药物结构确定方法

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1、药物结构确认方法结构确证的一般过程1.研究方案的制定 2.合格样品的制备 3.结构信息的获取 4.综合解析一、药物分类按药物结构分类一般药物 手性药物 不含金属元素的有机盐类和复合物 金属盐类和络合物 半合成药物 多晶型药物 含有结晶水和结晶溶剂的药物 含有多肽类药物和多糖类药物 多组分药物 其他一般药物范围 非手性、单一结构、非多晶型的一般有机药物 研究方法 常规方法（元素分析、紫外、红外、核磁、质谱、 热分析、X单晶衍射等）Note 对于顺反异构的药物，在一般结构确证的基础上，应 增加顺反结构的研究手性药物手性拆分的必要性 1、药物的生物活性完全或主要由其中一个对映体产生 2、两个对映体具

2、有完全相反的生物活性 3、一个对映体有严重的毒副作用 4、两个对映体具有完全相同的生物活性手性药物分类1、单一对映体药物，绝对构型的确定 （a）直接方法手性柱色谱、核磁共振、单晶X衍射、圆二色谱（CD）、旋 光色谱（ORD） （b）间接方法 根据已知的起始原料构型，化学合成方法的立体选择性以及 中间体的结构也可间接获得终产品的构型 2、多不对称因素药物 3、立体异构混合物 需进行各立体异构体比例的确证研究 4、外消旋体或富集对映体手性药物:研究与应用 尤启冬，林国强 主编 2004-01-01 化学工业出版社不含金属元素的有机盐类和复合物根据结构确证的需要，可提供成盐前后的两套波谱和实验数据

3、对于某些波谱测定有困难或不易说明药物结构的盐或复合物， 测定药物的酸根或碱基的波谱，并结合其它试验项目亦可对其 结构确证提供有效的信息金属盐类和络合物在进行一般要求的各项测试基础上，考虑以适当手段反应药物 中金属元素的种类、存在形式和含量的确证实验 适于或不能测试金属盐本身的项目，可考虑成盐前的酸分子或 配位体的相应测试结果进行佐证多晶型药物一种药物可以多种晶型物质状态存在，同一药物的不同晶型 在外观、溶解度、熔点、溶出度、生物有效性等方面可能会 有显著不同，影响了药物的稳定性、生物利用度及疗效。 目前鉴定药物晶型主要是针对不同的晶型具有不同的理化特 征及光谱学特征来进行的，特征性强、区分度高

4、是选择分析 方法的基本要求。合成多肽类药物1、确定氨基酸的结构和序列 2、药物结构中如有半胱氨酸、应明确其状态（氧化态或还 原态） 3、对含有多个半胱氨酸的多肽药物，应明确二硫键的正确 连接位点多组分药物明确各组分的组成比例，对影响药效和毒性的主要成分进行 结构确证。 可使用经典的提取方法或其他分离技术，如制备色谱，分离 得到主要药效成分单体，按单体项目要求进行化学结构确 证。 在组分多、含量少、难于得到单体时，可使用联机分析技术 ，如气-质连用、液-质联用、质-质连用，辅助组分结构的验 证及定量分析。二、方法介绍结构确证方法 1、初步检验物理状态 颜色 气味 熔、沸点 2、元素分析 3、热分

5、析 4、绝对构型的测定 （1）NMR谱学方法测定构型构象 （2）ORD 法 （3）CD 法 （4）X-ray 衍射法 5、紫外 6、红外 7、核磁 （1）氢谱 （2）碳谱 8、质谱元素分析基本原理: 将样品置于氧气流中燃烧，用氧化剂使其有机成分充 分氧化，令各种元素定量地转化成与其相对应的挥发性氧化物 ，使这些产物流经硅胶填充柱色谱，用热导池检测器分别测定 其浓度，最后用外标法确定每种元素的含量主要应用: 确定元素组成，分子式 一般测试C、H、N三种元素，特 殊情况下还需要测试S、P或卤素要 有2-3次的平行的试验数据，测试 结果与理论结果的差值一般要求在 0.3%之内，对个别特殊样品要注意

6、结晶水、吸水或高沸点溶剂的情况元素分析仪测定流程1待测样品在高温条件下，经氧气的氧化与复合催化剂的共同作用，使待测样品发生氧化燃 烧与还原反应 被测样品组份转化为气态物质(CO2, H2O,N2 与 SO2)，并在载气的推动下，进入分离检 测单元2分离单元采用色谱法原理，将被测样品的混合组份CO2, H2O, N2 与 SO2 载入到色谱柱 中。 由于这些组份在色谱柱中流出的时间不同（即不同的保留时间），从而使混合组份按照N 、C、H、S的顺序被分离3被分离出的单组份气体，通过热导检测器分析测量 不同组份的气体在热导检测器中的导热系数不同，从而使仪器针对不同组份产生出不同的 读取数值，并通过与

7、标准样品比对分析达到定量分析的目的热分析方法基本原理 采用程序控温，精确记录待测物质理化性质与 温度的关系，研究其受热过程中晶型转变、熔融、升华 等物理变化和脱水、热分解、氧化、还原等化学变化。 常用方法 差时扫描量热法 可推测出测试药物的吸附水/溶剂，结晶 水/溶剂以及熔点等信息 热重法 可获得药物的吸附水/溶剂、结晶水/溶剂以及初 步的分解温度等信息手性化合物绝对构型的测定1、NMR谱学方法测定构型构象 2、ORD 法 3、CD 法 4、X-ray 衍射法手性合成不对称反应及其应用 第4版 林国强著 2010-07-01 科学出版 社1、NMR谱学方法测定构型构象该方法是将仲醇（或伯胺）分

8、别于(R)和(S)-MTPA（-甲氧 基三氟甲基苯基乙酸）反应形成酯（Mosher酯）。然后比较 与(R)和(S)-MTPA反应生成酯的1H-NMR得到=S-R， 在于Mosher酯的构型关系模式图的基础上，根据的符号 来判断手性碳的绝对构型不足：Mosher法需要引入手性试剂对化合物进行衍生化反应 ，通常手性试剂比较昂贵在Mosher酯构型关系模式图中，仲醇-H、MTPA的羰基和-三氟 甲基处在同一平面上，可以看出，由于苯环的抗磁屏蔽作用。L2集 团的质子在(R)-MTPA酯中比在(S)-MTPA酯中NMR信号出现在高场 ，所以为正值，而L3基团的质子恰好相反，为负值。将为 负的质子放在MT

9、PA平面的左侧，将为正的放在MTPA的右侧， 然后根据模式图来判断手性中心的绝对构型Mosher具体操作方法将仲醇分别于(R)和(S)-MTPA反应形成酯 尽可能多的归属非对应异构体的质子信号 算出这些质子的=S-R值 将正的值放在模型的右侧，将负的值放在模型的左侧 建立化合物的分子模型，确定为负的质子放在MTPA平面的 左侧，为正的放在MTPA的右侧的绝对值与该质子到MTPA平面的距离成正比 值与样品的浓度无关。用C6D6为溶剂时，的分布与现有 方法不符，所以这种方法只能用CDCl3和CD3OD2、旋光光谱（ORD）旋光光藉法在有机化学上的应用 吴元玺 化学通报主要有三种谱线类型： （1）平

10、坦谱线 （2）单纯Cotton效应谱线 （3）复合Cotton效应谱线 旋光光谱及其Cotton效应谱线特征与分子的立体化学结构 密切相关，对于推断非对称分子的构型与构象有着重要的 意义。用不同波长的偏振光照射光学活性化合物，并用波长对 比旋 10-2 或分子比旋10-2作图，得到 的曲线即为旋光图谱。 圆二色（CD）谱圆二色：当一束偏振光通过一含有生色团的光学活性物质时 ，由于该物质对左、右圆偏振光的吸收能力不同，造成通过 的左、右圆偏振光不仅速度不同，而且振幅也不一样，因此 ，叠加产生的偏振光将不再是平面偏振光，而是椭圆偏振光 ， 这种现象称为圆二色性。天然有机手性分子立体构型的若干理论方

11、法进展 朱华结 赵 丹圆二色谱（CD）CD 是利用手性化合物对组成平面偏振光的左旋和右旋圆偏振 光的吸收系数不同（LR），测定吸收系数之差 随波长 的变化。测定手性化合物紫外吸收的 CD 为电子圆二色谱（ electronic CD，ECD）。测定手性化合物红外吸收的 CD 为 振动圆二色谱（vibrational CD，VCD）电子圆二色谱（electronic circular dichroism，ECD）计算方法是利用量子化学方法计算化合物对映异构体的ECD， 对比实验值与两种对映异构体 ECD 计算图谱的相似性，从而确定手性化合物的绝 对构型电子圆二色谱计算一般流程 Nugroho A

12、E， Morita H. Circular dichroism calculation for natural productsJ. J Nat Med， 2014， 68 （1）： 1-10利用计算化学判断手性分子绝对构型具体步骤第一步: 将手性分子溶于适当的溶剂中。 第二步: 对分子进行构象搜索和优化。 第三步: 根据待测化合物的性质选择适当的函数和基组对优势 构象进行计算。 第四步: 将计算得到的数据按照分子的分布率进行加权，求出 平均值。 第五步: 将计算得到的数据与实测的数据进行比较，从而判断 手性化合物的绝对构型。电子圆二色谱技术在天然产物绝对构型确定中的应用 张爱华 谭仁祥实例：

13、小荚孢腔菌素 A 绝对构型的确定中进行几何优化获得 5 个低能构象（图 2）。然后分别在 B3P86/6-311+G （2d，p ）理论水平上计算各个低能构象的 UV 和ECD，再使用 SpecDis 软件进行玻尔兹曼平 均。获得的玻尔兹曼平均后的 ECD 图谱再经紫外波长校正，就获得（2S，3R，4R）- 小荚孢腔菌素 A 的计算 ECD。再对另一对映异构体（2R，3S，4S）-小荚孢腔菌素 A 通过同样的方法进行计算，便获得（2S，3R，4R）-小荚孢腔菌素 A 和 （2R，3S，4S ）-小荚孢腔菌素 A 的ECD 计算图谱。通过与实验值进行比对，（2S，3R，4R）-小荚 孢腔菌素 A

14、 的计算 ECD 图谱与实验值相似（图 2），从而确定小荚孢腔菌素 A 的绝对 构型为2S，3R，4R。该 ECD 计算所推断的绝对构型结果与X 线单晶衍射所推断的结果 一致。电子圆二色谱计算方法在天然产物绝对构型确定中的应用 陈国栋 肖高铿 姚新生 高 昊 该化合物结构中存在 C-2、C-3 及 C-4 等 3 个手性碳，其相对构型通过 ROESY 实验确定 为 2S*、3R*、4R*。确定该化合物绝对构型 时，首先利用OMEGA 2.3 软件通过 Merck 分子力场 MMFF94s 方法对（2S，3R，4R） -小荚孢腔菌素 A 进行构象搜寻，获得相应构 象（E 05 kcal/mol）

15、后再利用 Gaussian 软件在 HF/6-31G （d）理论水平真空状态下 进行几何优化，并检查所得构象无虚频。然后 在 B3P86/6-31G（d）理论水平上在甲醇溶液电子圆二色谱局限性电子圆二色谱虽然容易测定，应用也比较广泛，但是该法要求 手性分子必需含有生色团，对于那些没有紫外吸收的手性化合 物这种方法是不适用的。由于 VCD 法不需要分子中含有生色团，而且能比 ECD 谱提 供更加丰富的波谱信息，故在确定手性化合物构型中的应用也 越来越广泛。Zhao Q， Chen GD， Feng XL， et al. Nodulisporiviridins A-H， bioactive vir

16、idins from Nodulisporium sp. J. J Nat Prod， 2015， 78（6）： 1221-1230振动圆二色谱（VCD）一、首先要进行构象优化，找到分子的优势构象 二、其次是选择一个合适的基组，对于VCD 的计算，一般选 择 6-31G* 基组或者再大一点的 cc-pVDZ 基组，这样都能给 出很好的与实验值相吻合的结果。 三、将手性分子的每一个低能态构象逐一计算后，再将它们 VCD 谱图按照Boltzmann分布率加合，就能得到整个手性分 子在溶液中的 VCD 谱图。 四、将计算得到的 VCD 图谱与实测的 VCD 图谱进行比较， 与实测值接近的即为化合物的正确构型，与实测值相反的即为 化合物的对映体。甘礼社，周长新. 振动圆二色谱：一种确定手性分子绝对构型的新方法J. 有机化学， 2009， 29（6）： 848-8573、X射线衍射普通的X-射线法（钼靶）仅能构筑化合物的相对构型，不能