[发明专利]手性物体的分离和操控

说明书

本申请是中国申请号为200880020591.1、发明名称为“手性物体的分离和操控”且申请日为2008年4月16的专利申请(PCT申请号为PCT/US2008/060444)的分案申请。

本申请要求2007年4月17日提交的美国临时申请60/912,309，和2007年11月13日提交的美国临时申请60/987,674的申请日的权益，在此引入所述申请的全部内容作为参考。

发明背景

本发明涉及手性物体的分离和操控。

术语手性物体(或者体系)的使用非常广泛，其包括例如与其镜像不同而使其镜像不能够与原始物体重合的任何物体或体系。一种手性物体是手性分子，也称为对映异构体。手性分子的共同特征是它们的手性(即，右旋或左旋(right handed or left handed))。对映异构体是称为立体异构体的手性物体的亚类。立体异构体是一组异构体分子之一，其原子具有类似的连接性，但是原子在空间中的排列方式不同。立体异构体包括至少一个立构中心，所述立构中心是带有多个基团而使得交换任意两个基团均产生立体异构体的任意原子。立体异构体可具有一个或者多个立构中心。例如，对于具有3个立构中心(例如S，S，S)的分子，它的对映异构体是(R，R，R)；差向异构体是立体异构体，其仅有一个立构中心不同而不是所有的立构中心不同(例如S，S，R代替S，S，S)。分子没有立构中心也可能是手性的(在有机化合物中这是手性最常见的形式)。在轴向手性中，例如，分子不具有立构中心，但是具有手性轴，即在不能够与其镜像重合的空间布局中一组取代基所围绕的轴。一个实例是分子1,1'-二-2-萘酚(BINOL)。虽然本文的讨论提及对映异构体，但所述讨论也适用于其它立体异构体(即使它们不能够被当作对映异构体)。我们广义地使用术语立体异构体。

分子混合物如果含有等量的右旋和左旋对映异构体则常常被称为外消旋的，如果在该混合物中仅一种类型的对映异构体居多则被称为对映体纯的(enantiopure)(或光学纯的)。但是在本文中我们所称的外消旋混合物更宽泛地包括非对映体纯的立体异构体的任意不纯混合物，无论立体异构体的量是否相等。

手性在化学中是重要的，对于生物和药物应用尤其重要。通常发现天然生物分子仅是一种对映异构体形式(例如蛋白质、肽和氨基酸是左旋的，而糖是右旋的)。药物发现、开发和制造领域关注的是对映体纯的分子，这是因为一种形式或者对映异构体可能在体内更好地发挥作用，而其相对的形式可能是毒性的或者可能造成副作用。其它基于化学的领域也得益于对映体纯的分子，包括(为了说明的目的)但不限于：香料和芳香剂、农用化学品、精细化学品、石油化工产品等。

对映体纯的样品有时通过不对称合成制备，在不对称合成中由原料化学合成了仅仅一种形式的对映异构体。另一方法是合成两种对映异构体(例如外消旋混合物的形式)，然后例如通过柱色谱法从混合物中分离出所需的对映异构体，在柱色谱法中混合物反复通过手性选择体(例如优选结合一种对映异构体，而不易结合其相对物的化学基质)，直到达到期望的纯度。

一些分子分离技术对于手性分子并不有效，因为两种相对的对映异构体通常具有相同的物理性质，包括化学组成、电荷、尺寸、电偶极矩和磁偶极矩、以及能级。通常通过使手性分子与手性介质(例如化学基质)相互作用，来探测和分离手性分子。还可通过使对映异构体与手性(例如圆偏振的)电磁场相互作用，来确定对映异构体。

发明内容

一般而言，一方面，使场相对于腔室旋转，以使腔室内混合物中的手性物体定向移动，从而使所述手性物体旋转。手性物体的旋转致使该手性物体基于其手性定向移动。

本发明的实施可包括以下特征中的一种或多种。所述场传递不足以损害所述手性物体的能量。所述旋转的频率致使定向移动以足够高的速度进行，从而在预定量的时间内使所述手性物体中的一部分从混合物中以预定的浓度达到预定的分离程度。选择所述场的强度和所述场的旋转速度，以达到所述定向移动的预定效率水平。所述电场的强度低于10⁵V/m。所述电场的旋转频率高于100M转/秒。所述定向移动的速率为至少0.1埃/转(即，在1亿转/秒时为1毫米/秒)。

所述手性物体包括手性分子。所述分子包括立体异构体。所述立体异构体包括对映异构体。所述立体异构体包括差向异构体。所述手性物体包括手性或非手性分子的聚集体或者手性和非手性分子的聚集体。所述手性物体包括具有轴向手性的分子。

所述分子包括药物分子。所述分子包括药物中间体分子。所述立体异构体具有多个立构中心。所述手性物体具有一种类型。所述手性物体具有两种类型。所述手性物体具有多于两种的类型.