开篇引言

据统计，世界领域内核准的大部门药物以及近年来前500个畅销药物中，靠近一半都是单一的对映异构体
。早在1960年代，表消旋药物分子中的非指标对映异构体所带来的负面影响就逐步被意识到，很多母亲由于怀孕期间服用镇静剂沙利度胺而造成数以百计的畸形儿的诞生，后续钻研批注产生畸形的原因是活性分子的孪生兄弟-有害的镜像异构体引起的，即沙利度胺表消旋物中的R-(+)-沙利度胺是有药且安全的，而S-(-)-沙利度胺则拥有致畸性
。

沙利度胺 (反映停)

开发单一构型异构体的动力起源于药物安全的考量和日趋严格的监管要求，另表由于手性药物的对映体在药效学、药代动力学等方面存在较大差距，因而成立手性拆分的步骤极度沉要
。目前通常是通过手性合成或者手性拆分的步骤实现手性药物单一(药用)构型的分离和提纯(手性纯度提升)，拆分法是造备手性药物(出格是仅含1个手性碳)的经典步骤，本文重要介绍手性拆分的有关内容
。

手性异构体的概想

当药物分子中碳原子上衔接有4个分歧的基团时，该碳原子被称为不合称碳或手性碳(中心)，会导致药物分子存在异构体，若是两个异构体之间的关系如统一个物体的立体结构在照镜子，这个立体结构和它在镜子中的镜像互为对映异构体(对映体)，即手性异构体
。

对映异构体的物理性质根基齐全一样，例如熔点、沸点、溶化度、折射率、密度、酸度等；红表吸收、紫表、X射线粉末衍射法(XRPD)和差示扫描量热法(DSC)也齐全一致
。但旋光性存在差距，对偏振光的作用分歧，比旋光度数值一样，但方向相反，因而又被称为旋光异构体
。

图 1 手性的概想

表消旋体分类

等摩尔的对映异构体之间分歧的分子结合方式也将会带来三种类型的表消旋体，详见下表：

由上表可知，表消旋体的重要存在大局是表消旋混合物和化合物，假表消旋体极度罕见
。

手性药物构型钻研的必要性

对于手性药物而言，活性成分的分子必须与受体分子(好比受体蛋白或酶等)的空间几何结构适配能力阐扬药效，由于药物自身存在手性异构，因而对应的两个异构体通常拥有分歧的生物活性
。重要分为以下几种类型：

? 两种构型的异构体拥有类似或一样的药理活性，例如支气管扩张药特布他林，两种异构体都能选择性地激昂气路β2受体，但R构型的药效强于S构型200倍
。

? 一种构型有效而另一种构型无药理活性甚至起毒害作用，例如R构型的布洛芬临床阐发为无任何药理活性且存在胃肠路毒性；与消旋体盐酸西替利嗪相比，盐酸左西替利嗪的剂量减半，而疗效加强，副作用减轻，无显著抗胆碱和抗5-羟色胺的作用，中枢抑造作用较幼
。

? 药理活性分歧形成药效互补，例如非阿片类镇痛药盐酸曲马多，两种构型别离阐扬分歧药效产生协同作用，临床上以消旋体给药成效更佳
。

? 药理活性分歧形成相互拮抗，例如苯哌啶类镇痛药哌西那朵，右旋为阿片受体激昂剂而左旋为受体拮抗剂，同时给药将会产生拮抗作用而抵消药效
。

1992年FDA颁布了关于手性药物的领导准则，要求在向FDA提交的有关新药申请汇报中，必须蕴含对映体的化学、药理学、毒理学以及药代动力学所有有关信息以思考以单一对映体或消旋体用药的问题
。自此，也就衍生了学术界以及造药工艺界对于获得光学纯的手性药物分子步骤的钻研热潮
。2006年12月国度食品药品监督治理局也颁布了《手性药物质量节造钻研技术领导准则》
。在领导准则中划定：手性药物的质控项目要体显熹光学特点的质量节造，要求敌手性药物分歧构型的生物活性(毒性)进行充分钻研，并凭据钻研了局对产品进行质量节造
。

手性化合物的拆分步骤

手性拆分是指利用物理、化学或生物等多种拆分步骤，将已存在的表消旋体通过度离纯化得到单一光学异构体，目前重要有手性色谱拆分、直接结晶拆分和间接结晶拆分等步骤
。这些步骤的局限在于拆分的理论产率是50%，若想要提升该理论产率则应在拆分的同时将不必要的对映异构体表消旋化，使其不休转化为必要的异构体，即将拆分和表消旋化同时进行，从而实现陆续的拆分来提升理论产率
。

? 手性色谱拆分

道理：表消旋体通过手性色谱柱实现两种构型的分离，手性色谱柱(Chiral HPLC Columns)是由拥有光学活性的单体，固定在硅胶或其它聚合物上造成手性固定相
。通过引动手性环境使对映异构体间出现物理特点的差距，从而达到光学异构体拆分的主张
。要实现手性鉴别，手性化合物分子与手性固定相之间至少存在三种相互作用
。这种相互作用蕴含氢键、偶极-偶极作用、π-π作用、静电作用、疏水作用或空间作用
。手性分离成效是多种相互作用共同作用的了局
。这些相互作用通过影响包埋复合物的形成，特殊位点与分析物的键合等而扭转手性分离了局
。由于这种作使劲较幽微，因而必要仔细调节、优化流动相和温度以达到最佳分离成效
。

色谱拆分步骤重要蕴含气相色谱(GC)、超临界流体色谱(SFC)、毛细管电泳(CE)和毛细管电色谱(CEC)等，其中高效液相色谱(HPLC)因其怪异的优势成为手性分析领域最常用的一种技术
。

HPLC分离法又分为手性固定相法(CSP)和手性流动相增长剂法(CMPA)，前者利用宽泛
。例如：抗抑郁药物舍曲林的合成新工艺是将手性拆分从最后一步提前到第一步，肇始原料使用以多糖为固定相的手性色谱柱进行分离得到(4S)-Tetrolone，收率为98%，异构体(4R) -Tetrolone定量回收且实现消旋化
。在依地普仑的出产工艺中，利用仿照移动床色谱(SMBC)实现了手性拆分
。

超临界流体色谱(SFC)是一种流动相温度、压力均高于或略低于临界点的色谱技术，所用流动相有CO2、NH3、正丁烷等﹐其中CO2最为常用
。超临界流体拥有粘度幼、扩散系数大、密度高档特点，拥有强的溶化能力，能够迅速将产品洗出，且适于分离难挥发和热不变性差的物质
。SFC已经从敌手性药物进行分析转向能出产几毫克到几百克样品的半造备或造备规模
。益康唑、贝康唑、联苯康唑等抗真菌药物的分离即是通过SFC实现的
。

? 直接结晶拆分

此步骤合用于表消旋混合物(荟萃体)，利用两种构型溶化度的差距，通过结晶的步骤使得表消旋体中的梦想异构体结晶析出，而另一种构型的异构体则保留在母液中，以此达到拆分的主张
。为了推进指标构型析晶，能够参与晶种，例如向表消旋混合物的溶液中参与R构型的晶种，则会选择性的析出R构型的晶体，母液就阔气了S构型的化合物；持续参与S构型的晶种，此时就选择性的析出S构型的化合物，该过程能够反复进行至母液中产品纯度降低到杂质影响晶体析出为止
。

比力经典的例子是Pasteur于1848年通过缓慢蒸颁发消旋酒石酸盐的水溶液,形成大颗粒晶体，借助放大镜用镊子把分歧性状的晶体分隔, 获得了(+)-/(-)-酒石酸的钠铵盐，但这种案例比力罕见
。

? 间接结晶拆分(化学拆分)

该步骤合用于表消旋体化合物，可选取与另一手性化合物(即拆分剂, resolving agent)形成非对映异构体混合物的步骤，利用这对非对映异构体的溶化度和结晶速度的差距，通过结晶法进行分离，最后脱去拆分剂即得到单一构型的异构体，最常见的拆分剂是手性酸或手性碱
。该步骤技术相对成熟且成本低，利用领域较广，适合于大规模工业出产且工艺不变可控
。

抗惊厥药普瑞巴林(Pregabalin)选取非对映异构体拆分法合成:1) 以(S)-扁桃酸为拆分剂对表消旋终产品进行手性拆分; 2)以(S)-α-甲基苄胺为拆分剂对关键中央体进行拆分，得到R型异构体，对映体过量值(enantiomeric excess, ee)靠近100%，收率为35%, 再通过霍夫曼降解获得S构型的普瑞巴林
。

非对映异构体拆分已有一百多年的汗青，其技术含量虽不高，但依然是当今利用最宽泛的一种拆分步骤
。结晶诱导的不合称转化使光学纯异构体的理论收率超过50%成为可能
。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
。

JDB电子手性拆吩旖台和服务

JDB电子手性拆分团队占有经验丰硕的分析分离人员、先进的分析和造备超临界流体色谱仪等设备，依附壮大的化学和分析分离经验技术，为客户提供高效的手性拆分服务
。确保以拥有竞争力的成本、精湛的技术、最快的速度为用户造备毫克级到千克级的手性对映体
。

JDB电子手性拆分案例分享

JDB电子手性拆分团队堆集了丰硕的拆分经验和案例，下面单一介绍几个项目案例：

案例一：优化流动相前提，提高造备效能

此案例中样品有50g，溶化度大于50mg/mL，通过削减有机相比例，提高流速，增猛进样量，循环功夫4min，此50g样品在不到10h的功夫内实现手性拆分
。

流动相MEOH+0.1%MEA，有机相比例20%，流速100mL/min，进样量1mL，分离度不梦想

流动相MEOH+0.1%MEA，有机相比例14%，加大流速到130mL/min，进样量提高到5mL，分离成效大大提升

使用SFC循环进样实现样品急剧造备

案例二：难溶性样品手性拆分化决规划

此案例中样品有3g，但溶化性差，用甲醇溶化2L未能齐全溶化，若是直接上造备，效能会极度慢，收率也会不高，通过选取混合溶剂溶化样品，并在流动相中也增长助溶剂，造备功夫大大提高，收率也提高了
。此规划只适合键合型填料色谱柱
。

甲醇溶化，流动相比例140-30 MEOH(0.1%MEA),出峰靠后，循环功夫较长

样品溶剂和流动相系统中参与DMSO，MEOH:DMSO=2:1，峰形改善，循环功夫大大缩短

使用SFC循环进样实现样品急剧造备

案例三：SFC和反相造备结合造备杂质

此案例是一个杂质造备的例子，指标杂质峰在主峰后面，离的比力近，分析前提为等度前提，若是直接上反相造备会比力难题
。JDB电子的解决规划是吓酌SFC分析开发出富集步骤，再用SFC拆分仪器把指标杂质富集，最后用反相造备二次纯化，最终得到纯度为95%以上的指标杂质供结构解析
。

先SFC富集杂质

反相造备二次纯化

案例四：手性酸成盐的结晶动态拆分

如下图所示，此案例中化合物A仅有一个手性中心，我们必要R构型对映体
。该化合物的溶化性较差，固然尝试了多种溶化和拆分前提，拆分的产量和成效不太梦想，SFC拆分100g消旋体必要2周功夫
。

由于该化合物pKa呈碱性，JDB电子原料药部门系统筛选了20多种手性酸和10余种成盐溶剂，找到了一种纯化成效较好的手性酸
。后续通过消旋-拆分-析晶的动态拆分步骤，将拆分的收率提高至60%，ee%做到98.5%以上
。工艺操作单一，每周能够处置2kg以上的样品，极大地提高了效能，降低了成本
。

（撰稿：李同全,宋德奎； 编审：邱幼龙）

参考文件：

[1] 王耀国，赵绍磊，杨一纯等，手性药物结晶拆分的钻研进展[J]. 化工学报, 2019, 70(10): 3651-3662.
[2] Stinson S C. Chiral pharmaceuticals[J]. Chemical & Engineering News Archive, 2001, 79(40): 79-97.
[3] Wang Y M, Chen A. Enantioenrichment by crystallization[J]. Organic Process Research & Development, 2008, 12(2): 282-290.
[4] 刘文强, 李莉, 手性药物及其中央体拆分步骤的钻研进展[J]. 药学学报，2018, (1): 37-46.

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