專利名稱：水溶性β-環(huán)糊精萃取分離疏水性對(duì)映體技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工領(lǐng)域的分離方法，具體涉及一種反應(yīng)萃取分離疏水性 對(duì)映體的方法。
技術(shù)背景手性藥物的研究為當(dāng)今學(xué)術(shù)界最熱門的課題之一。因?yàn)槭中运幬锏乃幚碜?用是通過藥物對(duì)映體分子與體內(nèi)的大分子之間嚴(yán)格的手性匹配而實(shí)現(xiàn)的；通常 情況下，藥物對(duì)映體在生物體內(nèi)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(xué)上，服用單一對(duì)映體的手性藥物可減少劑量和代謝 負(fù)擔(dān)，提高劑量的幅度并拓寬用途，對(duì)藥物動(dòng)力學(xué)及劑量能有更好的控制；對(duì) 制藥企業(yè)而言，生產(chǎn)單一對(duì)映體手性藥物可以節(jié)省資源，減少廢料排放，降低 對(duì)環(huán)境的污染；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(duì) 映體形式存在外，其它的合成藥物則大多數(shù)是外消旋體，這顯然會(huì)給疾病的治 療或其他方面的應(yīng)用帶來一些嚴(yán)重的問題。目前，單一對(duì)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(duì)稱合成法和外消旋體拆分法。手性源合成法由于天然手性物質(zhì)的種類 有限，要合成多種多樣的目標(biāo)產(chǎn)物會(huì)遇到很大困難，而且合成路線步驟繁多， 使得產(chǎn)物成本十分高昂。化學(xué)不對(duì)稱合成法就是將潛手性單元轉(zhuǎn)化為手性單元， 使得產(chǎn)生不等量的立體異構(gòu)產(chǎn)物，該方法中高旋光收率的反應(yīng)仍然有限；生物 不對(duì)稱合成雖具有很高的選擇性，反應(yīng)介質(zhì)通常為稀緩沖水溶液，反應(yīng)條件溫 和，但對(duì)底物要求高、反應(yīng)慢、產(chǎn)物分離困難，因而在應(yīng)用上也受到一定的限 制；并且在藥理試驗(yàn)階段，開發(fā)一個(gè)不對(duì)稱合成方法成本高且非常耗時(shí)。外消 旋體拆分法是獲得單一對(duì)映體手性藥物的一種重要方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前大約有 65%的非天然手性藥物是由外消旋體或中間產(chǎn)物的拆分得到的?？梢娛中运幬飳?duì) 映體的制備性分離研究顯得十分必要。針對(duì)藥物對(duì)映體拆分，現(xiàn)已開發(fā)了結(jié)晶法、生物拆分法、色譜法、動(dòng)力學(xué) 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(shí)際應(yīng)用。手性溶劑萃取是一種重要的手性拆分 方法，由于其分離體系有一定的規(guī)律，并且適用范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(tǒng)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(dǎo)和氫鍵等多種分子間作用力或配位鍵 與對(duì)映體形成非對(duì)映體，這兩個(gè)非對(duì)映體具有不同的化學(xué)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(duì)映體的自由能差-A(AG)將外消旋 體分開的?；谥灰?A(AG)大于O，即分離因子大于l，在足夠多的級(jí)數(shù)下，即可實(shí)現(xiàn)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(shù)相結(jié) 合用于外消旋體的拆分，它具有分離效率高、生產(chǎn)能力大、分離效果好、回收 率高、試劑消耗量少、設(shè)備簡單、生產(chǎn)過程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與連續(xù)化等特點(diǎn)。 因此，手性溶劑萃取具有十分廣闊的應(yīng)用前景。影響常規(guī)手性溶劑萃取分離因子的關(guān)鍵是萃取劑的立體選擇性。目前，手性溶劑萃取采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(guī)模工業(yè)應(yīng)用。以酒石酸衍生物為萃取劑的萃取體系，由于分離因子 太小，導(dǎo)致工業(yè)應(yīng)用中中空纖維膜器設(shè)備投資增大和操作困難。以氨基酸衍生 物為萃取劑的萃取體系只適合分離能與銅離子等形成絡(luò)合物的對(duì)映體，適用范 圍??；同時(shí)由于萃取劑在有機(jī)相中溶解度小，導(dǎo)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，但是由于萃取劑價(jià)格十分昂貴， 其工業(yè)應(yīng)用受到限制。因此，新的具有工業(yè)應(yīng)用前景的手性溶劑萃取技術(shù)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(shù)一方面要求萃取劑價(jià)格低廉，另一方面要 求萃取體系萃取分離對(duì)映體需要獲得較大的分離因子。發(fā)明內(nèi)容本項(xiàng)目針對(duì)常規(guī)手性溶劑萃取的不足，提出了一種新的手性分離技術(shù)——反應(yīng)萃取。依據(jù)手性匹配原理，對(duì)p-環(huán)糊精分子(2,3,6)位羥基改性，調(diào)節(jié)環(huán)糊精 的極性和腔口端的空間位阻，使之與芳香酸對(duì)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(qiáng)的優(yōu)先識(shí)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(duì)映體為拆分對(duì)象，采 用水溶性p-環(huán)糊精衍生物為手性萃取劑，通過反應(yīng)萃取對(duì)疏水性的芳香酸類藥 物對(duì)映體進(jìn)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(duì)映體的制備性分離提供了理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明在技術(shù)方案中以商品羥丙基P-環(huán)糊精(HP-P-CD)、 羥乙基(3-環(huán)糊精(HE-P-CD)和甲基P-環(huán)糊精(Me-(3-CD)為水相中手性萃取 劑，對(duì)疏水性的芳香酸類藥物對(duì)映體進(jìn)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(duì)對(duì)映體的萃取性能，基于^和&大小， 獲得萃取劑優(yōu)先識(shí)別方向；同時(shí)基于a最大原理，來確定選擇性最高的萃取劑； 本發(fā)明考察了溶液pH值、溶劑、濃度及溫度等因素對(duì)手性萃取分離芳香酸類藥 物對(duì)映體的A:和a的影響及其規(guī)律，確定最佳手性萃取參數(shù)。綜合分析萃取體系萃取劑的萃取性能、反應(yīng)萃取的影響因素和規(guī)律、分子 識(shí)別機(jī)理和萃取劑結(jié)構(gòu)，得到結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，找出其相關(guān)性和規(guī)律。在此 基礎(chǔ)上，得到反應(yīng)萃取基本規(guī)律。萃取實(shí)驗(yàn)選擇一種疏水性的芳香酸類藥物外消旋體溶于合適的有機(jī)溶劑 中，配成一定濃度的該藥物的外消旋體溶液；將P-環(huán)糊精衍生物溶于緩沖溶液 中配成一定濃度的水相萃取相。分別取2mL水相和有機(jī)相溶液置于試管中，于 5"C達(dá)到萃取分配平衡，水相中該藥物的濃度通過HPLC分析測得；由于萃取前 后體積變化很小，可以忽略不計(jì)，有機(jī)相藥物濃度根據(jù)質(zhì)量平衡采用差減法求 得。反應(yīng)萃取體系中的水相(3-環(huán)糊精衍生物萃取劑對(duì)藥物其中一對(duì)映體的識(shí)別能力大于對(duì)另一對(duì)映體的識(shí)別能力，因此，對(duì)外消旋體藥物具有選擇性分離。萃取劑的濃度對(duì)k和a的影響較大，萃取劑的濃度增加分配系數(shù)和分離因子顯 著增加。隨著水相pH值的增大，分配系數(shù)增大而分離因子顯著降低。溫度對(duì)萃 取分離也有很大影響，隨著溫度的升高，分配系數(shù)和分離因子都顯著降低。因 此，反應(yīng)萃取應(yīng)該控制在低溫，低pH值下進(jìn)行。實(shí)施例l:a-環(huán)己基扁桃酸(a-CHMA)外消旋體溶于1,2-二氯乙烷中，配成1 mmol丄—1 a-CHMA外消旋體溶液；(3-環(huán)糊精的衍生物溶于0.1 mol丄"NaH2P04/H3P04緩沖 溶液中作為水相手性萃取劑。分別取2 mL水相和有機(jī)相溶液置于試管中，于5°C 達(dá)到萃取分配平衡，水相a-CHMA濃度通過HPLC分析測得；由于萃取前后體 積變化很小，可以忽略不計(jì)，有機(jī)相中a-CHMA濃度根據(jù)質(zhì)量平衡采用差減法 求得。結(jié)果表明，反應(yīng)萃取具有很強(qiáng)的手性分離能力，羥丙基p-環(huán)糊精、羥乙基(3-環(huán)糊精、甲基P-環(huán)糊精均對(duì)S-(x-環(huán)己基扁桃酸對(duì)映體的識(shí)別能力大于對(duì)R-a-環(huán) 己基扁桃酸對(duì)映體的識(shí)別能力，其中以羥丙基P-環(huán)糊精的識(shí)別能力最大；在羥 丙基P-環(huán)糊精萃取體系中，a-環(huán)己基扁桃酸外消旋體一次萃取分離后，R和S 對(duì)映體的分配系數(shù)(^和&)分別為4.77和2.36,分離因子(a)達(dá)2.02。分配系 數(shù)和分離因子隨著羥丙基p-環(huán)糊精濃度的增大而增大。pH值對(duì)a-CHMA對(duì)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(duì)a-CHMA對(duì)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(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，
^總是大于&，即a大于l。在5。C時(shí)，萃取分離效果最好。反應(yīng)萃取對(duì)a-環(huán)己基 扁桃酸外消旋體具有較強(qiáng)的手性萃取分離能力。
實(shí)施例2:
研究萘普生(NAP)溶于在1， 2 二氯乙垸中配成lmmol/L的外消旋體溶液， 羥丙基卩-環(huán)糊精溶于0.1 mol，L"NaH2P04/H3P04緩沖溶液中，配成一定濃度的水 相萃取相。分別取2mL水相和有機(jī)相溶液置于試管中,于5"C達(dá)到萃取分配平衡， 取水相進(jìn)行HPLC分析，由于萃取前后體積變化很小，可以忽略不計(jì)，有機(jī)相 中NAP濃度根據(jù)質(zhì)量平衡采用差減法求得。
結(jié)果表明，羥丙基P-環(huán)糊精對(duì)S-萘普生對(duì)映體的識(shí)別能力大于對(duì)R-萘普生 對(duì)映體的識(shí)別能力，萘普生外消旋體一次萃取分離后S和R對(duì)映體的分配系數(shù) (&和&)分別為0.3676和0.2319，分離因子(a)達(dá)1.58。萃取劑的濃度對(duì)分配系 數(shù)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，分配系數(shù)和分 離因子顯著增大。pH對(duì)NAP對(duì)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(shí)最佳。溫度對(duì)NAP對(duì)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(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，^總是大于&，即(x大于l。在5。C時(shí)，萃取 分離效果最好。反應(yīng)萃取對(duì)萘普生外消旋體具有較強(qiáng)的手性萃取分離能力。
實(shí)施例3:
苯基琥珀酸(PSA)外消旋體溶于辛醇中，配成10mmol/L的外消旋體溶液， 卩-環(huán)糊精衍生物溶于O.l mol丄"NaH2P(VH3P04緩沖溶液，配成一定濃度的水溶液。分別取2mL水相和有機(jī)相溶液置于試管中，于5'C達(dá)到萃取分配平衡，水 相PSA濃度通過HPLC分析測得；由于萃取前后體積變化很小，可以忽略不計(jì)， 有機(jī)相中PSA濃度根據(jù)質(zhì)量平衡采用差減法求得。
結(jié)果表明，萃取苯基琥珀酸體系中(3-環(huán)糊精衍生物均對(duì)R型對(duì)映體的識(shí)別 能力大于對(duì)S型對(duì)映體的識(shí)別能力。水相采用羥丙基-(3-CD作為手性萃取劑，反 應(yīng)萃取體系的分離效果最佳，R-和S-PSA—次萃取分離后，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(duì)分配系數(shù)A:和分離因子《 的影響較大，隨著水相萃取劑的濃度的增大，分配系數(shù)和分離因子顯著增大。 pH對(duì)PSA對(duì)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(duì)PSA對(duì)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(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，^總是大于&，即a大于l。在5"C時(shí)，萃取分離效果最好。反 應(yīng)萃取對(duì)苯基琥珀酸外消旋體具有較強(qiáng)的手性萃取分離能力。
權(quán)利要求
1、一種以疏水性芳香酸類藥物對(duì)映體為拆分對(duì)象，采用水溶性β-環(huán)糊精衍生物為手性萃取劑，通過反應(yīng)萃取對(duì)疏水性對(duì)映體進(jìn)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于合適的有機(jī)溶劑中，配成該藥物的外消旋體溶液；②將β-環(huán)糊精衍生物溶于NaH2PO4/H3PO4緩沖溶液中，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(duì)手性溶劑反應(yīng)萃取分離疏水性對(duì)映體的k和α的影響及其規(guī)律；
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，水溶性環(huán)糊精衍生物是用于反應(yīng)萃取 分離疏水性對(duì)映體的水相手性萃取劑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將疏水性外消旋體溶于有機(jī)溶 劑中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟②和根據(jù)權(quán)利要求4中的水相為 NaH2P04/H3P04緩沖混合溶液。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟③中的有機(jī)相為含疏水性対映體 的合適的有機(jī)溶劑。
全文摘要
提供了一種新的手性萃取分離方法，用于分離疏水性對(duì)映體，構(gòu)建了一種新的手性萃取分離疏水性對(duì)映體萃取體系。研究了水溶性β-環(huán)糊精衍生物作為水相中的手性萃取劑，對(duì)有機(jī)相中疏水性對(duì)映體的手性萃取性能。通過考察萃取劑濃度、對(duì)映體濃度、溫度、pH、溶劑等因素對(duì)分配系數(shù)和分離因子的影響，獲得最佳萃取參數(shù)和基本規(guī)律。為疏水性對(duì)映體的手性萃取過程工業(yè)放大提供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。
文檔編號(hào)C07C51/48GK101624339SQ20091004410
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者唐課文, 麗 張, 易健民, 陽 潘, 苗家兵, 閻建輝 申請(qǐng)人:湖南理工學(xué)院