L-酒石酸辛酯萃取拆分普萘洛尔对映体

 彭霞辉^{1, 2}, 黄可龙², 焦飞鹏², 赵学辉², 于金刚²

(1. 长沙大学 化学与环境科学系, 湖南 长沙, 410003;

2. 中南大学 化学化工学院, 湖南 长沙, 410083)

摘 要：

分普萘洛尔对映体的手性选择体L-酒石酸辛酯。 研究普萘洛尔对映体在手性选择体L-酒石酸辛酯的水和1, 2-二氯乙烷两相体系中的萃取分配行为。 考察pH值、 L-酒石酸辛酯浓度和磷酸盐浓度对分配系数(K)和分离因子(α)的影响。 研究结果表明: L-酒石酸辛酯与普萘洛尔I(+)-对映体比L-酒石酸辛酯与Ⅱ (-)-对映体形成更稳定的非对映体复合物。 分配系数随着pH值的增加而增加, 分离因子随着pH值升高而下降; 分配系数随着L-酒石酸辛酯浓度的增大而增大, 分离因子先随浓度增大而稳定上升, 后随浓度增加反而缓慢下降; 磷酸盐浓度对分配系数和分离因子也有较大影响。

关键词: 手性拆分; 普萘洛尔; L-酒石酸辛酯

中图分类号:O657.71 文献标识码:A 文章编号: 1672-7207(2005)06-0983-05

Separation of propranolol enantiomers by extraction with L-n-octyl tartrate

PENG Xia-hui^{1, 2}, HUANG Ke-long² , JIAO Fei-peng², ZHAO Xue-hui², YU Jin-gang²

(1. Department of Chemical and Environment Science, Changsha University, Changsha 410003, China;

2. School of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract: Distribution behavior of propranolol enantiomers was examined in aqueous-1, 2-diochloroethane of a two-phase system containing the synthesis of chiral selector L-n-octyl tartrate. The influences of pH value, concentrations of L-n-octyl tartrate and phosphate salt on partition coefficients(K) and separation factors(α) were investigated. The experimental results show that L-n-octyl tartrate can form more stable diasteromeric complexes with propranololⅠ(+)-enantiomer than with Ⅱ (-)-enantiomer. With the increase of pH value, partition coefficient (K) increases, but separation factor (α) decreases. With the increase of concentration of chiral selector K increases, and α increases in lower concentrations and decreases in higher concentrations. And concentrations of phosphate salt also have a big influence on K and α.

Key words: chiral separation; propranolol; L-n-octyl tartrate

普萘洛尔是临床广泛应用的重要β-受体阻滞剂药物, 用于治疗高血压、 心律失常和心绞痛, 疗效良好^[1-4]。 一直以外消旋体的形式入药, 动物实验结果表明, S(-) 普萘洛尔对β受体的阻滞程度比R(+) 普萘洛尔的约大100倍^[5-7], R(+) 普萘洛尔不仅对β受体的阻滞作用很小, 而且有避孕作用, 可作为一种有效的避孕药。 因此, 以外消旋体形式入药的普萘洛尔不仅治疗心脏系统疾病的效能不佳, 而且容易带来副作用。 将外消旋普萘洛尔拆分为手性纯化合物, 并作为2种不同的药物分别入药, 是提高我国普萘洛尔药品质量的有效方法。 如何获得单一旋光手性药物成为当前国际药物研究的热门课题^[8-12]。 对于普萘洛尔外消旋体的制备性分离研究, 目前国内外未见报道。

为此, 作者研究了L-酒石酸辛酯的合成, 并采用L-酒石酸辛酯作为手性选择体液-液萃取普萘洛尔, 使它的对映体分离, 并考察pH值、 手性选择体L-酒石酸辛酯浓度和磷酸浓度等因素对分配系数(K)和分离因子(α)的影响。  

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

主要仪器有: ZD-2型调速多用振荡器(金坛市节能分析仪器厂制造), Waters高效液相色谱仪, 484UV检测器。

主要试剂有: L-酒石酸(上海新浦化工厂生产),[α]²⁰_D=+12.2°, 含量为99%, 普萘洛尔(百灵威试剂有限公司生产); N-苄氧羰基-S-苯基-L-半胱胺酸甲酯(MBPCE)(百灵威试剂有限公司生产); 辛醇(上海化学试剂站中心试剂厂生产)。

1.2 色谱分离条件

色谱分离条件^[13]: 色谱柱为Nova Pak CN HP 8 mm×100 mm cartridge; 柱温为室温; 流动相为V(二氯乙烷)∶V(乙醇)=97∶3, 其中c(MBPCE)=3.5 mmol/L; 流速为0.5 mL/min; 检测波长为254 nm。

1.3 L-酒石酸辛酯的合成

称取0.15 mol L -酒石酸、 0.375 mol辛醇和0.01 mol对甲苯磺酸放入装有300 mL甲苯的圆底烧瓶中, 油浴加热, 保持反应温度110 ℃, 磁力搅拌, 反应5 h左右, 分出理论体积量的水约5 mL后, 停止反应。 待反应混合物冷却至室温, 反应液分别用100 mL的饱和NaHCO₃溶液洗涤2次, 100 mL的去离子水洗1次, 无水MgSO₄干燥过夜, 过滤, 滤液用减压蒸馏除去溶剂甲苯和过量的辛醇, 冷却得到白色固体L-酒石酸辛酯^[14]。

1.4 萃取实验

将10 mL含有L-酒石酸辛酯的1, 2-二氯乙烷溶液和10 mL含有普萘洛尔外消旋体Na₂HPO₄/H₃PO₄缓冲溶液加入60 mL的分液漏斗中, 室温振荡2.5 h。 振荡完毕, 两相静止分层后取水相进行高效液相色谱分析, 有机相被萃物浓度采用差减法求得, 计算时未考虑萃取前后两相的体积变化。 两对映体分配系数(和) 可通过求得。 其中, 和分别为水相中I(+)和Ⅱ(-)对映体的起始浓度,和分别为萃取平衡时, 水相中I(+)和Ⅱ(-)对映体的浓度; 分离因子(α)即立体选择性, 可通过求得。

2 结果和讨论

2.1 L-酒石酸辛酯的结构

L-酒石酸酯的红外光谱图如图1所示。

图 1   L-酒石酸辛酯的红外光谱图

Fig. 1   Infrared spectrum for L-n-octyl tartrate

由图1可知: 在约3500 cm^-1处有一尖锐吸收峰, 属—OH的伸缩振动, 说明有羟基存在, 没有生成内酯。 在1000~1200 cm^-1处出现羟基的C—O伸缩振动吸收峰, 1740 cm^-1处为酯的C-O的伸缩振动吸收峰, 在2800~3000 cm^-1处出现的是C—H伸缩振动吸收峰。

2.2 pH值对K和α的影响

在研究普萘洛尔对映体的萃取分配行为时, 需准确测定2对映体在两相中的含量。 图2所示为普萘洛尔对映体样品的色谱分离图。 由图可见, 普萘洛尔两对映体几乎达到基线分离。 首先出峰的为R异构体, 后出峰的为S异构体。

为考察pH值对K 和α的影响, 研究了普萘洛尔对映体在不同pH值时, 含有L-酒石酸辛酯手性选择体的水—有机溶剂(1, 2-二氯乙烷溶液)两相系统中的分配行为。 溶液pH值和分配系数(K)以及分离因子(α)的关系如图3和图4所示。

由图3可见, 普萘洛尔对映体的分配系数随着pH值的增加而增加; 然而, 由图4可知, 分离因子随着pH值升高而下降; 在实验pH值范围内, K_Ⅰ总是大于K_Ⅱ, 即α大于1。 pH值不同时, 普萘洛尔对映体分配行为的差异正是表明在萃取体系中存在两非对映体复合物, 即L-酒石酸辛酯与普萘洛尔对映体形成了两非对映体复合物。

图 2   普萘洛尔对映体的色谱分离

Fig. 2   Chromatography separation of propranolol enantiomers

图 3   pH值对分配系数K_Ⅰ和K_Ⅱ的影响

Fig. 3   Influence of pH value on partition coefficients

图 4   pH值对分离因子α的影响

Fig. 4   Influence of pH value on separation factor

2.3 L-酒石酸辛酯浓度对K和α的影响

由于萃取过程中涉及L-酒石酸辛酯与普萘洛尔对映体依靠多种分子之间作用力生成两非对映体复合物的反应, L-酒石酸辛酯的浓度不但对分配系数有较大的影响, 而且必将影响分离因子。 以1, 2-二氯乙烷为有机相溶剂, 在pH=7.0时, 考察L-酒石酸辛酯浓度对K和α的影响, 结果如图5和图6所示。

图 5   L-酒石酸辛酯浓度对分配系数和影响

Fig. 5   Influence of concentration of L-n-octyl tartrate on partition coefficients

图 6   L-酒石酸辛酯浓度对分离因子α的影响

Fig. 6   Influence of concentration of L-n-octyl tartrate on separation factor

由图5和6可以发现, 对映体分配系数随着L-酒石酸辛酯浓度的增大而增大。 分离因子α先随浓度增大而稳定上升, 约1.1 mol/L时, α达最大, 然后随浓度增加, α反而缓慢下降; 在实验浓度范围内, K_Ⅰ总是大于K_Ⅱ, 即α大于1, 说明L-酒石酸辛酯对普萘洛尔Ⅰ(+)-对映体的萃取能力大于对普萘洛尔Ⅱ(-)-对映体的萃取能力。

2.4 磷酸盐浓度对K和α的影响

实验发现, 磷酸盐浓度对普萘洛尔在水中的溶解度有较大的影响, 在0.3 mol/L的Na₂HPO₄/H₃PO₄缓冲溶液(pH 7.0)中的溶解度约为在纯水溶液中溶解度的3倍。 因此, 在研究普萘洛尔手性萃取时, 有必要对磷酸盐浓度对K和α的影响进行考察。 以1, 2-二氯乙烷为溶剂, L-酒石酸辛酯为手性选择体, 浓度为0.31 mol/L, 在pH=7.0时, 考察磷酸盐浓度对K 和α的影响。 由图7可见, 对映体分配系数随着磷酸盐浓度的增加而稳定上升; 而从图8可以发现, 分离因子随磷酸盐浓度的增加而下降。

图 7   磷酸盐浓度对分配系数K_Ⅰ和K_Ⅱ的影响

Fig. 7   Influence of concentration of phosphate salt on partition coefficients

图 8   磷酸盐浓度对分离因子α 的影响

Fig. 8   Influence of concentration of phosphate salt on separation factor

3 结 论

a. 合成了手性选择体L-酒石酸辛酯。

b. L-酒石酸辛酯与普萘洛尔I(+)-对映体比L-酒石酸辛酯与Ⅱ (-)-对映体形成更稳定的非对映体复合物。

c. 分配系数随着pH值的增加而增加, 分离因子随着pH值升高而下降;

d. 分配系数随着L-酒石酸辛酯浓度的增大而增大, 分离因子先随浓度增大而稳定上升, 后随浓度增加反而缓慢下降;

e. 分配系数随着磷酸盐浓度的增加而稳定上升, 分离因子随磷酸盐浓度的增加而下降。

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收稿日期:2005-01-02

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(20376085)

作者简介: 彭霞辉(1963-), 女, 湖南宁乡人, 副教授, 博士研究生, 从事功能材料化学和药物研究

论文联系人: 彭霞辉, 女, 副教授; 电话: 13077323809(手机); E-mail: pxiahui@yahoo.com

摘要: 合成了萃取拆分普萘洛尔对映体的手性选择体L-酒石酸辛酯。 研究普萘洛尔对映体在手性选择体L-酒石酸辛酯的水和1, 2-二氯乙烷两相体系中的萃取分配行为。 考察pH值、 L-酒石酸辛酯浓度和磷酸盐浓度对分配系数(K)和分离因子(α)的影响。 研究结果表明: L-酒石酸辛酯与普萘洛尔I(+)-对映体比L-酒石酸辛酯与Ⅱ (-)-对映体形成更稳定的非对映体复合物。 分配系数随着pH值的增加而增加, 分离因子随着pH值升高而下降; 分配系数随着L-酒石酸辛酯浓度的增大而增大, 分离因子先随浓度增大而稳定上升, 后随浓度增加反而缓慢下降; 磷酸盐浓度对分配系数和分离因子也有较大影响。