原料药中杂质的控制与案例分析

5. 发生在R3取代基的反应
R 1O H O N N C SC O 2 O H O C 3 H OR 1 C O H H O N N C SC O 2 O H O H H R 1O H O N N O SO C 2H
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。
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。
1. 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
2. 杂质E可以源于起始原料
3. 杂质E可以源于合成中的 任一中间过程
中国抗生素杂志，2009，34：734
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？
采用HPCE/HPTLC方法 验证RP-HPLC方法的有效性
如何验证？
HPCE分析-内酰胺抗生素杂质谱 最佳分离模式的选择
– 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
基于实验设计理念的HPLC方法优化理论
JPBA，2009, 49(5): 1192–1202
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
0.140%
0.120%
0.100%
0.080%
0.060%
0.040% 0.020% 0.000%
2 1 12
加替沙星注射剂杂质谱分析
3
8
U1 U1 3
5 4
6
7
4
5
6
7
8
加替沙星注射剂杂质谱分析
U2 9 10 U2 9 10
原料的杂质谱分析
主要杂质是杂质3和杂质8
生产工艺杂质
光照稳定性评价
大多数喹喏酮类抗生素对光不稳定，什么是光降解杂质？ 按随机取19批样品 UV灯下照射10天 比较光照前后各杂质含量的变化
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
阿奇霉素中可能存在的杂质：37种
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、
O
S
R1 HCCHN
NH 2
N
O
wenku.baidu.com
R2
COOH
R1
H NO
ON H
分子结构中7位碳侧链上有α-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
COOH
O
R
ON
NH6S
N2H
O
6H
NH N2H O
N6
HO N
具有苯苷氨酸侧链的-内酰胺抗生素可以降解为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。
0.250%
加替沙星注射剂光照稳定性
0.200%
0.150%
0.100%
0.050%
1
2 U1
3 4
0.000%
1
2
U1 3
4
8
U2
5
7
6
6
5
6
7
8
光照前 光照后
9 10
U2
9
10
杂质2、杂质4是与光照稳定性密切相关的杂质
如何合理的对原料药中的杂质 进行报告和控制？
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！
4.降解产物：去克拉克定糖阿奇霉素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
模拟色谱图 实际色谱图
杂质名称 去克拉克定糖阿奇霉素A
红霉素A内酰胺 阿奇霉素C
3’-N，N-去二甲基氨基-酮基阿奇霉素A 红霉素C肟（E）
3’-去（二甲氨基）-3’,4’-去氢阿奇霉素 红霉素A肟（Z） 红霉素A肟（E） 丙基阿奇霉素 阿奇霉素E
2. 氢化噻嗪环的双键异构（Δ-异构）
B:
R1CONHSHH
N
O
R2
COOH
R1CONHS
N
O
R2
COOH
3. 6、7位氢的反向异构
R1CONHH H S
N
O
R2
COOH
R1CONH
H S
N
O
R2
COOH
R1CONH
H S
N
O-
R2 COOH
R1CONHH H S
N
O
R2
COOH
4. 7位碳相连的侧链反应
杂质的分类
有机杂质
– 反应起始物、副产物、中间体、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。
加替沙星及其十种杂质对照品的色谱图 色谱柱:SHISEIDO CAPCELL PAK C18 色谱条件：以三乙胺磷酸溶液 [三乙胺溶液（1→100），用磷酸调节pH值 至4.3±0.05]-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。
加替沙星及10个已知杂质的结构式
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
6. 双键顺反式异构（E-异构）
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。
7. 酯的水解 8. 聚合反应 9. 其它反应
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
R 1O H O N N C SC O 2 O H O C 3 H OR 1 C O H H O N N C SC O 2 O H O H H R 1O H O N N O SO C 2H
① 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；
② 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；
③ 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；
④ 根据产物及杂质的结构特点，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
杂质谱控制与杂质控制的区别？
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-甲酰基头孢泊肟酯异构体A，8=NACCPOD-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
由于起始物头孢菌素C 含有DAO-CC、DACC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、DAACA和ACA-LT，进 而生成DAO-CTAX、 DA-CTAX和CTAXLT等杂质。
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
新药原料药的杂质限度
最大日剂量 ≤2g >2g
报告阈值 0.05% 0.03%
鉴定阈值
0.10%或1.0mg (取最小值)
0.05%
界定阈值
0.15%或1.0mg (取最小值)
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
1. 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。
• 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 0.8%
0.4%
0.0%
生产工艺中产生的杂质
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
加替沙星注射液杂质谱分析
CH3
CO2Na
O
OO
N H
N
O
CH3
N H2N
S
N O
S HH
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
1. -内酰胺环的降解
R 1OH O NNC SO R 2 OH R 1OH O O N HH C S NO R 2 OH R 1OHH C N H 2 C S NO R 2 OH
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
杂质控制方法
直接测定
– 色谱法 »HPLC »TLC »HPCE »GC
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被保留？ – 是否所检测到的色谱峰存在共出峰？
原方法
在对各国药典方法比较的基础 上确定分析方法 新方法
分析方法的有效性（氨苄西林钠/舒巴坦钠）
原料药中杂质的控制与案例分析
中国药品生物制品检定所
杂质质控理念的变迁
纯度控制
杂质控制
杂质谱 控制
第一次飞跃 第二次飞跃
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。
头孢菌素有关物质测定中MEKC是 HPLC分析的最有效验证方法
JCPS，2010，19（4）：285–292
MEKC与HPLC测定头孢菌素有关 物质的互补性分析
MEKC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。
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）：新药注册时杂质 应被界定的限度。
阿奇霉素B、阿奇霉素C、阿奇霉素E、阿奇霉素F
2.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