电化学合成化学实体的中间物种的装置和方法

电化学合成化学实体的中间物种的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于电化学合成中间物种例如代谢物的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 本发明适用于例如通过质谱、NMR、红外进行氧化产物结构鉴定的领域。尤其是，在 药物领域中，本发明适用于进行药理学测试和毒理学测试，更具体地用于研宄某些药物的 氧化过程以评估主要中间物种的稳定性、化学活性和生物反应性。另外，在农业食品工业领 域中，本发明适用于解释食品添加剂例如防腐剂、着色剂、抗氧化剂的氧化降解或光氧化降 解。在又一领域，环境领域中，本发明适用于预测新兴污染物如药物、清洁剂、酚衍生物的命 运。
[0003] 预测许多化学实体（chemical entity)(如异型生物质（xenobiotic))带给人类 健康和环境的风险现如今被认为是一大社会问题。如从市场上撤回的某些药物、食品防腐 剂和植物保护产品的实例所证实，许多异型生物质，例如药物、突发性污染物、农药、防腐 剂、食品添加剂等，已经表明它们可导致严重的二次效应。
[0004] 在这样的背景下，开发新的在体外模拟氧化代谢的分析工具是目前对预测化学 物种可能的毒性作用进行的重要研宄的新兴轴线。这些新工具实质上是基于对异型生物 质可能经历的氧化降解机制进行预测（Donato，M.T. ;Castell，J.V. ;Gomez-Lechon，M. J., Characterization of drug metabolizing activities in pig hepatocytes for use in bioartificial liver devices: comparison with other hepatic cellular models. Journal of Hepatology("生物人工肝装置中使用的猪肝细胞的药物代谢 活动特性：与其它肝细胞模型的比较"，《肝脏病学杂志》），1999, 31，（3)，542-549 ; Dong H. , Haining, R. L. , Thummel, K. E. ；Rettie, A. E. ；Nelson, S. D. ； Involvement of human cytochrome p4502D6in the bioactivation of acetaminophen. Drug Metab Dispos( "人类细胞色素 P4502D6对对乙酰氨基酚生物激活作用的参与"，《药 物代谢与处置》），2000, 28,（12) ,1397-400 ;Ferchaud, V ;Le，B.B·，Montrade, Μ-P.; Maume,D. ；Monteau, F. ；Andre,F. , Gas chromatographic-mass spectrometric identification of main metabolites of stanozolol in cattle after oral and subcutaneous administration. J. Chromatogr. , B Biomed. Sci Appl.( ''气相色谱-质 谱鉴定牛口服和皮下注射康力龙后的主要代谢产物"，《色谱杂质B生物医学科学应 用》）1997, 695,（2)269-277)。
[0005] 已探索研宄了在体外使用的若干生物模型用以研宄异型生物质的氧化代谢 (Henderson, M. C, Siddens, L. K, Morre, J. T, Krueger, S. K, Williams, D. E. Metabolism of the anti-tuberculosis drug ethionamide by mouse and human FMOI, FM02and FM03and mouse and human lung microsomes. Toxicology and Applied Pharmacology ( ''小鼠 和人类FM01、FM02和FM03以及小鼠和人类肺微粒体对抗结核药物乙硫异烟胺的代谢"， 《毒理学和应用药理学》）2008, 233,（3)，420-427 ;Yun, C-H. Miller, G. P, Guengerich, F. P. Rate-Determining Steps in Phenacetin Oxidations by Human Cytochrome P4501A2and Selected Mutants. Biochemistry( "人类细胞色素 P4501A2 和选择的突变体 氧化非那西汀的决速步，《生物化学》）200, 39,（37)，11319-11329)。
[0006] 例如可提及使用肝切片研究某些代谢以确定不同的代谢物。利用目前市售的肝细 胞也已在该领域取得了很大的成功。
[0007] 进一步，通过分子生物学的进展和许多重组酶市场的启动，如今对使用来自 P450细胞色素家族的酶描述了更为显著的优越性（Dong H.，Haining，R. L，Thummel，K. E. ；Rettie,A.E. ；Nelson, S. D. ；involvement of human cytochrome p4502D6in the bioactivation of acetaminophen. Drug Metab Dispos ( "人类细胞色素 P4502D6 对 对乙酰氨基酚生物激活作用的参与"，《药物代谢与处置》）2000, 28,（12)，1397-400 ; Anzenbacherj P.Anzenbacherovaj E. Cytochromes P450and metabolism of xenobiotics. Celle. Mol. Life Sci.( "细胞色素 P450与异型生物质的代谢"，《细胞和分子生命科 学》）2001，58，（5/6)，737-747 ;Delaforge，M. Pruvost，A. Perrin，L. Andre，F. Cytochrome P45〇-mediated oxidation of glucuronide derivatives: example of estradiol- 17i~ -glucuronide oxidation to2-hydroxy-estrdiol- 17I2 -glucuronide by CYP 2C8Drug Metab Dispos ( "细胞色素 P450介导的葡糖苷酸衍生物的氧化：雌二醇-17?2 -葡糖 苷酸通过CYP 2C8氧化成2-羟基-雌二醇-17?2 -葡糖苷酸的实例"，《药物代谢与处 置》）2005, 33，（3) ,466-473 ;Isin，E.M. Guengerich，F.P·，Complex reactions catalyzed by cytochrome P450enzymes Biochimica and Biophysica Acta (BBA)-General Sub jects ( "细胞色素 P450酶催化的复杂反应"，《生物化学和生物物理学报（BBA)-通用主 题》）2007, 1770,（3)，314-329)。
[0008] 这些生物模型被认为是研宄氧化代谢的首选工具；它们不仅能够为氧化路线提供 新的理解，而且也能够阐明作用方式或解释化学实体可能的毒性的原因。在药物工业和许 多研宄实验室中非常普遍使用的这些体外测试与体内测试相比是简化的模型，并且能够建 立体内实验模型的基础，尤其是在开发备选药物的情况中，和在研宄新兴污染物对人类健 康和环境的影响的情况中。
[0009] 还应当注意的是，过去十年间在氧化降解领域内对体外测试的开发，也将其成就 归功于在这些测试自身内对分析仪器的开发，使用诸如提取技术（SPE)，越来越高效的柱， HPLC和质谱联用的技术。
[0010] 然而，它们的优点并没有消除体外使用的技术所固有的某些限制：分析慢，难以从 结构上表征源自异型生物质的氧化降解的中间物种（产生的量少），有机溶剂（异型生物质 的溶解）与所使用的生物材料（细胞、酶和其它材料）的相容性低，……。
[0011]这些问题中的一些使用化学方法（Chorghade, M. S. ;Hill, D. R. ;Lee, E. C.; Parizaj R. J. ；Dolphin, D. H. ；Hino, F. ；Zhang, L. -Y. , Metalloporphyrins as chemical mimics of cytochrome P_450systems. Pure Appl.Chem.( "金属卟卩林作为细胞色素 P-450 体系的化学模拟物"，《纯粹应用化学》）1996, 68,（3),753-756)和电化学方法（KarstiU.; Diehl,G. ；Hayen, H. Coupling electrochemistry to mass spectrometry and high performance liquid chromatography.《将电化学联用到质谱和高效液相色谱》2003 ; Karst, U. , Analytical methods:Electrochemistry/mass spectrometry(EC/MS) - a new tool to study drug metabolism and reaction mechanisms. Angew. Chem. , Int. Ed.(''分 析方法：电化学/质谱（EC/MS) - -种研宄药物代谢和反应机制的新工具"，《德国应用化 学》）2004, 43,（19),2476-2478)克服掉了。
[0012] 实际上，已经表明，与液相色谱（LC)和质谱（EC-LC-MS联用）的性能相关的 具有三个电极的传统电化学池（EC)可模拟氧化代谢的某些反应，尤其是由P450细胞 色素家族引发和催化的那些反应，例如N-脱烷基