药品杂质对照品是药物质量研究的关键因素,然而有些杂质对照品价格昂贵,例如25mg瓶装的化合物往往需要数万元,这极其加大了企业的研发成本。杂质对照品价格之所以昂贵的原因一方面在于合成和提纯难度大、物料和人工成本等,另一方面在于某杂质为自身工艺所产生,含量低且结构未知,市场上购买不到。本文主要讨论未知结构且含量微小的杂质对照品的制备获取方法-富集法,文末有实例分享,欢迎大家探讨。
药物杂质主要来源于两方面:合成过程和贮藏过程中生成的杂质。对于质量研究中出现的某个杂质,通过合成过程的杂质谱分析,仍无法推导其可能的结构式,且含量微小时,此时只能通过“富集法”。“富集法”需要耗费一定的物料、试剂、人工和时间成本,如何提高富集法的效率,值得思考。
1、 富集法的目的和方法
富集法的目的在于运用各种分离方法,从混合物中富集未知结构且含量微小的化合物。因此,富集法第一步在于目标混合物的获取。一般情况下,根据该杂质的来源:合成过程或贮藏过程。对于合成过程中产生的杂质,通常参照工艺路线,改变反应物料比和反应温度、时间等,收集获得的中间体或者滤液进行分离;而对于贮藏过程产生的杂质,则参考稳定性影响因素试验,采用高温、高湿、酸碱、氧化等破坏条件验,从而得到目标混合物。
富集法第二步在于综合运用各种分离方法(结晶、萃取、制备色谱等),富集得到目标化合物。由于本文主要讨论含量微小杂质的富集,从提升工作效率方面考虑,下文主要讨论制备色谱法在富集法的开发应用,包括:反相制备色谱和正相制备色谱。
2、 富集法的方法开发过程
2.1分析目标混合物的有关性质
利用液质联用技术,分析混合物中目标化合物的分子量和分离情况,了解该化合物的亲酯亲水性,考察目标杂质峰和附近的色谱峰在不同的流动相(酸碱性或缓冲盐)中的分离度差异。配制目标杂质的混合物溶液,考察在冰浴或室温过夜放置的稳定性,为后期收集的制备溶液的去除提供参考依据。
2. 2 对于目标混合物的预处理
目标混合物预处理的目的是为了去除影响分离纯化的其他杂质峰,从而提高分离效率。例如参照工艺合成过程得到的是反应液时,由于主成分比例高,制备色谱分离时,容易浓度超载,进而形成宽峰和拖尾,降低分离度。因而优选通过析晶法去除主产物或者收集浓缩母液。而对于强制降解试验中的酸碱或氧化法,则通常需要调节Ph至中性或淬灭氧化剂。另外,可以加入有机相萃取反应液,考察目标杂质在有机相和水相的溶解度差异,初步提纯。
2.3制备色谱方法的选择
制备色谱方法包括反相制备色谱和正相制备色谱,反相制备色谱流动相中的水相常加入酸或缓冲盐(例如:甲酸、乙酸铵),有机相则常使用甲醇或乙腈,适用于非极性或弱极性化合物的分离。正相制备色谱流动相都是有机相,可自由选择正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈、乙醇等两相或多相混合,适用于极性化合物和异构体的分离。亲水混合物优选反相制备色谱,而亲酯混合物两者皆可使用,有着不同的选择性。需要注意的是,正相制备色谱,不同有机相混合洗脱时,出峰顺序可能会有所不同。
2.4制备色谱方法的开发
2.4.1 初步快速分离富集
由于杂质含量微小且通常成分复杂,一次分离往往难以得到纯度合格的杂质对照品。因而分离纯化的第一步是快速的初步富集,即通过建立反相或正相制备方法,优选等度洗脱,以“浓度超载”或“体积超载”连续进样,收集目标杂质对应的色谱峰段。需要注意的是,对于成分复杂者,此种连续进样法,色谱峰型可能相当难看,我们需要分段收集送检,定位到目标杂质所在位置即可。
对于初步富集得到的制备液体,往往体积比较多,需要浓缩除去有关溶剂。从“2.1分析目标混合物的有关性质”中,我们可以得到目标杂质的稳定性和亲水亲酯性。对于制备溶液,如果是采用正相制备色谱的话,低温减压旋除有机溶剂即可。如果是反相制备色谱的话,由于含有水相,分以下两种情况操作。亲酯性的话则低温减压旋除有机相,加入其它不溶于水的有机相(乙酸乙酯或二氯甲烷)萃取,低温减压旋除有机溶剂。亲水性且杂质稳定的话,则减压旋除大部分水相;亲水性且杂质不稳定的话,可以通过冷冻干燥法浓缩。
2.4.2进一步细分纯化
得到初步的分离富集浓缩液体后,目标杂质的含量比往往提高不少。此时需要进行细分纯化。由于经过初步分离后,主成分已经去除或者大部分去除。制备液相方法的开发可以在初步富集方法的基础上进行调整,加大进样而不受主成分的宽峰和拖尾影响。此过程主要考虑的是目标杂质的分离度,以得到纯度合格的目标杂质。通过调节洗脱梯度,水相调节剂的添加(酸碱、缓冲盐),有机相的选择(单一或复配)正相溶剂的选择(两相或者多相)。值得一提的是,由于正相制备色谱的特殊选择性,对于难以分离的同分异构体或者极性相近者,往往有意想不到的分离度。
2.4.3 纯化分离后处理
纯化分离结束后,去除溶液即可得到目标杂质。对于不同的亲水亲酯性,不同的杂质稳定性,具体操作请参考“2.4.1”制备液体的浓缩去除。需要注意的是,对于反相制备色谱水相加入缓冲盐分离的,需要采用不含盐的水相-有机相再次制备除去缓冲盐。最后就是基于大部分杂质的热不稳定性,整个纯化分离过程,尽可能冰浴低温保存,或者更低温度保存。
实例分享:某抗生素杂质的制备富集过程
目标杂质混合物的获取方法
影响因素试验发现,该杂质在高温高湿下有生成的趋势,然而通过改变温度和湿度,该杂质含量最多约0.5%左右,且结构无法推导出来。
分析目标混合物的有关性质
通过液质联用,得知该化合物分子量M,主成分约95%,目标杂质峰附近有多个杂质峰,成分较复杂。目标杂质偏亲水性,反相洗脱出峰快。该杂质稳定,耐热。
对于目标混合物的预处理
往破坏降解物加入水和乙酸乙酯混合溶液,萃取分液,收集水相。
初步快速分离富集
由于目标杂质亲水性,首选反相制备色谱。参照反相分析方法,调节水相和有机相,建立等度洗脱方法,快速分离富集。
进一步细分纯化
优化反相制备色谱法,梯度洗脱,得到纯度合格的目标杂质制备液。
纯化分离后处理
减压浓缩除去水相和有机相后,得到目标杂质,低温保存,富集完成。
总结:有些药物杂质价格昂贵,需要委外定制合成,加大企业研发成本。此种情况下,富集法或许是一种比较好的选择。如何更好的提升这种微量杂质的富集效率,值得大家探讨。例如优化的色谱方法的建立等等。