手性药物分析

关于手性药物分析第1页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三一、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.第2页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三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、概述第3页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三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、概述第4页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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、概述第5页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三1992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、概述第6页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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、概述第7页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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、概述第8页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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、概述第9页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

(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、概述第10页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

(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、概述第11页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三(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、概述第12页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三(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β-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.第13页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三(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、概述第14页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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第15页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三两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——治疗儿童多动症.治疗作用只存在

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、概述第16页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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、概述第17页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三固定比例（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、概述第18页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三二、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.

第19页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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(Opticalpurity)：

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.

第20页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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.

第21页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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

第22页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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

第23页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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

第24页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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

第25页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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.消旋体的拆分第26页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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

第27页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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

第28页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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.

第29页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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

第30页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三（一）质量标准研究

1.研究项目的确定

①比旋度

②立体专属性的鉴别项

③立体异构体杂质检查

④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

第31页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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≥99.5％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

第32页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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）质量标准研究第33页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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

第34页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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

第35页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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.分析方法及其选择第36页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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第37页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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第38页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三三、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.

第39页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三【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

第40页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三【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

第41页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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

第42页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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分析方法第43页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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.第44页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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.第45页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三色谱柱：Chiral-AGP(100mm×4.0mm)流动相：含0.5％异丙醇的20mM醋酸铵缓冲溶液（pH4.1，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第46页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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第47页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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（pH6.6）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第48页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

2.手性流动相添加剂法

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分析方法第49页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

L-甲基多巴的D-异构体的限量检查

四、手性药物的HPLC分析方法第50页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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.33

四、手性药物的HPLC分析方法第51页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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第52页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

色谱条件

色谱柱：ZirchromKromasilODS-1(150×4.6mm,5m)

流动相：甲醇-水(1:9,v/v)水相含2mmol/LN,N-二甲基-L-苯丙氨酸和1mmol/L醋酸铜（pH4.5）流速：1.0ml/min

进样：20l

检测波长：228nm

四、手性药物的HPLC分析方法流动相添加剂法第53页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三在以上色谱条件下,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分析方法第54页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三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0.02mg/mL0.06mg/mL0.10mg/mL0.15mg/mL0.20mg/mL进样线性回归计算2.0mg对照品系列浓度溶液

四、手性药物的HPLC分析方法第55页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三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分析方法第56页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三仪器精密度以浓度为0.10mg/ml的对照品溶液连续进样五次,记录峰面积,求得RSD为0.36%.n12345RSD(%)峰面积A186630318584451856093186945818712640.36

四、手性药物的HPLC分析方法第57页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三日内和日间精密度配置浓度为0.02、0.10、0.20mg/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分析方法第58页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

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（%）30303060606012012012030.0030.0329.8760.9159.4060.31119.1119.4120.4100.0100.199.55101.599.00100.599.2499.52100.399.89100.399.921.91.51.7

四、手性药物的HPLC分析方法第59页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三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0.75g/ml

四、手性药物的HPLC分析方法第60页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三

对照溶液（0.10mg/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（10.0mg/mL）进样稀释调节检测器灵敏度使主成分色谱