手性药物HPLC分析

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七讲,手性药物的,HPLC,分析方法,一、概述,分子中含有手性中心的药物为手性药物.,20世纪90年代以来, 药物的光学活性与生物活性之间的关系引起人们日益重视,手性药物的研究与开发已成为国内外医药工作者的一个重要研究方向.,手性药物的研究近二十年来发展速度较快. 2001年诺贝尔化学奖授予3位从事不对称反应研究的科学家.,一、概述,近年来以单一对映体上市的药物比例在增加.,1999年,单一对映体药物制剂,1150,亿美元,占世界药品市场总额32%;,2001年,单一对映体药物制剂,1393,亿美元,占世界药品市场总额36%;,预计10年后突破额达2000亿美元,目前利用手性的原理与技术开发新药，已成为,国际医药界的新方向之一.,一、概述,手性药物在我国的市场潜力也很大.,中国目前的药物市场居全球第7位, 居美国、日本、德国、法国、英国和意大利之后, 到2010年,中国的药物市场将超越英国和意大利列第,5,位.,随着人们对用药,安全、高效,等方面要求,手性药物的需求会逐年增长.,一、概述,1992年,美国FDA发布手性药物指导原则,要求所有在美国申请上市的消旋体新药,均需测定其立体异构体组成,并提供报告说明药物中所含对映体各自的药理作用、毒性及临床效果.,加拿大、欧共体等也制订了相关的“指南”.,一、概述,2006年1月,我国药审中心制定,手性药物药学研究技术指导原则,（第二稿）,一、概述,临床应用的手性药物,除天然和半合成药物外,人工合成药物仍以外消旋体供药为主,约占全部合成手性药物的,87%,以上.,一、概述,尽管手性药物的不同对映体之间在,理化性质,方面有许多相似的地方,药物在参与体内生理过程时涉及到手性分子或手性环境,则不同的立体异构体,产生不同的,治疗效果、副作用甚至毒性反应,.,一、概述,(1),药物的药理作用两个对映体中主要由其中的一个对映体产生,不同构型的立体异构体的药理作用也可能不同,大致可分为以下几种情况:,如S-萘普生的镇痛作用比其R异构体强,35,倍.,特布他林的R-对映体的支气管扩张作用比其S异构体强,200,倍.,一、概述,(2),两个对映体具有完全相反的药理作用,如新型苯哌啶类镇痛药-哌西那朵的右旋异构体为阿片受体的,激动剂,而其左旋体则为阿片受体的,拮抗剂,.,右丙氧芬是镇痛药；左丙氧芬是镇咳药,一、概述,(3) 一个有活性；另,一个对映体有严重毒副作用,镇静药反应停（,thalidomide,沙利度胺）右旋体（,R型,）有镇静作用,左旋体（,S型,)具有胚胎毒性和致畸作用.,17000例以上,一、概述,(4)两对映体药理作用不同,但合并用药,有利,如降压药-,萘必洛尔,的右旋体为-受体阻滞剂,而左旋体能降低外周血管的阻力,并对心脏有保护作用；,一、概述,抗高血压药物,茚达立酮,的R异构体具有利尿作用,但有增加血中尿酸的副作用,而S异构体却有促进尿酸排泄的作用,可有效降低R异构体的副作用,两者合用有利.,S与R异构体的比例为1:4或1:8时治疗效果最好.,(5),两个对映体具有完全相同的药理作用,如,普罗帕酮,的两个对映体具有相同的抗心率失常作用.,无需使用单一对映体.,一、概述,消旋体药物？,单一対映体药物？,固定比例（非消旋体）对映体？,一、概述,对手性药物开发,两种对映体药理性质和治疗作用类似或互补；,对映体在体内有明显的外消旋作用或不稳定；,缺少对映体选择性合成途径；,无治疗作用的对映体无毒性或毒性可忽略.,哌甲酯,d-,对映体,l-对映体不产生有害的,毒副作用,生产成本较低.,消旋体药物,一、概述,消旋体药物中的药理活性和治疗作用只由单一,对映体产生.,消除（或减轻）原有混旋体药物的副作用；,降低使用剂量；,提高疗效；,故使用单一活性异构体代替外消旋体药物,已成为当今制药业的趋势.,2003年世界销售额领先前10之一：,降血脂药辛伐他丁、胃酸分泌抑制剂艾美拉唑,单一异构体药物,一、概述,固定比例（非消旋体）对映体药物,为产生最佳疗效需要开发两种对映体,固定比例的非消旋混合物.,茚达立酮是以消旋体形式上市的抗高血压药.右旋体利尿作用,但引起尿酸滞留, 左旋体排尿酸作用,因此确定两者比例消除不良反应,达最佳疗效.,现正研究1：4或1：8混合物.,一、概述,二、手性药物的合成纯度控制,手性药物药学研究的主要任务就是为药物的筛选与进一步研究提供足够数量与纯度的立体异构体.,在,原料药制备工艺研究,时应根据手性中心的引入方式,采取有效的过程控制手段,严格控制产品的,光学纯度,.,二、手性药物的合成纯度控制,光学纯度,(Optical purity)：,根据实验测定的旋光度,在两个对映异构体混合物中,一个对映体所占的百分数.,1.,直接从起始原料或试剂中引入,（一）,合成过程中控制光学纯度,二、手性药物药学研究的基本思路,光学纯度主要取决于以下两个方面：,（1）起始原料或试剂的光学纯度；,（2）后续反应过程是否会影响到已有的手性中心, 从而产生外消旋化的可能性及程度.,首先,要采用立体专属性的分析方法严格控制,起始原料或试剂,的光学纯度,制定合理可行的手性杂质的限度.,（一）,合成过程中控制光学纯度,二、手性药物药学研究的基本思路,1.,直接从起始原料或试剂中引入,其次,要根据后续反应的机理,充分分析后续反应是否会影响已有手性中心的构型,如可能会产生影响时,应研究与优化工艺条件,尽量,避免或减少外消旋化的产生,.,（一）,合成过程中控制光学纯度,二、手性药物药学研究的基本思路,1.,直接从起始原料或试剂中引入,最后,在进行工艺研究时,对引入手性中心后的每步反应的中间体中的,立体异构体杂质进行检测,分析与监测外消旋化的可能性.,（一）,合成过程中控制光学纯度,二、手性药物药学研究的基本思路,1.,直接从起始原料或试剂中引入,采用,立体选择性或专属性的反应,（包括酶催化反应）,在分子中引入所需构型的手性中心,所以终产品的光学纯度直接取决于该步反应的立体选择性.,（一）,合成过程中控制光学纯度,二、手性药物药学研究的基本思路,2. 通过不对称合成,采用,手性拆分试剂,与外消旋的中间体或终产品反应生成非对映异构体,分离纯化得到所需的非对映异构体,再去掉手性拆分试剂,从而得到所需的手性药物.,（一）,合成过程中控制光学纯度,二、手性药物药学研究的基本思路,3. 消旋体的拆分,控制终产品的光学纯度,采取以下措施：,首先,应采用光学纯度尽可能高的拆分试剂；,3. 消旋体的拆分,除此之外,采用制备型的手性色谱法来直接分,离对映异构体,从而得到所需的目标化合物.,其次,应尽量纯化与拆分试剂反应所得的非对映异构体；,（一）,合成过程中控制光学纯度,二、手性药物药学研究的基本思路,手性药物处方筛选及工艺研究的重点是通过选择,适宜的辅料和工艺条件,避免引起手性药物立体构型的转变.,（二）,选择制剂的剂型、处方与工艺,二、手性药物药学研究的基本思路,例如,研究显示手性药物在溶液状态下立体构型不够稳定,可发生外消旋化,则不宜选择注射剂、口服溶液等液体剂型.,二、手性药物药学研究的基本思路,（二）,选择制剂的剂型、处方与工艺,选择手性药物制剂的剂型时需要考虑的重要因素是稳定的,pH范围,固态及液态下构型稳定情况,对光、热、空气,等因素的稳定情况等.,手性药物质量标准的特点是质量控,制项目要体现其,光学特征,的质量控制.,三、质量研究与质量标准,（一）质量标准研究,1.,研究项目的确定,比旋度,立体专属性的,鉴别项,立体异构体,杂质检查,立体专属性的,含量测定,等是反映药物立体化学特征的检测项目.,如果鉴别和检查项能够反映其光学特征和光学纯度时,含量测定可采用非立体专属性的测定方法.,三、质量研究与质量标准,光学异构体杂质限量规定：,对映体无反作用或仅有轻微毒性时：,对映体过量,98,对映体有严重副作用时：,对映体过量,对映体无活性,但副作用也较轻微时：,对映体过量,99,三、质量研究与质量标准,根据稳定性研究中手性杂质的变化情况,判断手性药物的立体构型在各种环境因素的影响下,以及放置过程中是否稳定,是否有外消旋化现象的产生,从而确定是否需在质量标准中控制这些手性杂质.,二、手性药物药学研究的基本思路,稳定性研究,（一）质量标准研究,首先,应建立灵敏、立体专属性的光学纯度检测指标,以监测立体构型的稳定性.,稳定性研究,三、质量研究与质量标准,稳定性研究中采用的手性分析方法,要进行全面的验证工作,以保证分析方法的立体专属性.,稳定性研究,三、质量研究与质量标准,高效液相色谱法,毛细管电泳法,气相色谱法,薄层色谱法,超临界流体色谱法,比旋度法,三、质量研究与质量标准,2. 分析方法及其选择,对于光学纯度检查方法的验证,立体专属性是考察的重点.,立体专属性系指在其它手性杂质可能共存的情况下,采用的方法能正确测定出被测物的特性.,三、质量研究与质量标准,3. 分析方法专属性的验证,方法专属性的验证,可采用消旋体或与对映异构体混和进样的方式考察对映体间的分离度.,三、质量研究与质量标准,3. 分析方法专属性的验证,三、质量研究与质量标准,2.1 原料药,【性状】项下的,比旋度,是手性药物的特征之一,可以说明药品的光学特征和纯度.,【检查】项下,光学异构体的检查,是手性药物重要的质控项目之一.,三、质量研究与质量标准,【含量测定】在鉴别和检查项能够反映手性药物光学特征和光学纯度时,可采用,非立体专属性的测定方法,.,三、质量研究与质量标准,1.,柱前手性衍生,-对映体与手性试剂反应,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,3.,手性固定相拆分,2.,手性流动相拆分,-手性试剂加入流动相中,直接法,手性流动相添加剂法,（CMPA）,手性固定相法,（CSP）,引入“手性识别试剂”或“手性环境”（手性固定相、手性流动相添加剂）至色谱系统中.,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,间接法：又称手性试剂衍生化,（CDR）,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,对映体混合物以手性试剂作柱前衍生,形成一非対映异构体对,使药物对映体间呈现理化特性的差异,然后以常规固定相分离,测定.,均以现代HPLC技术为基础,并,引入,不对称中心,不同的是间接法,（手性衍生法）,是将其引入,分子（溶质）内,，而直接法,（,手性流动相添加剂法、手性固定相法）,引入,分子间,.,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,直接法和间接法共同特点,引入手性环境使对映异构体间呈现物理特性的,差异是手性,HPLC,进行光学异构体拆分的基础.,色谱柱：Chiral-AGP (100mm4.0mm),流动相：含异丙醇的20mM醋酸铵缓冲溶液（，醋酸盐总浓度约110mM）,流 速：1mL/min,检测波长：225nm,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,手性固定相法,牛血清白蛋白固定相,（BSA）,可用于,酸性化合物,对映体的分离,色谱柱：,Chiral-BSA,流动相：含5mM辛酸和10异丙醇的100mM磷酸钠缓冲溶液（pH7）,流 速：1mL/min,检测波长：225nm,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,手性固定相法,人血清白蛋白固定相,（HSA）,用于反相色谱分离,酸性较强的对映体可以,用此柱拆分.,色谱柱：RESOLVOSIL-HSA,流动相：40mM磷酸盐缓冲溶液（）和3正丙醇,流 速：1mL/min 检测波长：225nm,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,手性固定相法,不必事先将样品制备成衍生物,只需将手性试剂加入到流动相,手性添加剂与样品形成各种手性络合物.,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,L-甲基多巴的D-异构体的限量检查,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,L-甲基多巴(L-methyldopa)是以单一对映体形式上市的药物中的典型代表.,甲基多巴是一种脱羧酶抑制剂,适用于治疗轻、中度高血压, 肾性高血压, 伴左室肥厚、心力衰竭的高血压,老年人及妊娠高血压.,3,3,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,色谱条件,方法学考察,样品测定,L-甲基多巴样品中D-对映体的限量检查,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,流动相添加剂法,色谱条件,色谱柱：Zirchrom Kromasil ODS-1 (1504.6mm,5,m),流动相：甲醇-水(1:9,v/v)水相含2mmol/L N,N-二,甲基-L-苯丙氨酸和1mmol/L醋酸铜（）,流 速：,进 样：20,l,检测波长：228nm,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,流动相添加剂法,在以上色谱条件下,L-甲基多巴对照品的色谱图中,在D-对映体位置无杂质峰.,方法学考察-,专属性,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,线性和线性范围,置于2mL量瓶中,甲醇定容,储备液,精密量取一定体积的储备液,重蒸水定容,进样,线性回归计算,对照品,系,列,浓,度,溶,液,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,精密度,在规定的测试条件下,同一个均匀样品,经多次取样测定所得结果之间的接近程度.,一般用,偏差、标准偏差或相对标准偏差,表示.,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,仪器精密度,以浓度为的对照品溶液连续进样五次, 记录峰面积,求得RSD为,0.36%.,n,1,2,3,4,5,RSD(%),峰面积A,1866303,1858445,1856093,1869458,1871264,0.36,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,日内和日间精密度,配置浓度为、0.20 mg/mL的L-甲基多巴样品溶液, 进行日内和日间精密度的考察, 结果如下表所示.,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,测定的结果与真实值或参考值接近的程度,一般以回收率(%)表示.,准确度,加入量（,g,）,测得量（,g,）,回收率（%）,平均回收率（%）,RSD（%）,30,30,30,60,60,60,120,120,120,30.00,30.03,29.87,60.91,59.40,60.31,119.1,119.4,120.4,100.0,100.1,99.55,101.5,99.00,100.5,99.24,99.52,100.3,99.89,100.3,99.92,1.9,1.5,1.7,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,检测限,指试样中被测物能被检测出的最低量,由于手性金属离子配位体的使用,流动相的背景吸收较强, 本底值较高,基线波动较大.,L-甲基多巴,检测限为,g/ml,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,对照溶液,（0.10 mg/mL）,供试品溶液的D-甲基多巴的峰面积与,对照溶液主成分（L-甲基多巴）的峰面积比较,供试品溶液,（10.0 mg/mL）,进样,稀释,调节检测器灵敏度,使主成分色谱峰面积满足准确,测量要求（峰高为满刻度的20）,取供试品溶液,进样,计算限度,主成分自身对照法测定L-甲基多巴样品中D-对映体的限量,L-,甲基多巴样品（,）,L-,甲基多巴样品（,）,3.,柱前手性衍生化法,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,対映异构体与手性试剂反应,其产物,为相应的非対映异构体对.,如醇类与手性酸或酰氯酯化；,胺类或氨基酸与手性异硫酸酯类或,硫脲等反应.,3.,柱前手性衍生化法,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,本法需要高光学纯度的手性衍生化试剂，,衍生化反应繁琐费时,各对映体衍生化反,应的速率不同,.,可采用价格便宜的非手性柱,也可通过,衍生化反应提高检测灵敏度.,本法是当前手性药物拆分、尤其是生物,样品中药物对映体分离、测定常用方法.,3.,柱前手性衍生化法,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,常用衍生化试剂：,羧酸衍生物、胺类、异氰酸酯、异硫酸酯、萘衍生物等,三类手性分离方法的比较,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,手性衍生法,优点,：应用条件相对简易,只需采用普通的液相色谱柱,而且通过衍生化可增加灵敏度；,缺点,：样品中相关化合物需预先分离、衍生化试剂的光学纯度要求高.,三类手性分离方法的比较,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,手性流动相添加剂法,缺点,：可拆分的化合物范围有限,某些添加剂不够稳定而且往往会干扰检测.,优点,：对固定相也无特殊要求,样品的非対映异构体络合具有可逆性,而且易于制备；,三类手性分离方法的比较,四、,手性药物的,HPLC,分析方法,优点,：应用的广泛性,定量可靠性强,采用本法考察的化合物已达数千种；,手性固定相法,缺点,：样品有时也需作柱前衍生,对样品结构有限制,其适用性不及普通的液相色谱正相或反相固定相普遍.,