药品安全与药物手性
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附件二手性药物质量控制研究技术指导原则手性药物质量控制研究技术指导原则一、概述三维结构的物体所具有的与其镜像的平面形状完全一致,但在三维空间中不能完全重叠的性质,正如人的左右手之间的关系,称之为手性。
具有手性的化合物即称为手性化合物。
手性是自然界的一种基本属性,组成生物体的很多基本结构单元都具有手性,如组成蛋白质的手性氨基酸除少数例外,大都是L-氨基酸;组成多糖和核酸的天然单糖也大都是D构型。
作为调节人类的相关生命活动而起到治疗作用的药物,如果在参与体内生理过程时涉及到手性分子或手性环境,则不同的立体异构体所产生的生物活性就可能不同。
手性化合物除了通常所说的含手性中心的化合物外,还包括含有手性轴、手性平面、手性螺旋等因素的化合物。
在本指导原则中所指的手性药物主要是指含手性中心的药物,其它类型的手性药物也可参考本指导原则的基本要求。
手性药物是指分子结构中含有手性中心(也叫不对称中心)的药物,它包括单一的立体异构体、两个以上(含两个)立体异构体的不等量的混合物以及外消旋体。
不同构型的立体异构体的生物活性也可能不同,大致可分为以下几种情况【1】:1)药物的生物活性完全或主要由其中的一个对映体产生。
如S-萘普生在体外试验的镇痛作用比其R异构体强35倍。
2)两个对映体具有完全相反的生物活性。
如新型苯哌啶类镇痛药-哌西那朵的右旋异构体为阿片受体的激动剂,而其左旋体则为阿片受体的拮抗剂。
3)一个对映体有严重的毒副作用。
如驱虫药四咪唑的呕吐副作用是由其右旋体产生的。
4)两个对映体的生物活性不同,但合并用药有利。
如降压药-萘必洛尔的右旋体为β-受体阻滞剂,而左旋体能降低外周血管的阻力,并对心脏有保护作用;抗高血压药物茚达立酮【2】的R异构体具有利尿作用,但有增加血中尿酸的副作用,而S异构体却有促进尿酸排泄的作用,可有效降低R异构体的副作用,两者合用有利。
进一步的研究表明,S与R异构体的比例为1:4或1:8时治疗效果最好。
药物手性及其临床药理学意义宇宙空间结构是不对称的,即手性的;若是将整个太阳系放在镜子前,人们会发觉太阳系中单个个体运行的轨迹与镜子中的映像是不能重合的——生命活动是由手性支配的。
我敢断言,无论是从个体结构仍是外在形式来看,所有的物种最初均具有宇宙普遍的手性。
——法国化学家路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)手性是宇宙的普遍特征三维结构物体所具有的与其镜像平面形状完全一致、但在三维空间不能完全重合的性质(正如人的左右手间的关系)被称之为“手性(chirality)”。
手性是宇宙的普遍特征。
作为生命活动重要基础物质的蛋白质、多糖、核酸(图1)均具有手性特征。
具有手性特征的化合物称为手性化合物。
当药物分子中碳原子上连接有4个不同的基团时,该碳原子被称为手性中心(也称不对称中心),相应的药物被称作手性药物。
目前,临床应用的手性药物表现形式包括单一的立体异构体、两个或以上立体异构体的不等量混合物及外消旋体等。
手性药物的药理作用是通过与体内大分子之间严格的手性识别与匹配而实现的。
手性药物的立体结构只有与特定受体的立体结构存在互补关系时,其活性部位才能进入受体靶位,发挥应有的生理作用。
一对对映体间通常只有一个适合进入受体靶位发挥疗效,属于高活性对映体,被称之为优映体。
与之相对,低活性对映体被称之为劣映体。
药物立体构象的多少是由药物所含“手性中心”多少决定的。
一种药物含有n个手性中心,则其就存在2n个异构体,而异构体中包括对映体和非对映体。
手性药物对映体通常须肯定其绝对构型(S、R或D、L)。
手性药物的药效学、毒理学关系若是立体结构不同,手性药物的疗效、安全性方面可能存在专门大不同。
手性药物不同对映体间药效学表现为:①只有一个对映体有药理活性,如联苯双酯,右旋体(+)联苯双酯为活性体;②一种对映体为另一对映体的竞争性拮抗剂,如多巴酚丁胺R(-)型对映体对β受体呈拮抗作用,反之S(+)型对映体对β受体呈激动作用;③对映体具有相反作用,如巴比妥类化合物,其S(-)体是镇定药,对中枢神经系统有抑制作用;而R(+)体则是惊厥剂,具有中枢神经系统兴奋作用。
药物分子的手性性质与手性识别研究手性是指物质结构可分为两种非对称成分,即左旋和右旋体,其镜像形状不可重叠。
在自然界中,许多生物分子具有手性结构,包括药物分子。
药物分子的手性性质对于其生物活性和安全性具有重要影响。
药物的手性识别研究是近年来药物化学领域的重要研究方向,本文将对药物分子的手性性质和手性识别进行深入探讨。
一、药物分子的手性性质药物分子的手性性质是指药物分子存在一个或多个手性中心,从而使得该分子具有左旋和右旋两种不可重叠的异构体。
手性中心是指原子或原子团的排列方式对称性不同,最简单的手性中心是四个不同的基团围绕着一个碳原子排列而成的立体中心。
手性分子具有优势的生物活性和选择性,与对应的惰性对映异构体相比,手性活性物质具有显著的生物活性和不同的选择性。
世界上绝大多数的生物体都是具有手性的,同时机体也有对于手性的选择性。
药物分子的手性性质与手性识别相关,是药物化学研究的重要内容。
二、药物分子的手性识别药物分子的手性识别是指生物体对手性分子的选择性作用。
生物体对于手性的选择性源于其分子结构、酶的立体构型等因素。
手性识别是由分子之间的相互作用所决定的,包括键合作用、静电作用、范德华力、氢键等。
这些相互作用对于药物分子的药理活性、代谢和毒性等起到重要的作用。
不同的手性异构体在生物体内可能通过不同的途径被吸收、代谢和排除,从而导致不同的药效和药物代谢。
药物分子的手性识别不仅在药理学研究中有重要意义,也在制药工艺、临床应用中具有实际应用价值。
手性药物通常具有单一惰性异构体的活性,而惰性对映异构体可能产生不良反应甚至毒性。
通过手性识别的研究,可以制备单一惰性异构体的手性药物,提高药物的疗效和安全性,减少不良反应。
手性识别的研究也可以为药物合理应用提供理论参考,优化合理用药方案。
三、手性识别的方法和研究进展手性识别的方法主要包括合成方法、分离技术、分析方法和计算模拟方法等。
合成方法包括手性拆分、手性合成和手性催化等。
什么是手性药物?四川大学华西药学院郑虎教授解释说,如人体的左右手一样,在空间上不能完全叠合,却能互为镜像的奇特属性,我们就称之为“手”性。
具有互呈镜像结构的化学物分子互称为对映异构体或光学异构体,即左(右)手与右(左)手互称对映异构体。
手性药物是指只含单一对映体的药物,即只有一只“左手”或一只“右手”的药物。
而含有一对对映异构体的药物则好像人的左右手一样,左手——左旋体((R型,D型,(+)型)与右手——右旋体((S型,L型,(-)型)以同等的量共生,这样构成的药物称为消旋药物。
手性是自然界的本质属性之一,郑教授说,作为生命活动重要基础的生物大分子,如核酸、蛋白质、多糖等分别由具有手性的D-DNA、L-氨基酸、D-单糖构成,载体、酶、受体等也都具有手性,它们一起构成了人体内高度复杂的手性环境。
药物在进入体内后,其药理作用是通过与体内这些靶分子之间的严格手性匹配和分子识别能力而实现的。
立体结构相匹配的药物通过与体内酶、核酸等大分子中固有的结合位点产生诱导契合,从而抑制(或激动)该大分子的生理活性,达到治疗的目的。
一般情况下,具有手性药的药物,它的两个对映体在体内以不同的途径被吸收、活化或降解,所以在体内的药理活性、代谢过程及毒性存在着显著的差异。
当一个有手性的化合物进入生命体时,它的两个对映异构体通常会表现出不同的生物活性。
药物能起作用的仅是其中的一只“手”,这只高活性的“手”我们称为优对映体;而另一只“手”效力微小或干脆使不出“劲”,或不能很好地契合而成为无效对映体,或与其它大分子契合产生不同的药理作用,甚至产生毒性,称为劣对映体。
以前由于对此缺少认识,人类曾经有过惨痛的教训。
发生在欧洲震惊世界的“反应停”事件就是一例。
20世纪50年代,德国一家制药公司开发出一种镇静催眠药反应停(沙利度胺),对于消除孕妇妊娠反应效果很好,但很快发现许多孕妇服用后,生出了无头或缺腿的先天畸形儿。
虽然各国当即停止了销售,但却造成6000多名“海豹儿”出生的灾难性后果。