CN102093152B

CN102093152B - 一种拆分手性药物的方法

Info

Publication number: CN102093152B
Application number: CN 201010552059
Authority: CN
Inventors: 陈晓青; 焦飞鹏; 李琳; 蒋新宇; 田玲星; 杨玲
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: CN102093152A

Abstract

本发明公开了一种用泡沫分馏技术萃取拆分手性药物的方法，其是选取氧氟沙星外消旋体为拆分研究对象，在室温下，将一定量氧氟沙星外消旋体与一种易溶于水的阴离子表面活性剂溶于一定体积的二次蒸馏水中，一定量D或L-酒石酸衍生物及2-乙基己基磷酸溶于一定体积有机溶剂中，使用磷酸盐缓冲溶液调节水相pH，将有机相和水相混合后加入至泡沫分馏装置样品池中，向其内通入空气鼓泡，调整空气流速，形成稳定的泡沫层，回流一定时间后，收集馏出物，静置、破泡后取下层清液采用高效液相色谱检测。通过分析，氧氟沙星分离因子可达到5.58，对映体过量值(e.e.％)可达到60.08％。泡沫分馏拆分具有选择性好、操作简单、可连续、可在冷态下运行等特点，其拆分过程中手性选择剂性能稳定。该方法为手性拆分技术的发展开辟了新的途径。

Description

一种拆分手性药物的方法

技术领域

本发明属于手性药物化学分离技术领域，具体是涉及应用泡沫分馏法在两相中萃取拆分手性药物的方法。

背景技术

在医药领域，随着药物手性和药效关系的深入研究，人们越来越认识到手性药物的临床意义：含手性因素的药物对映体在人体内的药理活性、代谢过程及毒性存在显著差异，多数情况下只有一种药物对映体有显著的药理活性，而另一种对映体活性较低、或没有活性、或活性相反甚至导致毒副作用。1992年美国食品与药物监管局(FDA)的药物评价与研发中心(CDER)公布了光学活性药物的发展纲要，要求在新药的使用说明中必须明确量化每一种对映异构体的药效和毒理作用，并且当两种异构体有明显的药效和毒理作用差异时，必须以光学纯的药品形式上市。这项决定大大促进了手性药物的研制和开发，研究、发展低成本、高效率的手性药物分离新技术成为众多研究者努力的方向。

通常单一对映体手性药物可通过三种方法获得：手性源合成法、不对称合成法和外消旋体拆分法。目前，针对手性药物的拆分，已开发了分步结晶法、微生物方法、动力学酶拆分技术、高效液相色谱法和毛细管电泳技术等。然而这些常规拆分方法都为间歇过程，处理量小，且难以实现工业放大。近年来，为了达到大规模工业化生产的要求，人们将注意力集中在实现对映体的连续分离技术上。

采用手性拆分法拆分外消旋手性异构体，是当前分离手性对映体物质的主要方法。最新发展起来的手性溶剂萃取技术由于具有提取分离效率高、生产能力大、分离效果好、回收率高以及试剂耗量少、设备简单、生产过程易于实现自动化与连续化等优点而受到众多研究者的高度重视。手性溶剂萃取对于各种外消旋体的拆分，分离体系的选择有一定的规律可循，并且适用范围也大大扩宽。

随着科学技术的不断发展，美国Missouri-Rolla大学的D.W.Armstrong等[Daniel W.Armstrong，et al.Anal.Chem.，1994，66：4278～4282]率先研究了泡沫分馏与手性分离技术的耦合，在该项研究中他们发现，烷基化的氨基酸、环糊精衍生物、部分抗生素、洋地黄皂苷和手性分子印迹聚合物等都可以作为泡沫分馏的手性捕收剂，同时又是起泡剂，与药物外消旋体分子之间可通过分子间的作用力进行手性拆分。室温条件下，单级手性分离的对映体过量值(ee，％)一般为(4-30)，通过优化操作条件，对映体过量值能得到显著提高。如泡沫分馏柱长度为25cm，手性捕收剂为7-(2，3，6-三氧-甲基)-β-环糊精，对N-叔丁氧羰基-DL-苯丙氨酸手性拆分，将分馏柱和样品池的温度从23℃降低为4℃时，对映体过量值从18增加为64。进而将分馏柱长度从25cm增加为40cm，对映体过量值从64增加为76。与手性溶剂萃取和液膜手性分离方法相比，分离效率明显提高，操作却更为简单，并可连续运行。

Zhaoliang Wu[Zhaoling Wu，et al.Sep.Pur.Tec.，2009，66：237～241]等将泡沫分馏技术与溶剂萃取技术联用，对L-赖氨酸进行富集回收，得到富集率和回收率分别为13.26％和79.57％，有效地证明了联用技术的可行性。

本研究选取氧氟沙星外消旋体作为拆分研究对象，氧氟沙星手性拆分报道最多的方法有毛细管电泳法以及手性色谱分离法，但是这些方法仅仅适用于分析和实验室规模的制备。氧氟沙星是临床上较常用的抗菌药物，具有第三代喹诺酮类抗菌活性，同时还具有口服吸收完全及组织分布广、血浓度高半衰期长、生物利用度高并以原形随尿排出等优点。左氧氟沙星(Levofloxacin)是氧氟沙星的手性异构体(左旋体)。药理学实验证明左氧氟沙星比氧氟沙星具有更多的优点：抗菌活性为氧氟沙星的2倍；水溶性是氧氟沙星的8倍，更易制成针剂；毒副作用在喹诺酮类己上市的药物中最小。到目前为止，采用泡沫分馏技术联合溶剂萃取技术拆分氧氟沙星对映体的方法未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产成本低、后处理容易、设备投资少，适合工业化生产的氧氟沙星外消旋体的拆分方法。

一种拆分手性药物的方法，是在室温下，将手性药物的外消旋体与易溶于水的阴离子表面活性剂溶于二次蒸馏水中，调节水相pH2-9，再将D或L-酒石酸衍生物及2-乙基己基磷酸溶于有机溶剂中，将有机相和水相混合后加入至泡沫分馏装置样品池中，向样品池内通入空气鼓泡，调整空气流速，形成稳定的泡沫层，回流一定时间后，收集馏出物，静置、破泡后取下层清液采用高效液相色谱检测。

所述的手性药物为氧氟沙星，其在水相中浓度为0.13-1.67mg/mL。

所述的阴离子型表面活性剂包括SDS，SDBS，SLS或SAS60，其在水相中的浓度范围为0.250-0.800mg/mL。

所述的水相pH控制用磷酸盐缓冲溶液调节。

所述的D或L-酒石酸衍生物的结构式如下：

其中R为氢或碳原子数为1-6的低级烷基酯。

所述的D或L-酒石酸衍生物在有机相中浓度范围为0.03-0.15g/mL，所述的有机溶剂为正辛醇，煤油或正戊烷。

所述的有机相中有机溶剂与2-乙基己基磷酸体积比范围为1.5∶1-4∶1。

所述的有机相与水相体积比范围为1∶6-1∶1。

所述的回流时间为1-6h。

本发明方法是以D或L-酒石酸衍生物作为手性拆分剂，2-乙基己基磷酸作为协同萃取剂，阴离子型表面活性剂作为起泡剂，在分馏柱中进行多次吸附及其识别作用，手性拆分氧氟沙星外消旋体。

有机相中的D或L-酒石酸衍生物对D、L-氧氟沙星具有不同手性选择性。在泡沫分馏拆分过程中，阴离子型表面活性剂在空气通入混合过程中产生泡沫，泡沫沿分馏柱上升，与下降的液体逆流接触并进行选择性的物质传递，与L-酒石酸衍生物作用力强的D-氧氟沙星对映单体向泡沫相传递，作用力弱的则向液相主体传递，如此反复进行选择性物质传递与交换，使得上升泡沫相中作用力强的D-氧氟沙星浓度逐渐升高，从而实现氧氟沙星外消旋体的拆分，采用分离因子和对映体过量值评价氧氟沙星外消旋体的选择性分离程度，评价值越大越好。

技术效果

本发明是一种既经济可行又具有高效拆分效率的适合工业化生产的方法。从目前的研究表明，用泡沫分馏手性拆分氧氟沙星外消旋体是切实可行的，适合规模化生产，并可应用于其他手性药物的拆分研究。本发明解决了手性药物传统拆分中的以下几个问题：

(1)将溶剂萃取技术和泡沫分馏技术耦合，能明显提高手性药物分离效率，在优化的工艺条件下，实现了手性药物氧氟沙星外消旋体的一步拆分。

(2)拆分消耗量少，易于回收；本发明大大减少了贵重有机溶剂的使用，所使用的溶剂无毒无害，而且方便获得，易于回收。

(3)本发明所使用的手性拆分剂与氧氟沙星对映体之间匹配性好，易获得，价格相对便宜。

附图说明

图1是本发明装置示意图；

其中：1-气体通入口；2-气体分布器；3-样品池；4-磨口玻璃接头；5-泡沫分馏柱；6-陶瓷拉西环填料；7-泡沫接收器；

图2是本发明泡沫分馏技术萃取拆分氧氟沙星外消旋体的拆分机理图；其中正辛醇作为有机相溶剂，对氧氟沙星进行溶剂化，从而完成起在有机相和水相之间的分配；

图3是本发明氧氟沙星外消旋体在不同条件下拆分后的色谱数据综合分析图；

a中A点对应实施例1，C点对应实施例3；

b中B点对应实施例2；

c中D点对应实施例4；

d中E点对应实施例5；

图4是本发明与未使用本发明方法的对比色谱分析图；

b、c、d对应实施例1，b、c、d为重复实验；

a对应对比例1。

具体实施方式

通过以下实施例进一步理解本发明的实质，而不会限制本发明。

本发明装置图参考Daniel W.Armstrong，et al.Anal.Chem.，1994，66：4278～4282；

泡沫分馏装置各部分尺寸如下：

泡沫分馏柱直径：2cm；分馏柱长度为40cm；样品池：直径：6cm；高：7cm。

泡沫分馏柱中填料为陶瓷拉西环，分馏柱上下界面各用一带孔的挡板隔开，整个装置固定在一木板上，木板后固定一气体压缩机。

陶瓷拉西环：高7mm，直径4mm

空气压缩机：ACO系列电磁式空气压缩机，型号：ACO-002

气体流量计：余姚市银环流量仪表有限公司，型号：LZB-2，量程20-250mL/min泡沫分馏萃取拆分操作流程：用止水夹固定流出液排出口，将有机相和水相混合后通过样品注入口加入至泡沫分馏装置样品池中，通电使空气压缩机工作，向样品池内通入空气鼓泡，利用转子流量计调整空气流速，形成稳定的泡沫层。

实施例1

氧氟沙星在水相中的浓度为1.67mg/mL，十二烷基硫酸钠在水相中的浓度为0.420mg/mL，水相pH为7，水相体积为120mL，L-二苯甲酰酒石酸在有机相中的浓度为0.11g/mL，有机相的体积为20mL(有机相中V_正辛醇∶V_{2-乙基己基磷酸}＝14∶6)，在分馏柱填料层高度一定时，调整空气流速形成稳定泡沫层，回流时间4h。收集馏出物、静置，破泡后取下层清液用高效液相色谱检测。通过高效液相色谱分析，得到氧氟沙星对映体过量值(e.e.％)达60.08％，分离因子达5.58。

实施例2

氧氟沙星在水相中的浓度为1.67mg/mL，十二烷基硫酸钠在水相中的浓度为0.420mg/mL，水相pH为4，水相体积为120mL，L-二苯甲酰酒石酸在有机相中的浓度为0.11g/mL，有机相的体积为20ml(有机相中V_正辛醇∶V_{2-乙基己基磷酸}＝14∶6)，在分馏柱填料层高度一定时，调整空气流速形成稳定泡沫层，回流时间4h。收集馏出物，静置，破泡后取下层清液用高效液相色谱检测。通过高效液相色谱分析，得到氧氟沙星对映体过量值(e.e.％)达21.54％，分离因子达3.29。

实施例3

氧氟沙星在水相中浓度为0.42mg/mL，十二烷基硫酸钠在水相中的浓度为0.420mg/mL，水相pH为7，水相体积为120ml，L-二苯甲酰酒石酸在有机相中浓度为0.11g/mL，有机相的体积为20mL(有机相中V_正辛醇∶V_{2-乙基己基磷酸}＝14∶6)；在分馏柱填料层高度一定时，调整空气流速形成稳定泡沫层，回流时间4h。收集馏出物，静置，破泡后取下层清液用高效液相色谱检测。通过高效液相色谱分析，得到氧氟沙星对映体过量值(e.e.％)达38.30％，分离因子达2.52。

实施例4

氧氟沙星在水相中浓度为1.67mg/mL，十二烷基硫酸钠在水相中浓度为0.420mg/mL，水相pH为7，水相体积为120mL，L-二苯甲酰酒石酸在有机相中浓度为0.055g/mL，有机相的体积为20mL(有机相中V_正辛醇∶V_{2-乙基己基磷酸}＝14∶6)，在分馏柱填料层高度一定时，调整空气流速形成稳定泡沫层，回流时间4h。收集馏出物，静置，破泡后取下层清液用高效液相色谱检测。通过高效液相色谱分析，得到氧氟沙星对映体过量值(e.e.％)达24.75％，分离因子达1.89。

实施例5

氧氟沙星在水相中浓度为1.67mg/mL，十二烷基硫酸钠在水相中浓度为0.420mg/mL，水相pH为7，水相体积为120mL，L-二苯甲酰酒石酸在有机相中浓度为0.11g/mL，有机相的体积为20mL(有机相中V_正辛醇∶V_{2-乙基己基磷酸}＝14∶6，在分馏柱填料层高度一定时，调整空气流速形成稳定泡沫层，回流时间4h。收集馏出物，静置，破泡后取下层清液用高效液相色谱检测。通过高效液相色谱分析，得到氧氟沙星对映体过量值(e.e.％)达15.86％，分离因子达1.42。

实施例6

氧氟沙星在水相中浓度为1.67mg/mL，十二烷基硫酸钠在水相中浓度为0.250mg/mL，水相体积为120mL，水相pH为7，L-二苯甲酰酒石酸在有机相中浓度为0.11g/mL，有机相的体积为20ml(有机相中V_正辛醇∶V_{2-乙基己基磷酸}＝14∶6)，在分馏柱填料层高度一定时，调整空气流速形成稳定泡沫层，回流时间4h。收集馏出物，静置，破泡后取下层清液用高效液相色谱检测。通过高效液相色谱分析，得到氧氟沙星分离因子可达1.54。

对比例1

氧氟沙星在水相中浓度为1.67mg/mL，十二烷基硫酸钠在水相中浓度为0.420mg/mL，水相体积为120mL，水相pH为7；L-二苯甲酰酒石酸在有机相中浓度为0.11g/mL，有机相的体积为20mL(有机相中V_正辛醇∶V_{2-乙基己基磷酸}＝14∶6)。充分混合，静置，取下层清液用高效液相色谱检测。通过高效液相色谱分析，得到氧氟沙星分离因子达1.16。

Claims

1.一种拆分手性药物的方法，其特征在于，在室温下，将手性药物的外消旋体与易溶于水的阴离子表面活性剂溶于二次蒸馏水中，调节水相pH2-7，再将L-酒石酸衍生物及2-乙基己基磷酸溶于有机溶剂中，将有机相和水相混合后加入至泡沫分馏装置样品池中，向样品池内通入空气鼓泡，调整空气流速，形成稳定的泡沫层，回流一定时间后，收集馏出物，静置、破泡后取下层清液采用高效液相色谱检测；

所述的手性药物为氧氟沙星，所述的阴离子型表面活性剂为SDS，所述的L-酒石酸衍生物的结构式如下：

其中R为氢；

所述的有机溶剂为正辛醇；

所述的氧氟沙星在水相中浓度为0.13-1.67mg/mL；

所述的SDS在水相中的浓度范围为0.250-0.800mg/mL；

所述的L-酒石酸衍生物在有机相中浓度范围为0.03-0.15g/mL。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水相pH控制用磷酸盐缓冲溶液调节。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有机相中有机溶剂与2-乙基己基磷酸体积比范围为1.5:1-4:1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有机相与水相体积比范围为1:6-1∶1。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的回流时间为1-6h。