高效液相色谱与手性分离

对含有多个手性中心的药物使用含多糖类手性固定
相的高效液相色谱法进行手性拆分
摘要
对含有多个手性中心的药物进行手性分离是一项具有挑战性的工作。

这篇文章介绍了用多糖类手性固定相对含有多个手性中心的药物进
行分离。

并且，柱转换技术在这种化合物得分离中也被应用。

关键词: 回顾;对映体分离; 手性固定相, LC;多糖; 纳多洛尔; 吲多洛尔; 奈必洛尔;地尔硫卓
目录
1.介绍
2.含两个手性中心的药物的手性分离实例
3. 含多个手性中心（多于两个）的药物的手性分离实例
4. 结论
5. 参考文献
1. 介绍
手性是一个显著的生物学过程，一个生物活性分子的对映体通常具有不同的生物学特性。

生物学作用中的对映体选择性现象并不局限于药物学，它是所有生物活性试剂（杀虫剂、除草剂、香精香料、食物添加剂等）的一个共同特征。

来源于自然物质的药物通常是光学活性或纯形式的单一异构体。

然而，那些用化学方法合成的药物通常是根据不对称中心的数目由两个，四个或者更多异构体混合而成。

因此，立体选择性在手性药物的
生物利用度、分配、与受体的相互作用、异构体活动中的代谢和消除过程中所产生的差异从不期望的毒性到毫无意义增大活性。

在过去的30年中，通过高效液相色谱法（HPLC）进行手性分离已经显得越来越重要。

这可以通过以下两个方面得出：
（a）间接进行手性分离的方法，包括在色谱分析法中通过一个非手性柱用一个手性衍生物试剂合成非对映异构体；
（b）直接进行手性分离的方法，包括用手性固定相（CSPs）将外消旋药物拆分成相应的对映体。

基于手性固定相（CSPs）的直接分离方法因其可以快速、合适的用于分离外消旋酸盐而深受分析和制备行业的喜爱。

自然形成和合成的手性固定相（CSPs）存在着广泛的多样性，绝大多数是用于商业（超过120种）。

这些手性固定相（CSPs）中的很多在应用方面具有局限性。

因此，多糖类固定相和其它固定相，如：化学键合的蛋白质、环糊精及其衍生物、Π-型和大环抗生素已经被证明是在高效液相色谱法进行手性药物的分离中最有用的固定相。

多糖类手性固定相是由Okamoto和他的课题组于1984年提出的，它可以通过纤维素涂料和直链淀粉衍生物在预处理二氧化硅上来制备。

利用多糖型手性固定相（其结构如表1所示）时，对映体的拆分可以在正相和反相条件下完成，后者可以使用Chiralcel OD-R、Chiracel OJ-R 及最近提出的Chiralpack AD-R型手性柱。

尽管多糖类固定相之间的手性差异机理还没有被圆满鉴定，但我们确信对映体结合产生的差异是由各种引力，如氢键、疏水相互作用、偶极相互作用和电荷传递
复合形式（Π-Π），之间的相互作用而造成的。

纤维素和直连淀粉衍生物中的主要手性吸附点被认为是极性酯和氨基甲酸盐基团。

这些衍生物含有的苯基基团上的所引进的取代基也会影响它们的分解能力。

另外，手性识别似乎成为适应在手性空穴或固定相通道中所溶解物质的非对称部分的一项功能。

大量含有一个手性中心的药物已经通过这些固定相进行了拆分。

经研究发现，84%的小分子外消旋体可以通过使用下列色谱柱进行成功拆分：Chiracel OD, Chiralcel OJ, Chiralpak AD and Chiralpak AS。

这些先前提到过的四种固定相对很多含有各种不同化学结构的外消旋体
已经表现出了很好的分辨能力。

这个回顾总结了多糖类手性固定相（CSPs）在对一些含有多手性中心的药物进行对映体选择性分离时的效能。

在所有可能的对映体的手性分离中对这些药物的分离已经变得更加困难和具有挑战性。

2.含两个手性中心的药物的手性分离实例
下面是用一种多糖类手性固定相（CSPs）成功拆分含有两个手性中心的药物的实例。

纳多洛尔(SQ11725) 是含有两个手性中心的β-肾上腺素阻滞剂。

有趣的是纳多诺尔有三个手性中心，但是其中的两个手性中心（在四氢环2-位和3-位的羟基基团）都位于顺式位置，因此将它们看做一个手性中心。

另一个手性中心是位于侧链的羟基基团。

这导致出现了两个外消旋体既外消旋体A (SQ12181) 和外消旋体B (SQ12182)，四个对映体。

这些对映体的结构如图1所示。

一种简单的等度高效液相色谱法（HPLC）被Aboul-Enein and Abou-Basha提出来拆分纳多洛尔。

将外消旋体A (SQ12181)拆分成其相应的对映体RSR-纳多洛尔(SQ12148)和SRS-纳多洛尔(SQ12150)，并将外消旋体B (SQ12182)拆分成其相应的对映体RRS-纳多洛尔(SQ12149)和SSR-纳多洛尔(SQ12151)，分别如图2和图3所示。

色谱柱Chiralcel OD常被用来从相应的纳多洛尔外消旋体中分离出每一个对映体，然而，将全部四种对映体从大量纳多洛尔(SQ11725)中完全分离出来是不可能的，因为对映体SQ12148 和SQ12149将被同时洗脱出来（如图4所示）。

据McCarthy报道，使用色谱柱Chiralpak AD在正相或反相条件下（用乙醇水溶液和二乙胺做流动相）均可以将纳多洛尔的四种对映体拆分开来。

在这个例子中，我们可以很清晰的看出直链淀粉衍生物的螺旋结构对于纳多洛尔的四个对映体的拆
分起到了显著促进作用，与其相反，拥有刚性和线性结构的直链淀粉衍生物伴由于相互作用力而导致其无法分解为四个对映体。

Aboul-Enein and Serignese报道称：通过高效液相色谱法（HPLC）利用色谱柱Chiralcel OD可以将外消旋的吲多洛尔拆分成单独的对映体。

吲多洛尔包含两个位置性的异构体，给出总共四个对映体（如图5所示）。

需要采用梯度洗脱法来分离全部四种对映体，如图6所示。

由于含有两个手性中心的化合物与含有两个独立单手性中心的化合物在大部分条件下本质上是相同的。

含有两个手性中心的化合物，其中一个中心在一个手性固定相（CSP）条件下会很好的被分离，而
同一个基团的另一个中心将会更有可能被另一个手性固定相（CSP）所分离。

因此，高效液相色谱法（HPLC）中柱转换技术的应用被大力推荐以完全分离出四种对映体。

柱转换技术的优点在于：(a)消除干扰组分及相关物质，（b）浓缩组分以提高其灵敏度（通过合适的传递柱），（c）确保峰的同质性。

两个手性柱耦合在一起是柱转换技术的一种方法。

然而，这种方法有一些弊端，例如：（a）所有洗脱出的峰的保留时间为两个柱保留时间的平均值，（b）对每个柱来说，流动相并不都是最佳的，（c）背压经常有点高。

表7显示了使用柱转换技术分离一个含有两个手性中心的化合物的分离结果，将其完全拆分为四个对映体。

然而，在使用两个柱中的任何一个来进行拆分时，都不能将其完全分离。

所使用的色谱柱为Chiralpack AD 和Chiralcel OA。

其它有趣的例子是将多糖类手性固定相（CSPs）成功用于分离含有两个手性中心的药物，包括：
（i）使用色谱柱Chiralcel OD对α-羟基美托洛尔（一种人尿代谢物β-肾上腺素受体阻滞药物）的四个对映体结构进行
拆分。

（ii）在子色谱法和（或）超临界流体色谱法中使用色谱柱Chiralcel OD将苯并硫氮型钙离子拮抗药地尔硫卓的四个
对映体进行分离。

有趣的是地尔硫卓的四个对映体可以
被涂有纤维素三（4-氯代苯氨基甲酸酯）的色谱柱
Chiralcel OF 拆分出来，尽管分离效率较差。

此外，Yaku et
al研究了在色谱柱Chiralcel OF条件下拆分地尔硫卓对映
体的拆分机理及其热力学。

研究显示顺式地尔硫卓对映
体的分离是焓控制的，而在考察的温度范围内用填充柱
超临界流体色谱法对反式地尔硫卓对映体进行拆分是熵
控制的。

然而，在高效液相色谱法进行拆分时，无论顺
式还是反式对映体均为焓控制过程。

3. 含多个手性中心（多于两个）的药物的手性分离实例
奈必洛尔，化学式为2 ,2′- [亚氨基二 (亚甲基 ) ]双 [6-氟 - 3,4-二氢 - 2 H - 1 -苯并吡喃 -2 -甲醇 ],它是一个含有四个手性中心的β-受体阻滞剂（24=16 个立体异构体）。

由于存在一个对称面，这些异构体中一些是完全相同的，还有一些是内消旋体。

因此，只存在十个立体异构体。

对于这个药物的拆分是手性拆分中一个比较有挑战性的工作，它在使用色谱柱Chiralpack AD的条件下被成功拆分。

奈洛必尔的十个立体异构体在等度条件下被全部分离，如图8所示。

柱温度对所有可能的立体异构体的拆分有很大影响。

在室温时，全部分析时间接近120分钟。

温度对K‘值得影响如图9所示。

在所研究的温度范围内，一些异构体的K’值减少45%，而其它异构体的保留时间在全部温度范围（25—458℃）内实际上保持不变。

有趣的是，通常在基线分离的RSRR 和RRRR异构体在这些温度下基本上是同时被洗脱出来的。

根据这些数据，我们可以得出结论：对于奈洛必尔异构体的完全分离，我们推
荐在458℃的柱温条件下进行，因为（a）这样可以大幅度减少分析时间，（b）在最大K‘值是所洗脱出来的对映体具有较好的质量。

4. 结论
多糖类手性固定相即纤维素和直链淀粉衍生物在分离含有两个或者多个手性中心的药物方面已经显示出了较高的效能。

使用不同的纤维素和直链淀粉衍生物做固定相从其它分子中分离出纳多洛尔、吲多洛尔和奈落必尔的立体异构体已经取得成功。

在高效液相色谱法中使用柱转换技术被大力推荐，已经成为完全拆分所有可能的对映体的一个有用方法。