药物杂质研究平台介绍

一、平台主旨

提高国内杂质供应水平及能力，为提升国内药品研发水平助力。

二、现状分析

2.1研究需求

       FDA、欧盟、ICH对杂质的研究理念，均遵从了“质量源于设计”，要求对杂质进行科学性和系统性研究。我国在这方面的要求也在逐步提高。原来药物研究更多关注药典收载的杂质，每次药典版本更新都需要重新提升标准，如果在申报过程中药典标准发生了变化，相关工作都需要重新开展。

       我们从起始原料的工艺路线（常规不少于3步）开始溯源，根据反应机理，把可能（不少于2级）产生的杂质都进行梳理，并依据ICH等指导原则，结合后续工艺，编写溯源文件，说明杂质来源、去向及控制方法，制定科学、合理的研究策略，并在此基础上制定符合产业化的质量标准。

        目前这个思路和流程适用于所有的药物杂质研究。

 2.2市场供应

以头孢杂质为例，法定杂质于药典匹配，数量较少，不足以满足现在的政策法规要求，需要自制或从杂质公司采购、定制，每套杂质从十几万到几十万不等，价格昂贵，且来源大多为国外公司，货期很难保证。

另外，现在可买到的杂质与自研工艺的匹配性未可知，科学性、系统性也需要评估。

三、服务内容

我们可以根据提供的工艺路线进行系统的杂质溯源，提供全套的杂质研究服务。

分类包括：有机杂质（包括基因毒性杂质）、无机元素杂质、残留溶剂。

对象包括：原料药的起始物料杂质、中间体杂质及成品杂质，制剂的

原料药杂质及制剂杂质；

内容包括：杂质溯源及控制策略资料（附案例，可直接用于申报），        

杂质对照品制备、鉴定、赋值，有关物质方法开发及验证。

四、技术储备

从2005年至今十几年间，一直致力于化学药品开发与研究工作，已开发的数十个产品均有系统的杂质溯源，并自行制备了杂质对照品，目前储备的杂质对照品有数千个。该平台上合成人员均具有十几年的药物合成、杂质工艺研究经验，纯化团队由具有二十多年纯化设备应用及分离经验的专家带队，确证和赋值由合作多年有资质的第三方承担。方法开发及方法学验证由具有多年研发经验的药物分析人员负责。该平台同时纳入公司的CNAS质量管理体系，并设有项目管理和注册部，与项目部共同负责研究过程的技术管理，确保研究工作的规范性、科学性和及时性。

五、平台设备

目前，该平台拥有数十人的专业杂质制备人员队伍。研究设备包括平行合成反应仪，数十台HPLC、UPLC-PDA、UPLC-QDA、FLASH快速分离色谱，Waters自动纯化系统，冻干机，旋蒸仪，低温冰箱等分离及辅助设备。

六、工作流程

七、项目案例（杂质溯源、制备分离）

杂质溯源案例（仅以阿维巴坦原料药有关物质为例，未列举基毒，溶残、无机及元素杂质等）

工艺路线如下：

 我们对工艺过程中的每步反应机理进行了分析，由此推测了可能存在的杂质及制定了杂质控制策略：

杂质控制策略

1）起始物料杂质控制

起始原料SM中的杂质分合成中间体杂质、立体异构体和工艺杂质。

杂质SM1-Z1至Z6均为SM1中的合成中间体，从化学结构上看SM1-Z1至Z5都不可能与草酸成盐，因此在重结晶过程中应很容易被除去，所以我们按一般杂质处理，设定限度小于0.5%。SM1-Z7能与草酸成盐，并可能在后续阿维巴坦钠合成工艺中参与反应，但后续不会成磺酸盐，很容易被除去，经多批次起始物料SM1检测SM1-Z6均未检出或含量小于0.1%，所以我们按一般杂质处理，设定限度小于0.5%。

SM1的有立体异构体产生可能性，认为其3个立体异构体均由产生的可能，SM1-Z7、Z8和Z9，它们与SM1化学结构相似，会在阿维巴坦钠合成工艺中参与反应，生成原料药产品的立体异构体AVB-Z5、Z6和Z7。我们按标准控制SM3-Z7、SM3-Z8与SM3-Z9峰面积不大于0.2%，经多批次原料药检测AVBZ5、Z6和Z7均未检出或含量不大于0.1%。

2）中间体及API杂质控制

①立体异构体杂质来源分析：

根据对起始原料SM1的立体异构体分析，我们确定SM1可能存在两个非对映异构体SM1-Z7和Z8，以及一个对映异构体SM1-Z9，因此我们按照原料药工艺路线分析，阿维巴坦钠除去自身构型，可能存在3个立体异构体，即AVB-Z5、Z6和Z7：

图3.2.S.3.2.2.4-1立体异构体生成途径

在我们的合成路线各步反应中，不存在手性翻转的条件，因此在不考虑降解途径的前提下，原料药的立体异构体均由起始原料中含有手性的SM1引入。AVB-Z5和Z6互为对映异构体，在非手性的反相液相色谱条件下出峰位置相同；TCG- Z7和API与其互为对映异构体，在非手性的反相色谱条件下出峰位置相同。在手性的正相色谱条件下API和其3个立体异构体出峰位置都不同。因此我们需要控制终成品在非手性的反相液相色谱条件下手性杂质AVB-Z5和Z6的总含量≤0.2%，在手性的正相色谱条件下AVB-Z5、Z6和Z7的含量均≤0.1%。

②降解杂质来源分析：

从阿维巴坦钠分子结构分析，其结构中含有桥环结构，稳定性较差的磺酸酯结构，以及脲的结构，因此我们分析了其在多种条件下可能生成的降解产物。

图3.2.S.3.2.2.4-1降解杂质的来源路径

阿维巴坦钠分子中元素大多在比较高的稳定价态，因此在光照和氧化条件下比较稳定。但其硫酸酯和脲的结构，在酸性和碱性条件下均会发生分解，逐步分解为杂质AVB-Z3、Z8、Z9，在强碱条件下， 具有α-氨基酸结构AVB-Z9可能会发生α位消旋化生成AVB-Z10。根据降解产物产生的可能性及最终产品的检测情况，我们对降解杂质进行了如下控制，杂质限度AVB-Z3、Z8、Z9，含量均不得大于0.1%；AVB-Z10为四级降解产物，在一至三级降解氧化产物限度不得大与0.1%的情况下，生成AVB-Z10可能性和可能含量都非常小，我们只对其进行几个批次的检测，不将其列入质量标准。

    ③工艺杂质来源分析：

阿维巴坦钠的合成工艺路线较长，虽然表观步骤是4步，实际上经历了8步反应，经历了多个不分离的中间体。从起始原料可能引入工艺杂质，中间体和终产物在反应过程中也可能发生副反应产生工艺杂质，因此我们分析了在工艺路线中可能生成的工艺杂质，见下图。

杂质AVB-Z1至Z28的来源路径

中间体INT1的杂质可能由起始物料SM1的杂质SM1-Z10带入，其可能发生氨解生成杂质AVB-Z12，并经阿维巴坦钠的合成工艺路线最终得到杂质AVB-Z19；SM1在氨解过程中可能发生酯交换或者水解反应，生成杂质SM1-Z11 和AVB-Z13。

中间体INT2由INT1经过连投的三部反应得到，所以可能残留未反应完全的中间体INT1、AVB-Z1和AVB-Z2。中间体INT1中残留的SM1、杂质SM1-Z11和 AVB-Z13都可能发生后续关环反应生成杂质AVB-Z21、AVB-Z20 和AVB-Z22。在反应过程中，可能会有未与FMOC-Cl反应的中间体INT1与随后加入的CDI反应，生成杂质AVB-Z14和Z15，它们与二乙胺反应，可以生成杂质AVB-Z23和Z24。杂质AVB-Z14还可能自身环合，生成并环化和物AVB-Z16。使用的保护试剂FMOC-Cl和关环试剂CDI，可能会有副产物残留，所以我们监控了其可能产生的杂质AVB-Z29、Z30、Z31和Z32。中间体INT3由INT2经过连投的三部反应得到，所以可能残留未反应完全的中间体INT2、AVB-Z3和AVB-Z4。前一步残留的中间体INT1、杂质AVB-Z1和 AVB-Z16都可能发生后续的氢化反应生成杂质AVB-Z8、Z25和Z17，并进一步形成硫酸盐AVB-Z27、Z26和Z18。在反应过程中，还可能会有过渡还原发生，得到羟胺断裂的产物AVB-Z28。并且酰胺基也存在形成硫酸盐的可能，生成杂质AVB-Z11。

我们之前已经分析和控制的降解杂质和立体异构体杂质中，有个别同样是工艺杂质，我们不再进行重复控制。我们对比较可能生成的工艺杂质都进行了研究定位，并进行了分步限度控制，尽量在中间体处控制工艺杂质，减少API处工艺杂质控制的难度，手性杂质在最后的API处控制，严格排除工艺过程中手性中心消旋的可能。