左旋氨氯地平拆分技術(shù)研究進(jìn)展

趙明蕊 劉 陽(yáng) 閆青青 羅明錦 郭亭玉 施秀芳

1.河南醫(yī)學(xué)高等專(zhuān)科學(xué)校藥學(xué)系，河南 鄭州 451191；2.鄭州大學(xué)藥學(xué)院，河南 鄭州 450000

氨氯地平（amlodipine）是第三代鈣離子通道拮抗劑，化學(xué)名為6-甲基-2-（2-氨基乙氧基）甲基-4-（2- 氯苯基）-1，4- 二氫-3，5- 吡啶二甲酸甲乙酯，是美國(guó)Pfizer 公司于20 世紀(jì)80 年代研制上市的藥物，商品名為絡(luò)活喜，臨床上主要用于治療高血壓、心絞痛等[1]。與其他鈣通道拮抗劑相比，氨氯地平生物利用度高，起效緩慢，且作用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)[2]，是臨床上治療高血壓的一線藥物，約占15.78%的市場(chǎng)份額。由于溶解度問(wèn)題，目前市場(chǎng)上的氨氯地平原料藥主要以苯磺酸氨氯地平、馬來(lái)酸氨氯地平、甲磺酸氨氯地平等消旋體和手性化合物苯磺酸左旋氨氯地平等形式存在。

1 左旋氨氯地平的構(gòu)型確定

氨氯地平屬于二氫吡啶（1，4-Dihydropyridines，1，4-DHPs）化合物，該類(lèi)化合物最早由德國(guó)化學(xué)家亞瑟·魯?shù)婪颉ろn奇（Arthur Rudolf Hantzsch）在1881 年研發(fā)，但直到1975 年，第一個(gè)二氫吡啶類(lèi)藥物硝苯地平片（商品名：心痛定）藥物才在德國(guó)拜耳公司問(wèn)世，1985 年尼莫地平片（商品名：尼膜同）上市。氨氯地平是在尼莫地平的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的手性藥物[2]。由于二氫吡啶環(huán)4 位連接了2’-氯苯基，2、3、5、6 位為不同的基團(tuán)取代，由于氯原子的阻轉(zhuǎn)效應(yīng)，造成分子的不對(duì)稱性，4-位碳成為手性中心，可產(chǎn)生一對(duì)對(duì)映體，即左旋氨氯地平和右旋氨氯地平。見(jiàn)圖1。

圖1 氨氯地平分子結(jié)構(gòu)

1986 年，Arrowsmith 等[3]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)手性氨氯地平的鈣離子拮抗性能和藥物代謝進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)左旋氨氯地平比右旋氨氯地平的生物活性高1000 倍。但是其認(rèn)為活性好的左旋氨氯地平是R 構(gòu)型，與1989 年輝瑞公司專(zhuān)利EP0331315A2 中氨氯地平疊氮酸辛可尼丁中間體的拆分以及1991 年拜爾公司對(duì)手性氨氯地平構(gòu)型的指認(rèn)均錯(cuò)誤[4]。直到1992 年，拜爾公司的Goldmann 等[5]用（1S）-（-）-樟腦酸對(duì)氨氯地平進(jìn)行了拆分，通過(guò)形成的氨氯地平樟腦酸的非對(duì)映異構(gòu)體的單晶結(jié)構(gòu)，最終確認(rèn)具有較高藥理活性的左旋氨氯地平為S-構(gòu)型。另外，4-取代苯基二氫吡啶骨架是地平類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)特征，研究發(fā)現(xiàn)二氫吡啶呈假船式構(gòu)象，4-苯基以直立鍵占據(jù)船頭，2’位氯原子的阻轉(zhuǎn)效應(yīng)迫使苯環(huán)平面與二氫吡啶船面呈垂直態(tài)排布，構(gòu)成穩(wěn)定的構(gòu)型（圖2）。郭棟[6]通過(guò)研究尼莫地平及氨氯地平的集成手性廣譜，將其絕對(duì)構(gòu)型與ECD 光譜關(guān)聯(lián)，初步建立了手性1，4-DHPs 鈣通道阻滯劑的絕對(duì)構(gòu)型關(guān)聯(lián)的通用規(guī)則。

圖2 S-（-）-Amlodipine 的構(gòu)象及晶體結(jié)構(gòu)（晶胞圖[6]）

美國(guó)Sepracor 公司1993 年發(fā)布的專(zhuān)利WO9310779[7]揭示左旋氨氯地平可以避免頭痛頭暈、肢端水腫、面部潮紅等副作用，并證明了氨氯地平的副作用來(lái)自其右旋體。美國(guó)輝瑞公司1995 年發(fā)表了用手性酒石酸拆分消旋氨氯地平的專(zhuān)利US5750707[8]中指出：S-（-）- 氨氯地平是比R-（+）氨氯地平更有效的鈣通道阻滯劑，而后者可用于防治動(dòng)脈粥樣硬化。

氨氯地平問(wèn)世以來(lái)，臨床療效顯著。但我國(guó)中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所張喜田研究員通過(guò)六年多反復(fù)實(shí)驗(yàn)，用六氘代二甲基亞砜（DMSO-d6）取代二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）拆分得到光學(xué)純度更高的苯磺酸左旋氨氯地平（US6646131）[9]，1999 年由吉林省施慧達(dá)藥業(yè)集團(tuán)上市，商品名為施慧達(dá)，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)化學(xué)方法拆分得到光學(xué)純手性藥物的先河，也是世界首例經(jīng)手性拆分獲得的抗高血壓藥物。

2 氨氯地平拆分方法的研究進(jìn)展

對(duì) 于 含 有4- 芳 基-1，4- 二 氫 吡 啶（1，4-DHPs）骨架的大多數(shù)地平類(lèi)化合物來(lái)講，由于其化合物大都呈中性，很難利用酸性（或堿性）拆分劑對(duì)其進(jìn)行化學(xué)拆分，但是考慮到地平類(lèi)結(jié)構(gòu)中3、5 位的酯基，一般利用其中間體的酸性，選擇堿性拆分劑進(jìn)行化學(xué)拆分。但由于氨氯地平是帶有氨基的堿性化合物，現(xiàn)在一般采用酸性拆分劑進(jìn)行拆分。

2.1 化學(xué)拆分法

化學(xué)拆分的原理是利用形成的非對(duì)映體溶解度的不同，通過(guò)分步結(jié)晶來(lái)進(jìn)行分離，從而得到所需的光活性物質(zhì)?；瘜W(xué)拆分法成功的關(guān)鍵是選擇合適的拆分劑，使生成的非對(duì)映體溶解度差別較大。目前已報(bào)道可用于氨氯地平的拆分劑有 2- 甲氧基-2- 苯乙醇、樟腦酸、疊氮酸辛可尼定鹽、扁桃酸、[ 二-（S）- 扁桃酸]-3- 硝基鄰苯二甲酸酯、酒石酸、O,O’- 二苯甲?；剖岬龋渲休x瑞公司采用L-（+）-酒石酸或D-（-）-酒石酸作為拆分劑，以DMSO 作為手性助劑，可分別得到R 和S 構(gòu)型的光學(xué)純氨氯地平。但是要得到S-氨氯地平需要用到價(jià)格昂貴的非天然D-酒石酸（圖3）[8]。

圖3 輝瑞公司開(kāi)發(fā)的氨氯地平拆分方法

為了克服D- 酒石酸的成本問(wèn)題，印度Emcure 公司將溶劑DMSO 換為二甲基甲酰胺（dimethylformamide，DMF）-水的混合溶劑，開(kāi)發(fā)了一種廉價(jià)便捷的溶劑誘導(dǎo)的拆分方法。研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)以DMF 為拆分助劑時(shí)，消旋氨氯地平堿中的S-氨氯地平優(yōu)先與L-酒石酸成鹽析出。當(dāng)調(diào)整DMF 中的水百分比為15%時(shí)，得到S-氨氯地平光學(xué)純度為99%ee，拆分效率為70%（圖4）[10]。把這種在手性拆分劑構(gòu)型不變的條件下，通過(guò)改變結(jié)晶溶劑來(lái)控制拆分產(chǎn)物構(gòu)型的方法稱為溶劑誘導(dǎo)的手性開(kāi)關(guān)拆分法。

圖4 Emcure 公司開(kāi)發(fā)的氨氯地平拆分法

最近，B?nhegyi 課題組[11]開(kāi)發(fā)了一種新型的串聯(lián)拆分方法，將外消旋氨氯地平和0.25 mol 的L-酒石酸溶解在合適的溶劑中，形成的非對(duì)映體沉淀分離后將剩余的外消旋部分與0.5 當(dāng)量的延胡索酸反應(yīng)，最后得到了光學(xué)純的氨氯地平對(duì)映體。類(lèi)似的，0.25 mol 的L-酒石酸加入母液中，可以得到另一對(duì)映體（圖5）。另外，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入和溶劑DMSO、DMF、N，N-二甲基丙烯酰胺（N，N-dimethylacrylamide，DMAA）結(jié)構(gòu)類(lèi)似的非手性試劑（尿素和硫脲）時(shí)，可以通過(guò)形成共晶化合物而使非對(duì)映體分級(jí)沉淀而分離。該串聯(lián)拆分方法的優(yōu)點(diǎn)是使用一種拆分劑，通過(guò)分步結(jié)晶可以得到2 種對(duì)映異構(gòu)體。

圖5 氨氯地平的串聯(lián)拆分

然而，由于化學(xué)拆分法拆分過(guò)程冗長(zhǎng)，且拆分劑和溶劑的選擇是經(jīng)驗(yàn)性的，所得產(chǎn)品產(chǎn)率不高，常浪費(fèi)一半的原料，而且拆分得到的產(chǎn)物，對(duì)映體過(guò)量值常不夠高。還有不少手性有機(jī)物，難用化學(xué)方法轉(zhuǎn)變成非對(duì)映體[12]。隨著組合拆分技術(shù)的發(fā)展，相信會(huì)有更多的拆分劑家族被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

2.2 毛細(xì)管電泳拆分法

毛細(xì)管電泳拆分法是以毛細(xì)管為分離通道、以高壓直流電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力的新型液相分離技術(shù)。Nojavan等[13]用毛細(xì)管電泳拆分法對(duì)氨氯地平對(duì)映體進(jìn)行拆分，以麥芽糊精作為手性選擇劑，15℃時(shí)，R-氨氯地平的停留時(shí)間為31.17 min，S-氨氯地平的停留時(shí)間為31.65 min，分離系數(shù)達(dá)到1.94。Xu 等[14]采用氨基修飾介孔二氧化硅納顆粒與甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙炔二甲基丙烯酸酯原位共聚制備固定相，填充毛細(xì)管色譜柱分離氨氯地平，達(dá)到基線分離。

2.3 色譜拆分法

色譜作為手性藥物檢測(cè)與分離的常用手段，已應(yīng)用于氨氯地平對(duì)映體的拆分。它包括薄層色譜、模擬移動(dòng)床色譜、高效液相色譜拆分法等。張美等[15]先合成手性金屬- 有機(jī)骨架材料[Zn（2 D-Cam）（2 4，4’-bpy）]n（簡(jiǎn) 稱 為Zn-MOF），然后取該手性金屬-有機(jī)骨架材料Zn-MOF 混合GF254 硅膠制備薄層色譜板，以乙腈-仲丁醇（30 ∶70，V/V）為展開(kāi)劑，所得斑點(diǎn)大小均一，比移值＞0.27，苯磺酸氨氯地平外消旋體實(shí)現(xiàn)了有效分離，分離度約為2。楊超等[16-18]采用高效液相色譜法拆分氨氯地平手性對(duì)映體，分別確立了氨氯地平對(duì)映體的拆分條件。見(jiàn)表1。

表1 色譜法拆分氨氯地平手性對(duì)映體的拆分條件

2.4 分子印跡拆分法

分子印跡技術(shù)是一種設(shè)計(jì)、合成對(duì)目標(biāo)分子具有特異選擇性和親和力的人工聚合物，即分子印跡聚合物（molecularly imprinted polymer，MIPs）的技術(shù)[19-20]。分子印跡聚合物是一種能夠特異性識(shí)別和結(jié)合目標(biāo)分子的物質(zhì)，最早用于化合物的分離分析、傳感器和模擬酶催化方面，現(xiàn)在手性拆分方面廣泛應(yīng)用。制備MIPs 主要有兩種方法，一種是可逆共價(jià)印跡，另一種是非共價(jià)印跡。由于非共價(jià)印跡主要靠氫鍵、離子相互作用、范德華力等形成，適用范圍廣，目前已成為合成MIPs 的主要方法（圖6）[21]。Luo等[22]以甲基丙烯酸（MAA）為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯被選用為交聯(lián)劑，甲苯為致孔劑，多步沉浸與聚合制備MIP 用于血漿中S-氨氯地平的分離。劉敏[23]利用介孔二氧化硅制得S-苯磺酸氨氯地平溫敏型表面分子印跡微球，以固定化咪唑基L-谷氨酸離子液體為固相手性選擇劑、氨氯地平水溶液為水相、有機(jī)溶劑為油相，液-液-固萃取法手性拆分氨氯地平對(duì)映體。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，得到R-氨氯地平分配系數(shù)為13.65，而S-氨氯地平的分配系數(shù)為8.50，對(duì)映體選擇性達(dá)到1.61，水相中S-氨氯地平對(duì)映體過(guò)剩值為32.28%。

圖6 非共價(jià)分子印跡機(jī)制圖[21]

2.5 手性萃取拆分法

萃取拆分技術(shù)是利用手性試劑將外消旋化合物的兩個(gè)對(duì)映體選擇性地從一個(gè)液相萃取到另一個(gè)與之不相溶的液相中，且要求兩個(gè)互相接觸的液相至少有一相要有旋光性。Lelin 等[24]開(kāi)發(fā)了一種多相萃取-原位耦合結(jié)晶（MPE-CC）的新方法用于制藥廢水中氨氯地平（AD）的富集和對(duì)映體分離。以含P507（2-乙基己基膦酸單-2-乙基己基酯）的正庚烷溶液作萃取劑，（D）-酒石酸或（L）-酒石酸的二甲亞砜為手性溶出劑（也作為結(jié)晶母液）。在優(yōu)化的萃取條件下重復(fù)萃取，提取率高至86.3%，原位生成（S）-氨氯地平（D）酒石酸晶體，得到（S）-氨氯地平晶體的對(duì)映體過(guò)量值為92.2%，實(shí)現(xiàn)了廢水中的外消旋氨氯地平的分離。

Niti 等[25]建立了分離氨氯地平的模型并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，以中空纖維支撐液膜拆分氨氯地平對(duì)映體過(guò)程中，手性拆分劑選擇O，O’-二苯甲酰（2S，3S）-酒石酸[（+）-DBTA 絡(luò)合]，萃取劑選擇含拆分劑的有機(jī)溶液，由于毛細(xì)作用在中空纖維膜內(nèi)形成疏水的液膜，使S-氨氯地平以氫鍵與液膜中的手性拆分劑結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)映體分離。

Lai 等[26-27]制備了聚偏氟乙烯分子印跡中空纖維復(fù)合膜，使用（D）-酒石酸和磺丁基醚-β-環(huán)糊精雙手性添加劑，對(duì)苯磺酸氨氯地平進(jìn)行錯(cuò)流萃取分離。最佳對(duì)映異構(gòu)體過(guò)量值達(dá)到了17.84%。分離原理見(jiàn)圖7。

圖7 錯(cuò)流萃取分離過(guò)程的三重識(shí)別機(jī)制

2.6 酶拆分法

生物酶拆分技術(shù)是利用生物酶活性中心中不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)能特異性地識(shí)別消旋體，這種生物酶識(shí)別對(duì)映體后能誘導(dǎo)底物進(jìn)行原位消旋，特異性地生成單一手性產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)拆分[28]。由于酶法拆分反應(yīng)條件溫和、選擇性好而被廣泛應(yīng)用于許多外消旋體的拆分。然而未發(fā)現(xiàn)酶法拆分在氨氯地平拆分中的應(yīng)用報(bào)道。Satish 等[29]應(yīng)用分子對(duì)接技術(shù)研究溶菌酶氨基酸殘基與氨氯地平的相互作用，發(fā)現(xiàn)氨氯地平與溶菌酶蛋白質(zhì)絡(luò)合形成配合物結(jié)晶，或許可以利用這一性質(zhì)拆分氨氯地平對(duì)映體。另外隨著酶定向化技術(shù)的發(fā)展，將來(lái)會(huì)開(kāi)發(fā)出更多高選擇性的酶用于氨氯地平的手性拆分。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著手性拆分技術(shù)的發(fā)展，氨氯地平對(duì)映體拆分的技術(shù)和方法將越來(lái)越多，同時(shí)氨氯地平對(duì)映體的拆分研究將加快高純度左旋氨氯地平的獲得及其工業(yè)化應(yīng)用。手性藥物研究領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，期待我國(guó)化學(xué)及藥學(xué)基礎(chǔ)研究工作者投身這一重要研究領(lǐng)域，共同推動(dòng)手性藥物拆分領(lǐng)域的發(fā)展。