Энантиомероное разделение лекарств  с использованием смеси нейтральных и заряженных ЦД.

Аннотация

Двойные ЦД системы часто дают хорошее разрешение. Краткие теоретические основы описывающие влияние хиральной разрешающей способности  и эффективной подвижности двух ЦД и общая селективность энантиомерного разделения. Конкретные примеры применение в области фармации, основанные  на применении  смеси нейтральных  и заряженных ЦД.

Введение:

Для фармакокинетических и клинических исследований, а также для лекарственного сырья необходима  энантиомерная чистота лекарств. Самый обычный подход для разделения энантиомеров это добавление ЦД  в рабочий буфер, из-за доступности различных видов чистых и производных ЦД, низкой цены, хорошей растворимости в водных электролитах, прозрачности, стабильности и широкого применения. Химическая модификация чистых ЦД ведет к значительным изменениям  в физико-химических свойствах и хиральному разделению. Комплексобразование ЦД  ведет к энантиомерному разделению в КЭ при условии, что существует различие в стабильности не только между комплексами  ЦД и энантиомерами аналита, но и различие в подвижности между свободной и комплексной формами аналитов.

В отличие от нейтральных  ЦД, заряженные ЦД производные  имеют собственную электрофоретическую подвижность, что позволяет их использовать как переносчики в электрокинетической хроматографии при разделении нейтральных или ионизированных соединений в нейтральном состоянии.

 В некоторых случаях энантиоразделение дает добавление смеси двух селекторов.

 В 13, 14, использована смесь нейтральных ЦД (y-ЦД, и b-ЦД) и хиральные мицеллы (тауродеоксихлорид натрия) для энантиоразделения Dns-DL-аминокислот.

Для увеличения энантиоселективности четырех пар энантиомеров (лауданозин, 1,19-бинафтил-2,29-диол, верапамил

и 1,19 бинафтил-2,29-диил гидрогенфосфат) бобавляли смесь полимеризованной хиральной мицеллярной добавки (поли(натрий N-ундециленил-D-валинат)  и  y-ЦД.

Другой подход основан на применении смеси двух ЦД.

 В 19, при pH буфера  5.5 использоана смесь двух заряженных ЦД: карбоксиметил-b-ЦД и сульфобутил-b-ЦД.

В 21 описано применение в КЭХ сверхметилированного b-ЦД ковалентно связанного с диметилполисилоксаном, как подвижная фаза, и анион сульфо-n-пропил-b-WL как подвижная фаза для энантиомерного разделения гексоверонала.

Теоретическик основы.

(1)   показывает селективность энантиомерного разделения в присутствии одного хирального селектора, что выражается в различии в подвижностях между энантиомерами аналитов А и В , селективность зависит не только от хиральной разрешающей способности селектора по отношению к энантиомерам, представленной различием между константами устойчивости Ка и Кб, а также также свободной и комплексной формами энатиомеров аналита. (uf-uc).

Следующее уравнение применимо для определения электрофоретической подвижности энантиомера А в двойной ЦД системе. Оно выполняется для заряженных и нейтральных аналитов, а также для ионных и заряженных ЦД:

Где С1 и С2 концентрации ЦД1 и ЦД2, uf-подвижность аналита в свободной форме, uc1 и uc2-подвижности комплексов аналита с ЦД Ас1 и Ас2, Кс1 и Кс2 константы устойчивости образующихся комплексов.

Эти уравнения позволяют предсказать изменения в селективности, и провести оптимизацию этих систем в  соответствии с временами миграции, и осуществить разделение аналитов.

Очевидно, что в некоторых двойных системах, хиральная разделительная способностьодного из ЦД может привести к разделению энантиомеров из-за присутствия в системе второго ЦД. Например, энантиомеры незаряженных хиральных аналитов могут быть разделены нейтральным ЦД, но не может быть достигнуто энантиомерное разделение используя только этот нейтральный ЦД, из-за малого различия в  подвижностях между свободным аналитом и аналитом в комплексе. Заряженный ЦД увеличивает электрофоретическую подвижность аналита. В этих условиях заряженный ЦД не обязательно должен быть энантиосеективным. Кроме того необязательно знать сродство энантиомеров аналита  к высокоселективному ЦД, т.к. другой ЦД обладает малой энантиоселективностью по отношению к  аналиту или совсем ею не обладает. Эту ситуацию показывают электрофореграммы на рис.1

Например противовоспалительное лекарство кетопрофен, обычно нейтральный при pH=3, был частично разделен  спомощью гептакис-b- ЦД(TMbCD).  Но высокое хиральное разделение  было достигнуто при использовании двойной  системы, содержащей  2 ЦД, что указывает на то, что TMbCD является высокоселективным по отношению  к кетопрофену в незаряженном состоянии.

 Сходные эффекты наблюдаются при добавлении заряженного ЦД к рабочему буферу, содержащему энантиоселективный нейтральный ЦД,  и используя равновесие нейтрального ЦД возможно увеличить различие равновесий между энанатиомерами аналита и его комплексами с нейтральным ЦД, добавляя такие ахиральные ПАВы как  SDS для создания МЕСS  системы, или добавляя соль борной кислоты к углеводам для формирования отрицательно заряженных комплексов или для изменения pH буфера  в случае ионизируемых соединенеий.

Из уравнения 2 можно заключить, что двойная ЦД система, в которой оба ЦД энантиоселективны и противоположно влияют на миграцию энантиомеров аналита, один ускоряет, а другой замедляет, улучшении селективности будет достигнуто только в случае, если сродство энантиомеров  к каждому ЦД противопрложно. Такое же требование должно выполняться, если один из двух селективных ЦД не влияет на подвижность аналита, как например нейтральный ЦД по отношению к неразяженному соединению.

Рис.2 показывает угнетающий эффект на селективность, в слечае двойных ЦД систем, если сродство к аналиту у обоих ЦД одинаковое. Все результаты на рис.2 получены на блоке с отрицательной полярностью. При pH=2 анионный сульфобутил-b-ЦД ускоряет энантиомеры BDHP, тогда как нейтральный карбоксиметил- b-ЦД замедляет. Однако эти ЦД обладают одинаковым сродством, поэтому одновременное добавление этих ЦД уменьшает разделение- Рис.2D,     для одинарных систем рис.2b, рис.2с.

Кроме КЭ используются и другие инструментальные методы (ЯМР спектроскопия и масс-спектрометрия) для определения стехиометрии, констант устойчивости, стереоселективности, межмолекулярных взаимодействий аналит-селектор.

Двойные системы, состоящие из катионноего и нейтрального ЦД.

Произведено разделение нескольких арилпропионных кислот(капрофен, кетопрофен, напроксен, супрофен и flurbiprofen), при использовании буфера при pH=2,3 содержащего20 мМ6-моноамино-6-деокси-b-ЦД (NH2bЦД) при концентрации20 мМ, и TMbЦД при различных концентрациях. Между аналитами и заряженным ЦД происходит комплексообразование, поскольку эффективная подвижность кислот увеличивалась с увеличением концентрации NH2bЦД. Заряженный ЦД обеспечивал миграцию аналита, а нейтральный энантиоселективность аналита. Концентрация TMbЦД было оптимизирована таб.1

Электрофореграмма, показывающая разделение энантиомеров напроксена  в двойной системе NH2bЦД/ TMbЦД (20/30 мМ) на рис.3

Двойные системы с нейтральным и анионным ЦД

В 22 показано использование смеси нейтрального  диметил-b-ЦД (DMbЦД) и анионного сульфобул-b-ЦД (SBbЦД).  При использовании только DMbЦД (5 мМ) в25 мМтрис-фосфатном буфере при pH=2.4,  содержащем 1,2% метанола, привело к разделению вторичных аминов таких как эфедрин, всевдоэфедрин, methcathinone, и метамфетамин, и первичных аминов –норпсевдоэфедрин и норэфедрин, но не были разделены амфетамин  и  третичный амин propoxyphene. Последние были разделены при использовании системы DMbЦД/ SBbCD (5/1 мМ). Улучшены формы пиков, и уменьшено время миграции при использовании0,5 мМSBbCD. В 11 эти результаты объяснены след.образом: DMbЦД и  SBbCD оба тормозят аналит , и может быть достигнут выигрыш в селективности для аналитов, котрые обладают однаковым сродством к обоим хиральным селекторам (псевдоэфедрин). Но такое сочетание ЦД будет отрицательно сказываться на разделении энантиомеров  для которых ЦД имеют противоположный recognition pattern.( cathinone, methcathinone and эфедрин).

Авторы сравнили двойную ЦД систему  с СD-МEKC системой, содержащей ахиральные ПАВы SDS и bЦД, применяемых для разделения аминоглутетимида. Выяснили что двойная ЦД система обладает несколькими преимуществами. Это возможностьдобавлять большее количество метанола (в СD-МEKC системе только до 25%, если больше, то происходит разрушение мицелл). Также взаимодействие аналит-ЦД более селективно, чем взаимодействие раствор-мицеллы.

В 16 разделены 3 рацемических соединения при использовании смеси a-ЦД и TMbЦД (10/10 мМ), а также система PO4 bCD/ aCD (10/10 мМ). Самое высокое разделение получено  в системе PO 4bCD/aCD/TMbCD) (5/10/10 mM).

В 29 для разделения монотерпенов (a-пинен, b-пинен, камфен и лимонен) использована система

 A CD/ SO 4bCD .Отрицательно заряженный SO4bCD выступает как неспецифический переносчик нейтральных растворенных веществ. Добавление a-ЦД к буферу, содержащему  bЦД значительно повысило селективность, и дало значительное хиральное разделение (от 4 до 25, таб.1)

Рис.4 иллюстрирует хорошее разделение pentobartorial энантиомеров при использовании двойной системы SBbCD/TMbCD (5/30 mM) при  pH= 3 или CMbCD/TMbCD (10/50 mM) at pH 5.

Заключение

Двойные ЦД системы обеспечивают высокую селективность разделения для различных видов лекарств, и особенно применимы в случае нейтральных и ионизируемых растворенных веществ  в незаряженном состоянии. В этих примерах заряженный ЦД не должен быть энантиоселективным, в отличие от нейтрального ЦД. Большинство описанных примеров имеют основаны на опыте и приближениях.