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关于HPLC单柱同时分离手性和非手性化合物方法中手性固定相的研究进展(下)

关于HPLC单柱同时分离手性和非手性化合物方法中手性固定相的研究进展(下) 百奥信康
2024-06-28
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导读:本综述探讨了手性固定相(CSP)在单柱同时分离手性-非手性化合物高效液相色谱(HPLC)方法中的应用。

文献41:在Ferretti等人发表的一项研究中,Chiralpak IC-3色谱柱与乙醇:水混合物结合用作洗脱剂,开发了一种在存在相关杂质的情况下对兰索拉唑进行对映体测定的方法。研究了流动相含水量对分析物保留行为的影响。同样,在兰索拉唑的对映体和其N-氧化物衍生物(杂质A)的对映体同时存在情况下观察到了U形保留曲线。在后一种情况下,从HILIC到RP模式的转变更明显,这可以通过杂质的亲水性更高来解释,从而导致与负责 HILIC 相互作用的CSP极性位点的相互作用更明显。对于非手性砜和硫化物衍生物(分别为杂质B和杂质 C)而言,获得了RP保留曲线。作者得出结论,对于杂质B,尽管砜基具有极性,但其与CSP特定位点的相互作用受到阻碍,而对于杂质 C,化合物的亲水性较低是缺乏HILIC相互作用的原因。另一方面,在建立最终的RP分离条件后,不同兰索拉唑衍生物(硫化物、亚砜和砜)的洗脱顺序与其固有亲水性显示出良好的相关性。通过NP方法分离两种手性分析物的纯对映体并应用圆二色谱相关性来确定对映体洗脱顺序。图1显示了上述兰索拉唑对映体、杂质A对映体和两种非手性杂质(杂质B和杂质C)的保留曲线。

图 1. (a) 兰索拉唑 (LAN)、IMP-A、IMP-B 和 IMP-C 的保留时间与乙醇/水流动相中水含量的关系图(色谱柱 Chiralpak IC-3 (100 mm × 4.6 mm);紫外检测 280 nm;流速 1.0 mL/min;柱温 25 °C)。(b) 兰索拉唑及其杂质 A、B、a 的化学结构。


文献42:Cirrilli等人报道了一种经过验证的方法,能够在相关化合物存在的情况下测定埃索美拉唑的对映体纯度。反相方法基于前人研究[文献33]中对奥美拉唑手性分离的优化条件。将所述方法与欧洲药典 (Eur Ph) 中的药典方法进行了比较。后者采用 Chiral-AGP (100 mm × 4.0 mm, 5 µm) 柱,流动相为乙腈:磷酸盐缓冲液 (pH 6.0) (13:87, v/v) 混合物,用于药物的对映体纯度分析。新开发的方法可以测定R-奥美拉唑,而不会受到相关杂质的任何干扰,而使用官方方法时,可以观察到R-奥美拉唑(杂质F)和杂质A的峰重叠。


文献43:Ferretti等人开发了一种使用纤维素为基质(Chiralcel OJ-RH)CSP的反相法,用于同时分离抗血小板药物氯吡格雷及其手性杂质,并与美国药典 (USP) 专论中报道的采用Ultron ES-OVM柱的方法进行了比较。S-对映体作为基质,使用甲醇:水(100:15,v/v)流动相从其R杂质中分离出来,不会受到其他两种可能的手性杂质的干扰。该方法提供了有利的洗脱顺序,所有杂质峰都出现在色谱图上氯吡格雷峰之前,而在USP方法所述条件下获得的色谱图中,第二个洗脱的 (R)-杂质B对映体的峰被S-氯吡格雷峰掩盖。此外,采用半制备NP-HPLC分离杂质B的对映体,并测定了其构型稳定性。


文献44:Guo等以糖肽类抗生素万古霉素为CSP,探索了使用 LC-MS+ESI源进行手性分析可接受的流动相参数。其中,在有对于 ESI-MS检测友好的洗脱液条件下,将含万古霉素的2.7 µm表面多孔颗粒CSP与其5 µm全多孔颗粒CSP进行了比较。评估了对22种基本手性药物分离的柱效、选择性和分析时间。表面多孔颗粒CSP在所有情况下均得到了更好的结果,并应用于西酞普兰对映体的强制降解研究。结果表明,表面多孔颗粒柱具有更高的分离效率、更好的灵敏度和更短的分析时间。使用5mM醋酸铵缓冲液:甲醇(10:90,v/v)作为流动相,可以根据MS特性分离和鉴定西酞普兰的对映体及其两种降解产物。


文献45:评估了Lux系列中的七种多糖型CSP在PO模式下分离左美丙嗪样品中的吩噻嗪类安定药右美丙嗪、左美丙嗪亚砜和2-甲氧基吩噻嗪的效果。Lux Cellulose-3(纤维素三(4-甲基苯甲酸酯))和 Lux Amylose-1(直链淀粉三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯))柱对甲美丙嗪对映体具有适当的手性识别能力。选择 Lux Celllose-3 CSP 是因为它在对映体之间获得了更好的分离度,同时还表现出良好的化学选择性。然而,当使用含有0.1%二乙胺的甲醇作为洗脱剂时,左美丙嗪亚砜洗脱到非常接近死体积的位置,并且采用不同的方法,例如添加水或将甲醇换成乙腈或乙醇,都没有带来任何改善。LOD值在0.002 至0.005µg/mL范围内,该方法成功应用于药品分析。


文献46:报道了一种经过验证的方法,在反相条件下使用纤维素-(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯) CSP通过梯度洗脱在8分钟内分离愈创甘油醚对映体和氨溴索。作者主张绿色方法的必要性,并且该研究包含对所开发方法的绿色评估。实验设计优化了分离外消旋愈创甘油醚和氨溴索二元混合物的梯度曲线。使用Lux Cellulose-1作为手性固定相,乙醇:水作为流动相,在6分钟内完成。乙醇梯度为20%至70%。然而,从实用的角度来看,通过适当的优化可以开发出一种更简单的等度方法。如果将其他绿色有机溶剂(如异丙醇)与所测试的五种 CSP 结合筛选,或者研究其他参数(如柱温或酸性/碱性添加剂)的影响,则可能获得一种快速有效的分离方法,而无需采用梯度洗脱。


文献47+48:由于手性药物的生物降解过程和生态毒性通常具有立体选择性,环境样品中药物的手性测定已成为一个主要问题[47]。Ma 等人报道了一种选择性LC-MS/MS方法,用于在RP条件下使用 Chiralpak AD-RH对地表水样品中的三种非甾体抗炎药(氟比洛芬、布洛芬和萘普生)进行对映选择性定量分析。使用以负离子模式运行的 ESI源和MRM检测器。该方法根据洗脱液的有机改性剂的类型和比例、柱温的影响、缓冲液类型和pH等因素进行了优化,以获得良好的手性分离度、较短的分析时间和足够的质谱响应。作为洗脱液的有机组分,乙腈比甲醇提供的结果更好,而缓冲液的pH值似乎是影响保留时间和MS信号强度的主要参数,这对于有机酸分析物来说是可以预料到的。该方法的LOQ值在1.1-37.1ng/L范围内。将验证过的方法应用于环境样品的分析。在24个采样点中,大多数都检测到了布洛芬和萘普生,而氟比洛芬仅在几个地方被检测到。布洛芬和萘普生在不同地表水基质中均表现出S-对映体过量;然而,对映体比例根据采样地点和采样周期的不同而呈现显著变化。


文献49:Rosetti等人报道了在同一色谱运行条件中,采用反相法以直链淀粉三(3-氯-5-甲基苯基氨基甲酸酯)为固定相,同时测定选择性血清素再摄取抑制剂 (SSRI) 舍曲林的对映体杂质和其他四种有机杂质。方法优化包括评估流动相组成和柱温对分离的影响。经验证的方法可在15分钟内实现对所有研究化合物的基线分离,并可用于药物制剂的测定。


文献50:评估和比较了两种手性柱,即具有相同固定相(即直链淀粉三-[(S)-α-甲基苄基氨基甲酸酯])的涂覆型 Chiralpak AS-H 和键合型Chiralpak IH-3,用于在NP条件下对α-硫辛酸和α-二氢硫辛酸的手性分离。键合型固定相允许使用非标准NP洗脱剂类型,除了经典的烷烃:醇类流动相组成外,还可以使用二氯甲烷和乙酸乙酯、四氢呋喃或2-甲基四氢呋喃等有机溶剂。通过应用这些新型洗脱剂,在某些情况下可以获得更好的对映体分离度;然而,没有评估两种柱的粒径差异的影响。热力学研究表明,两种化合物的对映体分离过程都是焓驱动的。使用Chiralpak AS-H柱,可以在 25 分钟内同时实现两种酸的手性分离。使用分析尺寸的Chiralpak IH-3柱分离对映体,然后进行手性测定。基于估计和实验手性特性比较的跨学科过程确定了分离对映体的绝对构型。值得注意的是,在PO和RP条件下比较柱性能可以提供更多有价值的信息和更生态的分离方法。


文献51:Tóth等人开发了一种使用纤维素苯甲酸酯为基质的 CSP 和梯度洗脱的RP方法,用于同时定量分析达泊西汀(一种用于治疗早泄的SSRI)的对映体和有机杂质。筛选阶段包括在PO模式下使用含0.1% (v/v)二乙胺的甲醇、异丙醇或乙腈作为洗脱液测试来自Lux 系列的三种直链淀粉和四种纤维素基质的CSP。选择色谱柱后,对方法进行了进一步优化,包括洗脱液组成,包括有机改性剂的类型和浓度以及酸性/碱性添加剂。为确保每个峰有适当的分离度和可接受的分析时间,采用了梯度洗脱与流动编程相结合的方法。在Lux Cellulose-3色谱柱上使用乙醇为流动相获得了最佳结果,在优化的条件下,所有物质在30分钟内实现了基线分离。虽然杂质-1和杂质-2洗脱到死体积附近,但这并不影响它们的定量测定。最终方法能够测定浓度范围为0.05-0.16%(相对于达泊西汀浓度)的杂质。该方法的应用涉及药房和互联网购买样品的分析。值得注意的是,从互联网上购买的产品质量较低,对映体杂质含量较高。


文献52:在PO条件下,使用含0.1%二乙胺的甲醇、异丙醇或乙腈作为流动相,对7种多糖基CSP进行了测试,以实现降心率药物伊伐布雷定、其对映体杂质和四种相关化合物的同时分离。实验设计对方法中流动相中二乙胺的浓度、洗脱液组成、流速和柱温进行了方法优化。在筛选研究期间,使用甲醇的Lux Cellulose-2(纤维素三(3氯-4-甲基苯基氨基甲酸酯)柱获得了最佳结果,并且获得了有利的洗脱顺序(所有杂质在主峰之前洗脱),所有峰在25分钟内达到基线分离。该方法成功应用于含伊伐布雷定的药物制剂的分析。


文献53:Rosetti等人评估了Chiralpak IA-3对抗抑郁药帕罗西汀(SSRI)及其相关物质的对映体、非对映体和化学选择性的分离能力。帕罗西汀具有两个手性中心,因此可以存在四种立体异构体,但它以单一异构体的形式用于治疗。在欧洲药典专论中,杂质-D为对映体杂质,而杂质-E代表一对非对映体。测试了不同类型的RP洗脱液,其中含有乙腈、乙醇或甲醇作为有机改性剂,以同时实现对映体和非对映体选择性。事实证明,两种醇类改性剂都非常适合此目的。热力学研究表明,非对映体的分离是熵驱动的,而对映体的分离是焓驱动的过程。尽管含有甲醇的流动相在对映体和非对映体选择性方面被证明是最有利的,但用它无法实现适当的化学选择性。优化后的方式是以混合物乙醇:水:二乙胺(80:20:0.1,v/v/v)作为流动相,可以将帕罗西汀的对映体与研究中检查的每个杂质分离。


文献54:Camilo等人比较并评估了两种长度不同(5cm和10cm)的基于直链淀粉三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)为固定相的色谱柱的分离效率,以及同类型色谱柱与非手性色谱柱的组合(5cm联苯色谱柱通过零死体积连接器连接到5cm手性色谱柱)的分离效率,重点关注选择性和分析时间。以四种非甾体抗炎药(氟比洛芬、布洛芬、酮洛芬和萘普生)的外消旋体为模型化合物。在所应用的条件下,四种对映体对中的三种可以分离,即布洛芬、萘普生和氟比洛芬。研究了等度和梯度的方法,并比较了结果以评估每种策略的优缺点,重点关注分离度和分析时间。所得结果表明,在某些情况下,色谱柱偶联可以提供更短的分析时间和更好的分离度。通常,非手性柱与手性柱的组合会增加该方法的化学选择性,但使用相同长度的手性柱时对映选择性更高。


文献55:Szabó等人报道了一种适用于依他普仑质量控制的方法,用于测定该药物的对映体杂质和三种潜在的合成相关化学杂质。该方法的筛选步骤包括在PO和RP条件下评估三种基于直链淀粉和四种基于纤维素的CSP。在选择色谱柱和流动相类型(含有的乙腈和水混合流动相)后,进行了方法优化,包括研究温度、流速和洗脱液组成。在 Lux Cellulose-1色谱柱上绘制西酞普兰对映体的保留因子与二元流动相的水浓度的关系图,产生了U形保留模式,这是此类CSP的HILIC-RP 双重行为的典型特征。事实证明,手性分离机制在PO和RP条件下都是焓驱动过程。经验证的方法可以在14分钟内测定出相对于艾司西酞普兰浓度为0.05-0.1%的被检杂质,并被证明适用于实际药物样品。


文献56:Cantatore等人开发了两种新方法,即NP和RP HPLC 法,用于在纤维素基质(Chiralcel OJ-H)上同时测定SSRI抗抑郁药依他普仑的对映体和有机杂质。在欧洲药典和美国药典专论中,依他普仑的手性杂质都以外消旋形式而不是S构型来报道。因此,使用相同的分析柱收集了29种杂质中的13种对映体富集分子,并根据其电子圆二色性特性确定其绝对构型。没有有机杂质对西酞普兰对映体产生干扰。此外,除杂质C之外,所有手性杂质的对映体都可以用应用的NP和RP 方法分离。S-和R-对映体的LOQ分别为4.5和3.8µg/mL。


文献57:在RP条件下,使用0.05% 三氟乙酸 (TFA) 与不同的有机改性剂(乙腈、乙醇和甲醇)作为流动相,对四种基于纤维素的 CSP(Chiralpak IB-3、Chiralpak IJ-3、Chirapak IC 和 Lux Cellulose-2)进行了评估,对瑞舒伐他汀(HMG-CoA还原酶的竞争性抑制剂)进行了手性分离。在应用条件下,只有Lux-Cellulose-2柱在使用含有有机改性剂(乙醇、甲醇或乙腈)和0.05% TFA的混合物作为流动相的水溶液时表现出适当的对映选择性。虽然该方法表现出良好的选择性,但杂质A的保留时间较长(超过80分钟)。因此,采用梯度洗脱以缩短分离时间。与欧洲药典中的等度HPLC方法相比,梯度洗脱法提供了更短的分析时间和更好的化学和对映体选择性。对映体杂质的 LOD和LOQ分别为0.05和0.15µg/mL。该方法经过部分验证后,应用于药品分析。


文献58:最近,我们的研究小组报道了一种新的RP-HPLC法,用于同时测定口服抗糖尿病药物维格列汀对映体杂质和该药物的另外四种非手性相关化合物。在PO模式下评估了五种多糖 CSP(Lux Amylose-1、Lux Amylose-2、Lux-Cellulose-1、Lux Cellulose-2 和 LuxCellulose-3),流动相由纯甲醇、乙醇、异丙醇或含0.1%二乙胺的乙腈组成。根据色谱柱的手性识别能力进行选择后,测试了不同的水-有机洗脱液,以实现所有目标分析物的同时分离。发现 Lux-Cellulose-2 色谱柱对维格列汀对映体可提供最佳的手性分离。使用各种水-有机流动相进行了进一步研究,以实现所选化合物的同时手性-非手性分离。方法优化包括两步实验设计方法:筛选设计和优化设计。最佳条件下,在25分钟内即可测定所有浓度为0.1%的杂质(相对于维格列汀)。图 2 显示了在优化条件下获得的代表性色谱图。


图 2. (a) 在优化条件下添加0.1%各杂质的维格列汀样品色谱图(CSP–Lux Cellulose-2,柱温:45 °C,流动相:甲醇:水:二乙胺 80:20:0.2 (v/v/v),流速:0.45 mL/min,紫外检测波长 215 nm)。(1—维格列汀酰胺,2—R-维格列汀,3—维格列汀,4—维格列汀-二聚体,5—维格列汀-二酮哌嗪,6—脱羟基-维格列汀)。

 (b) 维格列汀及其杂质的化学结构。 


表1总结了上述分离方法的概述。研究按时间顺序列出。这种按时间顺序排列的结构有助于理解研究的进展、趋势或模式的出现以及理论或方法的演变。

表 1. 已发表的手性-非手性联合分离HPLC方法


讨 论

1. 不同类型的 CSP 及其在同时分离手性-非手性杂质方法中的应用

多糖型(大赛璐I系列和H系列)

多糖基CSP是手性色谱中最成功、最常用的CSP类,约占所有已记录的手性HPLC方法的90%。它的首次应用可以追溯到20世纪70 年代 [10,59],而它作为涂覆在二氧化硅颗粒上的苯基氨基甲酸酯衍生物在HPLC中的应用,要归功于Okamoto等人在1984年的工作[60]。最常见的多糖基CSP是纤维素和直链淀粉的氨基甲酸酯和酯;另外,其他衍生物,如几丁质和壳聚糖的衍生物,也被成功应用。它们与多种溶剂兼容,因此可应用于不同的分离模式(NP、PO、HILIC 和 RP)。此外,键合型的CSP可与“非标准”溶剂一起使用(例如丙酮、氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯、四氢呋喃等);然而,键合后会影响它们的手性选择性[61–63]。它们有特定的结构性质,如螺旋碳水化合物骨架的构象手性、单糖单元的立体中心以及连接到多糖链上的酯和苯基氨基甲酸酯取代基的功能团,提供了参与CSP手性识别机制的不同类型分子间相互作用(氢键、偶极-偶极、π-π、包合等),这些相互作用使多种药物的手性分离成为可能 [64,65]


事实证明,多糖CSP能够同时分离对映体和非手性相关化合物以及药物代谢物,以便从药物和生物样品中进行测定。它们的应用不仅包括经典的NP和RP色谱法,而且还成功用于PO和HILIC模式。所用洗脱液类型对对映体识别过程的影响很难预测,因为对映体选择性分析物-CS相互作用具有非常复杂的性质,不仅涉及导致对映体-CS复合物形成的不同分子间力,还涉及洗脱液组成作用下碳水化合物结构的可能构象变化。还必须考虑其他参数,例如柱温的影响、酸性/碱性添加剂的浓度等 [10]。此外,多糖CSP在水-有机流动相中的HILIC行为非常有趣,具有非对映选择性,在改变洗脱液的水含量时,CSP的对映选择性在许多情况下保持不变 [37,41,66,67]。这种现象使得能够根据亲水/疏水特性优化具有不同化学结构的分析物的分离,而不会显著改变手性化合物的分离度。


多种多糖CSP被应用于同时分离手性-非手性杂质,显示出它们的多功能性。最常用的是纤维素三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)衍生物和直链淀粉,但其他衍生物,如直链淀粉三(3-氯苯基氨基甲酸酯)、纤维素三(3,5-二氯苯基氨基甲酸酯)、纤维素三(3-氯-4-甲基苯基氨基甲酸酯)、纤维素三(4-甲基苯甲酸酯)基、直链淀粉三(3-氯-5-甲基苯基氨基甲酸酯)、直链淀粉三[(S)-α-甲基苄基氨基甲酸酯]也有使用。在一些情况下,可以将梯度洗脱与这些色谱柱结合使用。


蛋白质型

蛋白质型CSP结构复杂,涉及多种不同的功能基团,因此可以与许多手性药物发生立体选择性相互作用。它们的手性识别机制主要基于氢键的形成以及 π-π、偶极-偶极和离子相互作用。然而,与稳定性问题较少的新型CSP相比,它们的局限性(例如对pH、离子强度和洗脱液的有机成分的敏感性)导致其在过去二十年中受欢迎程度下降。蛋白质CSP的另一个缺点是它们在制备应用中的负载能力不足。最常见的代表包括人血清白蛋白、牛血清白蛋白、α1-酸性糖蛋白、卵类粘蛋白和纤维二糖水解酶CSP [68,69]。只有几种类型的蛋白质CSP用于同时进行对映体和化学选择性分离,例如CBH和AGP基质的色谱柱。这些用于对几种药物及其主要代谢物的对映体测定,以评估其代谢的立体选择性。尽管蛋白质CSP可以应用于不同类别的分析物,并且通常具有良好的对映选择性,但它们的化学选择性在许多情况下还不够,并且在同一色谱运行中只能分离两三种结构不同的化合物。


β-环糊精

键合型β-环糊精基CSP出现于20世纪80年代,至今仍是研究的热门领域。β-环糊精衍生物的手性识别机理主要基于分子部分(如芳香环或其他疏水基团)与疏水环糊精腔的包合,以及形成次级相互作用,如氢键和偶极-偶极或离子相互作用(仅对于可电离环糊精而言)。非包合(表面型)复合物的形成也是可能的,尤其是在NP和PO模式下。不同的环糊精衍生物,如天然β-环糊精、苯基氨基甲酸酯-β-环糊精、氯或甲基取代的苯基氨基甲酸酯-β-环糊精,是应用最广泛的环糊精CSP,主要通过不同的键合技术制备,如醚键或脲键、点击化学等。除了作为手性选择剂具有高度多功能性外,环糊精已经在电迁移技术中证明了其化学选择性潜力,此外,环糊精在非手性化合物分析中的应用也具有潜力。到目前为止,天然β-环糊精及其二甲基化和苯基氨基甲酸酯衍生物的CSP已经应用于同时手性-非手性分离,包括药物对映体及其代谢物的生物分析测定,以及为药物质量控制而开发的方法。


糖肽大环抗生素

基于糖肽大环抗生素的CSP出现于20世纪90 年代,由于其具有复杂的相互作用能力,如静电、氢键、疏水、偶极-偶极和 π-π 相互作用以及空间排斥,成为手性HPLC中一种用途广泛的工具。此外,它们的多模态性质使其可应用于RP、NP、PO 和极性离子 (PI) 模式。糖肽抗生素结构中存在的多种类型的功能团,根据所用洗脱液类型和分析物的性质,可以提供复杂的手性识别能力模式。因此,使用它们可以解析多种对映体对。此外,由于它们具有相似的对映选择性以及更高的稳定性和与不同洗脱液类型的兼容性,在许多情况下,它们取代了基于蛋白质的CPS。目前仅发表了少数几种使用替考拉宁或万古霉素CSP 进行生物分析或用于手性药物质量控制的对映体和化学选择性方法。所开发的方法能够分离多种手性药物及其代谢物,以及西酞普兰的对映体及其降解产物。此外,由于糖肽的结构和物理化学性质相似,因此其他抗生素CSP也有望获得良好的化学选择性。


2. CSP上非手性分离的化学选择性分离机制


人们已经深入研究了对映体在不同类型CSP上的保留行为背后的手性识别机制;然而,关于非手性化合物在CSP上的行为信息了解不足,而且很多时候,结论都是基于手性分析过程中获得的观察结果得出的。正如Scriba等人在最近的一项研究中指出的那样,“应该记住,选择剂往往也表现出化学选择性,因为结构相关或不相关的化合物的结合热力学也不同。因此,手性选择剂可以同时分离立体异构体和其他化合物。”理论考虑和实验结果都支持这一假设。


在第一种方法中,CSP的化学选择性可从非立体选择性分析物-选择剂相互作用中得出,这取决于CS(手性选择剂)和分析物的物理化学和结构特性,但残留硅醇基团的贡献也是可能的。实验结果表明,几种CSP的非手性分离机制与分析物分子的固有亲水性有很好的相关性。在最近的一项研究中,计算机辅助机械建模表明,在手性CD-Ph 柱中获得的依折麦布及其相关化合物的保留时间和分离度值与预测数据之间存在很好的相关性。此外,对于相同的分析物,相同软件对于 Chiralcel OD的预测精度较低。多糖CSP的不同行为可以通过其独特的分离机制来解释,涉及与经典非手性RP系统中存在的其他类型的相互作用。图3和4分别显示了在Chiral CD-Ph和Chiralcel OD柱上获得的依折麦布及其相关物质的虚拟色谱图和实验色谱图。使用相同软件对手性分离的可预测性进行验证的效果不佳。基于替考拉宁和瑞斯托霉素 A和直链淀粉三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)的CSP没有表现出特定的 RP保留行为,这可能是因为氢键相互作用在其分离机制中非常重要。有趣的是,基于万古霉素的CSP表现出典型的RP保留机制,并且其对映体选择性具有良好的可预测性。同样,羟丙基改性的β-环糊精CSP 在阻转异构体的分离中表现出良好的可预测性。总结这些观察结果,基于CD的CSP在反相条件下的对映体和化学选择性的机制似乎与溶剂疏性理论描述的非手性系统的过程相似,而色谱建模的应用可以成为方法开发中非常有用的工具,因为它可以缩短整个过程。对于多糖和糖肽CSP,额外的相互作用提供了不同的保留机制,尤其是对于对映体分离;因此,方法开发不可或缺地包含一个反复试验阶段,建模可用于微调分离条件。 


图 3. (a) DryLab 软件(版本 4.5)生成的虚拟色谱图

(b) 手性CD-Ph柱在设定点1下测试获得的实验色谱图(1—依折麦布二醇;2—THP(四氢吡喃)化合物;3—RRS 依折麦布;4—单氟依折麦布;5—依折麦布 API;6—依折麦布酮;7—TBDMS(叔丁基二甲基硅基)酮;8—苄基化依折麦布)。转载自 Ferencz 等人 [90];

(c) 依折麦布及其杂质的化学结构。


图4 (a) DryLab软件(版本 4.5)生成的虚拟色谱图;(b) Chiralcel OD柱设定点1测试时获得的实验色谱图(1—依折麦布二醇;2—去氟依折麦布;3—依折麦布 API;4—THP(四氢吡喃)化合物;5—依折麦布酮;6—TBDMS(叔丁基二甲基硅基)酮;7—苄基化依折麦布)。


3. 未来展望

值得注意的是,基于实验设计的方法优化已成功应用于对映体和化学选择性分离的多个案例,证明了基于经验模型构建的统计方法仍然可以独立于保留机制的性质使用。符合质量设计要求的方法开发是当前药物分析中几乎强制性的方法,包括应用实验设计方法提供的统计工具,这种方法可能很快也会在基于单CSP的手性-非手性分离中得到重视。


开发同时具有对映体和化学选择性的新方法的必要性体现在以下事实中:在多个案例中,用于控制药物对映体纯度的药典方法的化学选择性不足。在这种情况下,必须特别注意避免可能与所检测的手性杂质共流出的其他相关化合物的干扰。此外,能够从环境基质中分析一组结构相似的化合物的方法的选择性增强的必要性显而易见;因此,可以期待发表更多关于该主题的文章(同时进行手性-非手性分析)。


非手性色谱法中已经众所周知的趋势是减小色谱柱尺寸和固定相的粒径,以实现更高分离效率,这一趋势在CSP领域同样可见。颗粒生产和色谱柱填充程序的技术发展已经对手性分离效率和分析时间产生了巨大影响。这些事实可以为组合手性-非手性分析提供更多视角,例如高效的色谱柱偶联程序,以及新一代CSP更好的化学选择性。然而,要从这些机会中获益,还需要新一代设备,具有更高的耐压性和更高的检测频率。


结 论

本研究概述了采用单柱+CSP同时分离手性-非手性化合物的HPLC方法。


用于同时分离手性-非手性方法中的 CSP 必须具有手性识别机制,以便高效分离对映体,同时还能够调节非手性化合物的保留。这需要在手性分离的立体选择性相互作用和非手性保留的非立体选择性相互作用之间保持微妙的平衡。化学选择性,即根据分析物的化学性质选择性保留分析物的能力,在同时分离手性-非手性化合物方法中至关重要。


基于多糖的CSP是手性色谱中最成功和应用最广泛的一类,因为这些 CSP(特别是纤维素和直链淀粉氨基甲酸酯和酯)的多功能性涵盖了各种分离模式,使其可用于NP、PO、HILIC和RP色谱。多糖 CSP的独特结构特性,包括螺旋碳水化合物骨架的构象手性、单糖单元的立体中心以及酯和苯基氨基甲酸酯取代基的功能团,有助于手性识别所必需的各种分子间相互作用。这些属性使得能够同时从复杂的药物和生物样品中分离对映体、非手性化合物和药物代谢物。


虽然蛋白质型CSP对各种手性药物表现出立体选择性,但它们对 pH、离子强度和有机成分的敏感性有限,导致其受欢迎程度下降。键合型的β-环糊精类CSP具有很高的多功能性,因为CS(手性选择剂)已成功用于同时进行手性-非手性分离,包括药物对映体及其代谢物的生物分析测定。基于糖肽大环抗生素的CSP因其复杂的相互作用能力而成为手性HPLC中的多功能工具;它们在RP、NP、PO和PI 模式下具有多模态适用性。


不同CSP上的手性识别机制已得到广泛研究,但对化学选择性分离过程中涉及的保留机制的理解仍然不足。CSP的化学选择性可能来自非立体选择性分析物-选择剂相互作用,实验结果表明非手性分离机制与分析物分子的固有亲水性之间存在相关性。


展望未来,符合质量设计要求的方法开发(结合统计工具)有望在优化基于单CSP的手性-非手性分离中发挥更重要的作用。此外,颗粒生产和柱填充程序的技术进步为下一代CSP带来了希望,为解决当前的分析挑战提供了新的视角。


手性色谱柱中各种CSP的不断发展和应用为解决药物和环境分析中复杂的分析情况提供了宝贵的工具,强调了在同时进行对映体和化学选择性分离时增强选择性的必要性。


参考文献

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