药物质量控制中现代分析中的技术与方法 手性分离色谱课件.ppt

1、一、手性药物的现状一、手性药物的现状手性药物手性药物（579579）药物药物（19921992）天然和半天然和半合成药物合成药物（556556）合成药物合成药物（14361436）非手性药物非手性药物（857857）单一异构体单一异构体（7373）外消旋体外消旋体（506506）手性药物手性药物（547547）非手性药物非手性药物（9 9）单一异构体单一异构体（537537）外消旋体外消旋体 （1010）二、手性药物对映体的药效学差异二、手性药物对映体的药效学差异1. 1. 治疗作用完全依赖一种异构体治疗作用完全依赖一种异构体 如：如：S S(-)-(-)- -甲基多巴甲基多巴2. 2. 药理

2、作用差别不大药理作用差别不大 如：异丙嗪如：异丙嗪3. 3. 药理作用类似，但反应强度有差药理作用类似，但反应强度有差别别4. 4. 药理与毒理作用存在药理与毒理作用存在“质质”的区的区别别二、手性药物对映体的药动学差异二、手性药物对映体的药动学差异 1. 1. 吸收吸收 2. 2. 蛋白结合蛋白结合 3. 3. 代谢代谢 1. 1. 间接法拆分对映异构体即衍间接法拆分对映异构体即衍生化试剂法（生化试剂法（CDRCDR） 2. 2. 直接法拆分对映异构体直接法拆分对映异构体 手性固定相法（手性固定相法（CSPCSP） 手性流动相添加剂法（手性流动相添加剂法（CMPCMP）三、手性药物拆分的高效

3、液相色谱三、手性药物拆分的高效液相色谱法分类法分类 采用非手性固定相采用非手性固定相四、拆分原理：四、拆分原理： 为了使对映体转化为化学和物理性质不同的非对映体，就要提供一种手性源（ CDRCDR ） ，使待拆分的对映异构体（样品）、手性作用物（如固定相）和手性源之间形成一个非对映异构分子的络合物。 三点手性识别模式 ( (R R) SE+) SE+( (R R) SA () SA (R R) SE () SE (R R) ) SA SA ( (S S) SA () SA (R R) SE () SE (S S) ) SA SA 1. CDR1. CDR 柱前手性衍生化法：对映体混合物以手性试

4、剂作柱前衍生化，形成非对映体，然后以常规（偶见手性）固定相分离。 对手性衍生化试剂的要求：高光学纯度。 常用的手性衍生化试剂：羧酸衍生物类、胺类、异硫氰酸酯类、异氰酸酯类、萘衍生物类、光学活性氨基酸类、固相衍生化试剂。CBDAECBADECBADCXYZCDABCYXZCDABCXYZCBADCYXZl手性衍生化特点：手性衍生化特点：1.需要高光学纯度的手性衍生化需要高光学纯度的手性衍生化试剂；试剂；2.反应繁琐费时；反应繁琐费时；3.衍生化反应速率重现性较差衍生化反应速率重现性较差4.只需使用价格便宜、柱效较高只需使用价格便宜、柱效较高的非手性柱的非手性柱5.衍生化过程可同时纯化样品衍生化过

5、程可同时纯化样品柱前衍生化柱前衍生化- -反相高效液相色谱法反相高效液相色谱法 拆分酮洛芬对映异构体拆分酮洛芬对映异构体S-( )-酮洛芬酮洛芬 R-(-)-酮洛芬酮洛芬 酮洛芬对映体的柱前衍生化示意图酮洛芬对映体的柱前衍生化示意图 酮洛芬对映体的柱前衍生化方法酮洛芬对映体的柱前衍生化方法酮洛芬对照酮洛芬对照品溶液品溶液(1 (1 mg/mL)0.1 mg/mL)0.1 mLmL加入正己烷加入正己烷0.6 mL0.6 mL二氯亚砜溶液二氯亚砜溶液0.2 mL0.2 mL751 h冷却冷却至室至室温温吹干后加入吹干后加入S-S-NEANEA溶液溶液0.2 mL0.2 mL5 min振摇振摇加入加

6、入2.0 mol/L 2.0 mol/L H H2 2SOSO4 4 0.5 mL 0.5 mL混混匀匀吹干后溶解进样吹干后溶解进样二氯甲烷二氯甲烷: :乙醚乙醚2: :1色谱条件色谱条件色谱柱：色谱柱：HypersilHypersil C C1818, 5 , 5 m, m, 150150 5.0mm ID5.0mm ID， 流动相：乙腈流动相：乙腈 水水- -乙酸乙酸- -三乙胺三乙胺(55 : 45 : 0.1 : 0.02(55 : 45 : 0.1 : 0.02，v/v)v/v)，流速流速： 1 ml/min, 1 ml/min, 检测波长：检测波长：254 nm254 nm酮洛芬对

7、映体衍生化物色谱图酮洛芬对映体衍生化物色谱图 min 2 4 6 8 10 12 14 mAu 0 50 100 150 200 RS酮洛芬对映体衍生化物的保留时间为酮洛芬对映体衍生化物的保留时间为tR=7.3 min，tR=8.5 min，分离度为，分离度为1.92. CSP2. CSP 利用手性固定相与对映体消旋利用手性固定相与对映体消旋物相互作用，其中一个与手性固定物相互作用，其中一个与手性固定相生成不稳定的短暂的对映体复合相生成不稳定的短暂的对映体复合物，使两种异构体在色谱柱上的保物，使两种异构体在色谱柱上的保留时间不同，从而得到分离。留时间不同，从而得到分离。l常用的手性固定相：常用

8、的手性固定相：1. Pirkle1. Pirkle型固定相型固定相2. 2. 合成多聚固定相合成多聚固定相3. 3. 环糊精键合固定相环糊精键合固定相特点特点1.适用范围广适用范围广2.制备分离方便制备分离方便3.定量分析的可靠性高定量分析的可靠性高4.价格昂贵价格昂贵奈基乙脲键合硅胶柱拆分苏氨酸（奈基乙脲键合硅胶柱拆分苏氨酸（A）和苯丙氨酸（和苯丙氨酸（B）的）的p-溴代苯甲酰胺衍溴代苯甲酰胺衍生物对映体色谱图生物对映体色谱图3. CMP3. CMP 将手性试剂添加到流动相中，将手性试剂添加到流动相中，利用手性试剂与药物消旋物中各对利用手性试剂与药物消旋物中各对映体结合的稳定常数不同，以及药

9、映体结合的稳定常数不同，以及药物与结合物在固定相上分配的差异，物与结合物在固定相上分配的差异，实现对映体的分离。实现对映体的分离。l常用的手性添加剂：常用的手性添加剂：1. 1. 配基交换型手性添加剂配基交换型手性添加剂2. 2. 手性离子对络合剂手性离子对络合剂3. 3. 环糊精添加剂环糊精添加剂特点特点1.可采用普通的非手性固定相可采用普通的非手性固定相2.不需对样品进行衍生化不需对样品进行衍生化3.手性添加物的可变范围较宽手性添加物的可变范围较宽五、应用1对某些手性药物进行对映体的纯度检查；2生物体液中药物对映体的分离分析研究可探索血药浓度与临床疗效的关系；3在研制手性药物过程中，可分别

10、评价单个对映体的效价、毒性、不良反应、药动学性质；4必要时，可进行手性药物对映体的制备分离（或拆分）。 HPCE HPCE是经典电泳技术与现代微是经典电泳技术与现代微柱分离相结合的一种快速、高效的柱分离相结合的一种快速、高效的液相分离技术。具有以下特点：液相分离技术。具有以下特点： 1. 1. 高效高效 2. 2. 高速高速 3. 3. 微量微量 4. 4. 低消耗低消耗高压电源高压电源毛细管恒温系统毛细管恒温系统检测器检测器数据处理系统数据处理系统毛细管毛细管缓冲液缓冲液/ /样品样品缓冲液缓冲液（+ +）( () )毛细管电泳装置示意图毛细管电泳装置示意图 （一）基本原理：（一）基本原理：

11、 v v = = v veoeo+ + v vepep = (= (eoeo+ +epep) )E E v veoeo：电渗流速度电渗流速度 eoeo：电渗流淌电渗流淌度度 v vepep：电泳流速度电泳流速度 epep：电泳流淌电泳流淌度度E E： 电场强度电场强度 +()(+)电渗的产生电渗的产生()(+)+-毛细电泳中不同组分的迁移示意图毛细电泳中不同组分的迁移示意图（二）主要分离模式（二）主要分离模式 1. 1. 毛细管区带电泳（毛细管区带电泳（CZECZE） 2. 2. 胶束动电毛细管色谱（胶束动电毛细管色谱（MECCMECC） 3. 3. 毛细管凝胶电泳（毛细管凝胶电泳（CGECG

12、E） 4. 4. 毛细管等电聚焦（毛细管等电聚焦（CIEFCIEF） 模式模式缓冲液体系缓冲液体系分离机理分离机理CZECZE自由缓冲液自由缓冲液离子淌度离子淌度MECCMECC胶束缓冲胶束缓冲溶液溶液疏水性疏水性/ /离子性离子性相互作用相互作用CGECGE凝胶缓冲凝胶缓冲溶液溶液分子大小和分子大小和荷电数目荷电数目CIEFCIEF两性电解质两性电解质等电点等电点毛细管区带电泳毛细管区带电泳 最基本、最广泛的分离模式。最基本、最广泛的分离模式。 适用于所有具有不同淌度的适用于所有具有不同淌度的荷电粒子的分离，但不能中性荷电粒子的分离，但不能中性物质及质荷比相同的组分。物质及质荷比相同的组分。

13、 2. 2. 胶束动电毛细管色谱胶束动电毛细管色谱 用离子胶束溶液代替简单的用离子胶束溶液代替简单的缓冲溶液，使中性组分可按其疏缓冲溶液，使中性组分可按其疏水性的不同及在两相间的分配系水性的不同及在两相间的分配系数的不同而分离。采用手性分配数的不同而分离。采用手性分配相，可用于手性化合物的分离。相，可用于手性化合物的分离。3. 3. 毛细管凝胶电泳毛细管凝胶电泳 凝胶的网络结构对溶质具凝胶的网络结构对溶质具有分子筛的作用，可分离质荷有分子筛的作用，可分离质荷比相同但分子大小不同的组分。比相同但分子大小不同的组分。 在分子生物学和蛋白质化在分子生物学和蛋白质化学上有着十分广泛的应用。学上有着十分

14、广泛的应用。4. 4. 毛细管等电聚焦毛细管等电聚焦 根据蛋白质的等电点不同根据蛋白质的等电点不同而进行分离。而进行分离。AAAAAABBBBBBCCCCDDDDDEEEEEFFAAAABBBBCCCCDDDDEEEEFFFFpH梯度梯度高高低低l应用：应用：1. 1. 监测药物生产过程监测药物生产过程 如：监测青霉素发酵液中有关如：监测青霉素发酵液中有关物质的量物质的量青霉素发酵液的高效毛细管电泳图青霉素发酵液的高效毛细管电泳图1. 青霉素青霉素G钠钠 ；2. 6-APA ；3. 对羟基苯乙酸对羟基苯乙酸 ；4. 邻羟基苯乙酸邻羟基苯乙酸 ；5. 苯乙酸苯乙酸2. 2. 中药成分分析中药成分

15、分析 如：黄酮及其甙类分析如：黄酮及其甙类分析黄芩中黄芩中6种黄酮类成分的种黄酮类成分的胶束电动毛细管色谱分离图胶束电动毛细管色谱分离图1.汉黄芩甙；汉黄芩甙；2. 黄芩素；黄芩素；3.黄芩甙；黄芩甙；4. 千层子素；千层子素；5. 汉黄芩素；汉黄芩素；6.内标水杨酸；内标水杨酸；7.白杨素白杨素3. 3. 手性拆分手性拆分4. 4. 体内分析体内分析进样系统进样系统离子源离子源质量分析器质量分析器检测器检测器控制和数据控制和数据处理系统处理系统真空系统真空系统一、离子源及离子化技术一、离子源及离子化技术 1 1、EIEI（电子轰击离子化）（电子轰击离子化）V加速电压试样蒸汽阴极阳极电子束离子

16、xyz电子轰击质谱示意图电子轰击质谱示意图优点：优点： 灵敏度高，有丰富的碎片离子信灵敏度高，有丰富的碎片离子信息和成熟的离子开裂理论，是结构分息和成熟的离子开裂理论，是结构分析、鉴定的有力手段；重现性好，有析、鉴定的有力手段；重现性好，有标准图谱，可以通过谱库检索对未知标准图谱，可以通过谱库检索对未知物进行结构鉴定。物进行结构鉴定。l 缺点：缺点： 样品须汽化后才可离子化样品须汽化后才可离子化l 适用化合物：适用化合物： 易挥发、热稳定化合物。易挥发、热稳定化合物。2 2、CICI（化学离子化）（化学离子化） 软电离技术软电离技术l 优点：优点： 可以得到较强的准分子离子峰，可以得到较强的准

17、分子离子峰，有利于分子量的测定有利于分子量的测定l 缺点：缺点： 样品须汽化后才可离子化样品须汽化后才可离子化l 适用化合物：适用化合物： 易挥发、热稳定化合物易挥发、热稳定化合物 3 3、FABFAB（快原子轰击离子化）（快原子轰击离子化） 软电离技软电离技术术l 优点：优点： 样品不须汽化；既给出化合物样品不须汽化；既给出化合物的分子量信息，又给出结构信息。的分子量信息，又给出结构信息。 适用范围广，仪器商品化较早，普适用范围广，仪器商品化较早，普及率高。及率高。l 缺点：缺点： 重现性差，灵敏度较重现性差，灵敏度较EIEI低。低。l 适用化合物：适用化合物： 极性、高分子量、非挥发性及热

18、不稳极性、高分子量、非挥发性及热不稳定化合物。定化合物。 +快原子枪快原子枪样品靶样品靶原子束原子束质量分析器质量分析器二次离子束二次离子束快原子轰击质谱示意图快原子轰击质谱示意图4 4、MALDIMALDI（基质辅助激光解吸离子化）（基质辅助激光解吸离子化） 软电离技术软电离技术l 优点：优点： 通常只给出分子离子峰（或准分通常只给出分子离子峰（或准分子离子峰）。子离子峰）。 l 适用化合物：适用化合物： 蛋白质、多肽、寡核苷酸等生蛋白质、多肽、寡核苷酸等生物大分子物大分子5 5、APIAPI（大气压离子化）（大气压离子化） 软电离技术软电离技术 （1 1）ESIESI（电喷雾离子化）（电喷

19、雾离子化）l 特点：特点： 能够产生多电荷离子。能够产生多电荷离子。l 适用化合物：适用化合物： 对生物大分子及其他分子量对生物大分子及其他分子量大的化合物的分析较有利。大的化合物的分析较有利。+毛细管毛细管+ 4kV含离子的液滴含离子的液滴随液滴蒸发，随液滴蒸发，电场加强，离电场加强，离子向表面移动子向表面移动离子从表面蒸发离子从表面蒸发离子蒸发机理离子蒸发机理（2 2）APCIAPCI（大气压化学离子化）（大气压化学离子化） 最软的电离方式之一最软的电离方式之一l 特点：特点： 一般只给出化合物的分子量一般只给出化合物的分子量信息，通过源内信息，通过源内CIDCID（碰撞诱导分（碰撞诱导分

20、解）可同时获得结构信息。解）可同时获得结构信息。 l 适用化合物：适用化合物： 与与ESIESI比较，更适于分析极性比较，更适于分析极性及分子量小（及分子量小（1000 amu1000 amu）的化合）的化合物。物。 反应气等离子体Corona放电电极真空样品+溶剂雾化气加热管APCI电离原理电离原理二、质量分析器及质量分离原理二、质量分析器及质量分离原理 1 1、扇型磁场质谱仪、扇型磁场质谱仪 2 2、四极质谱仪、四极质谱仪 3 3、飞行时间质谱仪、飞行时间质谱仪 4 4、离子阱质谱仪、离子阱质谱仪核磁共振光谱分析法核磁共振光谱广泛用于化合物的结构分析，而其在化合物的定量分析中的应用则是比较

21、新的内容，日益受到重视。1定量参数：峰面积或峰高。2定量的特点：1）对于确定的核（质子），其信号强度与产生该信号的核（质子）的数目成正比，而与核的化学性质无关。2）利用内标法或相对比较法分析混合物中某一化合物时，物需该化合物的纯品作为对照标准。3）峰很窄，远小于各化合物之间的化学位移的差值，因而混合物中不同组分的信号之间很少发生明显的重叠。4）方法简单快速、准确、专属性高，不破坏被测样品，可选择性的测定混合药物或药物制剂中的组分乃至药物的立体异构体。3测定方法：选择一个合适的峰作为测量峰。（1）内标法（绝对测量法） 内标法为NMR定量分析最常用的方法，它与GC的内标法相似，在样品溶液中，直接加

22、入一定量内标物质后，NMR光谱测定，将样品指定基团上的质子引起的共振峰面积进行比较，当样品与内标均经精密称重时，则样品的绝对重量（Wu）可由下式求得： Wu Au Eu Au Eu - = - - Wu = Ws- - Ws As Es As Es Wu 百分含量百分含量 = -100% W（2）相对测量法 当不能获得样品的纯品或合适的内标时，可用相对测量法进行分析。操作方法与内标法相同。计算相对含量是以指定基团上一个质子引起的吸收峰面积（A1 / n1）和杂质基团上一个质子引起的吸收峰面积（A2 / n2）进行比较，按下式计算： A1 / n1 样品的相对含量样品的相对含量 = - 100% A1 A2 - + - n1 n2