水溶性β-環糊精萃取分離疏水性對映體技術的製作方法

2023-04-28 05:57:21

專利名稱：水溶性β-環糊精萃取分離疏水性對映體技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種化工領域的分離方法，具體涉及一種反應萃取分離疏水性 對映體的方法。
技術背景手性藥物的研究為當今學術界最熱門的課題之一。因為手性藥物的藥理作 用是通過藥物對映體分子與體內的大分子之間嚴格的手性匹配而實現的；通常 情況下，藥物對映體在生物體內藥理活性、代謝過程、代謝速率及毒性等方面， 存在顯著的差異。在藥理學上，服用單一對映體的手性藥物可減少劑量和代謝 負擔，提高劑量的幅度並拓寬用途，對藥物動力學及劑量能有更好的控制；對 製藥企業而言，生產單一對映體手性藥物可以節省資源，減少廢料排放，降低 對環境的汙染；市售的藥物中，除一些激素、抗生素等天然藥物主要以單一對 映體形式存在外，其它的合成藥物則大多數是外消旋體，這顯然會給疾病的治 療或其他方面的應用帶來一些嚴重的問題。目前，單一對映體手性藥物的獲得方法主要可以分為三大類手性源合成法、不對稱合成法和外消旋體拆分法。手性源合成法由於天然手性物質的種類 有限，要合成多種多樣的目標產物會遇到很大困難，而且合成路線步驟繁多， 使得產物成本十分高昂。化學不對稱合成法就是將潛手性單元轉化為手性單元， 使得產生不等量的立體異構產物，該方法中高旋光收率的反應仍然有限；生物 不對稱合成雖具有很高的選擇性，反應介質通常為稀緩衝水溶液，反應條件溫 和，但對底物要求高、反應慢、產物分離困難，因而在應用上也受到一定的限 制；並且在藥理試驗階段，開發一個不對稱合成方法成本高且非常耗時。外消 旋體拆分法是獲得單一對映體手性藥物的一種重要方法。據統計，目前大約有 65%的非天然手性藥物是由外消旋體或中間產物的拆分得到的。可見手性藥物對 映體的製備性分離研究顯得十分必要。針對藥物對映體拆分，現已開發了結晶法、生物拆分法、色譜法、動力學 拆分法、液膜法、固膜法、超臨界流體萃取法、手性溶劑萃取法等，但是這些 方法仍然存在許多不足，難以實際應用。手性溶劑萃取是一種重要的手性拆分 方法，由於其分離體系有一定的規律，並且適用範圍較其它分離方法大大拓寬， 近年來受到眾多研究者的高度重視。手性溶劑萃取與傳統萃取不同的是除待 拆分的外消旋體外，兩互相接觸的液相至少有一相含有旋光性的手性萃取劑。 萃取過程中，手性萃取劑依靠極化、誘導和氫鍵等多種分子間作用力或配位鍵 與對映體形成非對映體，這兩個非對映體具有不同的化學和物理特性，存在一 定的自由能差。手性溶劑萃取正是依靠兩非對映體的自由能差-A(AG)將外消旋 體分開的。基於只要-A(AG)大於O，即分離因子大於l，在足夠多的級數下，即可實現兩者的高純度分離。特別是將手性溶劑萃取和中空纖維膜萃取技術相結 合用於外消旋體的拆分，它具有分離效率高、生產能力大、分離效果好、回收 率高、試劑消耗量少、設備簡單、生產過程易於實現自動化與連續化等特點。 因此，手性溶劑萃取具有十分廣闊的應用前景。影響常規手性溶劑萃取分離因子的關鍵是萃取劑的立體選擇性。目前，手性溶劑萃取採用的萃取劑主要有以下三種(1)酒石酸衍生物萃取劑；(2)氨 基酸衍生物萃取劑；(3)新型高效合成萃取劑。上述三種萃取劑的萃取體系仍 然難以大規模工業應用。以酒石酸衍生物為萃取劑的萃取體系，由於分離因子 太小，導致工業應用中中空纖維膜器設備投資增大和操作困難。以胺基酸衍生 物為萃取劑的萃取體系只適合分離能與銅離子等形成絡合物的對映體，適用範 圍小；同時由於萃取劑在有機相中溶解度小，導致萃取體系的分離容量小。新 型高效合成萃取劑萃取體系雖然分離因子較大，但是由於萃取劑價格十分昂貴， 其工業應用受到限制。因此，新的具有工業應用前景的手性溶劑萃取技術成為手性分離的重要研 究方向。這種新的手性溶劑萃取技術一方面要求萃取劑價格低廉，另一方面要 求萃取體系萃取分離對映體需要獲得較大的分離因子。發明內容本項目針對常規手性溶劑萃取的不足，提出了一種新的手性分離技術——反應萃取。依據手性匹配原理，對p-環糊精分子(2,3,6)位羥基改性，調節環糊精 的極性和腔口端的空間位阻，使之與芳香酸對映體的氫鍵、疏水作用、位阻 排斥等分子之間作用力存在顯著的差異，即具有較強的優先識別能力，獲得較 高的選擇性，以提高分離因子。以疏水性芳香酸類藥物對映體為拆分對象，採 用水溶性p-環糊精衍生物為手性萃取劑，通過反應萃取對疏水性的芳香酸類藥 物對映體進行萃取拆分研究，獲得了一種新的手性分離方法，為芳香酸類藥物 對映體的製備性分離提供了理論依據和技術參數。為實現這一目的，本發明在技術方案中以商品羥丙基P-環糊精(HP-P-CD)、 羥乙基(3-環糊精(HE-P-CD)和甲基P-環糊精(Me-(3-CD)為水相中手性萃取 劑，對疏水性的芳香酸類藥物對映體進行萃取拆分研究。具體方案如下通過考察手性萃取體系中萃取劑對對映體的萃取性能，基於^和&大小， 獲得萃取劑優先識別方向；同時基於a最大原理，來確定選擇性最高的萃取劑； 本發明考察了溶液pH值、溶劑、濃度及溫度等因素對手性萃取分離芳香酸類藥 物對映體的A:和a的影響及其規律，確定最佳手性萃取參數。綜合分析萃取體系萃取劑的萃取性能、反應萃取的影響因素和規律、分子 識別機理和萃取劑結構，得到結構和性能的關係，找出其相關性和規律。在此 基礎上，得到反應萃取基本規律。萃取實驗選擇一種疏水性的芳香酸類藥物外消旋體溶於合適的有機溶劑 中，配成一定濃度的該藥物的外消旋體溶液；將P-環糊精衍生物溶於緩衝溶液 中配成一定濃度的水相萃取相。分別取2mL水相和有機相溶液置於試管中，於 5"C達到萃取分配平衡，水相中該藥物的濃度通過HPLC分析測得；由於萃取前 後體積變化很小，可以忽略不計，有機相藥物濃度根據質量平衡採用差減法求 得。反應萃取體系中的水相(3-環糊精衍生物萃取劑對藥物其中一對映體的識別能力大於對另一對映體的識別能力，因此，對外消旋體藥物具有選擇性分離。萃取劑的濃度對k和a的影響較大，萃取劑的濃度增加分配係數和分離因子顯 著增加。隨著水相pH值的增大，分配係數增大而分離因子顯著降低。溫度對萃 取分離也有很大影響，隨著溫度的升高，分配係數和分離因子都顯著降低。因 此，反應萃取應該控制在低溫，低pH值下進行。實施例l:a-環己基扁桃酸(a-CHMA)外消旋體溶於1,2-二氯乙烷中，配成1 mmol丄—1 a-CHMA外消旋體溶液；(3-環糊精的衍生物溶於0.1 mol丄"NaH2P04/H3P04緩衝 溶液中作為水相手性萃取劑。分別取2 mL水相和有機相溶液置於試管中，於5°C 達到萃取分配平衡，水相a-CHMA濃度通過HPLC分析測得；由於萃取前後體 積變化很小，可以忽略不計，有機相中a-CHMA濃度根據質量平衡採用差減法 求得。結果表明，反應萃取具有很強的手性分離能力，羥丙基p-環糊精、羥乙基(3-環糊精、甲基P-環糊精均對S-(x-環己基扁桃酸對映體的識別能力大於對R-a-環 己基扁桃酸對映體的識別能力，其中以羥丙基P-環糊精的識別能力最大；在羥 丙基P-環糊精萃取體系中，a-環己基扁桃酸外消旋體一次萃取分離後，R和S 對映體的分配係數(^和&)分別為4.77和2.36,分離因子(a)達2.02。分配系 數和分離因子隨著羥丙基p-環糊精濃度的增大而增大。pH值對a-CHMA對映 體分配行為的影響很大，^、 /^均隨著pH升高而升高，但因而分離因子隨著pH 升高而顯著減小，萃取體系保持在較低的pH值下最佳。溫度對a-CHMA對映體分配行為的影響很大，&、 ^和(X均隨著溫度升高而顯著降低。在實驗範圍內，
^總是大於&，即a大於l。在5。C時，萃取分離效果最好。反應萃取對a-環己基 扁桃酸外消旋體具有較強的手性萃取分離能力。
實施例2:
研究萘普生(NAP)溶於在1， 2 二氯乙垸中配成lmmol/L的外消旋體溶液， 羥丙基卩-環糊精溶於0.1 mol，L"NaH2P04/H3P04緩衝溶液中，配成一定濃度的水 相萃取相。分別取2mL水相和有機相溶液置於試管中,於5"C達到萃取分配平衡， 取水相進行HPLC分析，由於萃取前後體積變化很小，可以忽略不計，有機相 中NAP濃度根據質量平衡採用差減法求得。
結果表明，羥丙基P-環糊精對S-萘普生對映體的識別能力大於對R-萘普生 對映體的識別能力，萘普生外消旋體一次萃取分離後S和R對映體的分配係數 (&和&)分別為0.3676和0.2319，分離因子(a)達1.58。萃取劑的濃度對分配系 數A和分離因子ct的影響較大，隨著水相萃取劑的濃度的增大，分配係數和分 離因子顯著增大。pH對NAP對映體分配行為的影響很大，&、 As均隨著pH升 高而升高，但因而分離因子隨著pH升高而顯著減小，綜合考慮萃取體系維持在 pH二2.5時最佳。溫度對NAP對映體分配行為的影響很大，&、 ^和ot均隨著溫 度升高而顯著降低。在實驗範圍內，^總是大於&，即(x大於l。在5。C時，萃取 分離效果最好。反應萃取對萘普生外消旋體具有較強的手性萃取分離能力。
實施例3:
苯基琥珀酸(PSA)外消旋體溶於辛醇中，配成10mmol/L的外消旋體溶液， 卩-環糊精衍生物溶於O.l mol丄"NaH2P(VH3P04緩衝溶液，配成一定濃度的水溶液。分別取2mL水相和有機相溶液置於試管中，於5'C達到萃取分配平衡，水 相PSA濃度通過HPLC分析測得；由於萃取前後體積變化很小，可以忽略不計， 有機相中PSA濃度根據質量平衡採用差減法求得。
結果表明，萃取苯基琥珀酸體系中(3-環糊精衍生物均對R型對映體的識別 能力大於對S型對映體的識別能力。水相採用羥丙基-(3-CD作為手性萃取劑，反 應萃取體系的分離效果最佳，R-和S-PSA—次萃取分離後，水相中^和^分別 為2.38和1.00，分離因子(a)為2.38。萃取劑的濃度對分配係數A:和分離因子《 的影響較大，隨著水相萃取劑的濃度的增大，分配係數和分離因子顯著增大。 pH對PSA對映體分配行為的影響很大，&、 ^均隨著pH升高而升高，但因而 分離因子隨著pH升高而顯著減小，萃取體系保持在較低的pH值下最佳。溫度 對PSA對映體分配行為的影響很大，&、 ^和a均隨著溫度升高而顯著降低。 在實驗範圍內，^總是大於&，即a大於l。在5"C時，萃取分離效果最好。反 應萃取對苯基琥珀酸外消旋體具有較強的手性萃取分離能力。
權利要求
1、一種以疏水性芳香酸類藥物對映體為拆分對象，採用水溶性β-環糊精衍生物為手性萃取劑，通過反應萃取對疏水性對映體進行拆分，獲得了一種新的手性分離方法，包括如下步驟①將疏水性外消旋體溶於合適的有機溶劑中，配成該藥物的外消旋體溶液；②將β-環糊精衍生物溶於NaH2PO4/H3PO4緩衝溶液中，配成水相萃取相；③考察溶液pH值、溶劑、濃度及溫度等因素對手性溶劑反應萃取分離疏水性對映體的k和α的影響及其規律；
2、 根據權利要求1所述的方法，水溶性環糊精衍生物是用於反應萃取 分離疏水性對映體的水相手性萃取劑。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於將疏水性外消旋體溶於有機溶 劑中。
4、 根據權利要求1所述的方法，其中步驟②和根據權利要求4中的水相為 NaH2P04/H3P04緩衝混合溶液。
5、 根據權利要求1所述的方法，其中步驟③中的有機相為含疏水性対映體 的合適的有機溶劑。
全文摘要
提供了一種新的手性萃取分離方法，用於分離疏水性對映體，構建了一種新的手性萃取分離疏水性對映體萃取體系。研究了水溶性β-環糊精衍生物作為水相中的手性萃取劑，對有機相中疏水性對映體的手性萃取性能。通過考察萃取劑濃度、對映體濃度、溫度、pH、溶劑等因素對分配係數和分離因子的影響，獲得最佳萃取參數和基本規律。為疏水性對映體的手性萃取過程工業放大提供理論依據和技術參數。
文檔編號C07C51/48GK101624339SQ20091004410
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月13日 優先權日2009年8月13日
發明者唐課文, 麗 張, 易健民, 陽 潘, 苗家兵, 閻建輝 申請人:湖南理工學院