手性高效液相色谱研究N-α位取代环酰胺化合物的立体稳定性

摘要

手性药物的不同构型对映体可能会显示不同的药理和毒副作用。研究手性药物的立体稳定性与其对映体纯度分析一样重要。1992年，美国食品与药物管理局(FDA)提出在药物开发过程中要求描述手性药物的立体化学特性的指导方针。近年来，我国的食品药品监督管理局也作出了相应规定，明确指出手性药物构型的稳定情况是手性药物制剂剂型选择时需要考虑的重要因素。
　　N-α位活泼次甲基取代环酰胺类化合物中的手性碳原子的立体稳定性对于相关的吡咯环或哌啶环生物碱合成、环状氮杂半缩醛与活泼亚甲基试剂反应以及催化氮α位碳-碳键形成反应的对映选择性控制具有重要的学术意义。本实验室在开发含α-取代的氮环结构的天然生物碱不对称合成产物的色谱拆分研究时，观察到不同的N-α位活泼次甲基取代环酰胺类化合物具有不同的立体稳定性，如2-(2'-N-Cbz-吡咯烷)-1，3-二酮在常温下会发生对映体转化。为了深入探讨，本论文在设计合成10个结构相似的外消旋环酰胺化合物的基础上，采用手性液相色谱法对其进行对映体拆分与对映异构化研究。
　　本论文共分为四章:
　　第一章为文献综述。主要介绍手性药物立体稳定性的研究意义，立体稳定性研究方法，以及对映体互变速率常数的测定方法。详述了各种动态动力学研究方法，特别是动态气相色谱法和动态液相色谱法的研究进展和主要应用。在文献综述的基础上，提出了本论文的研究设想。
　　第二章以4个立体易变环酰胺化合物作为研究对象，开展对映异构化研究。首先，以动态液相色谱、经典动力学-手性色谱检测等方法，探讨温度对于对映体互变速率常数的影响。根据阿伦尼乌斯和艾伦方程计算互变过程的转化能垒(ΔG≠)、焓变(ΔH≠)、熵变(ΔS≠)等热力学参数。其次，在流动相中添加少量的三氟醋酸(TFA)、二乙胺(DEA)，考察流动相酸、碱添加剂对色谱拆分行为及对映体异构化的影响。结果表明:TFA的加入会使环酰胺保留时间略有提前，峰型有所改善，对映体转化速率略有降低，但总体来说变化不大。而DEA的加入会使保留因子明显增加，其中化合物4&5，分离有所改善，对映体转化受到抑制，异构化能垒升高。
　　第三章以6个立体稳定（室温下未发生对映异构化现象）的N-α位活泼次甲基取代酰胺类化合物为研究对象，系统探讨它们在不同糖基衍生物手性固定相上的拆分行为。结合前面4个立体易变环酰胺化合物的色谱拆分结果，进一步探讨环酰胺分子结构对其立体稳定性的影响。在采用理论计算对这些目标化合物分子结构进行优化的基础上，以multiwfn软件计算得到分子轨道、表面静电势等分子结构信息，分析探讨相关的色谱保留与色谱拆分的机理。
　　第四章为硕士期间另一部分研究工作—手性香料香芹酮和乙酸苏合香酯的液相色谱拆分及其对映体纯度测定。香芹酮和乙酸苏合香酯是2种重要的食品用手性香料，它们的香味特征与其对映体构型及对映体含量有关。因此，对这类手性香料进行色谱拆分不仅在分析鉴定香料、开发食用香精配方、食品分析，而且在香料科学的基础研究方面也具有重要的意义。本章采用新型的直链淀粉-三（（S)-α-甲基苯基氨基甲酸酯）手性固定相(Chiralpak AS-H柱)，系统考察了香芹酮、乙酸苏合香酯对映体的液相色谱拆分行为。结果表明:在该手性柱上，采用正己烷-异丙醇(95∶5，体积比)流动相，在10 min内，香芹酮和乙酸苏合香酯对映体即可获得很好的基线分离，分离度分别达到2.49和2.86;手性色谱分离为焓驱动过程;手性固定相侧链中α-甲基苯基手性中心可能对香芹酮的手性识别起到增强的作用。所建立的色谱分析方法准确、可靠、简便，可用于实际香料样品的对映体纯度分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 手性药物立体稳定性的研究意义

1．2 立体稳定性研究方法

1．2．1 经典动力学法

1．2．2 动态动力学法

1．2．3 停留色谱法

1．2．4 三柱HPLC法

1．3 互变速率常数的计算方法

1．3．1 计算机模拟色谱图

1．3．2 计算机辅助峰去卷积法

1．3．3 直接计算法

1．4 本论文的研究设想

参考文献

第二章 立体易变环酰胺化合物的对映异构化

2．1 引言

2．2 理论部分

2．2．1 经典动力学法

2．2．2 动态高效液相色谱法

2．2．3 热力学参数测定

2．3 实验部分

2．3．1 仪器与试剂

2．3．2 色谱参数计算

2．3．3 N-α位活泼次甲基取代环酰胺类化合物的合成

2．4 结果与讨论

2．4．1 色谱拆分

2．4．2 温度对异构化的影响

2．4．3 酸碱对环酰胺化合物异构化的影响

2．5 本章小结

参考文献

第三章 N-α位取代环酰胺化合物的色谱拆分

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 色谱条件和色谱参数计算

3，3 结果与讨论

3．3．1 色谱拆分

3．3．2 化合物分子特征

3．4 本章小结

参考文献

第四章 手性香料香芹酮和乙酸苏合香酯的液相色谱拆分及其对映体纯度测定

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 色谱条件

4．3 结果与讨论

4．3．1 流动相组成对色谱分离的影响

4．3．2 色谱热力学与拆分机理探讨

4．3．3 实际样品测定

4．4 本章小结

参考文献

论文总结

硕士期间发表的论文

致谢