電化學(xué)合成化學(xué)實體的中間物種的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于電化學(xué)合成中間物種例如代謝物的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明適用于例如通過質(zhì)譜、NMR、紅外進行氧化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)鑒定的領(lǐng)域。尤其是，在 藥物領(lǐng)域中，本發(fā)明適用于進行藥理學(xué)測試和毒理學(xué)測試，更具體地用于研宄某些藥物的 氧化過程以評估主要中間物種的穩(wěn)定性、化學(xué)活性和生物反應(yīng)性。另外，在農(nóng)業(yè)食品工業(yè)領(lǐng) 域中，本發(fā)明適用于解釋食品添加劑例如防腐劑、著色劑、抗氧化劑的氧化降解或光氧化降 解。在又一領(lǐng)域，環(huán)境領(lǐng)域中，本發(fā)明適用于預(yù)測新興污染物如藥物、清潔劑、酚衍生物的命 運。
[0003] 預(yù)測許多化學(xué)實體（chemical entity)(如異型生物質(zhì)（xenobiotic))帶給人類 健康和環(huán)境的風(fēng)險現(xiàn)如今被認為是一大社會問題。如從市場上撤回的某些藥物、食品防腐 劑和植物保護產(chǎn)品的實例所證實，許多異型生物質(zhì)，例如藥物、突發(fā)性污染物、農(nóng)藥、防腐 劑、食品添加劑等，已經(jīng)表明它們可導(dǎo)致嚴重的二次效應(yīng)。
[0004] 在這樣的背景下，開發(fā)新的在體外模擬氧化代謝的分析工具是目前對預(yù)測化學(xué) 物種可能的毒性作用進行的重要研宄的新興軸線。這些新工具實質(zhì)上是基于對異型生物 質(zhì)可能經(jīng)歷的氧化降解機制進行預(yù)測（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("生物人工肝裝置中使用的豬肝細胞的藥物代謝 活動特性：與其它肝細胞模型的比較"，《肝臟病學(xué)雜志》），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( "人類細胞色素 P4502D6對對乙酰氨基酚生物激活作用的參與"，《藥 物代謝與處置》），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.( ''氣相色譜-質(zhì) 譜鑒定?？诜推は伦⑸淇盗埡蟮闹饕x產(chǎn)物"，《色譜雜質(zhì)B生物醫(yī)學(xué)科學(xué)應(yīng) 用》）1997, 695,（2)269-277)。
[0005] 已探索研宄了在體外使用的若干生物模型用以研宄異型生物質(zhì)的氧化代謝 (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 和人類FM01、FM02和FM03以及小鼠和人類肺微粒體對抗結(jié)核藥物乙硫異煙胺的代謝"， 《毒理學(xué)和應(yīng)用藥理學(xué)》）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( "人類細胞色素 P4501A2 和選擇的突變體 氧化非那西汀的決速步，《生物化學(xué)》）200, 39,（37)，11319-11329)。
[0006] 例如可提及使用肝切片研究某些代謝以確定不同的代謝物。利用目前市售的肝細 胞也已在該領(lǐng)域取得了很大的成功。
[0007] 進一步，通過分子生物學(xué)的進展和許多重組酶市場的啟動，如今對使用來自 P450細胞色素家族的酶描述了更為顯著的優(yōu)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 ( "人類細胞色素 P4502D6 對 對乙酰氨基酚生物激活作用的參與"，《藥物代謝與處置》）2000, 28,（12)，1397-400 ; Anzenbacherj P.Anzenbacherovaj E. Cytochromes P450and metabolism of xenobiotics. Celle. Mol. Life Sci.( "細胞色素 P450與異型生物質(zhì)的代謝"，《細胞和分子生命科 學(xué)》）2001，58，（5/6)，737-747 ;Delaforge，M. Pruvost，A. Perrin，L. Andre，F(xiàn). Cytochrome P45〇-mediated oxidation of glucuronide derivatives: example of estradiol- 17i~ -glucuronide oxidation to2-hydroxy-estrdiol- 17I2 -glucuronide by CYP 2C8Drug Metab Dispos ( "細胞色素 P450介導(dǎo)的葡糖苷酸衍生物的氧化：雌二醇-17?2 -葡糖 苷酸通過CYP 2C8氧化成2-羥基-雌二醇-17?2 -葡糖苷酸的實例"，《藥物代謝與處 置》）2005, 33，（3) ,466-473 ;Isin，E.M. Guengerich，F(xiàn).P·，Complex reactions catalyzed by cytochrome P450enzymes Biochimica and Biophysica Acta (BBA)-General Sub jects ( "細胞色素 P450酶催化的復(fù)雜反應(yīng)"，《生物化學(xué)和生物物理學(xué)報（BBA)-通用主 題》）2007, 1770,（3)，314-329)。
[0008] 這些生物模型被認為是研宄氧化代謝的首選工具；它們不僅能夠為氧化路線提供 新的理解，而且也能夠闡明作用方式或解釋化學(xué)實體可能的毒性的原因。在藥物工業(yè)和許 多研宄實驗室中非常普遍使用的這些體外測試與體內(nèi)測試相比是簡化的模型，并且能夠建 立體內(nèi)實驗?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)，尤其是在開發(fā)備選藥物的情況中，和在研宄新興污染物對人類健 康和環(huán)境的影響的情況中。
[0009] 還應(yīng)當(dāng)注意的是，過去十年間在氧化降解領(lǐng)域內(nèi)對體外測試的開發(fā)，也將其成就 歸功于在這些測試自身內(nèi)對分析儀器的開發(fā)，使用諸如提取技術(shù)（SPE)，越來越高效的柱， HPLC和質(zhì)譜聯(lián)用的技術(shù)。
[0010] 然而，它們的優(yōu)點并沒有消除體外使用的技術(shù)所固有的某些限制：分析慢，難以從 結(jié)構(gòu)上表征源自異型生物質(zhì)的氧化降解的中間物種（產(chǎn)生的量少），有機溶劑（異型生物質(zhì) 的溶解）與所使用的生物材料（細胞、酶和其它材料）的相容性低，……。
[0011]這些問題中的一些使用化學(xué)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.( "金屬卟卩林作為細胞色素 P-450 體系的化學(xué)模擬物"，《純粹應(yīng)用化學(xué)》）1996, 68,（3),753-756)和電化學(xué)方法（KarstiU.; Diehl,G. ；Hayen, H. Coupling electrochemistry to mass spectrometry and high performance liquid chromatography.《將電化學(xué)聯(lián)用到質(zhì)譜和高效液相色譜》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：電化學(xué)/質(zhì)譜（EC/MS) - -種研宄藥物代謝和反應(yīng)機制的新工具"，《德國應(yīng)用化 學(xué)》）2004, 43,（19),2476-2478)克服掉了。
[0012] 實際上，已經(jīng)表明，與液相色譜（LC)和質(zhì)譜（EC-LC-MS聯(lián)用）的性能相關(guān)的 具有三個電極的傳統(tǒng)電化學(xué)池（EC)可模擬氧化代謝的某些反應(yīng)，尤其是由P450細胞 色素家族引發(fā)和催化的那些反應(yīng)，例如N-脫烷基