南农生物技术制药第三章酶工程和手性药物.ppt

第三章手性与手性药物第三章手性与手性药物手性是自然界的基本属性手性是自然界的基本属性宇宙宇宙是非对称的，如果把构成太阳系的全部物体是非对称的，如果把构成太阳系的全部物体置于一面跟随着它们的镜子面前，镜子中的影像置于一面跟随着它们的镜子面前，镜子中的影像不能和实体重合。不能和实体重合。生命由非对称作用所主宰。生命由非对称作用所主宰。我能预见，所有生物物种在其结构上、在其外部我能预见，所有生物物种在其结构上、在其外部形态上，究其本源都是宇宙非对称性的产物。形态上，究其本源都是宇宙非对称性的产物。LouisPasteur法国化学家巴斯顿法国化学家巴斯顿手性手性(Chirality)：自然界的基本属性自然界的基本属性 组成生命活动的基本化学物质组成生命活动的基本化学物质组成生命活动的基本化学物质组成生命活动的基本化学物质是手性化合物！是手性化合物！是手性化合物！是手性化合物！手性药物：一把钥匙开一把锁！手性药物：一把钥匙开一把锁！1.1.氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸-蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质2.2.糖糖糖糖-多糖多糖多糖多糖3.3.核酸核酸核酸核酸-DNA-DNA 2/32/3以上开发中的药物为手性以上开发中的药物为手性以上开发中的药物为手性以上开发中的药物为手性 市场上市场上市场上市场上40%40%的手性药物为单一异构体的手性药物为单一异构体的手性药物为单一异构体的手性药物为单一异构体 20022002年全球手性药物市场年全球手性药物市场年全球手性药物市场年全球手性药物市场15901590亿美元亿美元亿美元亿美元3手性手性(chirality)这个词来这个词来源于希腊字源于希腊字“手手”(cheir)。手是手性的手是手性的右手与左右手与左手成镜像。手成镜像。手性手性是三维物体的基本是三维物体的基本属性。如果一个物体不属性。如果一个物体不能与其镜像重合，该物能与其镜像重合，该物体就称为手性物体。体就称为手性物体。手手性性从从天文学天文学到到地球科学，从化地球科学，从化学到生物学学到生物学，几乎处处都有，几乎处处都有手性显身影。手性显身影。太阳系太阳系的所有天的所有天体（包括小行星）体（包括小行星）都是按照都是按照右旋右旋方方向旋转的，称为向旋转的，称为右手定则右手定则。2000年年8月发生于月发生于大西洋的阿尔贝大西洋的阿尔贝托飓风，其螺旋托飓风，其螺旋具有手性特征。具有手性特征。在在植物植物学中，手性也是一个学中，手性也是一个重要的形态特征。绝大部分重要的形态特征。绝大部分攀缘植物是沿着主干往攀缘植物是沿着主干往右缠右缠绕绕的，但也有少部分是往左的，但也有少部分是往左缠绕的，如香忍冬。缠绕的，如香忍冬。左手性紫藤左手性紫藤右手性多花紫藤右手性多花紫藤长瓣兜兰长瓣兜兰：花两侧长瓣的螺旋是左右对称的，：花两侧长瓣的螺旋是左右对称的，右侧是左旋，左侧是右旋右侧是左旋，左侧是右旋科学2002,Vol.54,No.552002年年6月月13日，英国日，英国自然自然周刊周刊发表加拿大科学家杰森（发表加拿大科学家杰森（L.Jesson）和巴雷特（和巴雷特（S.Barrett）研究某植物花）研究某植物花柱手性的论文，指出柱手性的论文，指出两两个等位基因中个等位基因中的一个控制花柱的左右，其中向右是的一个控制花柱的左右，其中向右是显性的。显性的。虽虽然然产产生生这这种种手手性性的的确确切切机机理理、起起源源和和过过程程仍仍是是科科学学上上的的未未解解之之谜谜，但但有有一一点点是是明明确确的的：这这些些分分子子的的作作用用以以至至于于生生命命过过程程均均与与手手性性有关。有关。对对映映体体的的不不同同生生理理性性质质是是由由于于它它们们的的分分子子的的立立体体结结构构在在生生物物体体内内引引起起不不同同的的分分子子识识别别造造成成的的这这个个现现象象称称为为“手手性性识识别别”。这这种种识识别别可可比比喻喻为为手手与与手手套套的的关关系系，右右手手能能套套进右手套，而左手就套进右手套，而左手就套不进右手套。不进右手套。手套与左右手的相互关系手套与左右手的相互关系手套与左右手的相互关系手套与左右手的相互关系12有机分子手征性的发现有机分子手征性的发现1848年，法国化学家巴斯顿年，法国化学家巴斯顿（L.Pasteur,18221895）发现酒石酸两种不同的存在发现酒石酸两种不同的存在形式：形式：左旋酒石酸左旋酒石酸右旋酒石酸右旋酒石酸图：巴斯顿把酒石酸晶体分图：巴斯顿把酒石酸晶体分开成两个镜像异构体开成两个镜像异构体DNA在生命的产生、演变、进化这样漫长在生命的产生、演变、进化这样漫长的过程中，自然界造就了许多分子，的过程中，自然界造就了许多分子，手性分子占去了很大的比例。构成蛋手性分子占去了很大的比例。构成蛋白质的氨基酸都是白质的氨基酸都是 L L 型氨基酸，多糖型氨基酸，多糖和核酸的单糖是和核酸的单糖是 D D 型糖。人们甚至发型糖。人们甚至发现，现，19691969年坠落在澳大利亚默奇森的年坠落在澳大利亚默奇森的陨石中的氨基酸也主要是陨石中的氨基酸也主要是L L 型的。型的。生物分子手性同一性生物分子手性同一性20012001年诺贝尔奖：年诺贝尔奖：不对称催化不对称催化从实验室到工厂（从实验室到工厂（从实验室到工厂（从实验室到工厂（19841984）15孟山都公司的孟山都公司的L-L-多巴生产工艺多巴生产工艺第一例工业化成功的催化不对称反应（第一例工业化成功的催化不对称反应（19701970S S）治疗帕金森病治疗帕金森病孟山都公司的 L-DOPA路线17OCH3OONHCOPhOCH3OHONHCOPhOHOHONH2OHNHOOTBDMSNHOOTBDMSNHOOAcNSSNHtBuSynthesis of a Carbapenem Intermediate:Takasago ProcessH2/CH2Cl21)HCl2)Et3NPh3PTBDMSClimidazoleCH3CO3HRuCl3HOAc(R)-TolBINAP-Ru99%ee95%deCarbapenemintermediateS.Akutagawa in Chirality in Industry,(1992)18不对称环氧化DET=(+)or(-)diethyltartrateLimitedto(homo)allylicalcoholsSynthesis-blockers19(S)-Metolachlor(Novatis,1996)不对称合成最大的工业化例子（不对称合成最大的工业化例子（10,000吨吨/年）年）materialamountMEA-imine10,000KgIr(COD)Cl2234gLigand68gNaI92gH2SO4250gH.U.Blaser,ASC2002,344,17除草剂除草剂不对称催化在精细化工品生产中的应用不对称催化在精细化工品生产中的应用Productionprocesses:Pharma(generics,NCE)7Agro2Flavors&fragrances2Intermediates(PH,other)2Chiralbuildingblocks2H.U.Blaser,F.Spindler,M.Studer,Applied Catalysis:A General221(2001)119.成功工业化的不对称催化反应体系屈指可数！成功工业化的不对称催化反应体系屈指可数！手性金属配合物催化不对称反应示意图手性金属配合物催化不对称反应示意图九寨风光水相不对称催化反应水相不对称催化反应生物催化反应生物催化反应酶催化酶催化树状分子酶树状分子酶Dendrizyme外层区外层区内层区内层区核核心心已用于工业的不对称催化反应27获得手性化合物的不同途径获得手性化合物的不同途径拆分拆分和和或或或或手性池手性池前手性前手性化合物化合物天然手性天然手性化合物化合物消旋消旋化合物化合物催化不对称合成催化不对称合成手性与手性药物化合物的活性关系以及表手性与手性药物化合物的活性关系以及表手性与手性药物化合物的活性关系以及表手性与手性药物化合物的活性关系以及表现出的错综复杂的药代现出的错综复杂的药代现出的错综复杂的药代现出的错综复杂的药代动力学和药效学特征动力学和药效学特征动力学和药效学特征动力学和药效学特征在许多情况下，化合物的一对对映体在生物体内的药理活性、代谢过程、代在许多情况下，化合物的一对对映体在生物体内的药理活性、代谢过程、代谢速率及毒性等存在显著的差异。谢速率及毒性等存在显著的差异。使用单一对映体的必要性使用单一对映体的必要性(1)只有一种对映体具有所要求的药理活性，只有一种对映体具有所要求的药理活性，(+)或或(+)而另一种对映体则没有显著的药理作用；而另一种对映体则没有显著的药理作用；(2)一对对映体中的两个化合物都有等同的或一对对映体中的两个化合物都有等同的或(-)近乎等同的定性和定量的药理活性；近乎等同的定性和定量的药理活性；(3)两种对映体具有定量上等同，但定性上不同的活性；两种对映体具有定量上等同，但定性上不同的活性；(+)或或(+)(4)各种对映体具有定量上不同的活性；各种对映体具有定量上不同的活性；(+)或或(-)人体的手性环境和特异的对映体相互作用，导致手性药物对映体药代人体的手性环境和特异的对映体相互作用，导致手性药物对映体药代动力学和药效学的立体选择性动力学和药效学的立体选择性(stereoselectivity)差异，使临床应用手性药差异，使临床应用手性药物出现复杂性。物出现复杂性。1.吸收吸收2.分布分布3.代谢代谢4.排泄排泄29这这种种差差异异的的例例子子很很多多。治治疗疗哮哮喘喘病病的的沙沙丁丁胺胺醇醇就就是是一一例例。它它的的有有效效对对映映体体的的药药理理活活性性要要比比另另一一对对映映体体的的大大80倍倍。又又例例如如，L-多多巴巴是是治治疗疗帕帕金金森森症症的的药药物物，作作为为“前前药药”摄摄入入病病人人体体内内，再再由由体体内内的的酶酶将将多多巴巴转转化化为为具具有有药药理理作作用用的的多多巴巴胺胺。由由于于人人体体内内的的酶酶对对该该“前前药药”多多巴巴是是专专一一性性的的，只只有有左左旋旋的的L-多多巴巴胺胺被被酶酶所所转转化化，因因此此，服服用用消消旋旋的的多多巴巴的的话话，右右旋旋多多巴巴不不被被酶酶所所转转化化，日日积积月月累累在在人人体体内内沉沉淀淀下下来来，势势必必对对病病人人造造成成新新的的危危害害。如如果果手手性性药药物物的的两两个个对对映映体体的的药药理理活活性性相相当当，它它们们的的毒毒副副作作用用无无差差别别，那那就没有必要服用单一对映体的药了。就没有必要服用单一对映体的药了。(-)-(R)-沙丁胺醇沙丁胺醇(-)-L-多巴多巴盖替沙星盖替沙星30(Timolol)是是已已知知作作用用最最强强的的b b-肾肾上上腺腺素素受受体体阻阻断断剂剂，作作用用强强度度为为普普萘萘洛洛尔尔(propranolol)的的8倍倍，临临床床用用于于治治疗疗高高血血压压、心心绞绞痛痛、青青光光眼眼等等。特特别别对对于于原原发发性性开开角角型型青青光光眼眼有有良良好好的的效效果果，优优于于传传统统的的降降眼眼压压药药。目目前前临临床床使使用用的的是是(S)-(-)-Timolo对对映映体体滴滴眼眼液液，对对于于哮哮喘喘病病人人禁禁用用，长长期期持持续续使使用用则则会会引引起起较较为为严严重重的的副副作作用用甚甚至至致致命命。(R)-(+)-Timolo对对映映体体在在动动物物实实验验上上其其对对b b-肾肾上上腺腺素素受受体体阻阻断断作作用用小小于于(S)-(-)-Timolol对对映映体体，但但是是在在降降低低眼眼压压方方面面其其作作用用减减少少的的不不多多。(S)-(-)-Timolol对对映映体体的的b b2受受体体阻阻断断作作用用是是(R)-(+)-Timolol对对映映体体的的49倍倍，其其收收缩缩支支气气管管的的作作用用是是(R)-(+)-Timolol对对映映体体的的13倍倍，但但其其降降低低眼眼压压的的作作用用仅仅为为(R)-(+)-Timolol对对映映体体的的4倍倍。因因而而(R)-(+)-Timolol对对映映体体有有可可能能成成为为比比(S)-(-)-Timolol更更为为安安全全的、更少全身副作用的治疗青光眼的手性药物。的、更少全身副作用的治疗青光眼的手性药物。(R)-(+)-Timolol(S)-(-)-Timolol31(S)-普萘洛尔普萘洛尔,98倍倍(S)-萘普生萘普生,35倍倍(S)-奥美拉唑奥美拉唑L-多巴多巴右异环磷酰胺右异环磷酰胺(dexifosfamide)盖替沙星盖替沙星抗肿瘤药抗肿瘤药32盐酸舍曲林盐酸舍曲林(-)-酒石酸左啡诺酒石酸左啡诺右旋雷佐生右旋雷佐生(镇痛剂，比吗啡强镇痛剂，比吗啡强5倍倍)(减轻毒副作用减轻毒副作用)(+)(1R,3S)(-)(1S,3R)Azasetron罗格列酮罗格列酮30倍倍(5HTa受体拮抗剂受体拮抗剂)Tetrahedron Lett.,2002,43,495133手性药物政策与市场情况手性药物政策与市场情况手性药物政策与市场情况手性药物政策与市场情况近近年年来来许许多多国国家家的的药药政政部部门门对对手手性性药药物物的的开开发发、专专利利申申请请及及注注册册，开开始始作作出出相相应应的的规规定定。美美国国食食品品与与药药物物管管理理局局(FDA)在在1992年年的的政政策策规规定定：对对于于含含有有手手性性因因素素的的药药物物倾倾向向于于发发展展单单一一对对映映体体产产品品。随随后后又又表表示示鼓鼓励励把把已已在在销销售售的的外外消消旋旋药药物物转转化化为为手手性性药药物物称称为为“手手性性转转换换”；对对于于申申请请新新的的外外消消旋旋药药物物，则则要要求求对对两两个个对对映映体体都都必必须须提提供供详详细细的的生生理理活活性性和和毒毒理理数数据据，而而不不得得作为相同物质对待。作为相同物质对待。据据美美国国C&EN刊刊物物在在1999年年的的报报道道，全全球球单单一一对对映映体体药药物物依依然然持持续续增增长长，年年销销售售亿亿达达到到964亿亿美美元元。到到2000年年，年年销销售售额额已已突突破破1300亿亿美美元元。按按1998年年的的统统计计。全全球球最最畅畅销销的的500种种药药中中，以以单单一一异异构构体体销销售售的的手手性性药药物物占占一一半半以上，占其总销售额的以上，占其总销售额的52%。35手性药物带来的市场效益及增长的需求手性药物带来的市场效益及增长的需求手性药物带来的市场效益及增长的需求手性药物带来的市场效益及增长的需求2001年年手性药物销售手性药物销售1472亿美元亿美元2000年年手性药物销售手性药物销售1320亿美元，比亿美元，比1999年增加年增加13%1999年年手性药物销售手性药物销售1170亿美元亿美元1997年年 手性药物销售手性药物销售910亿美元，亿美元，比比1996年增加年增加21%1993年年 手性药物销售手性药物销售356亿美元，亿美元，比比1992年增加年增加22%1990年年 手性药物销售手性药物销售180亿美元亿美元1997年全世界年全世界100个热销药物中，个热销药物中，50个是单一对映体个是单一对映体(手性药物手性药物)100个热销药物个热销药物852亿美元亿美元50个手性药物个手性药物428亿美元亿美元而在而在1993年年97个热销药中，手性药物占个热销药中，手性药物占20%36手性药物的研究意义1临床药物1850种天然和半合成药物523种化学合成药物1327种非手性6种手性517种非手性799种手性528种以单个对映体给药509种以外消旋体给药8种以单个对映体给药61种以外消旋体给药467种反应停反应停:五十年恩怨五十年恩怨(R)-thalidomide(S)-thalidomide手性与人类健康手性与人类健康:“反应停反应停”悲剧悲剧沙利度胺的沙利度胺的S-异构体可导致严重的致畸性异构体可导致严重的致畸性1957年年1962年，造成数年，造成数万名婴儿严重畸形。万名婴儿严重畸形。进一步研究表明，其致畸进一步研究表明，其致畸作用是由沙利度胺其中的作用是由沙利度胺其中的一个异构体（一个异构体（S-异构体异构体）引起的，而引起的，而R-构型即使大构型即使大剂量使用，也不会引起致剂量使用，也不会引起致畸作用。畸作用。图：沙利度胺的另一个对映体可图：沙利度胺的另一个对映体可导致导致严重的致畸性。严重的致畸性。“苦苦”“甜甜”药物的手性因素1手性四面体手性碳手性硫手性叔胺药物的手性因素2取代丙二烯类手性轴环芳香类手性平面取代联苯手性轴杀虫剂棉酚（Gossypol）及其对映体因分子中两个萘环之间存在阻转异构现象，具有手性轴，有左、右旋对映体。药物的手性因素3l螺旋手性（Spiral Chirality）：左手螺旋和右手螺旋因旋转方向不同，不能重叠在一起。非平面性环状化合物可以认为是螺旋的一部分，因而产生对映体。1,4-Benzodiazepines P螺旋 M螺旋 由于C2C3N4C5扭角的方向不同，为正角和负角，分别用P（plus）和M（minus）表示。虽为手性分子，但两种构象相互转变的能垒不高，在室温下可以互相转化，故不表现光学活性。2.2手性药物的表示方法1l左旋体和右旋体能使偏振光的偏振面按顺时针方向旋转的对映体称为右旋体（dextrotatory），在药名前用d或(+)表示；反之，称为左旋体（levorotatory），在药名前加l或()表示。外消旋体（racemate）则是由等量的左旋体和右旋体构成，没有旋光性，在其药名前用dl或()表示。这种表示方法，直观地反映了对映体之间光学活性的差别，但是不能提供药物分子三维空间排列或绝对构型的信息。2.2手性药物的表示方法2lD和L系统以标准参照物的化学相关性来确定药物的立体化学构型。标准参照物有糖类如D甘油醛，氨基酸如L丝氨酸。在RRXHC型光学异构体中，取其主链竖向排列，以氧化态较高或1号碳原子置于上方，照Fisher投影，在所得投影式中X在右边者称为D型，如D(+)甘油醛；X在左边者称为L型，如L()甘油醛；外消旋体表示为DL甘油醛。2.2手性药物的表示方法2lD和L系统由于D/L构型表示法与表示旋光方向的d和l容易混淆，且意义不甚明确，目前多限于糖和氨基酸的立体化学命名。2.2手性药物的表示方法3lR和S系统将手性中心的取代基按原子序数依次排列，abcd，把d作为手性碳原子的顶端，a、b、c为四面体底部的3个角，从底部向顶端方向看，若保持从大到小基团按顺时针方向排列者，称为R型，若为逆时针方向排列者，称为S型。DeterminationofabsoluteconfigurationlXray diffraction(XRD)lVibrational circular dichroism(VCD)lOther methodsDeterminationofenantiomericpuritylPolarimetrylNuclear magnetic resonance(NMR)lDirect enantioselective chromatography/electrophoresislIndirect enantioselective chromatography/electrophoresis2.3手性药物作用的立体选择性l优对映体（eutomer,Eu）：一对对映体中与受体有较强亲和力或有较高药理活性的一个对映体。l劣对映体（distomer,Dis）：一对对映体中与受体有较弱亲和力或有较低药理活性的一个对映体。l优劣比（eudismic ratio,ER）：优对映体活性与劣对映体活性的比值，是对映体药理作用的立体特异性的量度。优劣比值越大，立体特异性越高。l优劣指数（eudismic index,EI）：优劣比值的对数，即logER。对映体优劣指数的差异经验总结l比较优映体与外消旋体的活性，四种情况：活性比 2（Eu Rac 2），劣映体为优映体的竞争性拮抗剂，较少见活性比2（Eu Rac=2），只有优映体起作用而劣映体不发挥作用，手性化合物呈现立体选择性活性比 2（Eu Rac 95%的的产产物物，一一般般要要用用GC或或HPLC代替旋光测定。代替旋光测定。（为什么？）（为什么？）需要标准旋光值需要标准旋光值（手册、文献？）（手册、文献？）旋光测定的误差旋光测定的误差（多大？）（多大？）气相色谱手性固定相主要分为：气相色谱手性固定相主要分为：氢氢键键型型手手性性固固定定相相：如如某某些些氨氨基基酸酸衍衍生生物物固固定定相相，主主要要用用于于分分离离氨氨基基酸酸、羧羧酸酸、醇醇、胺胺、内内酯酯、内内酰酰胺胺等等对对映映体体化化合合物物，氢氢键键作作用用是是对对映映体体分分离离的的主主要要作用力作用力形形成成包包合合物物的的手手性性固固定定相相：环环糊糊精精衍衍生生物物手手性性固固定定相相用用于于分分离离稠稠环环烷烷烃烃、没没有有取取代代的的烯烯烃烃、卤卤代代烃烃、醇醇、醛醛、酮酮、胺胺、氰氰类类、环环氧氧化化合合物物、羧羧酸酸、卤卤代代酸、羟基酸、内酯和氨基酸等化合物的对映体。酸、羟基酸、内酯和氨基酸等化合物的对映体。金金属属配配体体交交换换手手性性固固定定相相：一一些些金金属属离离子子(Eu、Rh、Ni、Mn、Cu等等)与与手手性性试试剂剂(如如樟樟脑脑酸酸衍衍生生物物，水水杨杨酸酸与与手手性性胺胺形形成成的的西西佛佛碱碱等等)所所形形成成的的配配位位化化合合物物。将将这这类类固固定定相相与与某某些些色色谱谱固固定定液液（如如鲨鲨鱼鱼烷烷）混混合合，涂涂到到毛毛细细管管柱柱上上分分离离烯烯烃烃、环环酮酮、醇醇、胺胺、环环氧氧化化合合物物、氨基醇、氨基酸、羟基酸和卤代酸等化合物的对映体氨基醇、氨基酸、羟基酸和卤代酸等化合物的对映体手手性性聚聚硅硅氧氧烷烷固固定定相相及及交交联联手手性性固固定定相相：以以聚聚硅硅氧氧烷烷为为基基质质，键键合合一一定定浓浓度度的的手手性性固固定定相相的的新新型型色色谱谱固固定定相相。这这一一类类固固定定相相改改善善了了手手性性固固定定相相的的耐耐温温性性，扩扩大大其其使使用用温温度度范范围围，增增进进涂涂渍渍性性能能。交交联联手手性性固固定定相相专专指指将将手手性性固固定定相相与与毛毛细细管管壁壁交交联联而而成成色色谱谱柱柱。交交联联毛毛细细管管柱柱一一般般具具有有耐耐溶溶剂剂冲冲洗洗、耐耐高高温温、寿寿命命长长、柱柱效高等特点，并在超临界流体色谱条件下使用。效高等特点，并在超临界流体色谱条件下使用。4.3.2 4.3.2 高效液相色谱高效液相色谱 手性固定相分类：手性固定相分类：选择基键合相（选择基键合相（Pirkle手性固定相）手性固定相）纤维素和多糖衍生物纤维素和多糖衍生物环糊精环糊精蛋白质键合相蛋白质键合相合成聚合物与分子烙印手性固定相合成聚合物与分子烙印手性固定相拆拆分分机机理理：氢氢键键、-键键、偶偶极极-偶偶极极、包包合合络络合合物物、配位交换、疏水和极性相互作用的偶合。配位交换、疏水和极性相互作用的偶合。选择基键合相（选择基键合相（PirklePirkle手性固定相）手性固定相）美美国国Illinois大大学学的的WHPirkle研研究究组组研研制制，因因此此又又称称Pirkle型型或或多多种种作作用用（multiple-interaction）手手性性固固定定相相，其其商商品品以以Brush-Type（刷刷性性）著著称称。在在手手性性液液相相色色谱谱领领域域，Pirkle型型CSP是是目目前前使使用用量量大大、适适用用面面广广、对对手手性性识识别别机机理理揭揭示示较较深深刻刻的的一一类类重重要要CSP。它它们们具具有有确确定定化化学学结结构构，其其共共同同结结构构特特征征是是在手性中心附近至少含有下列基团之一：在手性中心附近至少含有下列基团之一：（1）-酸酸或或-碱碱芳芳基基，具具有有给给体体-受受体体相相互互作作用用能能力力（电电子子转转移络合）。移络合）。（2）极性氢键给体极性氢键给体/受体。受体。（3）形成偶极相互作用的极性基团。形成偶极相互作用的极性基团。（4）大大体体积积非非极极性性基基团团，提提供供立立体体位位阻阻、范范德德华华作作用用或或构构型型控制作用。控制作用。Pirkle型型手手性性柱柱分分为为酰酰胺胺型型和和脲脲型型CSP两两种种结结构构。它它一一般般用用于于正正相相色色谱谱体体系系，以以含含一一定定量量异异丙丙醇醇（0.220%）的的正正己己烷烷为为流流动动相相，有有时时也也采采用用四四氢氢呋呋喃和其它氢键受体溶剂。喃和其它氢键受体溶剂。它也用于反相体系分离强极性溶质。它也用于反相体系分离强极性溶质。Pirkle型型CSP的的优优点点是是柱柱效效和和柱柱容容量量高高，不不仅仅用用于于对对映映体体分分析析，也也可可用用于于对对映映体体制制备备分分离离。基基于于手手性性识识别别机机理理，可可预预测测对对映映体体洗洗脱脱顺顺序序，确确定定其其构构型型。其其不不足足是是被被分分离离的的溶溶质质大大部部分分需需衍衍生生以以引引入入芳芳基基等等手手性性识识别别所所需需基基团团；多多使使用用非非极极性性溶溶剂剂作作流流动动相相，溶溶解解度度可可能限制对某些溶质的应用。能限制对某些溶质的应用。S3R3S2R2t/min 2 4 6t/min2 4 6 8R1S1abChiral(S)LEU&(S)NEA column,flow rate 1.0 mL/min,wavelength detection 275nm.Mobile phase:a)nhexane/1,2dichloroethane/ethanol(97.5:2.45:0.05，v/v/v);b)nhexane/1,2dichloroethane/ethanol(86:12:2，v/v/v)纤维素和多糖衍生物纤维素和多糖衍生物 纤纤维维素素是是D（+）-葡葡萄萄糖糖单单元元由由1，4-糖糖苷苷键键形形成成的的高高度度有有序序、呈呈螺螺旋旋型型孔孔穴穴结结构构的的光光学学活活性性高高分分子子。但但天天然然的的纤纤维维素素手手性性拆拆分分能能力力不不高高，色色谱谱性性能能也也不不好好，难难于于直直接接由由于于对对映映体拆分。体拆分。引入新基团对纤维素和多糖等天然手性高分子进行衍生改性，可制备性对纤维素和多糖等天然手性高分子进行衍生改性，可制备性能优良的手性固定相。能优良的手性固定相。三种形式：三种形式：凝胶颗粒；键合固定相和硅胶涂渍凝胶颗粒；键合固定相和硅胶涂渍。在目前在手性液相色谱中，纤维素及其衍生物大多涂渍在硅在目前在手性液相色谱中，纤维素及其衍生物大多涂渍在硅胶上使用。日本胶上使用。日本Diacel公司大量提供这类商品手性色谱柱。公司大量提供这类商品手性色谱柱。研研究究表表明明，纤纤维维素素类类CSP手手性性识识别别取取决决于于聚聚合合物物螺螺旋旋型型孔孔穴穴的的“立立体体配配合合”（stericfit）包包结结作作用用，CSP的的通通道道对对芳芳环环有有较较高高的的亲亲和和力力，进进入入孔孔穴穴的的正正是是溶溶质质分分子子的的芳芳环环部部分分。氢氢键键、偶偶极极作作用用对对手手性性识识别别亦亦有有一一定定影影响响。大大部部分分可可拆拆分分的的对对映映体体至至少含有一个芳环或可形成氢键的羰基。少含有一个芳环或可形成氢键的羰基。纤纤维维素素CSP用用水水或或非非水水溶溶性性溶溶剂剂作作流流动动相相，除除少少数数例例外外，适适用用的的有有机机溶溶剂剂限限于于正正己己烷烷、异异丙丙醇醇、甲甲醇醇、乙乙醇醇。流流动动相相影影响响对对映映体体分分离离的的选选择择性性，非非极极性性溶溶剂剂通通常常比比甲甲醇醇/水水混混合合液液显显示示出出更高的分离选择性。更高的分离选择性。这这类类CSP具具有有应应用用范范围围广广，样样品品容容量量高高的的优优点点。缺缺点点是是柱柱效效低低，有有些些溶溶质质显显示示不不可可逆逆吸吸附附，且且多多为为涂涂渍渍柱柱，较较易易流流失失，对对所所用用溶溶剂剂有有一一定定限限制制。已已报报道道分分离离氨氨基基酸酸、醇醇、酮酮及及各各种种手手性性药物的药物的8085%是使用是使用OD、OJ和和AD柱柱.高效液相色谱拆分外消旋高效液相色谱拆分外消旋高效液相色谱拆分外消旋高效液相色谱拆分外消旋1-1-苯基乙醇类化合物苯基乙醇类化合物苯基乙醇类化合物苯基乙醇类化合物三苯甲酸酯纤维素手性色谱柱（三苯甲酸酯纤维素手性色谱柱（CHIRACELOB，I.D.4.6250mm）拆分）拆分1-苯基乙醇、苯基乙醇、1-苯基丙醇、苯基丙醇、2-氯氯-1-苯基乙醇苯基乙醇和和2-溴溴-1-苯基乙醇外消旋化合物，可用于监测不对称催化氢苯基乙醇外消旋化合物，可用于监测不对称催化氢化反应过程和测定产物对映体过剩值。（化反应过程和测定产物对映体过剩值。（厦门大学学报，厦门大学学报，1998，37（2）：）：309）(S)()苯乙醇(R)(+)苯乙醇 R：H，Cl，Br，CH3合成聚合物与分子烙印手性固定相合成聚合物与分子烙印手性固定相 合成手性聚合物合成手性聚合物CSP的制备主要通过三种途径：的制备主要通过三种途径：（1）在手性条件下不对称聚合；）在手性条件下不对称聚合；（2）采用手性单体；）采用手性单体；（3）手性分子烙印技术。）手性分子烙印技术。分分子子烙烙印印(imprinting)手手性性固固定定相相是是在在聚聚合合过过程程中中加加入入一一个个适适当当的的模模板板(template)分分子子，然然后后从从聚聚合合物物中中除除去去模模板板分分子子，流流下下一一个个“形形状状选选择择性性”(shapeselectivity)孔孔穴，形成适合于孔穴立体选择的聚合物。穴，形成适合于孔穴立体选择的聚合物。4.3.3 4.3.3 毛细管电泳毛细管电泳毛毛细细管管电电泳泳(CE)是是20世世纪纪90年年代代在在手手性性分分离离方方面面得得到到广广泛泛应应用用和和高高度度重重视视的的一一项项高高效效能能分分离离技技术。毛细管电泳分离对映体的优点：术。毛细管电泳分离对映体的优点：高分离效率有利于难分离对映体拆分高分离效率有利于难分离对映体拆分手性选择剂的消耗量小，运行成本低手性选择剂的消耗量小，运行成本低 以毛细管电泳分离对映体为例说明如何提高以毛细管电泳分离对映体为例说明如何提高物质的分离度，分离方法的优化途径。物质的分离度，分离方法的优化途径。思路：思路：毛细管电泳和常规电泳比较；毛细管电泳和常规电泳比较；对映体分离的特点。对映体分离的特点。毛细管电泳采用上万伏外电压进行电泳毛细管电泳采用上万伏外电压进行电泳增增大外加场；大外加场；存在问题：焦耳热增大，使分离过程物质带的离散作存在问题：焦耳热增大，使分离过程物质带的离散作用增大，即熵增，区带增宽。用增大，即熵增，区带增宽。毛细管电流较小，而散热面积很大，降低或抑毛细管电流较小，而散热面积很大，降低或抑制熵增；制熵增；使用手性添加剂或固定相，导致对映体间的淌度或使用手性添加剂或固定相，导致对映体间的淌度或分配系数差异增大。分配系数差异增大。1 1）环糊精及其衍生物环糊精及其衍生物环糊精及其衍生物环糊精及其衍生物环环糊糊精精及及其其衍衍生生物物常常用用作作毛毛细细管管区区带带电电泳泳手手性性添添加加剂剂。2）2)冠醚冠醚uhn等等将将具具有有4个个手手性性中中心心的的18-冠冠6-四四羧羧酸酸(18C6H4)作作手手性性添添加加剂剂,对对氨氨基基酸酸对对映映体体，重重酒酒石石酸酸去去甲甲肾肾上上腺腺素素，降降麻麻黄黄碱，碱，phenylglycinol等进行了分离。等进行了分离。3）抗生素抗生素Armstrong等等将将大大环环抗抗生生素素利利福福霉霉素素B用用于于毛毛细细管管电电泳泳手手性性添添加加剂剂,对对18种种氨氨基基酸酸类类手手性性药药物物的的对对映映体体进进行行分分离离。最最近近他他们们发发现现糖糖肽肽类类的的抗抗生生素素ristocetinA,teicoplanin,vancomycin等等具具有有非非常常广广泛泛的的对对映映体体分分离离选选择择性性,可可对对上上百百种种对对映映体体进进行行成成功的分离。功的分离。4）蛋白质蛋白质蛋蛋白白质质也也被被成成功功地地用用于于毛毛细细管管电电泳泳手手性性分分离离。此此外外还还有有多多糖糖，手性表面活性剂，旋光金属配合物等也用作手性选择剂。手性表面活性剂，旋光金属配合物等也用作手性选择剂。毛细管区带电泳手性添加剂法分离毛细管区带电泳手性添加剂法分离异丙肾上腺素类药物异丙肾上腺素类药物环糊精及其衍生物常用作毛细管区带电泳手性添加剂。环糊精及其衍生物常用作毛细管区带电泳手性添加剂。异异丙丙肾肾上上腺腺素素为为碱碱性性化化合合物物，在在pH4%）容易受样品量、温度和溶剂的影响容易受样品量、温度和溶剂的影响文献上旋光值不够准确，经常变化文献上旋光值不够准确，经常变化光活性杂质对测定的影响光活性杂质对测定的影响最最近近有有文文献献报报道道，采采用用手手性性色色谱谱对对市市面面常常见见的的某某些些试剂公司的手性试剂分析，个别试剂的纯度低于试剂公司的手性试剂分析，个别试剂的纯度低于90%。(注明溶剂)手性色谱法手性色谱法 对对映映异异构构体体纯纯度度测测定定，如如e.e.值值（enantiomericexcess）测定：测定：在在用用色色谱谱法法测测定定e.e.值值时时，对对映映体体的的含含量量可可用用相相应应对对映映体体的峰面积代替。的峰面积代替。（为什么？）（为什么？）高高效效手手性性色色谱谱是是目目前前公公认认的的一一种种快快速速、灵灵敏敏、准准确确测测定定对对映体纯度和对映体过剩值的方法。映体纯度和对映体过剩值的方法。或测定对映异构体纯度的其他方法测定对映异构体纯度的其他方法核磁共振法核磁共振法手性衍生剂（手性衍生剂（CDA）手性镧系位移试剂（手性镧系位移试剂（CLSA）手性溶剂（手性溶剂（SA）同位素稀释法：同时测比旋光度和同位素含量同位素稀释法：同时测比旋光度和同位素含量量热法：采用微分扫描量热法量热法：采用微分扫描量热法酶分析：利用酶的立体选择性分析酶分析：利用酶的立体选择性分析传感器（人工舌头，荧光，电分析）传感器（人工舌头，荧光，电分析）Enantioselectiveanalysis;Enantioselectiveassay应用实例例例1 1 芳香酮不对称催化氢化反应过程的手性毛细芳香酮不对称催化氢化反应过程的手性毛细管气相色谱分析管气相色谱分析例例2 2 青霉素胺对映体含量测定青霉素胺对映体含量测定例例3 3 化化石石样样品品中中氨氨基基酸酸对对映映体体分分析析测测定定化化石石地质年代地质年代例例4 4 高高效效液液相相色色谱谱拆拆分分3-3-庚庚基基-2-2-2-2-羟羟基基-1-1-苯苯基基乙基乙基-2-2，3-3-二氢二氢-1H-1H-异吲哚异吲哚-1-1-酮酮青霉素胺对映体含量的测定青霉素胺对映体含量的测定青霉素胺对映体含量的测定青霉素胺对映体含量的测定 青霉素胺是治疗铅汞中毒的排毒剂，但只有D型异构体有效，L型异构体则有很强的毒性，因而在合成中必须除去L型。在D型异构体中有 2%的L型时，才会有旋光变化。使用毛细管GC，在D型青霉素胺中仅有0.1%的L型就可被检测出来，解决了D型青霉素胺的分析问题。化石样品中氨基酸对映体的分析化石样品中氨基酸对映体的分析化石样品中氨基酸对映体的分析化石样品中氨基酸对映体的分析化石地质年代测定化石地质年代测定化石地质年代测定化石地质年代测定 生物体的生命一旦结束，维持生物体内吸收和利用L氨基酸的酶同时失去活性，生物体内的L氨基酸开始消旋化。通过测定化石中的D和L氨基酸的比例可以确定它的地质年代。如异亮氨酸的消旋速度较慢，可测定地质年龄长达几百万年的地质样品；天冬氨酸的消旋化速度比异亮氨酸快十倍，可测定地质年龄小于40万年的地质样品。（王光华等，分析化学，1987，15（9）：786）3-3-3-3-庚基庚基庚基庚基-2-2-2-2-2-2-2-2-羟