原料药中杂质的控制和经典案例分析

1、原料药中杂质的控制和经典案例分析杂质质控理念的变迁Impurity Profile （杂质谱）: A description of the identified and unidentified impurities present in a drug substance. 对存在于药品中所有已知杂质和未知杂质的总的描述。纯度控制杂质控制杂质谱控制第一次飞跃第二次飞跃头孢泊肟酯有关物质分析的HPLC色谱图1=头孢泊肟，2=去甲氧基头孢泊肟酯异构体A，3=头孢泊肟酯异构体A，4=去甲氧基头孢泊肟酯异构体B+3异构体，5=头孢泊肟酯异构体B+反式头孢泊肟酯A，6=反式头孢泊肟酯B，7=N-甲酰基头

2、孢泊肟酯异构体A，8=NAC-CPOD-PRX异构体A，9=N-甲酰基头孢泊肟酯异构体B，10=N-乙酰基头孢泊肟酯异构体B，11=头孢泊肟酯开环二聚体A，12=头孢泊肟酯开环二聚体B杂质谱控制与杂质控制的区别？杂质谱控制的整体解决方案原料药杂质控制的相关法规Q3A： 新原料药中的杂质Q3B： 新药制剂中的杂质Q3C： 残留溶剂化学药品杂质研究的技术指导原则对新原料药中的杂质如何进行阐述？化学方面分类与鉴定报告杂质的控制（检查项目、限度）分析方法安全性方面对安全性研究及临床研究中存在的潜在杂质（在当时的实验样品中不存在或含量极低的杂质）的安全性评估杂质的分类有机杂质反应起始物、副产物、中间体、

3、降解产物、试剂、配位体、催化剂等无机杂质试剂、配位体、催化剂、重金属、无机盐及过滤介质、活性炭等残留溶剂常用的有69种基本术语Qualification(界定)：是获得和评价与研发新药相关的杂质的数据的过程，这些数据用于建立新药的安全阈值（水平），单个的或一些已确定的杂质的含量在这个阈值下可以确保药品的生物安全性。Reporting threshold 或 Reporting level (报告阈值或报告水平）：新药注册时杂质应被报告的限度。Identified threshold (鉴别阈值）：新药注册时杂质应被鉴别的限度。Qualificated threshold (界定阈值）：新药注册

4、时杂质应被界定的限度。新药原料药的杂质限度 最大日剂量报告阈值鉴定阈值界定阈值2g0.05%0.10%或1.0mg(取最小值)0.15%或1.0mg(取最小值)2g0.03%0.05%0.05%（以原料药的响应因子计）如何合理的对原料药中的杂质进行报告和控制？研究报告中对有机杂质的基本要求对新原料药在合成、精制和储存过程中最可能产生的那些实际存在的杂质和潜在的杂质进行综述。根据合成工艺中化学反应的原理，结合反应条件等，阐述合成工艺中可能产生的副产物；根据起始原料的结构及来源，阐述可能由起始原料引入的有关物质；根据起始原料、中间体、产物的结构特点，产生合成中可能产生的降解产物；根据产物及杂质的结

5、构特点，结合纯化精制工艺，阐述去除杂质的关键工艺。头孢噻肟钠（Cefotaxime Sodium）杂质的控制以头孢菌素C为起始物，先经化学或酶催化反应生成7-氨基头孢烯酸（7-ACA），然后进行酰化反应生成头孢噻肟酸（CTAX），最后生成头孢噻肟钠（CTAX-Na）。头孢菌素的各种可能的降解反应类型 -内酰胺环的降解 氢化噻嗪环的双键异构（-异构）3. 6、7位氢的反向异构 4. 7位碳相连的侧链反应 分子结构中7位碳侧链上有-氨基的头孢菌素，如头孢氨苄、头孢羟氨苄、头孢拉定、头孢来星、头孢克罗等药物，还可发生分子内亲核反应，生成哌嗪二酮衍生物的降解物 具有苯苷氨酸侧链的-内酰胺抗生素可以降解

6、为2-羟基-3-苯基吡嗪衍生物，这种化合物具有荧光特性，头孢克洛、氯碳头孢均会产生这种降解产物。 5. 发生在R3取代基的反应 当3位碳上的取代基为乙酰氧甲基时，易脱去乙酰基，形成脱乙酰基降解物。在加热、酸性等条件下，可进一步进行分子内部环和，此时生成的主要降解产物为内酯。 6. 双键顺反式异构（E-异构）7. 酯的水解 8. 聚合反应9. 其它反应头孢曲松、头孢噻肟、头孢它啶、头孢地尼等有甲氧亚氨键的头孢菌素均会产生E-异构体，多数在光照的情况易发生此类反应。 基于降解反应的杂质分析发生在头孢菌素R3取代基的降解反应 当3位碳上的取代基为乙酰氧甲基时，易脱去乙酰基，形成脱乙酰基降解物。在加热

7、、酸性等条件下，可进一步进行分子内部环和，此时生成的主要降解产物为内酯。 杂质B、杂质E可以源于头孢噻肟的降解杂质谱分析头孢噻肟有关物质分子结构头孢噻肟钠的合成工艺由于起始物头孢菌素C含有DAO-CC、DA-CC和CC-LT等杂质，在半合成步骤中发生相同的反应，分别生成DAO-ACA、DA-ACA和ACA-LT，进而生成DAO-CTAX、DA-CTAX和CTAX-LT等杂质。 杂质E可以源于起始原料杂质E可以源于合成中的任一中间过程杂质谱分析头孢噻肟有关物质典型色谱图（235nm）杂质谱分析头孢噻肟有关物质杂质B含量最大，杂质C含量最低合成副产物：杂质A、杂质E和杂质G降解杂质：杂质F生产工艺

8、中产生的杂质阐述清楚产品中可能存在那些杂质杂质的来源生产工艺中通过何种手段去除或控制这些杂质的产生实际产品中这些的杂质水平及变化加替沙星及其十种杂质对照品的色谱图加替沙星注射液杂质谱分析 色谱条件：以三乙胺磷酸溶液 三乙胺溶液（1100），用磷酸调节pH值至4.30.05-乙腈（87：13）为流动相，检测波长为325nm，柱温为30，流速为每分钟1ml。 色谱柱:SHISEIDO CAPCELL PAK C18加替沙星及10个已知杂质的结构式 主要杂质是杂质3和杂质8生产工艺杂质原料的杂质谱分析光照稳定性评价 比较光照前后各杂质含量的变化 按随机取19批样品 UV灯下照射10天 杂质2、杂质4

9、是与光照稳定性密切相关的杂质 大多数喹喏酮类抗生素对光不稳定，什么是光降解杂质？依据合成/降解反应机理，鉴别可能杂质！全过程跟踪杂质在合成工艺中的变化！如何合理的对原料药中的杂质进行报告和控制？杂质控制方法直接测定色谱法HPLCTLCHPCEGC间接测定溶液的颜色检查杂质分析方法的选择方法互补原则了解不同方法间的相关性所有的分析方法必须进行验证（validation)药品质控RP-HPLC方法上市后（仿制）药品分析方法的有效性分析方法的最优化分析方法的耐用性新药研发如何确定分离对象所有的杂质在所选择的RP-HPLC系统中被有效的检出了吗？是否有杂质吸附到色谱柱上未被洗脱？是否有杂质在色谱柱上未

10、被保留？是否所检测到的色谱峰存在共出峰？新方法分析方法的有效性（氨苄西林钠/舒巴坦钠）原方法中国抗生素杂志，2009，34：734在对各国药典方法比较的基础上确定分析方法所有的杂质在所选择的RP-HPLC系统中被有效的检出了吗？是否有杂质吸附到色谱柱上未被洗脱？是否有杂质在色谱柱上未被保留？是否所检测到的色谱峰存在共出峰？如何验证？采用HPCE/HPTLC方法验证RP-HPLC方法的有效性HPCE分析-内酰胺抗生素杂质谱最佳分离模式的选择JCPS，2010，19（4）：285292头孢菌素有关物质测定中MEKC是HPLC分析的最有效验证方法MEKC与HPLC测定头孢菌素有关物质的互补性分析 M

11、EKC具有较强的杂质分离能力，但其检测限（LOD）较高。借助于加速实验，将MEKC分离出的杂质峰数目与HPLC分离出的含量大于MEKC LOD的杂质峰数目进行比较，当两者基本相对时，可以认为HPLC方法具有较满意的分离能力。 药物分析杂志，待发表HPLC与HPTLC分析庆大霉素的比较HPTLC中的9号和10号斑点在HPLC中被检出了吗？庆大霉素供试品HPTLC色谱图及对应的UV扫描图谱1.UK1 2.UK2 3.UK3 4.UK4 5.C1a 6.UK5 7.C2a+C2 8.C1药品质控RP-HPLC方法上市后（仿制）药品分析方法的有效性分析方法的最优化分析方法的耐用性新药研发如何确定分离对

12、象基于实验设计理念的HPLC方法优化理论JPBA，2009, 49(5): 11921202洛伐他定和辛伐他定有关物质HPLC分析方法的优化 新优化出的方法比USP的分离度更好，比EP分离出的杂质峰更多，比ChP所用的分离时间更短，并达到了更好的分离效果 药品质控RP-HPLC方法上市后（仿制）药品分析方法的有效性分析方法的最优化分析方法的耐用性新药研发如何确定分离对象基于QbD理念的杂质控制策略JPBA，2008, 46(3):431-441药物杂质的可能来源阿奇霉素的合成途经1.原料：红霉素 A、红霉素 B、红霉素 C、红霉素D、红霉素 E、红霉素 F、阿奇霉素B、阿奇霉素C、阿奇霉素E、

13、阿奇霉素F2.中间体：红霉素A肟（Z）、6，9-亚胺醚、氮红霉素A、红霉素A肟（E）、红霉素 C肟（E）、9，11-亚胺醚、红霉素C 6，9-亚胺醚、红霉素A内酰胺 3.副产物：红霉素-N-氧化物、N-去甲基红霉素A、N-去甲基阿奇霉素A、氨基阿奇霉素A、N-甲酰基-N去甲基阿奇霉素A、N-去甲基-N-苯磺酰基阿奇霉素、阿奇霉素N-氧化物、3-去（二甲氨基）- 3,4-去氢阿奇霉素、 O-甲苯磺酰基红霉素肟、红霉素Z肟重排物、氮红霉素11，12-硼酸酯、 N，N-去二甲基N-甲酰基阿奇霉素A、丙基阿奇霉素、3-N， N-去二甲基氨基-酮基阿奇霉素A、阿奇霉素11，12-硼酸酯4.降解产物：去克

14、拉克定糖阿奇霉素A、去克拉克定糖氮红霉素、红霉素8， 9-脱水-6，9-半缩酮、红霉素6，9：9，12-螺缩酮阿奇霉素中可能存在的杂质：37种模拟色谱图实际色谱图杂质名称log P(8.3)log kkTR=T0（1+k）去克拉克定糖阿奇霉素A1.280.928.2613.89红霉素A内酰胺1.350.958.9414.90阿奇霉素C2.21.3723.2030.303-N，N-去二甲基氨基-酮基阿奇霉素A2.241.3924.2737.90红霉素C肟（E）2.381.4528.4044.093-去（二甲氨基）-3,4-去氢阿奇霉素2.791.6544.9968.98红霉素A肟（Z）2.81.

15、6645.5069.75红霉素A肟（E）2.81.6645.5069.75丙基阿奇霉素3.161.8368.15103.73阿奇霉素E3.542.0270.40107.10N-去甲基-N-苯磺酰基阿奇霉素4.982.7275.40114.60采用有效的方法证明杂质不存在，而不是陈述杂质不存在！-内酰胺抗生素聚合物的控制SephadexG-10凝胶色谱系统典型分离图样品对照Kav=0高效凝胶色谱系统TSK高效凝胶色谱系统Superdex pipted 高效凝胶色谱系统高效疏水凝胶色谱系统高效疏水凝胶色谱系统TSK Gel G2500 HXL凝胶柱（填充剂为苯乙烯二乙烯基苯共聚物）3007.8mm

16、 i.d;流动相:含溴化锂的N,N-二甲基甲酰胺溶液；流速0.4ml/min;检测波长为280nm。 -内酰胺抗生素聚合物杂质分析头孢地嗪钠 头孢呋辛酯 TSKgel G2000HHR 头孢丙烯 TSKgel G2500PWXL 法罗培南 TSKgel G2000HHR TSKgel G2000SWXL TSKgel G2000SWXL Sephadex G10 与TSK柱比较62G10柱结果与TSK柱结果的相关性Sephadex G10 TSK聚合物其他聚合物二聚物头孢噻肟钠聚合物分析HPLC反相色谱系统控制高分子杂质通过对指针性杂质的测定，表征药品中高分子杂质总量。头孢泊肟酯有关物质分析的

17、HPLC色谱图1=头孢泊肟，2=去甲氧基头孢泊肟酯异构体A，3=头孢泊肟酯异构体A，4=去甲氧基头孢泊肟酯异构体B+3异构体，5=头孢泊肟酯异构体B+反式头孢泊肟酯A，6=反式头孢泊肟酯B，7=N-甲酰基头孢泊肟酯异构体A，8=NAC-CPOD-PRX异构体A，9=N-甲酰基头孢泊肟酯异构体B，10=N-乙酰基头孢泊肟酯异构体B，11=头孢泊肟酯开环二聚体A，12=头孢泊肟酯开环二聚体B （A）阿莫西林钠在Superdex Peptide高效凝胶色谱系统中的色谱图 （B）各色谱峰切换到BP有关物质HPLC分析系统后的色谱图中国新药杂志 ,2008,17(24):23在溶液中（阿莫西林钠易形成聚

18、合物），阿莫西林闭环二聚体和二酮哌嗪阿莫西林（2S）的含量与各类阿莫西林聚合物含量之和（主峰后杂质总量）呈一定的相关性 中国药学杂志, 2009，44（23）：1821柱切换技术反冲模式(Back flushing mode)柱前富集模式(on-column focusing)盐酸头孢替安聚合物分析方法的比较Sephadex G-10系统TSK-Gel G2000swxl系统 柱切换技术TSK系统C18系统对-内酰胺抗生素中的聚合物重点在于研究，证明所采用的工艺是否可能导致样品聚合物变化！应采用适宜的方法对-内酰胺抗生素中的聚合物进行控制，而不要仅局限于Sephadex G10系统！样品中杂质

19、含量的报告批次及批量生产日期生产地点生产工艺产品中单个杂质含量及杂质总量批次用途使用的分析方法报告研制过程中所有批次样品的检验结果；检验结果应用详细记录，而不是简单描述为“符合规定”；分别记录单个杂质（已知杂质、未知杂质）、总杂质的含量；所有的杂质应编号，如根据保留时间等小于1.0%的杂质，表示为两位小数，如0.13%, 0.06%大于1.0%的杂质，表示为一位少数，如在新药研发过程中，采用统一的编号系统，表征杂质的变化！如果新药研发过程中杂质分析方法改变，应分别给出其验证资料并对不同方法的相关性进行评价。色谱图的相关性比较是必须的。利用色谱相关光谱法追踪色谱峰不同色谱系统中的位置杂质数据的积

20、累是制定药品质量标准的重要依据国内新药研发中对有关物质控制的误区重指标，轻方法方法的有效性与样品的现状对杂质结构的鉴别重视不够如何确定微量杂质的结构？根据杂质来源，产生条件，结合母核的质谱裂解规律推断杂质的可能结构头孢菌素类抗生素质谱裂解的一般规律 青霉素类抗生素质谱裂解的一般规律 鉴定未知同系物结构的策略1对于具有相同母核的化合物： 紫外光谱图可以得到有关母核结构的信息； 一级质谱得到分子量信息； 二级质谱得到碎片峰信息,可以推测出有关各取代基的情况； 利用色谱保留行为来验证推测结果是否正确。ACA，535：89-99, 2005分析化学，34（1）：95-99，2006药学学报，41（5）

21、：475-480，2006鉴定未知降解杂质结构的策略2对于反应机理已知的降解杂质： 根据反应原理设计加速实验； 一级质谱得到分子量信息； 二级质谱得到碎片峰信息, 进一步推测降解物的结构； 利用UV特征和色谱保留行为来验证推测结果是否正确。确定未知杂质的策略3推测杂质的可能结构反合成推测的可能杂质LC/MS通过质谱裂解规律和色谱保留时间确定所推测杂质结构的准确性微量组分的毒性评价毒性快速评价平台斑马鱼毒性快速评价平台，对杂质的胚胎毒性、神经毒性，心脏毒性等进行评价。优点：杂质用量少无需知道杂质结构实验周期短（34天一个周期）Figure 4. Effects of MMTD and TDA o

22、n the zebrafish embryonic development (3-dpf). A-D: The embryos treated with MMTD at 10 g/ml (A), 100 g/ml (B), 300 g/ml (C) and at 500 g/ml (D). E-H: the embryos treated with TDA at 100 g/ml (E,F), 300 g/ml (G) and at 500 g/ml (H); I,J: normal embryos as controls at a lateral view (I) and a dorsal

23、view (J). Hemorrhage of brain areas is indicated by white arrow, opaque yolk and YE by red arrow, deficient eyes are by slight-blue arrows, colorless and cord-like hearts and enlarged pericardial sacs by yellow arrows, ripple-like notochords by orange arrows.雌二醇对斑马鱼胚胎的心脏毒性斑马鱼作为药物耳毒性检测模型斑马鱼侧线神经丘毛细胞: (A) 5dpf 幼体头部侧面，示 眼窝上 (SO1 and SO2), 耳囊(O1) 和枕部的 (OC1)的神经丘；(B) O1神经丘毛细胞双染色FM 1-43(红) 和 Yo-Pro-1 (绿). (C) FM 1-43染色； (D). Yo-Pro-1 染色。 Scale bar = 50 um (A); 10 um (BD).Hearing Research 213 (2006) 2533药物耳毒性检测利用一种特殊染料对斑马鱼幼体头部耳蜗区神经丘毛细胞的染色，检测毛细胞的存活状态，来判断检测物的耳毒性。下图中红色圈示耳蜗区域；给药组