对映体富集的方法

本发明涉及对映体富集的方法，并且更具体地涉及使用光学手段对映体富集手性化合物的两种对映体的混合物的新方法。

背景技术：

对映体是原子构成和键合相同，但是它们的原子的3d排列不同使得彼此成镜像的分子。通常两种对映体被称作l-和d-对映体或s-和r-对映体。对映体的分离和它们混合物的富集相当有挑战性，因为它们除非在手性环境之外具有相同的化学性质，并且拥有相同的物理性质，除非与偏振光相互作用的情况下之外。

手性分子对映体的分离是多个学科例如制药工业、化妆品工业和生物技术中的重要步骤。对映体的分离尤其对于制药工业而言有极大的兴趣，因为大于50％的药学活性成分是手性的，并且全球销售值前十的药物中九个具有手性活性成分。虽然它们具有相同的化学结构，但是大多数手性成分的对映体表现出生物活性例如在药理学、毒理学、药代动力学、代谢方面的显著差异。因此，重要的是在制药工业以及临床中促进外消旋药物(具有两种对映体的等摩尔混合物)的对映体富集以便减小混合物中不想要的对映体的量(即富集混合物)或从混合物完全消除不想要的对映体(即分离不想要的对映体)。此外，期望寻找对患者的最佳治疗和正确的疗法控制(nguyenla、heh、pham-huyc.chiraldrugs:anoverview；internationaljournalofbiomedicalscience:ijbs.2006；2(2):85-100.)。

手性化合物的两种对映体混合物的对映体富集的一种常见方法是将对映体化学转化为可通过形成非对映异构体分离的物质。与对映体不同，非对映异构体具有完全不同的物理性质(例如沸点、熔点、nmr位移、溶解度)使得它们通过常规使用的手段例如色谱法和结晶变得可分离。这些方法从现有技术是已知的。

分离对映体混合物而没有形成非对映异构体的另一种常见方法是在提供手性环境的手性固定相上使用色谱法。在这种情况下，对映体与柱材料的不同相互作用导致它们的分离。

美国专利公开号2008/0207944a1公开了分离形成手性体系化合物的方法。该方法提供一种包括以下的混合工艺，包括色谱法或对映选择性膜的富集步骤和使用超分子络合物的结晶步骤。

已知分离方法的缺点或限制之一在于这些方法尤其包括与外来化合物的相互作用和/或添加外来化合物，所述外来化合物在混合物的对映体富集之后必须去除。例如，在制药工业中需要严格避免这些外来化合物。

本发明的根本目的是通过最小化外来化合物(例如化学试剂)的使用来提供对映体富集两种对映体的混合物的方法，这进而导致对映体富集的混合物的污染风险降低。通过权利要求1的方法实现了该目的。

发明概述

根据本发明提供了使用光学手段对映体富集手性化合物的两种对映体的混合物的方法，由此使外来化合物的使用最小化。方法包括以下步骤：a)将手性化合物的两种对映体的混合物施加至载体材料的表面上从而形成涂覆的载体；b)测定经涂覆的载体的第一旋光性值(oa0)；c)通过光学手段用具有的强度至少高于对映体之一从经涂覆的载体的脱附阈值的光束照射该经涂覆的载体，其中如果载体材料是非手性的，则光束是圆偏振的，并且如果载体材料是手性的，则光束是非偏振的、线性偏振的、椭圆偏振的或圆偏振的；和d)在所述照射之后测定经涂覆的载体的第二旋光性值(oae)，用于确定对映体富集水平。

如本文所用术语“旋光性值”是指经涂覆的载体的各向异性因数g或旋光度。各向异性因数通常由等式(1)确定，表示如下：

其中参数xlcp和xrcp分别表示与左旋圆偏振(lcp)光和右旋圆偏振(rcp)光相互作用时经涂覆的载体的光吸收、二次谐波产生和散射截面之一。

旋光度定义为进入经涂覆的载体的线性偏振光的偏振面和离开经涂覆的载体的线性偏振光之间的角度。

根据本发明的方法，用具有的强度至少高于对映体之一从经涂覆的载体的脱附阈值的光束照射该经涂覆的载体。如本领域技术人员已知的，化合物从表面的脱附阈值是取决于化合物与表面和用于照射的光束的相互作用的性质。因此脱附阈值的值对于化合物、载体材料和光束的不同组合而变化。类似地，手性化合物从经涂覆的载体材料的脱附阈值随着手性化合物、载体材料和用于照射的光束的选择而变化。用于确定光束的强度是否大于脱附阈值的方法对本领域技术人员是已知的，并且如此本文将呈现该方法的一个实例。例如，在照射之前和照射之后测量参照经涂覆的载体的吸光度。如果用于照射的光束的强度位于脱附阈值以上，则将观察到吸光度的减小。如果没有观察到这样的减小，光束的强度渐进地提高。重复这些步骤直至观察到在照射时参照经涂覆的载体的吸光度降低。

根据本发明，在体系中引入不对称性的含义，用于促进对映体富集优先脱附的对映体，即以比另一种对映体更高的速率脱附一种对映体。为了这个目的，载体材料或光束中至少一种应提供与两种对映体的不对称相互作用。因此，载体材料应为手性的和/或光束应为圆偏振的。如果体系的不对称性由手性载体材料提供，则不限制光束的偏振。

在本发明的优选实施方案中，方法还包括重复所述照射经涂覆的载体的步骤和所述测定其旋光性的步骤直至获得经涂覆的载体的最终的(期望的)旋光性值(oaf)。最终的(期望的)旋光性的值取决于期望的富集水平。通过对比混合物的旋光性值与对映体纯物质的旋光性，可确定富集的绝对水平即混合物的对映体过量。根据本发明富集的最大水平适用进一步照射时保持恒定的旋光性值。

在本发明的优选实施方案中，光束具有通过单光子或通过多光子与手性化合物的吸收带共振匹配的波长。调谐光束的波长从而与手性化合物的吸收带共振匹配，有利地增强了光束与经涂覆的载体的相互作用。

在本发明的优选实施方案中，所述照射步骤提供在0.2ns和1000s之间的持续时间。

在本发明的优选实施方案，所述照射包括通过发光二级管(led)、脉冲激光器或连续波激光器照射经涂覆的载体。

在本发明的优选实施方案中，所述测定经涂覆的载体的旋光性包括通过圆二色性法测量、旋光色散法测量、二次谐波发生圆二色性法测量或二次谐波发生旋光度测量之一测定旋光性。

在本发明的优选实施方案中，将两种对映体的混合物施加至载体材料上包括以下方法之一：分子蒸发、旋涂、浸涂和滴涂法(dropcasting)。

在本发明的优选实施方案中，手性载体材料属于金属的高米勒指数表面例如(643)和(531)表面的组。

或者，在本发明的优选实施方案中，非手性载体材料属于无定形固体或金属的低米勒指数表面例如(111)和(110)表面的组。

在本发明的优选实施方案中，以粉末或液体形式提供两种对映体的混合物。

本发明的实施方案应用使用光学手段的物理方法用于对映体富集两种对映体的混合物，由此提供显著减小添加外来化合物的所期望益处。

附图简要描述

参照附图将更完整地领会本发明的非限制性实施方案，其中：

图1显示根据本发明实施方案的两种对映体的混合物和载体材料的示意说明；

图2显示根据本发明实施方案的对映体富集方法的框图。

图3在图像的上方图片中显示作为照射时间的函数的所产生的二次谐波的强度。图像的下方图片显示作为照射时间的函数的经涂覆的玻璃表面的旋光性的改变。

使用实施例详细描述发明

现在将参照根据本发明方法的非限制性实施方案。本领域技术人员应理解考虑本文公开的非限制性实施方案其它修改和等同物将是明显的并且这样的变体应被认为在本发明的范围内。

图1说明生产根据本发明经涂覆的载体(17)的组分的实例。作为手性化合物(11)的实例，binol显示为两种对映体r-binol和s-binol(11r、11s)。手性化合物的混合物(13)可处于溶液或粉末的形式。对映体的混合物(13)的组成可以具有两种对映体之间摩尔分数的所有组合，其中对映体过量(ee)在0≤ee＜1的范围内。含有等量的两种对映体的外消旋混合物具有ee为0，而手性化合物的一种单一的纯对映体具有ee为1。如本领域技术人员将理解的，不可再对映体富集纯的对映体。

载体材料(15)可为手性的，其包括但不限于高米勒指数金属表面例如(643)和(531)表面。载体材料(15)可为非手性的，其包括但不限于低米勒指数金属表面例如(100)、(110)和(111)表面，或非晶的例如玻璃和无定形金属表面。通过将对映体的混合物(13)施加至载体材料(15)上产生根据本发明的经涂覆的载体(17)。

现在转向图2，呈现根据本发明的对映体富集方法的步骤。根据本发明，在第一步骤(21)中生产经涂覆的载体(17)。为此目的，将对映体的混合物(13)施加至载体材料(15)上。可通过常见的表面涂覆方法例如喷涂、旋涂、滴涂法和浸涂将对映体的混合物(13)施加至载体材料(15)上，条件是对映体的混合物(13)处于溶液的形式。在混合物(13)处于粉末或溶液形式的情况下，采用分子蒸发用于将混合物施加至载体材料(17)。

根据本发明方法的第二步骤(23)，在制备经涂覆的载体(17)之后，测定经涂覆的载体(17)的第一旋光性值(oa0)。测定值充当对映体富集方法的参照点。通过线性手性光学(chiroptical)技术例如圆二色性法或旋光色散法或通过非线性手性光学方法例如二次谐波发生圆二色性法或二次谐波旋光度来测定第一旋光性值(oa0)。测定经涂覆的载体(17)的旋光性值的方法选择可取决于手性化合物(11)的旋光性而变化。大体上，非线性手性光学技术与线性技术相比显示更高的敏感度，而线性手性光学技术在实施和解释方面更容易。

根据本发明方法的第三步骤(25)，用足够强从而引起对映体(11r、11s)中至少一种从经涂覆的载体(17)脱附的光束照射该经涂覆的载体(17)。在体系中引入不对称性的含义，即载体材料(15)是不对称的然而与两种对映体(11r、11s)相互作用，或者光束是不对称的即圆偏振的。因此，取决于所选择的载体材料(15)调整光束的偏振状态。如果载体材料(15)是非手性的，光束是圆偏振的，除非两种对映体(11r、11s)将以相同的速率从经涂覆的载体(17)脱附。圆偏振光束的手性倾向(handedness)是在混合物(13)中的两种对映体(11r、11s)之间引起区别的唯一组成部分。如果载体材料(15)是手性的，那么光束不需要是圆偏振的，因为两种对映体(11r、11s)将具有与载体材料(15)不同的相互作用。在这种情况下，光束可为非偏振的、线性偏振的、椭圆偏振的或圆偏振的。如果调整光束的波长从而与手性化合物(11)中的光跃迁共振则可增强光束与经涂覆的载体(17)的相互作用。可通过单光子过程或通过多光子过程进行这种调整。照射步骤(25)通过引起两种对映体(11r、11s)以不同的脱附速率从经涂覆的载体(17)脱附导致经涂覆的载体(17)的对映体富集。通过另外的步骤(27)确定对映体富集，借助该步骤确定不同于第一旋光性值(oa0)的经涂覆的载体(17)的第二旋光性值(oae)。

实施例1

现在将通过描述优选技术和实验结果的实施例的方式描述根据本发明方法的特征。出于说明本发明的目的提供实施例并且不应将实施例解释为限制本发明。

已通过分子蒸发将binol(2,2′-二羟基-1,1′联萘)分子的外消旋混合物施加至非手性载体材料bk7玻璃上以便产生经涂覆的载体。用具有1khz重复率(脉冲持续时间～20至50fs，0.6至2.5μj/脉冲)的飞秒(fs)激光器系统照射经涂覆的玻璃载体。此后，使用二次谐波发生圆二色性法来测定经涂覆的玻璃载体的各向异性因数(旋光性)。

图3的下方图片说明作为照射时间函数的经涂覆的玻璃载体的各向异性因数值(δg)。下方的水平轴显示以经过的脱附时间表示的时间，而顶部水平线显示以曝光时间表示的等效照射时间。如图表1中显示，在时间0时经涂覆的玻璃载体的第一各向异性因数值g0(即在照射之前)适用δg＝0(即ee＝0)。

因为使用了非手性载体材料(即bk7玻璃)，用圆偏振光照射经涂覆的载体材料。将照射束的波长设置为650nm使得它的二次谐波(325nm)与binol分子中的光跃迁共振。

现在参照图3，下方图片的时间轴的正部分涉及使用右圆偏振(rcp)光经过的脱附时间，其从时间0向右增加。时间轴的负部分涉及左圆偏振(lcp)光(其中绝对值也从时间0向左不断增加)。在该实施例中，在经涂覆的载体用100000次激光脉冲照射之后测定第二各向异性因数值。即100s经过的脱附时间等效于如图3的顶部时间轴上表示的2至5ns的曝光时间。重复照射(引起脱附)和随后测定旋光性的步骤。

图3的上方图片显示作为脱附时间的函数的所产生的二次谐波信号的强度。结果显示首先以不同的脱附速率发生对映体的脱附，并且其次对映体从经涂覆的载体的总脱附与光束的偏振无关，即对于rcp和lcp两者是类似的。

参照图3的下方图片，经涂覆的载体的旋光性(本文各向异性因数δg)在照射时改变并对于照射光束的相反手性倾向取相反的符号。此外，经涂覆的载体的旋光性在照射时快速改变并在一段时间之后达到稳定(～30分钟的经过的脱附时间或等效1800000次激光脉冲～36ns的曝光时间)。在该时间点之后，经涂覆的载体的旋光性不再改变(参见图3的下方图片)即使照射仍然引起对映体从经涂覆的载体进一步脱附(参见图3的上部图片)。

可通过选择照射时间的适当持续时间来实现在第一值和最终值之间任何特定对映体富集水平。

上部图片说明作为照射时间函数的由binol分子的外消旋混合物涂覆的bk7玻璃提供的所产生的二次谐波的强度，其用右圆偏振光束(从0至右，正值)和用左圆偏振光束(从0至左，负值)照射。当分子从经涂覆的玻璃脱附时所产生的二次谐波强度减小。

下部图片说明作为照射时间的函数的经涂覆的玻璃的旋光性改变，其用右圆偏振光束(从0至右，正值)和用左圆偏振光束(从0至左，负值)照射。