浅析手性化合物的拆分方法

手性化合物的拆分至关重要，因为这可确保药物的安全性和疗效，考虑到不同立体异构体可能在生物体内表现出不同的药理作用，其中一些可能有不良副作用。在科学研究领域，理解每个对映体的物理化学性质有助于探索手性物质的本质及其在自然界中的作用。此外，对于农药和化学品，通过分离出单一、无害或低毒性的对映体可以减少对环境的污染，提高产品效率。因此，手性化合物的拆分工作对于药品安全、科学研究和环境保护具有不可或缺的重要性。

手性拆分是指利用物理、化学或生物等多种拆分方法，将已存在的外消旋体通过分离纯化得到单一光学异构体，目前主要有手性色谱拆分、直接结晶拆分和间接结晶拆分等方法。这些方法的局限在于拆分的理论产率是50%，若想要提升该理论产率则应在拆分的同时将不需要的对映异构体外消旋化，使其不断转化为需要的异构体，即将拆分和外消旋化同时进行，从而实现连续的拆分来提升理论产率。

手性拆分实验室

手性色谱拆分

外消旋体通过手性色谱柱实现两种构型的分离，手性色谱柱(Chiral HPLC Columns)是由具有光学活性的单体，固定在硅胶或其它聚合物上制成手性固定相。通过引入手性环境使对映异构体间呈现物理特征的差异，从而达到光学异构体拆分的目的。

要实现手性识别，手性化合物分子与手性固定相之间至少存在三种相互作用。这种相互作用包括氢键、偶极-偶极作用、π-π作用、静电作用、疏水作用或空间作用。手性分离效果是多种相互作用共同作用的结果。这些相互作用通过影响包埋复合物的形成，特殊位点与分析物的键合等而改变手性分离结果。由于这种作用力较微弱，因此需要仔细调节、优化流动相和温度以达到最佳分离效果。

色谱拆分方法主要包括气相色谱(GC)、超临界流体色谱(SFC)、毛细管电泳(CE)和毛细管电色谱(CEC)等，其中高效液相色谱(HPLC)因其独特的优势成为手性分析领域最常用的一种技术。

色谱仪器

HPLC分离法又分为手性固定相法(CSP)和手性流动相添加剂法(CMPA)，前者应用广泛。例如：抗抑郁药物舍曲林的合成新工艺是将手性拆分从最后一步提前到第一步，起始原料使用以多糖为固定相的手性色谱柱进行分离得到(4S)-Tetrolone，收率为98%，异构体(4R) -Tetrolone定量回收且实现消旋化。在依地普仑的生产工艺中，应用模拟移动床色谱(SMBC)实现了手性拆分。

超临界流体色谱(SFC)是一种流动相温度、压力均高于或略低于临界点的色谱技术，所用流动相有CO2、NH3、正丁烷等﹐其中CO2最为常用。超临界流体具有粘度小、扩散系数大、密度高等特点，具有强的溶解能力，可以迅速将产物洗出，且适于分离难挥发和热稳定性差的物质。SFC已经从对手性药物进行分析转向能生产几毫克到几百克样品的半制备或制备规模。益康唑、贝康唑、联苯康唑等抗真菌药物的分离即是通过SFC实现的。

直接结晶拆分

此方法适用于外消旋混合物(聚集体)，利用两种构型溶解度的差异，通过结晶的方法使得外消旋体中的理想异构体结晶析出，而另一种构型的异构体则保留在母液中，以此达到拆分的目的。为了促进目标构型析晶，可以加入晶种，例如向外消旋混合物的溶液中加入R构型的晶种，则会选择性的析出R构型的晶体，母液就富余了S构型的化合物；继续加入S构型的晶种，此时就选择性的析出S构型的化合物，该过程可以反复进行至母液中产品纯度降低到杂质影响晶体析出为止。

比较经典的例子是Pasteur于1848年通过缓慢蒸发外消旋酒石酸盐的水溶液,形成大颗粒晶体，借助放大镜用镊子把不同性状的晶体分开, 获得了(+)-/(-)-酒石酸的钠铵盐，但这种案例比较罕见。

间接结晶拆分(化学拆分)

该方法适用于外消旋体化合物，可采用与另一手性化合物(即拆分剂, resolving agent)形成非对映异构体混合物的方法，利用这对非对映异构体的溶解度和结晶速率的差异，通过结晶法进行分离，最后脱去拆分剂即得到单一构型的异构体，最常见的拆分剂是手性酸或手性碱。该方法技术相对成熟且成本低，应用范围较广，适合于大规模工业生产且工艺稳定可控。

抗惊厥药普瑞巴林(Pregabalin)采用非对映异构体拆分法合成:1) 以(S)-扁桃酸为拆分剂对外消旋终产物进行手性拆分; 2)以(S)-α-甲基苄胺为拆分剂对关键中间体进行拆分，得到R型异构体，对映体过量值(enantiomeric excess, ee)接近100%，收率为35%, 再通过霍夫曼降解获得S构型的普瑞巴林。

非对映异构体拆分已有一百多年的历史，其技术含量虽不高，但仍然是当今应用最广泛的一种拆分方法。结晶诱导的不对称转化使光学纯异构体的理论收率超过50%成为可能。近年出现了组合拆分、复合拆分、包合拆分和包结拆分等新技术，是对非对映异构体拆分的有效补充。

手性中间体是具有光学活性的化合物，它们可以通过不对称反应或使用手性催化剂制备，并且是合成最终手性目标产物的关键步骤，它们在手性化合物合成中起着至关重要的作用。借助手性中间体，化学家们可以以更高的效率和选择性来合成目标手性化合物，这在药物合成中尤其重要，因为很多药物分子都是手性的，且通常只有一个对映体具有期望的药效。

手性中间体的使用有助于减少无效或有害副产品的生成，从而提高药物安全性并减少环境污染。由于生物体内往往只偏好一种对映体，因此高质量的手性药物通常需要高度对映体过量的合成路径，而手性中间体正是实现这一目标的关键。

总之，手性中间体的应用不仅提升了合成手性化合物的精确度和产率，还有助于降低生产成本和环境影响，是现代合成化学和医药制造中不可或缺的一环。

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