如何做好化学合成原料药的杂质谱分析

如何做好化学合成原料药的杂质谱分析

陈禹

（杭州中美华东制药有限公司浙江杭州310005）

摘要：药物杂质与药物的临床使用安全性、药品的稳定性密切相关。因此，对药物的杂质进行充分的研究和控制，是确保药品安全性的必要环节。对原料药中的杂质进行研究，对保证原料药的质量至关重要。本文对如何做好化学合成原料药的杂质谱分析进行了探讨。

关键词：化学合成原料药；杂质谱；分析

中国的原料药处于世界领先的地位，虽然原料药不是药，但是他却是保证制剂质量的重要前提之一。药物杂质与药物的临床使用安全性、药品的稳定性密切相关。因此，对药物的杂质进行充分的研究和控制，是确保药品安全性的必要环节。对原料药中的杂质进行研究，对保证原料药的质量至关重要。

一、药品杂质概述

杂质是指药物在生产或贮藏过程中引入的，无治疗作用或影响药物的稳定性和疗效，甚至对人健康有害的物质。

杂质谱（ImpurityProfile）是药品中有机杂质、副产物、聚合物、异构体、多晶型杂质、无机杂质（阴离子、阳离子、金属催化剂、过滤介质、活性炭）、有机挥发性化合物（各种溶剂）、其他杂质、外来物质的总称。

药品在临床使用中产生的不良反应除了与药品本身的药理活性有关外，有时与药品中存在的杂质也有很大关系。例如，青霉素等抗生素中的多聚物等高分子杂质是引起过敏的主要原因。杂质作为药物的一项关键质量属性，是研发工作的一项重要研究内容。

按杂质的化学类别和特性，可分为有机杂质、无机杂质、有机挥发性杂质。杂质谱分析是对药品中各种可能存在的杂质的概貌掌握，通过全面的杂质谱分析，可指引药品制备工艺的开发和优化、质量控制策略的制定；可使杂质检查工作有的放矢，根据不同杂质的特性来针对性的建立检查方法，有助于检查方法的建立和验证。

杂质影响药品安全，尤其是高毒性杂质，必须对杂质进行充分的研究和控制。

杂质充分研究，是以杂质谱为基础，针对工艺中的每个杂质，以科学合理的理论基础来进行风险评估，针对评估结果，再进一步进行研究。杂质谱是杂质的总档案。有经验的合成研发人员，只要看到路线，可能就知道终产品中可能最会产生哪些杂质，这凭的是对工艺深刻认知的基础上，知道其中的风险，能够很快的做出评估，尤其是经过对工艺详细的考察和优化之后，对于风险认识的更加深刻。

每个杂质不仅仅是实际杂质，主要是指潜在杂质。杂质也是由化学反应产生的，不同的反应类型决定着杂质产生的可能性也不同。生成的杂质也具有特定官能团，决定着其具有不同的反应活性，并且其具有各种各样的物理性质（溶解度、沸点、成盐性等），评估过程要以杂质的物理、化学性质和工艺中特定工艺的去除能力为理论基础。

二、如何做好化学合成原料药的杂质谱分析

化学合成原料药中的杂质研究，有不同的研究阶段：对于早期阶段，更多的关注点被放在了如何除去杂质，而不对杂质结构做过多的解析。而对于晚期阶段，则要求对杂质做更深入研究：解析杂质，研究对应的除去方法，了解杂质在工艺中的行为以及工艺可以承受的杂质范围。我们要对主要的杂质进行结构解析，这就要求我们对反应机理有比较深刻的认识和理解，推测可能的副反应和副产物，能够分离的，分离出来做图谱解析，不能够分离的可以做MS验证。可以根据它的结构性质，设计相应的应对策略，跟踪它在工艺中的行为，同时做相应的spiking实验来检测工艺对于它的承受范围。

杂质谱中包含了大量的杂质，但实际的高风险杂质（如高毒性杂质、残留可能性较大的杂质、降解杂质等）并不多，这些杂质就是后期研究的主要对象。要充分重视检测方法的科学性。不充分研究杂质，就无法证明产品中没有杂质，并且无法证明检测方法能够将杂质检出。这里的杂质不是指杂质谱中的所有杂质，而是指高风险杂质。杂质有可能包含在主峰中、杂质与杂质之间也有可能分离度不够，这些都是需要充分研究和验证的。

制药行业有很多交叉学科，也可以引进很多先进的工具，很多工具可以节省大量的工作量，甚至哲学都可以应用到工艺上。然创新一定是以科学依据为前提的，不能空谈和空想。风险评估是一种思维方式、是一种减少失败的工具，这种工具运用到不同的行业，表现形式也不一样，但有一点是一样的，都是以事实和科学为出发点。运用到工艺中，那就是以反应本身为出发点，以其化学性质和物理性质为理论根据进行应用。所以强调下合成路线的重要性和QbD理念的重要性。工艺不同，会导致杂质谱不同，一个好的工艺，可能会减少若干个高风险杂质。

原料药中的杂质分析，要根据供应商提供的制备工艺，对外购起始原料可能引入的杂质进行全面的分析和检测，注意分析起始原料引入杂质在后续工艺步骤中的去向/清除情况，结合后续中间体中控实测数据的积累，合理制定起始原料引入杂质的质控策略。重点关注那些可引入后续反应的潜在杂质，通常这类杂质的结构与主成分类似，可随主成分一同进行后续的化学反应，且理化性质也可能与主成分比较接近，后续工艺步骤对其清除能力相对其他杂质来说比较有限，在终产品中残留的可能性也较大，这类杂质也多见用于有关物质检查方法系统适用性的分离度规定。

对于副反应杂质，可根据工艺开发过程中掌握的工艺认知、对所涉及化学反应机理的理解以及数据的积累，对各步骤可能产生的副反应杂质进行合理分析，并跟踪其在后续工艺步骤中的去向或清除情况，根据多批次跟踪数据的积累，合理制定各工艺副产物杂质的质控策略。可重点关注与主成分结构类似、可引入后续反应的副产物杂质。

对于降解杂质的分析，可通过结构特征的分析以及试验的手段来研究潜在的降解途径和降解产物，稳定性试验、强制降解试验是常用的试验手段。相对于稳定性试验，强制降解试验可在较短的时间内获得大量的有益信息，因此在早期研发阶段，强制降解试验是研究潜在降解途径和降解产物的一种有效手段，此外，它还可帮助建立专属性的有关物质检测方法，为制剂的处方、工艺、包材等开发工作提供有益信息。

由于杂质在产品中的含量很少，对于它的分离难度会很大。有几个途径来实现它：首先，如果根据该反应机理，推测出它的结构，可以通过其他合成途径来合成它。其次，如果无法推测它的结构，只能通过把它分离出来，做图谱解析来确定结构，就需要找到办法富集它：要么通过强化反应条件，增加它的含量，要么通过收集母液富集它。

凡含量达到或超过0.1%的有机杂质均需进行定性鉴别。低于0.1%的杂质一般不需要定性，但有毒性或其他药效的杂质应考虑定性，杂质定性可依据以下程序进行。首先，根据与对照峰的相对保留时间定性：在药典中有规定某杂质与对照峰的相对保留时间时，首先按照药典方法测定杂质与对照峰的相对保留时间是否与药典中规定的某杂质一致，如一致则此杂质可定性。其次，根据杂质标准品对照进行定性：根据保留时间确认产品中的杂质是否与杂质标准品属于同一种物质。再次，根据杂质来源和产生条件，结合母核的质谱裂解规律、文献资料推断杂质的可能结构。最后，如以上研究均无法获得杂质结构，则需要利用质谱、核磁紫外谱、红外谱等进行全面的分析来鉴定。有机杂质若超过界定限值，应进行定量测定。一般多采用HPLC法，有时也采用TLC、GC等方法。

综上所述，好的制剂，不仅仅要有效，更为重要的是安全。原料药是制剂的上游环节，保障它的安全，尤为重要。因此原料药中的杂质，要通过多种方法进行充分研究，以确保药品安全。