在线高级培训班xx1研发计划有机杂质.doc

在线高级培训班xx1研发计划有机杂质 Page1of32药物研发在线高级培训班药物杂质控制限度的设置和论证Dr.George Ma马小波博士Toronto,CANADA多伦多市，加拿大mpcteachhotmail.xx年年99月月11日马博士简介马小波博士(Dr.George Ma)受邀主讲本次在线高级培训班。 作为美国仿制药申报最新要求和案例分析一书的主编,马博士自xx年以来受国家食品药品监督管理局高级研修学院邀请每年回国举办仿制药研发和申报案例分析的高级培训班。 至今已在北京，上海和杭州举办8场。 马小波于1991年获得中国科学院化学研究所有机化学博士学位。 1992年荣获世界知名的亚历山大洪堡研究基金成为洪堡研究员受邀于德国凯瑟斯劳腾（Kaiserslautern）大学与Regitz教授【前“Synthesis”杂志主编】合作从事课题研究。 曾于美国加州大学和加拿大多伦多大学从事博士后研究，并任教于加拿大纽布朗斯维克大学（University ofNew Brunswick,St.John）。 1996年马博士加盟加拿大道尔顿化学实验室（Dalton ChemicalLaboratories Inc.），从事原料药的开发和生产以及精细有机化合物的合成。 先后在公司里担任过高级化学师，首席科学家和实验室主管等职。 xx年受聘于加拿大最大的仿制药生产企业Apotex Inc.(艾柏泰克制药集团)，负责原料药的全面评估和申报文件的撰写，FDA缺陷信的答复以及药物研发中科学疑难问题的解答等。 20多年来，马博士在原料药的开发和生产，精细有机合成以及仿制药申报领域积累了丰富的知识和企业工作经验。 作为一名有机化学专家，马博士精通有机化合物的合成和鉴定，曾设计和合成超过50个目标有机分子，包括前列腺素，甾体，杂环，多肽，核糖核酸及脱氧核糖核酸等。 同时马博士还十分了解美国FDA，欧洲及澳洲仿制药的申报要求，包括按FDA通用技术文件(CTD)格式要求撰写原料药的药物管理档案（DMF）和制定原料药的标准规格，尤其是在确定原料药中潜在的合成杂质和制剂中可能的降解物质，并根据国际协调会(ICH),美国药典(USP)和欧洲药典(EP)的要求以及原料药制造商的技术资料制定产品的标准规格方面拥有丰富的知识和经验。 最近，马博士和同事合作编写的美国Profiles ofDrug Substances,Excipients,and RelatedMethodology原料药，辅料和相关方法论简介，第38卷，第8章，“Paroxetine Hydrochloride盐酸帕罗西汀”已由美国Elsevier出版社出版。 本高级培训班适合于从事原料药和制剂研发、生产、质量保证和质量控制的企业、高等院校、科研院所等的相关专业及管理人员,以及从事药品监测和评价与注册事务的相关人员。 Page2of32一.仿制药研发计划和步骤(1hour)?Hatch-Waxman修正案和仿制药1984年美国颁布药品价格竞争和专利期恢复法（Drug PriceCompetition andPatent TermRestoration Act),通常被称为“Hatch-Waxman修正案”（Hatch-Waxman Amendments）。 该修正案规定了仿制药的批准过程,被视为现代仿制药工业的里程碑。 后来于年和年相继出台配套法规和修正案，确立了药品专利期延长制度。 通过延长药品专利期，激励创新药制造商积极研究开发新药；同时允许仿制药制造商省去大量临床试验，鼓励其加入竞争。 ?目的是要平衡两个重要的公共政策目标?保证品牌药（brand-name drug）生产厂家得到切实可行的市场保护，以鼓励他们开发有价值的新药。 ?当这些药的法定专利保护期和市场专卖期届满，其仿制品(generic versions)能迅速上市，降低药品价格，消费者能从中受益。 ?“Hatch-Waxman修正案”是对联邦食品、药品和化妆品法（FD&C Act）的修订，第设立了第505（j）节。 第505（j）节建立了简化新药申请（ANDA）的批准程序，即仿制的药无需提交完整的新药申请，参考以前批准的NDA，并依靠FDA对该药品的安全性和有效性的资料，就可获得批准。 ?计算专利到期日期及其延长Page3of32法律条件计算方法异议处理意义激发了制造商研发新药的动力Page4of32存在的问题Page5of32选自加拿大（CA）?对于基于之前1989年11月10日（D INID代码22或86）提交申请的专利添加17年专利（INID代码45）的头版显示专利签发日期取得的第一次约会，再加入20年申请日期专利的头版（INID代码222或86）所示获得第二次约会。 这两个日期的后面是足月的到期日。 N.B.这并不适用于专利与发行日（D INID代码45）之前，41984年年212月月77日，所有这些现在已经过期。 ?对于基于申请日或之后1989年11月10日（D INID代码22或86）申请专利添加20年的专利（D86INID码22或）头版显示申请日期，以获得足月到期日。 ?“黄皮书”检索举例?“黄皮书”（Orange Book）是是FDA出版的已批准的药品及其疗效评价（Approved DrugProducts withTherapeutic EquivalenceEvaluations）。 该书公布已批准的药品的专利信息，每年由政府印刷办公室（Government PrintingOffice）印刷，每月进行补充（updated）并提供给公众。 书中列出所有已批准的药品及其疗效代码（therapeutic equivalencecodes）、专利情况和专卖权信息。 公众也可在FDA的网站上查阅“黄皮书”。 ?FD&C法要求仿制药申请包含一个对“黄皮书”对创新药物所列的每一项专利的证明书，作出如下声明?没有提交与此专利有关的必需的（required）专利信息；?此专利已过期；?此专利将于某一特定的日期届满；?此专利是无效的，或者说，如果批准正在申请的该药物，不会侵犯此专利。 Page6of32?对于1）和2）两种情形，只要其它部分符合条件，该ANDA可马上被批准。 ?对于3),ANDA可能在专利届满之日（patent expirationdate）被批准。 于对于4),ANDA必须列出药品的专利拥有者和NDA持有者，并指出提交了对其专利有异议（challenge）的ANDA。 这意味着将由法院来回答在该专利届满之前，该专利是否有效或申请中的仿制药是否会侵犯该专利的问题。 .aessdata.fda/scripts/cder/ob/default.cfm Search“Omeprazole”from OrangeBook.?原研药专利到期搜索网站.q1medicare./PartD-BrandNameDrugPatentExpirationsRX.php Page7of32?仿制药研发计划和步骤Page8of32?目标产品的选定原研药及其专利到期年份Page9of32Page10of32前前1100种仿制药?目标产品概况的制定目标产品概况(Target ProductProfile,简称为TPP)?确定目标产品概况有助于指导药剂科学家建立制剂开发策略，使制剂开发工作更为有效并具有针对性。 ?在制剂开发之前，药剂科学家查询文献资料，总结目标产品概况。 仿制药的目标产品质量概况可以从原创药中归纳出来。 ?了解活性成份的结构，物理和化学性质、含量、溶出度、剂型、纯度、稳定性以及生物等效性等的产品质量特性。 ?如果药品拥有这些质量概况，就可以持续一致地向患者提供标签上所承诺的治疗效果。 Page11of32?原料药的和评估?原料药可以从原料药生产商购买，也可以自己设计化学合成路线进行生产。 无论从哪种途径获得原料药，都必须根据法律法规对原料药和制剂的要求进行全面评估。 评估一般从下面几方面进行?有无药物管理档案（DMF）?是否符合美国药典正文的要求?药物杂质概况及稳定性研究数据?可能的多晶性?符合产品标准规格的承诺?非专利侵权的声明?苯磺酸氨氯地平目标产品概况Page12of32?原料药和配方研究原创药的知识产权，分析原创药的成分和可能的生产工艺，以及对原料药进行配方前研究。 ?原创药的分析包括外观、化学和包装各方面。 关于配方前研究，除了从文献资料中收集原料药的物理、化学、生物、机械方面的性质外，应做实验获得一些关Page13of32键的药物性质，如在不同H pH下的药物溶解度和稳定性资料，原料药晶型，以及原料药和辅料的兼容性等。 盐酸阿夫唑嗪原料药的合成路线Alfusozin HClOCO2HOOHN NNNH2H3COH3COCH3NHOOOHN NNNH2H3COH3COCH3NHOHClAlfusozin BaseH2SO4MeOHO CO2CH3C H3NH NH2ONHNHOCH3NNNH2H3COH3COCl1235641)Isoamyl alcohol2)CH2Cl2,CH3,AcOEt1)MeOH,HCl2)PurificationAcOEt,MeOH,IPAMeOHReference:Kleemann,A.;Engel,J.;Kutscher,B.;Reichert,D.Pharmaceutical Substances:System,Patents,Applications.4th ed.;Greorg Thiemeverlag,New York，xx.Page14of32Specification andCertificate ofAnalysis Analysis-Drug SubstanceAL RC2:2-Chloro-6,7-dimethoxyquinazolin-4-amine,EP ImpB,Synthetic Impurity.Page15of32AL RC3:(2RS)-N-3-(4-Amino-6,7-dimethoxyquinazolin-2-yl)aminopropyl-N-methyltetrahydrofuran-2-carboxamide,EP ImpC,Synthetic Impurity.AL RC4:N-(4-Amino-6,7-dimethoxyquinazolin-2-yl)-N-methylpropane-1,3-diamine,EP ImpD,USP ImpurityD,Degradation Product.AL RC5:N-3-(4-Amino-6,7-dimethoxyquinazolin-2-yl)(methyl)aminopropylformamide,EP ImpA,Degradation Product.Page16of32Page17of32?制剂的开发和生产工艺?产品工艺的设计药物性质及所期望的药物产品性质，工艺过程的复杂性和可靠性，仿制药生产商拥有的工艺经验、设施和设备等。 ?基于以前的经验和知识，确定原材料、辅料、半成品、成品的物质特性和所有的工艺参数，再用风险管理和积累的经验分析来确定哪些工艺参数和物质特性需要作进一步的考查。 其次，通过实验设计来确认关键的工艺参数和关键的物质特性两者之间的联系。 ?关键的物质特性(Critical MaterialAttribute,CMA)是一些必须直接或间接控制的原料药、辅料、半成品、成品的物理、化学、生物或微生物性质以确保产品的质量。 ?关键的工艺参数是指在正常的操作范围内，对产品的关键质量特性有着直接和重大影响的工艺参数。 Page18of32?直接混合?干法造粒?不使用溶剂，也无需随后干燥，微粒直接形成颗粒。 ?。 干法造粒改善流动特性，提高了药物的均匀性，降低了成块的可能性。 ?基本步骤?干组分混合，碾压成块。 ?碾磨成颗粒?最终混合。 ?最终混合润滑。 Page19of32?湿法造粒?粉态混合物通过溶剂（通常含有粘合剂）进行造粒。 ?基本步骤?干混合待造粒的组分。 ?湿混（“造粒“）?碾磨湿块?用强制空气或液床式烘箱干燥。 ?碾磨干燥的颗粒?最终混合?最终混合润滑?制剂标准规格中残留溶剂的控制(例CH2Cl2:600ppm)Page20of32?压片成功压片有赖于?配方?用于生产用于压片的共混物的工艺。 ?均匀填充到模具中Page21of32?粒度分布及粒径均匀?不成块?可压缩?配方的成分?水分含量?压缩力?停留时间?包衣?封装?以压片为例，压片前物质的特性必须测量混合均一丶颗粒大小丶密度丶湿度流动性，压出的片剂必须立刻测量重量均一丶硬度丶厚度丶孔隙丶脆度及外观等，而压片的生产过程参数，则需确定速度丶力量丶入料的深度丶冲模的深度丶水分。 关键的工艺参数和物质特性研究可以安排在小试和中试实验中进行，并不需要在P cGMP条件下进行。 最后，在放大生产时，根据需要，可以做额外的实验来确定在小试或中试中得到的参数和关联模型是否能仍然适用于大规模生产。 Page22of32?工艺流程控制了解工艺参数的操作范围和被验证的可接受的范围。 被验证的可接受的范围是指当保持其它参数不变的情况下，一个工艺参数在此范围内变化仍可保证产品达到相关的质量标准。 操作范围应在被验证的可接受的范围之内。 在操作范围内进行生产，可以稳定地保证产品的质量达到相关标准。 ?考虑多个原料药、辅料特性和工艺参数之间的相互作用;建立相对灵活的流程控制，即原材料和工艺参数的设计空间。 通过实验设计来建立设计空间并提供给A FDA进行评估和审批。 如果设计空间被A FDA批准了，任何在设计空间内的变化（例如:关键的原材料质量特性和工艺参数的变化）都不会被认为是生产工艺的变化，无需向A FDA提交产品批准后的补充资料。 Page23of32二.原料药与制剂中的有机杂质(1hour)?合成路线与有机杂质和分类?91999年年111月，FDA-“仿制药申请的原料药杂质研究指导原则”,“仿制药申请的制剂杂质研究指导原则”。 ?3xx年,H ICH修订的Q3A(R)“新药原料药杂质研究指导原则”,“新制剂的杂质研究指导原则”(简称Q3B(R)。 ?杂质分类?有机杂质?合成杂质(Synthetic Impurity)或工艺杂质(Process Impurity):一般生产过程中残留的原料、中间体、试剂、配体和催化剂以及反应副产物。 只与原料药的生产过程有关，在原料药和制剂的储存中一般不可能增长。 通过对合成路线的分析可以确定某一杂质是否为合成杂质?降解产物(Deg gradation Product):原料药通过各种不同的化学反应途径的降解，一般需要结合对合成路线的分析和试验研究的结果，以确定某一杂质是否为降解产物。 ?有的有机杂质既是合成杂质，又是降解产物。 ?无机杂质:生产过程所用的试剂(如氯化物)、配体和催化剂（如钯，铂等），包括重金属或其它金属残留，以及无机盐（例如，助滤剂、活性炭等）。 它们通常是已知和确定的。 残留溶剂:生产过程中使用后未完全除去的溶剂（如甲醇、甲苯、四氢呋喃等），残留的可挥发性试剂（如三乙胺等）和反应中生成的可挥发产物12Thymidine6Zidovudine(AZT),antiviral,1st approveddrug forHIV.43OO HN3NN HOOOOHOHNN HOOPh3CClPyridineOPh3COOHNN HOOOPh3COOSO2CH3NN HOOOPh3CONNOO5OPh3CON3NN HOOMeSO2ClEt3N,EtOAcNaN3DMF,TolueneHClMeOHMeOHNaOHPage24of32?常见的降解反应 一、水解反应（Hydrolysis Reaction）分子中酯和酰胺基团在酸或碱催化条件下与水发生的反应生成羧酸。 水解（Hydrolysis）反应是药物最常见的降解途径之一。 羧酸衍生物，如酯、内酯、酰胺、内酰胺、酰卤、酸酐、腈等，由于在碳原子和氧原子之间形成的共价键易受酸或碱催化而断裂，因而这些药物的水溶液容易发生水解。 水解反应机制酰卤、酸酐、酯、酰胺的水解反应机制很多是类似的，因为对酯水解的研究比较深入，故可用它说明羧酸衍生物类药物的水解反应机制。 在碱性条件下的酯水解反应是酰氧键断裂机制。 大多数发生亲核加成-消除过程0H-先与酯羰基碳加成。 形成四面体，然后消除OR。 Page25of32在反应过程中，形成了一个四面体中间体的负离子，可以预见，若羰基附近的碳上有吸电子基团就可以使负离子稳定而加速反应的水解，空间位阻越小，越有利于加成反应。 吸电子基团越多，吸电子能力越强，反应速率就越快。 而羧酸的?碳上空间位阻越大，或酯基中与氧连接的烷基碳上取代基越多，反应速率也就越慢，化合物对碱水解的稳定性就越好。 酯对酸也不稳定，在酸性条件下发生水解。 酸催化水解也是酰氧键断裂，按下列机制进行。 在酸水解反应中，极性基团对水解速率也有影响，但是不如在碱水解中显著，这是因为给电子基团对酯的质子化有利，但不利于水分子的亲核进攻。 酯类药物的水解酯类药物在水溶液中很易水解，特别是在酸性或碱性水环境中，更易发生水解反应。 酯水解产生一分子羧酸和一分子醇RCOOR+H20RCOOH+ROH酸和碱水解的动力学方程式为d酯dt=k酯H+d酯dt=k酯0H-从上二式看出水解过程属于二级反应，但当H+或OH-浓度恒定时，如应用缓冲溶液时，则上二式可简化为d酯dt=k酯所以可以将大多数药物的水解反应视为假一级反应。 Page26of32酯类药物很多，水解速率也不同，对于结构与水解速率之间的关系，一般来说有以下几条规律分子量低的脂肪类药物在水中水解速度很快，稳定性差。 酯分子(RCOOR)中的R基团愈小，水解愈快。 R，R如果是吸电子基团，则由OH-催化的酯的水解反应速率增加。 因为羰基附近的碳上有吸电子基团可以使负离子稳定而促进反应进行。 R，R的空间位阻增大，其水解速率将降低，因为空间位阻增大，不利于加成反应的进行。 R的相应醇ROH的pK a愈小，也就是说酸性愈大，水解速度愈快。 例如乙醇的pK a是18，苯酚的pK a是10，苯酚的酸性比乙醇大，因而可以判断CH3COOC6H5的水解速率比CH3COOCH2CH3快，酰胺的水解一般来说酰胺比酯类药物难水解，因为氮原子上的取代基的给电子效应使羰基的活性降低。 但在酸碱条件下仍然可发生水解。 青霉素类、巴比妥类、氯霉素、氢氯噻嗪、乙酰氨基酚等均为易水解的酰胺类药物。 酰胺水解为羧基和胺基的反应如下RCO-NH-R+H2ORCOOH+H2N-R当酰胺的氮原子上的氢被烃基或胺烃基取代时，水解速度减慢。 R基团不同，水解速度不同，R基团如为立体障碍较大的基团，有耐水解酶的倾向，为吸电子基团，相对较耐酸。 其它一些药物，如阿糖胞苷、维生素B 1、地西泮、碘苷等也易发生水解反应，如阿糖胞苷在酸碱条件下水解，故常制成粉针。 二、氧化许多化合物易发生氧化(oxidization)降解，酚类、烯醇类、芳胺类、吡唑酮类、噻嗪类等药物都可能发生氧化降解。 Page27of32药物分子结构上失去电子或失去荷正电的原子或原子团，或者获得氧原子或获得荷负电的原子、原子团，则称此药物被氧化。 对于无机化合物一般为失电子氧化。 对于有机化合物，氧化程度是由碳和氧结合的键的数目来决定的。 如一个碳的氧化状态可以表示为脂肪、酚、醚、醛都是易氧化的化合物。 乳剂、注射剂等液体制剂中常使用一些油及油脂，大都为一些长链烷烃类，由于空气中的氧进入具有活泼氢的各种分子而使其发生氧化，称为老化现象。 这些化合物的氧化常被认为是一种自氧化即退化支链反应机制。 对易氧化的化合物，可以采用加入抗氧剂、协同抗氧剂、金属离子络合剂以及填充惰性气体包装、密闭包装等多种制剂技术来加以控制。 三、光解许多药物对光不稳定，如硝苯吡啶类、喹诺酮类等药物。 光解(photodegradation)是指化合物在光的作用下所发生的降解反应。 光解反应有不同的类型。 羰基化合物在光照下，发生羰基与碳之间的键裂，这类光解反应称为Norrish型裂解。 光化产物发生、分裂称为Norrish型裂解反应，反应式如下温度对光解反应速率影响较小，温度每增加10，光解的反应速率仅为原来的1.O1.8倍。 四、异构化如果一个药物光学异构体或几何异构体间生理活性不同，在考虑稳定性时要注意是否有异构化反应(isomerization)发生。 Page28of32异构化分光学异构化(optical isomerization)和几何异构化(geometric isomerization)。 几何异构降解是指化合物的顺反式之间发生了转变，从而使药物的纯度及生理活性发生了变化。 如维生素A的活性式是全反式，若在2，6位形成顺式异构体，生理活性下降。 光学异构降解是指化合物的光学特性发生了变化，一般是指化合物的光活性异构体之间发生了相互的转变。 例如，四环素在酸性条件下，4位上的碳原子出现差向异构的转变，使活性下降。 五、其它药物的降解途径是多种多样的，还有其它的一些降解途径，如聚合和脱羧。 聚合(polymerization)即二个或多个分子结合形成复杂的分子。 例如高浓度氨苄青霉素水溶液在贮存中可发生聚合作用，一个分子的-内酰胺环裂开，与另一个分子反应形成二聚物，此过程可再续下去形成高聚物，据报道由此可引起过敏反应。 塞替派在水溶液中易聚合失效，可用聚乙二醇作溶剂制成注射剂来避免。 胰岛素在偏碱性条件下也会发生聚合现象，使紫外吸收特性发生变化，并使含量下降。 脱羧(decarboxylation)即一些含羧基的化合物，在光、热、酸、碱等一定的条件下，失去羧基而放出C02的反应。 如对氨基水杨酸钠脱羧形成间氨基酚，并进一步生成有色氧化产物。 ?确定降解产物-强制降解研究?强制降解试验将原料药或制剂置于比通常储存条件剧烈得多的试验条件下进行稳定性考察的一系列试验。 ?强制降解程度根据经验一般认为，控制适当的试剂浓度、反应温度和时间等强制降解条件，达到大约10%的原料药降解是比较合适的。 ?常见的强制降解具体试验项目与试验条件Stress Type强制降解类型CommonStresses常用强制降解Common ForcedDegradation sConditions常见强制降解条件Solution Stress溶液降解Acid酸0.1N HCl，室温-100?C,4小时Base碱0.1N NaOH,室温-100?C,4小时H2O2双氧水1-3%H2O2,室温,4小时Heat加热H2O,100?C,4小时UV&Visuable Light紫外光和可见光(300-800nm)15小时（相当于波长范围为300-800nm，约2.0百万勒克斯时）Page29of32Stress固态降解Thermal加热60?C,14天Heat/humidity加热/湿度40?C/75%RH,14天UV&Visuable Light紫外光和可见光(300-800nm)15小时（相当于波长范围为300-800nm，约2.0百万勒克斯时）。 ?在强制降解试验研究过程中注意观察样品外观性状、原料药含量等变化，并与杂质检查结果相互印证。 ?原料药和杂质的分离和检测将可能的中间体和副产物作为杂质进行柱效、流动相及流动相比例、波长和分离度等方法学的研究。 ?待方法建立成熟后，根据中间体和副产物的安全性和获得杂质标样的难易程度，决定是否定为已知杂质。 ?如果杂质标样难以得到，且比较安全，可考虑采用杂质校正因子加上相对保留时间的方法，或采用杂质相对保留时间加上自身对照的方法，对该杂质进行定量分析。 ?如果得不到该杂质样品作为标样，对于有紫外吸收的样品可以用二极管阵列检测器