为酯和酰胺 。 环氧化物手性药物 :衍生化成异硫氰酸酯 。 烯类手性药物 :衍生化成水性铂复合物 。
手性试剂衍生化法(CDR)
原理:
一种新的、很有发展潜力的分离技术。利 用分子印迹技术,能够制备具有特异识别 功能的色谱介质。
分子印记聚合物(MIP)是通过模板分子、 功能单体和交联剂的作用产生有化学选择 性的键合位点的一种技术。待测底物通过 与模板分子聚合物在形状、大小和功能基 团的定位方面吻合而被识别。
分子印迹技术(molecular imprinting)
优点: 可使用已有的非手性固定相,花费较
少。 选用具强烈发色团或荧光的手性试剂,
可提高检测能力 。
手性试剂衍生化法(CDR)
局限性 : 手性试剂需有高的光学纯度 各对映体的衍生化速率和平衡常数应一
致 衍生化和色谱过程应不发生消旋化 药物需有可衍生化的基团
手性流动相添加法 (CMPA)
手性固定相法(CSP)
原理:将手性试剂化学键合到固定相上 与药物对映体反应形成非对映体对复合 物,这种固定相称作CSP。在CSP表面所 形成的非对映体对,可根据其稳定常数 不同而获得分离。
手性药物的拆分
*
COOH
COOH
COOH
酶
H2N CH3
H
+H
CH3
NHCOCH3
消旋丙氨酸
NH2
消旋乙酰丙氨酸
NHCOCH3
L-丙氨酸(溶于乙醇)D-乙酰丙氨酸 (不溶于乙醇)
三.色谱法
1. 高效液相色谱法(HPLC)
HPLC法包括直接法和间接法 直接法的分离原理:手性药物对映体之 一与手性固定相或手性流动相之间发生 分子间的三点作用,同时另一对映异构体 则发生两点作用,形成暂时的非对映异构 体的结合物质,前者较后者稳定,通过洗 脱使两对映异构体分离
优先结晶法是一种高效、简单而又快捷 的拆分方法,晶种的加入造成2个对映异 构体具有不同的结晶速率是该动态过程 控制的关键。 利用循环优先结晶方法进行拆分的实例: 抗高血压药物L-甲基多巴的拆分[5],见 图(三)。
HO HO H3C COOH NH2
图(三)L-甲基多巴
1.3 逆向结晶法
在外消旋体的饱和溶液中加入可溶性某 一种构型的异构体(如R-异构体),添 加的(R)-异构体就会吸附到外消旋溶 液中的同种构型异构体结晶的表面,从 而抑制了这种构造体结晶的继续生长, 而溶液中的(S)-异构体结晶速度就会 加快,从而形成结晶析出。
奥沙西泮新戊酸酯
2.气相色谱法(GC)
在气相色谱仪中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 吸附外消旋体中的一种异构体,可以快速 分离手性化合物。 手性化合物的直接气相色谱分离,其关键 问题是必须找到一个合适的手性固定相, 如高聚物固定相、均三氮苯型固定相、 菊酰胺型固定相、光学活性金属络合物 固定相等。
手性药物的拆分
手性药物的拆分技术
O
CH3 * OH
HO
NO 2
CH3 O
O NO2
NO2
• 应用较少
(固) (液 ) NO2
对映异构体和消旋体晶体
RS R
S
RRR RRR RRR SSS SSS SSS RSRS SRSR RSRS RSSR SSRR RSRS
RRR RRR RRR
SSS SSS SSS
聚集体(conglomerate)
– 20世纪50年代 氯霉素中间体的拆分 – 20世纪60~70年代,工业用丙烯腈拆分制备L-谷氨酸(1.3吨/年) – 氨基酸的拆分
OH OH O2N NHR HO2C NH2 CO2H
R=COCHCl2, chloramphenicol R= H
L-glutamic acid
循环优先结晶法
• 操作:
采用优先结晶拆分法拆分规律
外消旋体的盐(如盐酸盐、硫酸盐等)比形成共价外消旋体更容易 通过优先结晶法拆分。 溶解度比(ax= SR/SA,SR和SA分别为外消旋体和一种对映异构体 的溶解度)<2时比>2更有利于优先结晶法拆分 适当的搅拌速度对促进晶体的生长有利 所使用晶种的颗粒大小和组成必须均一 尽可能减少溶液中存在的其它粒子和颗粒,以免成为所不期望的 晶核影解度存在差异, 假设d A· d B/l A· l B对映体溶解度较小,则可以加入d A· d B(或l A· lB)晶种,使其中一种 同构型的盐优先析出。 此时在溶液中还存在着一个溶解度较小的盐和另一对溶解度较大对映体盐,采用上述 加入晶种的结晶方法就可以得到四个光学活性化合物。 不需光学纯的拆分剂,拆分方法更加经济实用。 前提条件是使用拆分剂的逆向拆分必须是可行的。
O
第七章-化学手性制药工艺 第二节 外消旋体拆分
二、化学拆分法
外消旋底物 拆分试剂
非对映异构体 混合物
单一对映异 构体底物
水解
化学拆分
(结晶或柱层析)
单一非对映 异构体
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二、化学拆分法
★ 常用拆分试剂:
1)能分别与对映异构体反应,所生成的非对映异构体 有显著的物理性质差异;
2)所用拆分试剂自身具有足够高的光学纯度; 3)所用拆分试剂成本较低,便于回收。
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一、结晶拆分法 ✓ 优点:不需要加入拆分试剂,母液可以套用
多次,原料损耗小、设备简单,成本较低, 是比较理想的大规模拆分方法。 ✓ 缺点:必须采用间断式结晶,生产周期长, 拆分所得光学异构体的纯度不够高而需进一 步纯化。
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★ 注意: 所拆分的外消旋体属于外消旋混合物,而
非外消旋化合物。
➢ 外消旋混合物:是等量的两种对映异构体晶体的机 械混合物,虽然该混合物没有光学活性,但每个晶核 仅包含一种对映异构体; ➢ 外消旋化合物:晶体是两种对映异构体分子完美有 序的排列,每个晶核包含等量的两种对映异构体。
外消旋体 酸 碱 醇
醛、酮
光学拆分剂 麻黄碱、奎宁、α-苯乙胺等 酒石酸、扁桃酸、樟脑等 转化为酸性酯后,用活性碱拆分
光学活性的肼、酰肼等
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例如:度洛西汀合成中的化学拆分
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★ 不对称转换法制备D-脯氨酸:
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三、动力学拆分法 利用两个对映异构体在手性试剂或性催
化剂作用下反应速率的不同而使其分离。 ➢ 过程简单,生产效率高; ➢ 可以通过调整转化程度提高剩余底物的对映 体过量。
第七章 化学手性制药工艺
第一节 概述 第二节 外消旋体拆分 第三节 不对称合成反应
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手性化合物的拆分方法
手性化合物的拆分方法
手性化合物的拆分方法主要有对映体分离法和酶催化法两种。
对映体分离法是指通过物理或化学方法将手性化合物中的对映体分离开来。
常用的物理方法有晶体分离法和对映体选择性结晶法。
晶体分离法是指利用手性化合物结晶时的差异,通过适当的选择溶剂和结晶条件,使其中一个对映体结晶出来,而另一个对映体仍保持在溶液中。
对映体选择性结晶法则是利用对映体结晶时晶体生长速度的差异,通过选择合适的溶液浓度和温度,使其中一个对映体的晶体生长速度比另一个对映体快,从而实现对映体的分离。
酶催化法是利用手性化合物和酶之间的反应性差异进行对映体分离的方法。
酶催化法主要通过酶的手性选择性来实现对映体的分离,其中最常用的是立体选择性催化酶。
这种酶具有对手性底物具有高选择性催化作用的特点,通过调节反应条件和酶底物比例,可以将手性化合物中的对映体分离开来。
除了以上的方法,还有一些其他的手性化合物拆分方法,如手性色谱法、手性电泳法、手性转换法等。
这些方法则是通过物理、化学或生物学手段对手性化合物进行选择性的分离和转化,以实现对映体的分离。
手性胺的拆分的操作方法
手性胺的拆分的操作方法
手性胺的拆分操作方法可以通过以下几种方式实现:
1. 应用手性分离柱:首先,将手性胺溶解于某种适合的溶剂中,然后通过手性分离柱进行分离。
手性分离柱是填充有手性配体的柱子,例如偏酸性纤维素(Pirkle)柱或手性配体固定的液相柱。
将溶解好的手性胺溶液通过这些柱子进行洗脱操作,不同的对映体将以不同的速度通过柱子洗脱,从而实现手性胺的拆分。
2. 应用手性化合物结晶法:将手性胺与适合的手性化合物按照一定的摩尔比进行结晶反应。
由于手性胺和手性化合物成分的差异,导致结晶时形成不同的晶体形式。
通过收集和分离这些不同的晶体形式,可以得到手性胺的不同对映体。
3. 应用糖醇法:手性胺通常可以与某些手性糖醇反应生成二元络合物。
这些二元络合物在熔点上表现出不同的特性,例如熔点的可测性以及不同对映体的熔化温度偏差。
通过测定这些熔点数据,可以对手性胺进行分离。
无论通过哪种方式进行手性胺的拆分,最终目标是得到手性纯的对映体,并且这些方法在实际操作中还需根据具体情况进行具体选择。
手性药物拆分技术及分析
手性药物拆分技术及分析手性药物(chiral drugs)是指分子内部有一个或多个不对称碳原子的药物,即具有手性结构的药物。
手性药物由于具有左右旋异构体,使得其药理学效应、药效学性质、药代动力学以及安全性能等方面出现差异。
因此,手性药物的拆分技术及分析对于药物的研发、生产和应用具有重要意义。
手性药物的拆分技术主要有下述几种方法:晶体化学方法、酶法、化学拆分、色谱法和光学活性检测。
首先是晶体化学方法,该方法是利用手性药物晶体的对称性差异完成拆分。
通过晶体中的尖、刃、拱等特征差异,将手性药物分离为晶体异构体。
其次是酶法,手性药物的拆分可以通过酶的催化作用实现。
酶是具有高选择性、高催化效率和高效底物转化率的催化剂。
通过选择合适的酶,可以将手性药物转化为对应的手性异构体或原生态精细化靶化合物。
化学拆分是指通过特定的化学反应将手性药物分解为不对称碳原子具有相反手性的产物。
该方法较为常用,但对于存储稳定性较差的手性药物较不适宜。
色谱法是利用不同手性列进行手性分离,如手性HPLC(高效液相色谱)和手性毛细管电泳等。
这些方法主要是利用手性固定相对手性药物进行分离,可达到手性药物的拆分效果。
光学活性检测是通过光学活性的手性试剂或手性染料,以手性化合物的吸光性能差异检测手性药物的拆分效果。
根据手性分析原理,通过手性分析仪器对手性药物进行检测和分析。
手性药物的分析对于药物研发、生产和应用非常重要。
分析手性药物的关键是确保其纯度和药效学性质,并且有助于合理掌握手性药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄的信息。
以下是手性药物分析的一些常用方法。
首先是纳米液相色谱法,该方法是将分离的手性药物样品通过微量泵输送到纳米柱中,在极小的流速和流体容量下进行分离。
该方法对于手性药物样品的需求量很小,因此可以减少手性药物样品的消耗。
其次是循环偏振负压电流法,该方法通过测量手性药物样品对光的旋光性质,直接反应其手性结构。
该方法准确、快速,适用于灵敏度高的手性药物分析。
手性化合物拆分方法
手性化合物拆分方法
手性化合物的拆分方法通常有以下几种:
1. 光学拆分:利用手性催化剂或其他手性物质对手性化合物进行拆分。
光学活性的手性化合物经过光学反应与手性催化剂反应可以得到单一手性的产物。
2. 液体相转移拆分:将手性化合物溶解在不对其进行反应的溶剂中,然后加入具有手性结构的离子对或分子对,形成包合物。
通过改变反应条件或进行萃取操作,可以将手性化合物从包合物中分离出来。
3. 对映体选择性结晶:通过控制结晶条件和添加适当的对映配体或样品处理剂,使手性化合物在结晶过程中选择性地形成单一手性晶体。
4. 气相拆分:利用对映体的蒸汽压差异,通过适当的气-液平衡条件和温度条件,将手性化合物分离出来。
5. 手性液相色谱:利用手性稳定相或手性固定相,在手性固定相或手性稳定相的控制下对手性化合物进行分离和拆分。
6. 酶催化拆分:利用手性酶的选择性催化作用,将手性化合物转化为单一手性的产物。
以上方法中的选择取决于手性化合物的特性、拆分要求和可用的拆分试剂或设备。
结晶总结
--手性药物的结晶拆分方法----直接结晶法---外消旋体的不对称转化和结晶拆分在外消旋体的拆分中,假若其中某一个对映异构体被100%的拆分出来,其拆分的产率最高也只能达到50%,而另外一半的对映异构体将成为废物被浪费掉。
实际应用中常将所不需要的构型的化合物进行外消旋化,以便继续拆分和利用。
如果将拆分和外消旋化的过程同时进行,则一次就可以拆分得到超过50%产率的对映异构体,也有称之为动态动力学拆分。
外消旋体的不对称转化有两种情况。
一级不对称转化指在外部手性试剂的作用下,溶液中对映异构体之间的平衡发生移动,产生非等量的关系,形成外消旋体的不对称转化和结晶拆分。
这种转化通常发生在非对映异构体之间,将在后面的内容中加以叙述。
二级不对称转化指在平衡混合物中,其十一个对映异构体自发缓慢的结晶或加入纯对映异构体晶种结晶时,由于其结晶速度比平衡速度慢,则溶液中的平衡不断被打破,形成外消旋体的不对称转。
化和结晶拆分。
这种情况又被称为“结晶诱导的不对称转化”,是将外消旋体转变成单一纯对映异构体。
最早使用该方法的例子是外消旋体季铵盐(13)的拆分。
将(13)的氯仿溶液在室温下让具缓慢自发结晶数个月后,得到一个对映异构纯的晶体,而结晶后的母液仍保持外消旋的性质。
因为在该溶液中所剩的某种对映异构体发生消旋化所致。
外消旋体的不对称转化和结晶拆分相结合的方法最适合用于a—3性碳原子上含有H原子的羰基化合物。
在碱性条件下,羰基α—手性碳原子上的H原子通过烯醇化发生外消旋。
例如,对甲氧基苯基苄酮(14)在碱性条件下可发生外消旋体的不对称转化。
植物生长调节素(paclobutraz01)的前体酮(15)的不对称转化和结晶也是利用碱性条件的作用。
非甾体抗炎药物萘普生(naproxen)的不对称转化和拆分则是在熔融条件下进行的。
将萘普生甲酯(16)和甲醇钠在70℃下熔融,快速冷却至67℃加入(+)—萘普生甲酯的晶种使其结晶,可得到87%产率的(+)—萘普生甲酯。
手性药物拆分技术的研究进展
手性药物拆分技术的研究进展一、本文概述手性药物,即具有手性中心的药物分子,其立体构型的不同可能导致药物在生物体内的活性、药代动力学和毒性等方面产生显著的差异。
因此,手性药物的拆分技术在药物研发和生产过程中具有至关重要的地位。
随着科学技术的发展,手性药物拆分技术也在不断进步,以适应日益增长的手性药物需求。
本文旨在综述手性药物拆分技术的研究进展,包括但不限于拆分方法、拆分效率、拆分机理以及在实际药物研发中的应用案例。
我们将从传统的拆分方法,如结晶法、色谱法,到现代的拆分技术,如膜分离、酶法等,进行全面的梳理和评价。
我们也将探讨手性药物拆分技术的发展趋势和面临的挑战,以期为手性药物研发和生产提供有益的参考和指导。
通过本文的阐述,我们希望能够使读者全面了解手性药物拆分技术的研究现状和发展动态,为手性药物的研发和生产提供理论支持和实践指导,推动手性药物拆分技术的不断发展和完善。
二、手性药物拆分技术的分类手性药物拆分技术主要可以分为物理拆分法和化学拆分法两大类。
物理拆分法主要包括结晶法、色谱法、膜分离法等,这些方法主要基于手性药物分子间物理性质的差异进行拆分。
化学拆分法则包括不对称合成、手性衍生化试剂法等,这些方法则通过化学反应引入手性中心或者改变手性药物的物理性质,从而实现对目标手性药物的拆分。
(1)结晶法:通过调整溶液条件,如温度、pH值、溶剂种类等,使手性药物分子在结晶过程中形成不同的晶体形态,从而实现拆分。
该方法操作简单,成本低,但拆分效果往往受到药物分子间相互作用和结晶条件的影响。
(2)色谱法:包括液相色谱、气相色谱、毛细管电泳色谱等。
这些方法通过选择适当的手性固定相或手性流动相,利用手性药物分子在固定相和流动相之间的相互作用差异,实现对手性药物的拆分。
色谱法拆分效果好,但设备成本较高,操作复杂。
(3)膜分离法:利用手性药物分子在膜上的传质速率差异,通过选择适当的膜材料和操作条件,实现对手性药物的拆分。
手性药物分离与分析技术
手性药物分离与分析技术随着人类对疾病认识的不断深入和药物研发技术的不断发展,手性药物的研究逐渐成为了医药领域的一个热点问题。
手性药物是指分子具有手性中心而存在两种互为镜像的构型,即左旋(L)和右旋(D)两种构型。
在人体内,可能只有其中的一种构型具有药理活性,而另一种则可能是无效的,甚至可能产生副作用。
因此,精确区分和分离药物中各种构型,对于评价药物疗效和安全性具有至关重要的意义。
目前,手性药物分离与分析技术已经成为了医药领域中一个重要的研究方向。
下面我们将详细介绍手性药物分离与分析技术的原理、方法及其应用。
一、手性药物的分类手性药物根据其药效,可以分为单一构型型药物和混合型手性药物两类。
单一构型型药物:只含有左旋或右旋构型的药物,如糖尿病药物格列喹酮(Gliquidone)。
混合型手性药物:由两种构型的混合物构成,如马来酸氟桂利嗪(Fluoxetine Hydrochloride Maleic Acid)。
二、手性药物的分离与分析1. 手性分离技术手性分离是指将混合型手性药物中的左右旋分离出来的技术。
常用的手性分离技术主要有晶体分离法、毛细管电泳技术、拆分柱法等等。
晶体分离法是一种通过晶体形成,使手性药物分离的方法。
具体原理为:手性药物在特殊的条件下,在熔融状态下形成晶体,左右旋药物晶体体积不同,因此可以通过手工挑选或静置分离出左右旋药物。
毛细管电泳技术是一种利用毛细管中电场对手性药物进行分离的方法。
具体原理为:毛细管内置两个电极,引入含有手性药物的移动相,通电后药物分子自行向一个方向偏转,实现左右旋药物的分离。
拆分柱法则是是一种通过拆分柱使手性药物分离的方法。
具体原理为:通过将不同机制的拆分剂与手性药物进行反应,制备拆分柱,利用这些拆分柱能够分离纯的左旋或右旋药物分子。
2. 手性分析技术手性分析是指对手性药物中左右旋的含量进行测定的技术。
常用的手性分析技术有气相色谱、液相色谱、质谱等。
气相色谱技术常常用于测定含量较少的手性药物和对应的非手性衍生物。
手性药物的分离方法
手性药物的分离方法
手性是自然界的普遍特征。 手性是自然界的普遍特征。构成自然界物质的一些手性分子虽然 从原子组成来看是一摸一样,但其空间结构完全不同, 从原子组成来看是一摸一样,但其空间结构完全不同,他们构成 了实物和镜像的关系,也可比喻成左右手的关系, 了实物和镜像的关系,也可比喻成左右手的关系,所以叫做手性 分子 。
据统计,1800个药物,具有手性中心的就有1026种 据统计,1800个药物,具有手性中心的就有1026种,占57%。现在 个药物 1026 57%。现在 %。 市场上只有61种药物是以单对映体形式存在,其余均为外消旋体( 61种药物是以单对映体形式存在 市场上只有61种药物是以单对映体形式存在,其余均为外消旋体(左、 右旋各半)混合形式。 右旋各半)混合形式。
1.一个对映体起主要治疗作用,另一个对映体主 一个对映体起主要治疗作用, 一个对映体起主要治疗作用 要产生毒副作用:双异丙吡胺是一种有效的Ia类抗 要产生毒副作用:双异丙吡胺是一种有效的 类抗 心律失常药,但由于负性心肌效应限制了其应用。 心律失常药,但由于负性心肌效应限制了其应用。 研究表明对映体的抗心律失常作用是S一对映体 研究表明对映体的抗心律失常作用是 一对映体 的4~5倍,而负性心肌效应则主要由 一异构体产 ~ 倍 而负性心肌效应则主要由R一异构体产 生。 2.一个对映体有活性,另一个对映体无效:喹诺 一个对映体有活性,另一个对映体无效: 一个对映体有活性 酮类抗生素氧氟沙星是一个典型的例子。 酮类抗生素氧氟沙星是一个典型的例子。发挥抗菌 活性的是S一对映体 其抗菌功能是外消旋体的2 一对映体, 活性的是 一对映体,其抗菌功能是外消旋体的 而其右旋体无效且未发现任何不良反应。 倍,而其右旋体无效且未发现任何不良反应。 3.2个对映体都有药理活性,但其性质不同:左 个对映体都有药理活性,但其性质不同: 个对映体都有药理活性 旋的奎宁是抗疟疾药, 旋的奎宁是抗疟疾药,而右旋的李尼丁是抗心律失 常药,右旋丙氧酚具有镇痛作用, 常药,右旋丙氧酚具有镇痛作用,而左旋丙氧酚却有 止咳作用,二者互为副作用, 止咳作用,二者互为副作用,而以单一对映体给药则 都是有效的治疗药。 都是有效的治疗药。 4.对映体的作用具有互补性:这足一种不常见却 对映体的作用具有互补性: 对映体的作用具有互补性 很有意义的情况,抗休克药多巴酚丁胺, 很有意义的情况,抗休克药多巴酚丁胺,其左旋体为 a一受体激动剂,对p受体作用轻微;而右旋体为 一受 一受体激动剂, 受体作用轻微; 一受体激动剂 受体作用轻微 而右旋体为p一受 体激动剂, 一受体作用轻微。 体激动剂,对a一受体作用轻微。因此,该消旋体能 一受体作用轻微 因此, 增加心肌收缩力,但又不加快心率和升高血压,这就 增加心肌收缩力,但又不加快心率和升高血压, 个对映体作用瓦补的结果。 是2个对映体作用瓦补的结果。 个对映体作用瓦补的结果
手性拆分技术
手性拆分技术手性药物的制备技术由化学控制技术和生物控制技术两部分组成。
化学控制技术:普通化学合成、不对称合成和手性源合成.生物控制技术:天然物的提取分离技术和控制酶代谢技术。
手性拆分法:结晶法拆分、动力学拆分、色谱分离法拆分、膜拆分法、萃取拆分法1.结晶拆分法结晶法拆分包括直接结晶法拆分和非对映异构体拆分分别适用于外消旋混合物和外消旋化合物的拆分。
在一种外消旋混合物的过饱和溶液中, 直接加入某一对映体的晶种,即可得到一定量的该对映体, 这种直接结晶的拆分方法仅适用于外消旋混合物, 其应用几率不到10%外消旋化合物较为常见, 大约占所有外消旋体的90%。
通过与非手性的酸或碱成盐可以使部分外消旋化合物转变为外消旋混合物,扩大直接结晶法拆分的应用范围使部分外消旋化合物转变为外消旋混合物。
也可采用与另一手性化合物(即拆分剂)形成非对映异构体混合物的方法,利用这对非对映异构体盐的溶解度和结晶速去率的差异, 通过结晶法进行分离, 最后脱去拆分剂即得单一构型的异构体。
最常见的拆分剂是手性酸或手性碱。
近年出现了组合拆分、复合拆分、包合拆分和包结拆分等新技术,是对非对映异构体拆分的有效补充。
1.1 组合拆分组合拆分是指采用结构类型相同的2~3个手性化合物构成的拆分剂家族代替单一拆分剂进行外消旋化合物拆分的新方法。
拆分剂家族一般是将常用的手性拆分剂(如α-甲基苄胺、α—氨基苯乙醇、酒石酸、扁桃酸等)进行结构修饰而形成的一组衍生物.在拆分剂家族中,每个化合物之间要具有非常强的结构类似性和立体化学均一性。
实际操作过程是将拆分剂家族和被拆分的外消旋化合物以物质的量比1∶1的比例溶在某一种溶剂中, 进行结晶拆分。
与单一拆分剂相比,拆分剂家族以高选择性和高收率与外消旋体快速地形成非对映体的结晶。
1。
2 复合拆分如果外消旋化合物结构中无酸性或碱性官能团时,那么结晶法拆分的应用将受到限制,复合拆分(complexresolution)便是一个补充。
结晶总结
5.方茴说:“那时候我们不说爱,爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢,就算喜欢也是偷偷摸摸的。
”6.方茴说:“我觉得之所以说相见不如怀念,是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛,而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
”7.在村头有一截巨大的雷击木,直径十几米,此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光,变得普普通通了。
8.这些孩子都很活泼与好动,即便吃饭时也都不太老实,不少人抱着陶碗从自家出来,凑到了一起。
9.石村周围草木丰茂,猛兽众多,可守着大山,村人的食物相对来说却算不上丰盛,只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
--手性药物的结晶拆分方法----直接结晶法---外消旋体的不对称转化和结晶拆分在外消旋体的拆分中,假若其中某一个对映异构体被100%的拆分出来,其拆分的产率最高也只能达到50%,而另外一半的对映异构体将成为废物被浪费掉。
实际应用中常将所不需要的构型的化合物进行外消旋化,以便继续拆分和利用。
如果将拆分和外消旋化的过程同时进行,则一次就可以拆分得到超过50%产率的对映异构体,也有称之为动态动力学拆分。
外消旋体的不对称转化有两种情况。
一级不对称转化指在外部手性试剂的作用下,溶液中对映异构体之间的平衡发生移动,产生非等量的关系,形成外消旋体的不对称转化和结晶拆分。
这种转化通常发生在非对映异构体之间,将在后面的内容中加以叙述。
二级不对称转化指在平衡混合物中,其十一个对映异构体自发缓慢的结晶或加入纯对映异构体晶种结晶时,由于其结晶速度比平衡速度慢,则溶液中的平衡不断被打破,形成外消旋体的不对称转。
化和结晶拆分。
这种情况又被称为“结晶诱导的不对称转化”,是将外消旋体转变成单一纯对映异构体。
最早使用该方法的例子是外消旋体季铵盐(13)的拆分。
将(13)的氯仿溶液在室温下让具缓慢自发结晶数个月后,得到一个对映异构纯的晶体,而结晶后的母液仍保持外消旋的性质。
因为在该溶液中所剩的某种对映异构体发生消旋化所致。
1手性化合物拆分与鉴定
手性物质提取分离手性药物的结晶拆分方法:手性化合物的拆分是给外消旋混合物制造一个不对称的环境,使两个对映异构体能够分离开来。
从方法学上来讲,可以分为结晶拆分法(物理拆分方法、化学拆分方法)、动力学拆分方法、生物拆分方法(相当部分是生物催化的动力学拆分)及色谱拆分方法。
--手性药物的拆分方法—1、结晶拆分法--直接结晶法---在光学活性溶剂中的结晶拆分--直接结晶法---外消旋体的不对称转化和结晶拆分--直接结晶法---逆向结晶法逆向结晶法则是在外消旋体的饱和溶液中加入可溶性某一种构型的异构体[如(R)—异构体],添加的(R)—异构体就会吸附到外消旋体溶液中的同种构型异构体结晶体的表面,从而抑制了这种异构体结晶的继续生长,而外消旋体溶液中相反构型的(S)—异构体结晶速度就会加快,从而形成结晶析出。
--直接结晶法---优先结晶法优先结晶方法(preferential crystallization)是在饱和或过饱和的外消旋体溶液中加入一个对映异构体的晶种,使该对映异构体稍稍过量因而造成不对称环境,结晶就会按非稍的过程进行,这样旋光性与该晶种相同的异构体就会从溶液中结晶出来。
--直接结晶法---自发结晶拆分法自发结晶拆分(spontaneous resolution)是指当外消旋体在结晶的过程中,自发的形成聚集体。
--通过形成非对映异构体的结晶法--非对映异构体的形成和拆分原理--通过形成非对映异构体的结晶法--用于碱拆分的拆分试剂(酸性拆分剂)2、动力学拆分化反应,分离方法直接。
的衍生化试剂具有良好的对热及水的稳定性。
局限性色谱柱价格昂贵,部分固定相还存在稳定性差,柱容量低,柱强度差等缺点,且根据不同手性药物的性质不同,选用的分析方法也不同。
系统平衡时间较长,添加剂消耗大,对于一些难分离的对映体效果差。
手性试剂需要有高的光学纯度,各对映体的衍生化速率及平衡常数应一致,要求衍生化反应迅速、彻底,否则影响定量结果。
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手性药物的结晶拆分方法--直接结晶法---逆向结晶法在优先结晶法中,通过加入不溶的添加物即晶种形成晶核,加快或促进与之晶型或立体构型相同的对映异构体结晶的生长。
而逆向结晶法则是在外消旋体的饱和溶液中加入可溶性某一种构型的异构体[如(R)—异构体],添加的(R)—异构体就会吸附到外消旋体溶液中的同种构型异构体结晶体的表面,从而抑制了这种异构体结晶的继续生长,而外消旋体溶液中相反构型的(S)—异构体结晶速度就会加快,从而形成结晶析出。
例如在外消旋的酒石酸钠铵盐的水溶液中溶入少量的(S)—(—)—苹果酸钠铵或(S)—(—)—天冬酰胺时,可从溶液中结晶得到(R,R)—(十)—酒石酸钠铵。
逆向结晶中的添加物必须和溶液中的化合物在结构和构型上有相关之处。
这样所添加的物质才能嵌入生长晶体的晶格中,取代其正常的晶格组分并能阻止该晶体的生长。
逆向结晶是一种晶体生长的动力学现象,添加物的加入造成了结晶速度上的差别。
由于逆向结晶是晶体生长的动力学的现象,因此当结晶时间无限制的延长下之,最终得到的仍是外消旋的晶体。
从化合物的性质上来看,逆向结晶只能用于能形成聚集体的化合物。
在结晶法的拆分过程中,若能将优先结晶法中“加入某种单—对映异构体晶体可诱导相同构型结晶生长”的原理和逆向结晶中“加入另一个对映异构体溶液可抑制相同构型的对映异构体生长”的原理相结合,可使结晶拆分的效率大大提高手性药物的结晶拆分方法--直接结晶法---优先结晶法优先结晶方法(preferential crystallization)是在饱和或过饱和的外消旋体溶液中加入一个对映异构体的晶种,使该对映异构体稍稍过量因而造成不对称环境,结晶就会按非稍的过程进行,这样旋光性与该晶种相同的异构体就会从溶液中结晶出来。
优先结晶方法是在巴士德的研究基础上发现的。
文献最早报道的优先结晶方法是用于肾上腺素的拆分。
1934年Duschinsky第一次用该方法分离得到盐酸组氨酸,使人们认识到该方法的实用性。
但直到1963年工业化学家Secor对该方法进行综述后,才引起人们关注并逐渐发展成为众所周知的科学实用方法。
Secor根据优先结晶法是聚集物的结晶的原理,可用其溶解度曲线的相图来进行结晶分离过程的分析。
20世纪60~70年代,优先结晶方法在工业生产上大规模的用于由丙烯腈制备L—谷氨酸的拆分,每年的产量可达1.3万吨。
这一技术不仅在工业生产上有非常显著的应用价值,在'实验室也可用于拆分数克到数十克的光学活性的化合物。
应当指出的是,优先结晶方法仅适用于拆分能形成聚集体的外消旋体,而且该聚集体是稳定的结晶形式。
换句话讲,假若该外消旋体可以是以聚集物或外消旋化合物的形式存在,但在某一定的温度范围内,只可以以聚集物的形式结晶出来,而刁;是产生外消旋化合物的结晶。
例如盐酸组氨酸在45℃以上温度进行的优先结晶拆分。
减肥药物芬氟拉明(fenfluramine,6)及其前体去乙基芬氟拉明(7)的拆分研究说明了优先结晶拆分的局限性。
在对(6)和(7)与非手性的有机酸形成的50多个盐进行聚集物性质研究时,发现只有五个(6)的盐和三个(7)的盐是聚集体,但其中有两个盐不能使用优先结晶法结晶,这两个盐是(6)的苯氧乙酸盐和(7)的二氯乙酸盐。
(6)的苯氧乙酸盐在室温下以不稳定的聚集体和稳定的外消旋化合物的形式发生共结晶,而(7)的二氯乙酸盐在结晶过程中会发生异手性(heterochiral growth)生长,即—种对映异构体的晶体生长在另一种异构体晶体的表面,得到晶体的光学纯度很低。
聚集体通常在一定的温度范围内是稳定的,一旦超过该温度范围则叫咱S形成聚集体的亚稳态的形式,这种亚稳态的形式也可以用优先结晶的方法拆分,但得到的将是亚稳态多晶型的形式。
例如盐酸组氨酸在25℃时的结晶。
也有些化合物,例如外消旋的3—(3—氯苯基)—3—羟基丙酸(8),可以形成热力学稳定的聚旧体的形式,但在溶剂中结晶时总是生成亚稳态的外消旋化合物,而且该外消旋化合物的溶解度约是其对映异构体的7倍,这种情况难以用优先结晶法进行结晶。
优先结晶法是一种高效、简单而又快捷的拆分方法,晶种的加入造成两个对映异构体具有不同的结晶速率是该动态过程控制的关键。
延长结晶时间可提高产品的产率,但产品的光学纯度有所下降。
从优先结晶法中得到晶体后,如要进一步提高产物的光学纯度,可经过反复的重结晶实现。
在实际应用过程中,尤其在工、限生产过程中,利用优先结晶方法的特点进行循环往复的结晶分离。
这一方法从20世纪50年代起用于抗生素氯霉素(chloramphenicol,9)的中间体D—苏型•1—对硝基苯基—2—氨基—1,3—丙二醇(10)的拆分,至今工业生产中仍然在使用。
循环优先结晶方法又称为“交*诱导结晶拆分法”。
拆分时,先将外消旋的D,L—苏型—1—对硝基苯基—2—氨基—1,3—内二醇(俗称氨基醇)制成过饱和溶液,向过饱和溶液中加入其中任何一种较纯的旋光体结晶(如右旋氨基醇)作为晶种,通过冷却使右旋体析出,析出的右旋体远远大于所加入的右旋体的量,迅速进行分离得到光学纯的右旋氨基醇。
由于右旋体的大量析出,使溶液中左旋体的量多于右旋体,再往溶液中加入外消旋的氨基醇使其成为过饱和溶液,重复如前的操作,则可得到大量的左旋体的氨基醇。
如此可交*循环拆分多次。
工业上利用循环优先结晶方法进行拆分的应用实例还有,如抗高血压药物L—甲基多巴(methyldopa,11),默克(Merck)公司用甲基多巴的硫酸氢盐通过优先结晶拆分法进行大规模生产;另一方面,甲基多巴拆分后的无效对映异构体D—甲基多巴需经过消旋化转变成外消旋的下基多巴,其转变后的中间体α—乙酰氨基—α—香草墓丙腈(12)也是通过优先结晶拆分法进行拆分。
优先结晶方法还广泛地用于氨基酸的拆分,通常先将氨基酸转化为钠盐、盐酸或硫酸盐再进行拆分。
其他应用优先结晶方法的例子还有氢化苯偶姻的拆分等。
优先拆分法效率的高低可用拆分指数(resolution index,R1)来进行计价。
拆分指数定义为:所得拆分产物的质量(以纯对映开构体计算W产物)与该对映异构体最初时过量(E过量)RI=[W产物×ep—W晶种]/E 过量其中,ep为对映体纯度(enantiomeric purity),等同于e.e.。
当RI=1时,只相当于回收了所有过量加入的对映异构体;只有当RI≥1时,才能认为优先结晶拆分是有效率的。
影响优先结晶拆分的因素有以下几点。
①外消旋体的盐(如盐酸盐、硫酸盐等)比形成共价外消旋体更容易通过优先结晶法拆分。
②溶解度比(ax = SR/SA,SR和SA分别为外消旋体和一种对映异构体的溶解度)小于2时比大于2更有利于优先结晶法拆分。
因为当外消旋体的溶解度小于对映异构体的溶解度时,可扩大溶解度曲线图中可用于优先结晶的区域。
③适当的搅拌速度对促进晶体的生长有利,但若一味地提高搅拌速度会使所不期望的对映异构体也自发的成核结晶析出,降低了产品的光学纯度。
④所使用晶种的颗粒大小和组成必须均。
⑤尽可能减少溶液中存在的其他粒子和颗粒,以免成为所不期望的晶核影响结晶。
手性药物的结晶拆分方法--直接结晶法---自发结晶拆分法自发结晶拆分(spontaneous resolution)是指当外消旋体在结晶的过程中,自发的形成聚集体。
这种结晶方式是在平衡条件下进行的,不管是在慢速结晶条件还是加晶种诱导的快速结晶条件下,两个对映异构体都以对映结晶的形式等量地自发析出。
由于形成的聚集体结晶是对映结晶,结晶体之间也是互为镜像的关系,可用人工的方法将两个对映体分开。
最早巴士德报道的拆分方法就是这种方法。
自发结晶方法的先决条件是外消旋体必须能形成聚集体,这样才能利用所生成的结晶体之间互为镜像的关系而将其拆分。
但在实际情况下,大概只有5%—10%的有机化合物能形成聚集体。
为了能增加生成这种聚集体的可能性,叮将非聚集体的化合物通过衍生化的方法(通常是使其成盐)转变成具有聚集体的特性,,对于在常温条件下为液态的化合物也可以采用这样的方法将其转变为具有聚集体性质的固体。
例如将e-苯乙胺(1)生成硫酸盐(3)或与肉桂酸生成盐(4),将α—苯乙醇(2)和3,5—二硝基苯甲酸形成酯(5)可得到具有聚集体性质的固体。
然而自发结晶的方法要求所生成的结晶必须要有一定的形状,否则无法分离,其应明显然有极大的局限性,故很少使用。
但是若在这种能生成聚集体的溶液中加入某一纯的对映异构体晶种,使其平衡的结晶过程变为非平衡过程,叮使该对映异构体优先结晶析出,这引是优先结晶方法。
外消旋体的不对称转化和结晶拆分在外消旋体的拆分中,假若其中某一个对映异构体被100%的拆分出来,其拆分的产率最高也只能达到50%,而另外一半的对映异构体将成为废物被浪费掉。
实际应用中常将所不需要的构型的化合物进行外消旋化,以便继续拆分和利用。
如果将拆分和外消旋化的过程同时进行,则一次就可以拆分得到超过50%产率的对映异构体,也有称之为动态动力学拆分。
外消旋体的不对称转化有两种情况。
一级不对称转化指在外部手性试剂的作用下,溶液中对映异构体之间的平衡发生移动,产生非等量的关系,形成外消旋体的不对称转化和结晶拆分。
这种转化通常发生在非对映异构体之间,将在后面的内容中加以叙述。
二级不对称转化指在平衡混合物中,其十一个对映异构体自发缓慢的结晶或加入纯对映异构体晶种结晶时,由于其结晶速度比平衡速度慢,则溶液中的平衡不断被打破,形成外消旋体的不对称转。
化和结晶拆分。
这种情况又被称为“结晶诱导的不对称转化”,是将外消旋体转变成单一纯对映异构体(图6-5)。
最早使用该方法的例子是外消旋体季铵盐(13)的拆分。
将(13)的氯仿溶液在室温下让具缓慢自发结晶数个月后,得到一个对映异构纯的晶体,而结晶后的母液仍保持外消旋的性质。
因为在该溶液中所剩的某种对映异构体发生消旋化所致。
外消旋体的不对称转化和结晶拆分相结合的方法最适合用于a—3性碳原子上含有H原子的羰基化合物。
在碱性条件下,羰基α—手性碳原子上的H原子通过烯醇化发生外消旋。
例如,对甲氧基苯基苄酮(14)在碱性条件下可发生外消旋体的不对称转化。
植物生长调节素(paclobutraz01)的前体酮(15)的不对称转化和结晶也是利用碱性条件的作用。
非甾体抗炎药物萘普生(naproxen)的不对称转化和拆分则是在熔融条件下进行的。
将萘普生甲酯(16)和甲醇钠在70℃下熔融,快速冷却至67℃加入(+)—萘普生甲酯的晶种使其结晶,可得到87%产率的(+)—萘普生甲酯。
(+)—萘普生甲酯是一个聚集体,其中一个对映异构体单体的结晶将同时伴随着另一个对映异构体的消旋化。
使用萘普生的乙胺盐溶液也可以得到同样的结果,拆分的收率可达到90%。