药物残留溶剂分析方法的建立与应用

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ICH制定的溶剂残留指导原则
• 药品中的残留溶剂-----在原料药、辅料以及制剂生产中使用
的，但在工艺过程中未能完全去除的有机挥发性化合物。
• • 药品中残留溶剂的种类：69种 分类：按照对人体和环境的危害程度分为4类
第一类溶剂
– 应避免使用的溶剂，为人体致癌物、疑似的人体致癌 物或能对环境造成公害的试剂
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残留溶剂分析方法
干燥失重法、热重测定法
非专属性 多种溶剂混合只能得到所有 残留溶剂的总量 水分也会干扰测定
紫外、红外光谱法
检测灵敏度低,干扰因素多
残留溶剂测定 方法
检测灵敏度低
专属性 良好的分离能力 高灵敏度
核磁共振光谱法
气相色谱法
ICH及各国药典推荐使用的方法
气相色谱
进样方式
直接进样
顶空进样 静态顶空 动态顶空
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JP与ICH一致。
ChP.（2010）与ChP.（2005）相比较，在沿用ChP.（2005）的基础 上作了如下几处修订：
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1.对照品溶液的制备
精密称取各品种项下规定检查的有机溶剂适量，采用与制备供试 品溶液相同的方法和溶剂制备对照品溶液；如用水作溶剂，应先将 待测有机溶剂溶解在50%DMSO或DMF溶液中，再用水逐步稀释。
5000ppm 溶剂名称 正庚烷 乙酸异丁酯 乙酸异丙酯 乙酸甲酯 3－甲基－1－丁醇 丁酮 甲基异丁基酮 异丁醇 正戊烷 正戊醇 正丙醇
甲酰胺
正己烷 甲醇 2－甲氧基乙醇 甲基丁基酮 甲基环己烷 N-甲基吡咯烷酮 硝基甲烷 吡啶 四氢噻砜 四氢化萘 甲苯 1，1，2－三氯乙烯 二甲苯﹡
220
290 3000 50 50 1180 530 50 200 160 100 890 80 2170
K
Leabharlann Baidu
40℃
1355 139.5 2.82 0.14 1.48
50℃
820 109 2.23 0.068 1.28
60℃
511 68.8 1.77 0.043 1.27
70℃
328 47.7 1.49 0.012 0.78
80℃
216 35 1.27 0.0075 0.87
• 示例：
1 乙醇 2 丁酮 3 甲苯 4 正己烷 5 四氯乙 烯
灵敏度增 加600倍
水 5ml
二甲基乙酰胺为 溶剂2ml
影响药物残留溶剂的有关因素
1.共出峰干扰
示例：吡柔比星中正己烷残留量的测定
色谱柱 DB-624 SPB-1 方法 内标法(正戊烷） 内标法（正丙醇） 正己烷含量 5% 0.6%
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固相微萃取技术 灵敏度高，已经逐渐成为药物中残留溶剂分析的新选择
残留溶剂分析方法的新进展
• 快速分离 Chen等用一根10m x 0.1mm x 0.4um的DB-624毛细管色谱柱，快速分离38 中常用有机溶剂，分析时间不到4.9min。而用30m x 0.32 mm x 1.8um 的 DB-624分析时间将达45min. Wittrig 和Dorman等采用流量调节技术在一次色谱分析中实现36种残留溶 剂的分离，分析时间12min。 David等采用过低热质量（LTM)柱温箱来实现快速分离。
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盐析效应的局限
盐析效应仅对极性化合物起作用 在高浓度时才有作用（对于ppb级的卤代烃的溶液，无机盐浓度 低于5％对于色谱峰面积几乎都没有什么影响） 我们不可能预测盐析效应对不同分析物的影响以及不同分析物 的 线性范围。所以这个技术在使用时要谨慎，在用作定量分析之 前对其作用要进行考察
溶剂体系
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快速定性
Hu等利用双通道并联色谱系统：即利用两根极性相反的SPB-1和HP-FFAP 色谱柱，分别考察51种有机溶剂在等温和程序升温条件下的出峰顺序，计算 各有机溶剂相对参比溶剂丁酮的相对保留时间，以相对保留时间作为定性参 数建立知识库。
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进样方法 Brault等介绍的全挥发技术。
顶空气相色谱法及其在残留溶剂测 定中的应用现状
• 很多有机化合物在有机溶剂中的溶解度要大于在水中的溶解度，它
们的分配系数在有机溶剂中比较大，如果在能与水混溶的有机溶剂 作为溶剂的溶液中加入水，那么化合物的溶解度降低，分配系数随 之降低，顶空灵敏度就会增加 • 在使用这个方法时要保证被分析物仍然是可以溶解在这个溶剂—水 体系中的
示例
首先应用于分析聚合物中残留的2-乙基己基丙烯酸脂（EHA）
溶液的体积
• 样品体积的改变对低分配系数的样品影响较大，对于较高
分配系数时的分析结果的影响是可以忽略的
灵敏度 K=0.2 K=1.0 K=20 K=250
样品体积占顶空体积的百分比 20% 1 1 1 1 80% 10倍 4倍 1.2倍 1.01倍
盐析效应的影响
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K
1 pi i
0
化合物的活性系数在一定条件下是可以改变的 对于极性化合物的溶液，可以通过向样品中加入较高浓度的无机盐， 从而增加化合物的活性系数，降低了分配系数，以提高顶空灵敏度， 这种技术通常被称为盐析效应 盐析对被分析物的作用是不同的，对于有活性氢的极性化合物的作 用要强于非极性化合物 加入的大量无机盐同时也增加了液体样品的体积，降低了相比β， 从而提高了灵敏度
• 顶空气相色谱法(headspace gas chromatography,HS-GC)是用气体对液 体或固体样品中挥发性组分进行萃取的一种预处理方法。将含有挥 发性组分的样品置于密闭系统中，在一定温度下使样品中挥发性组
分在气-液或气-固两相甚至气-液-固三相中的分配达到平衡，然后取
凝聚相上端的气体送入气相色谱仪进行分析，即可间接测定样品中 的挥发性组分
药物残留溶剂分析
山东省药品检验所 化学科 徐玉文 2010.10.24
内容提要
药物残留溶剂分析与控制
顶空气相色谱法及其在残留溶剂测定中的应用 现状
影响药物残留溶剂的有关因素
溶剂化参数模型与色谱柱的选择 如何建立药品质量标准残留溶剂检测方法 气相色谱法常见的问题与解决方案
药物残留溶剂分析与控制
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缺点：灵敏度稍低，受多种因素影响（溶剂体系、基质效应等）
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顶空（动态顶空） 用流动的气体将样品中的挥发性成分“吹扫”出来，再用一个 捕集器吸附吹扫出来的物质，然后经热解析将样品送入气相色谱仪 进行分析 优点：灵敏度高，比静态顶空至少高1000倍，分析过程中不需要等 待气体与样品基质之间的平衡 缺点：样品管较难清洗，重现性比静态顶空低，仪器复杂，不便于 推广
乙醚
甲酸乙酯 甲酸
异丙醇
乙酸丙酯
USP、BP 、EP、JP 、ChP.现行标准的比较
• Usp32 中的<467>收载残留溶剂，讲述残留溶剂的分类、限度的描述、 分析过程、限度以及分析控制方法，分析方法上，将残留溶剂一类和 二类分成一组，三类单独一组。其中一类和二类又分成水溶性的、水 不溶性的和高沸点的三种，采用三种不同的分析方法；三类溶剂则采 用干燥失重法。其他基本上同ICH的基本要求。 BP中的残留溶剂基本上同EP，分析方法采用两种不同的分析体系， 即分析一类溶剂采用方法A，二类采用方法B（方法A、B均为顶空进 样，程序升温，毛细管柱，FID)，供试品也分成三种类型：水溶性的、 水不溶性的和高沸点的三种，其他基本上同ICH的基本要求。
各国药典中残留溶剂控制标准的沿革
USP、BP 、EP、JP 、ChP.现行标准的比较 残留溶剂分析方法 残留溶剂分析方法的进展
各国药典中残留溶剂控制标准的沿革
• Usp第22版第三补充本（1990）开始收载<467>有机挥发性杂质的检查， Usp第23版(1995)正式列入附录中，规定了氯仿、苯、1，4-二氧六环、二 氯甲烷、环氧乙烷和三氯乙烯6种有机溶剂的控制要求，采用3种气相色谱法。 BP于1993年版增补本（1996）首次增加残留溶剂检查项，规定了乙腈、氯 仿、苯、1，4-二氧六环、二氯甲烷、吡啶和三氯乙烯7种有机溶剂的控制要 求，检测方法为静态顶空毛细管柱气相色谱，FID为检测器，采用系统A和 系统B两个系统进行测定。 EP从第三版（1997）开始收载2.4.24残留溶剂检查法，其控制对象和检测 方法同BP (1993)增补本。 ChP1995版在附录中收载有机溶剂残留量测定法，控制氯仿、苯、1，4-二 氧六环、二氯甲烷、吡啶、三氯乙烯、甲苯和环氧乙烷等8种有机溶剂，采 用填充柱气相色谱法，直接进样和顶空进样两种方式。
化合物的蒸汽压pi0受其温度影响,两者为指数关系，可表示为以下公式：
log p i
0
B C T
而化合物的蒸汽压与分配系数存在反比的关系：
K
(const.) pi
0
所以化合物的分配系数与温度存在如下关系：
log K
B' C' T
顶空气相色谱法灵敏度的影响因素
物质专属性 顶空平衡温度 盐析效应
第二类溶剂
– 应限制使用溶剂，为能导致动物非遗传毒性致癌或可 能导致其他不可逆毒性反应的试剂 – 低毒性溶剂，为在药物中以一般量存在时对人体无害 的溶剂。残留量一般不高于0.5% – 没有足够毒性资料的溶剂，生产厂在使用时应提供这 些溶剂在制剂中残留水平的合理性论证报告
第三类溶剂
第四类溶剂
第一类溶剂 溶剂名称 苯 四氯化碳 1，2－二氯乙烷 1，1-二氯乙烯 1，1，1－三氯乙烷 浓度限度（ppm） 2 4 5 8 1500
•
2.顶空平衡温度一般应低于溶解供试品所用溶剂的沸点10℃以下， 能满足检测灵敏度即可；对于沸点过高的溶剂，如甲酰胺、2-甲氧 基乙醇、2-乙氧基乙醇、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮等，用顶空进样 测定的灵敏度不如直接进样，一般不宜用顶空进样方式测定。 3.利用保留值定性是气相色谱中常用的定性方法。色谱系统中载气 的流速、载气的温度和柱温等的变化都会使保留值改变，从而影响 定性结果。校正相对保留时间（RART）只受柱温和固定相性质的 影响，以此作为定性分析参数较可靠。应用中通常选用甲烷测定色 谱系统的死体积（t0):
第二类溶剂 溶剂名称 乙腈 氯苯 氯仿 环己烷 1，2－二氯乙烯 二氯甲烷 1 ， 2 －二甲氧基乙 烷 N,N-二甲基乙酰胺 N,N-二甲基甲酰胺 1，4－二氧六环 2－乙氧基乙醇 乙二醇 浓度限度（ppm） 410 360 60 3880 1870 600 100 1090 880 380 160 62
第四类溶剂 溶剂名称 1 ， 1 －二乙氧基 丙烷 1 ， 1 －二甲氧基 甲烷 2 ， 2 －二甲氧基 丙烷 溶剂名称 甲基异丙基酮 甲基四氢呋喃 石油醚
异辛烷
异丙醚
三氯乙酸
三氟乙酸
第三类溶剂 溶剂名称 乙酸 丙酮 甲氧基苯 正丁醇 仲丁醇 乙酸丁酯 叔丁基甲基醚 异丙基苯 二甲亚砜 乙醇 乙酸乙酯
色谱柱
填充柱
毛细管柱
检测器
FID
ECD
固相微萃取
三种气相色谱法的优缺点比较
• 直接进样气相色谱法
优点：方法比较简单、可靠，仅需要是自动进样器，不需要其他装 置
缺点：样品本身及样品中含有的不挥发性组分也会被注入到气相色 谱中，污染进样口、色谱柱，缩短色谱柱使用寿命；样品基质同时 被注入到气相色谱中，在下一次进样前必须使用较高的柱温把这些 物质从色谱柱中赶出来，延长了整个分析过程的时间 • 顶空（静态顶空） 优点：简便、干净、快速、不需要使用大量的有机溶剂且易于实现 仪器自动化，药品本身不进入气相色谱，只有易挥发性的残留溶剂 等杂质进入气相色谱进行分析
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目前药品管理部门和各国药典推荐使用的检测药品中残留溶剂的最
适合技术为静态顶空气相色谱法
顶空气相色谱法的基本原理
V=VG+VS 相比： β =VG/VS 在恒定温度下，密闭系统中的气液两 相达到平衡时，气相中某挥发性组分 的浓度为cG，其在液相中的浓度为cS， 其原始浓度为c0，则 分配系数K=cS/cG 容器是密闭的，样品不会逸出，则 c0Vs=cGVG+cSVS=cGVG+KcGVS=cG(VG+KVS) c0=cG(VG/VS+K)=cG(K+β) cG＝c0/ (K+β)
顶空灵敏度
样品溶液体积
A∝cG＝c0/ (K+ β) 溶剂体系
温度与相比的影响
cG＝c0/ (K+ β) 顶空灵敏度是受K和β共同影响的 K远大于β, K+β K 顶空灵敏度只与K值有关：温度越高，顶空灵敏度越高。在这种 情况下，相比(样品体积)实际上是没有影响的，或者影响很小。 由于K值对温度变化很敏感，所以顶空温度对灵敏度的影响很大 K小于β, K+β β 顶空灵敏度由相比决定，分配系数没有影响或是几乎没有影响。 相比与温度无关，所以顶空温度对灵敏度几乎没有影响