CN112834314B - 一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的试剂及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于药物布洛芬分子手性分析分析的试剂及方法。包括：首先将布洛芬手性分子样品和伽马环糊精(γ‑CD)，含有钡离子的氯化钡配制成溶液，然后再利用离子产生装置，如电喷雾电离离子化装置制备和产生“布洛芬‑γ‑CD‑Ba(BaCl)”的复合物二价离子，最后利用可以测量离子碰撞截面的离子迁移谱装置测量含有不同手性布洛芬分子的离子迁移谱，即可获得样品中所含有的布洛芬分子的手性结构特性，即样品中是否只含有一种手性的布洛芬分子，或同时含有二种手性的布洛芬分子，以及若同时含有二种手性的布洛芬分子，其每一种手性的布洛芬分子的含量是多少。本发明给出的分析试剂和方法简单，准确，分析速度快等优点，比现有的布洛芬分子的手性分析方法都简单。

Description

一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的试剂及其方法
技术领域
本发明涉及分析测试技术领域，具体涉及一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的试剂和方法。
背景技术
分子是物质世界的最基本组成单元，而手性(Chirality)是分子的基本属性之一。手性分子是指一种分子存在着互为实物和镜像关系两个立体异构体，其中一个被称之为左旋体，另一个被称之为右旋体。左旋体和右旋体好比人的左手和右手，左右对称，但不能叠合。
很多重要的生物大分子，如氨基酸，多肽，蛋白质、多糖、核酸和酶等，几乎全是手性分子。目前所用的药物分子很大一部分也具有手性，被称之为手性药物。手性药物往往通过与体内生物大分子之间严格的手性匹配与分子识别实现其药物作用。因此，不同的手性分子由于与体内的手性分子会发生不同的相互作用而表现出不同的功能，使得它们在人体内的药理活性、代谢过程及毒性存在显著的差异。一个异构体可能是有效的，而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。在临床治疗方面，服用对映体纯的手性药物不仅可以排除由于无效(不良)对映体所引起的毒副作用，还能减少药剂量和人体对无效对映体的代谢负担，对药物动力学及剂量有更好的控制，提高药物的专一性。因而具有十分广阔的市场前景和巨大的经济价值。因此，了解药物分子的手性对于了解其在体内的作用非常重要，也是当前手性药物研究中的关键问题之一。
布洛芬(Ibuprofen)是一种常见的解热镇痛类药物，属于非甾体抗炎药。临床上被广泛用于镇痛和抗炎等作用。
布洛芬分子是一种手性分子，它的分子中包含一个手性分子，如下图1所示。它的分子式为C13H18O2和手性结构式展示于图1中。
不同的布洛芬手性分子的药效差别很大，现有研究结果表明，其S-型的布洛芬分子比R-型的布洛芬分子的药效强28倍。因此，在制药过程中，分析和了解生产过程中所获得的布洛芬药物中的手性特性，以及所含有的每种手性分子的相对含量是非常必要的。
目前有关手性药物分子分析的常用方法为，首先对含有二种或多种手性结构的分子进行分离，即手性药物拆分。常用的分离方法有：手性高效液相色谱法，手性毛细管电泳法，手性气相色谱法，手性薄层色谱法，圆二色谱法、核磁共振法和超临界流体色谱法等。然后再对被拆分的只含有单一手性结构的分子体系进行结构分析，获得其手性性质，即属于左旋或右旋。另外一种进行手性分子结构分析的方法即所谓的衍生化，即利用具有不同结构的手性分子与其它分子，如手性试剂的不同反应活性或反应过程，产生不同的产物分子，然后再对不同的反应产物进行分析，获得原来手性分子的结构和含量信息。总之，现有的手性分子结构分析方法都必须先对手性分子进行分离或衍生化，然后才能进行分析。
质谱分析技术是目前最常用的一种分子或原子质量分析技术，它可以快速地分析出不同原子或分子的质荷比或质量信息，但对于质荷比和分子质量完全相同的手性分子完全无能为力。离子迁移谱技术可以对具有不同结构的分子，如同分异构体进行分析，它的工作原理和过程为，首先产生待分析样品的离子，然后将这些离子引入到离子迁移谱中，一般的离子迁移谱工作在低真空条件下。在离子迁移谱中，样品离子在电场作用下做定向运动，并与迁移谱中的非活泼工作气体，如氮气，氩气等发生不断的碰撞。不同的离子由于其不同的碰撞截面而不同的迁移率而被分离。所以根据获得的被分离的离子迁移谱可以得到离子或分子结构的信息。但由于目前的离子迁移谱的分辨能力都较低，对于分子结构差别较小，或分子本身就很小，如有机小分子，小分子药物等，离子迁移谱技术仍然无法分析它们的结构差别，特别是不同的手性结构差异，如布洛芬分子的手性结构分析。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的试剂和方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的试剂，所述试剂包括混合有溶剂的布洛芬分子、伽马环糊精和氯化钡。
上述技术方案所述布洛芬分子的浓度为10-12～1摩尔/升，所述伽马环糊精的浓度为10-12～1摩尔/升，所述氯化钡的浓度为10-12～1摩尔/升。
上述技术方案所述氯化钡替换为BaBr2、BaI2、Ba(NO3)2、Ba(OH)2中的一种。
上述技术方案所述伽马环糊精还包括伽马环糊精的衍生物。
上述技术方案所述溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、乙醚、乙腈、丙腈中的两种或多种。
一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的方法，具有以下步骤：
S1,将需要进行手性结构分析的布洛芬分子、伽马环糊精和氯化钡添加溶剂后配制成布洛芬-伽马环糊精-氯化钡的混合物；
S2,将布洛芬-伽马环糊精-氯化钡的混合物使用离子源产生布洛芬-伽马环糊精-Ba(BaCl)的二价正离子，即[C13H18O2- γ-CD-Ba(BaCl)-H]2+，质荷比为M/z＝906.16th；
S3,测量布洛芬-伽马环糊精-Ba(BaCl)的二价正离子的离子碰撞截面，或使用离子迁移谱的实验装置测量布洛芬-伽马环糊精-Ba(BaCl) 的二价正离子的离子迁移谱，即可获得布洛芬分子的手性结构信息。
上述技术方案S1中，所述离子源为电喷雾电离离子源、激光辅助脱附电离离子源和解吸电喷雾电离离子源中的一种；S3中所述实验装置为离子迁移谱、包含离子迁移谱的复合型实验装置中的一种。
上述技术方案S1中，所述布洛芬-伽马环糊精-氯化钡的混合物为液态或为根据实验分析需要从液态制备的固态。
上述技术方案S1中，S1中，所述氯化钡替换为含二价钡离子的其它钡盐、含二价钡离子的其它钡盐与含氯离子的盐或酸的混合物中的一种。含二价钡离子的其它钡盐指的是如BaBr2,BaI2,Ba(NO3)2,Ba(OH)2等；含二价钡离子的其它钡盐与含氯离子的盐或酸的混合物指的是如Ba(NO3)2,Ba(OH)2等与NaCl，KCl,MgCl2,CaCl2,HCl等的混合物。替换后，S2和S3中，布洛芬-伽马环糊精-氯化钡、布洛芬-伽马环糊精-Ba(BaCl)的二价正离子、[C13H18O2-γ-CD-Ba(BaCl)-H]2+中BaCl和氯化钡做相应调整。
采用上述技术方案后，本发明 具有以下积极的效果：
本发明给出了一种新的关于布洛芬分子的手性分析方法，它通过简单地将布洛芬分子样品与γ-环糊精，氯化钡，即BaCl2等，或其它的含钡离子的盐，如BaBr2,BaI2，Ba(NO3)2或Ba(OH)2与含氯离子的盐或酸的混合溶液，然后利用电喷雾电离产生“[C13H18O2–γ-CD-Ba(BaCl)-H]2+”的非共价复合物离子，然后再利用离子迁移谱技术测量它的离子迁移谱，即可获得布洛芬分子的手性结构信息。更进一步，若样品中同时含有左旋和右旋的布洛芬分子，本发明给出的方法还可获得它们相对含量的信息。
本发明所给出的布洛芬分子的手性结构分析方法简单，无需对布洛芬手性分子进行预先的手性拆分或衍生化，其所用的化学样品很容易获得，价格便宜，无毒无害。相比与目前常用的方法具有很多优点。
附图说明
为了使本发明 的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明 作进一步详细的说明，其中
图1为布洛芬不同手性碳的位置分子结构示意图；
图2为γ-环糊精分子结构示意图；
图3为本发明实施例1中所获得布洛芬分子样品与γ-环糊精，氯化钡的质谱结果示意图；
图4为本发明实施例1中所所获得的[C13H18O2–γ-CD-Ba(BaCl)-H]2+分子手性分子离子迁移谱结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
所用的伽马环糊精，即γ-环糊精，是指分子式为：C48H80O40，其分子量为1297.12，且具有图2所示的分子结构的常用化学试剂。
首先，分别称取适量的氯化钡(BaCl2)，γ-环糊精(γ-CD)和布洛芬分子分子(C13H18O2)样品，利用甲醇：水混合溶液(CH3OH:H2O＝1:1)溶液分别配制成浓度为1毫摩尔/每升(1mmol/L)的氯化钡(BaCl2)，γ-环糊精的母液，利用甲醇：乙腈混合溶液(CH3OH:CH3CN＝1:1)溶液配制成浓度为1 毫摩尔/每升(1mmol/L)的C8H17NO2的母液，然后各取氯化钡(BaCl2)，γ-环糊精和C13H18O2的母液100μm溶液到样品管中，最后，加入甲醇：水(1：1)溶液并稀释到10-4mol/L。然后利用Bruke生产的TIMS-TOFMS仪器分别进行测试C8H17NO2的手性结构，其具体实验过程为，利用TIMS-TOFMS仪器的电喷雾电离(ESI)离子源产生样品离子，并质谱分析ESI所产生的各种离子产物 (图3为一次实验中所获得的质谱结果示意图)。然后进一步利用此仪器分析[C13H18O2-γ-CD-Ba(BaCl)-H]2+离子(M/z＝906.16th)的离子迁移谱(如图4所示)，由于[R-C13H18O2–γ-CD-Ba(BaCl)-H]2+和[S-C13H18O2- γ-CD-Ba(BaCl)-H]2+离子具有不同的碰撞截面，因此具有不同的离子迁移率(如图4所示)，通过对比分析，我们获得被分析3-氨甲基-5-甲基己酸分子的手性结构，即它是R-型还是S-型。同时由于所获得的质谱信号强度和离子迁移谱信号强度都与溶液中样品的浓度有关，因此，根据对应于某种手性3-氨甲基-5-甲基己酸分子的离子迁移谱强度，即可推算出溶液中所含此种手性布洛芬分子的含量，即实现定量分析。
在实验过程中，可以根据需要配制适合浓度的溶液，即溶液中氯化钡 (BaCl2)，γ-环糊精(γ-CD)和布洛芬分子的浓度可以根据实验需要而决定。此外，每种化合物在混合溶液中的浓度可以相同，也可以不同。
在实验过程中，可以根据需要配制溶液所用的溶剂种类和相对含量, 即可以是乙腈和甲醇的混合，也可以是水与乙腈，甲醇三种试剂的混合，也可以是水，甲醇，乙醇，乙腈，丙腈，甲酸，丙酮等常用试剂中任何二种或多种试剂的混合，且各种试剂在混合溶液中的比例不受限制，根据实验需要决定。
为了验证本发明所给出的方法的可行性和先进性，发明人利用了一台商用的离子迁移谱-质谱联用仪器，由Bruke公司生产的TIMS-TOFMS仪器分析了布洛芬分子的手性结构，其实验结果如图3所示。从实验结果可以很清楚地看到，具有不同手性结构的布洛芬分子可以被很容易地区分开。
以上所述的具体实施例，对本发明 的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明 具体实施例而已，并不用于限制本发明 ，凡在本发明 的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的试剂，其特征在于：所述试剂包括混合有溶剂的布洛芬分子、伽马环糊精和氯化钡；
使用所述试剂的分析的方法具有以下步骤：
S1.将需要进行手性结构分析的布洛芬分子、伽马环糊精和氯化钡添加溶剂后配制成布洛芬-伽马环糊精-氯化钡的混合物；
S2.将布洛芬-伽马环糊精-氯化钡的混合物使用离子源产生布洛芬-伽马环糊精-Ba(BaCl)的二价正离子，即[C13H18O2-γ-CD-Ba(BaCl)-H]2+，质荷比为M/z＝906.16th；
S3.测量布洛芬-伽马环糊精-Ba(BaCl)的二价正离子的离子碰撞截面，或使用离子迁移谱的实验装置测量布洛芬-伽马环糊精-Ba(BaCl)的二价正离子的离子迁移谱，即可获得布洛芬分子的手性结构信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的试剂，其特征在于：所述布洛芬分子的浓度为10-12～1摩尔/升，所述伽马环糊精的浓度为10-12～1摩尔/升，所述氯化钡的浓度为10-12～1摩尔/升。
3.根据权利要求1所述的一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的试剂，其特征在于：所述伽马环糊精还包括伽马环糊精的衍生物。
4.根据权利要求1所述的一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的试剂，其特征在于：所述氯化钡替换为BaBr2、BaI2、Ba(NO3)2、Ba(OH)2中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的试剂，其特征在于：所述溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、乙醚、乙腈、丙腈中的一种或多种。
6.一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的方法，其特征在于，如权利要求1所述的试剂的分析方法具有以下步骤：S1.将需要进行手性结构分析的布洛芬分子、伽马环糊精和氯化钡添加溶剂后配制成布洛芬-伽马环糊精-氯化钡的混合物；
S2.将布洛芬-伽马环糊精-氯化钡的混合物使用离子源产生布洛芬-伽马环糊精-Ba(BaCl)的二价正离子，即[C13H18O2-γ-CD-Ba(BaCl)-H]2+，质荷比为M/z＝906.16th，所述离子源为电喷雾电离离子源、激光辅助脱附电离离子源和解吸电喷雾电离离子源中的一种；
S3.测量布洛芬-伽马环糊精-Ba(BaCl)的二价正离子的离子碰撞截面，或使用离子迁移谱的实验装置测量布洛芬-伽马环糊精-Ba(BaCl)的二价正离子的离子迁移谱，即可获得布洛芬分子的手性结构信息，所述实验装置为离子迁移谱、包含离子迁移谱的复合型实验装置中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的方法，其特征在于：S1中，所述布洛芬-伽马环糊精-氯化钡的混合物为液态或为根据实验分析需要从液态制备的固态。
8.根据权利要求6所述的一种用于药物布洛芬分子手性结构分析的方法，其特征在于：S1中，所述氯化钡替换为含二价钡离子的其它钡盐、含二价钡离子的其它钡盐与含氯离子的盐或酸的混合物中的一种。
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