化学药物原料药制备和结构确证研究技术指导原则(41页)

化学药物原料药制备和结构确证研究技术指导原则(41页)内容摘要：

的方法，如：在说明化合物（药物）在反应过程中构型没有变化的情况下，根据已知的起始原料构型、化学合成方法的立体选择性以及中间体的结构也可间接获得终产品（药物）的构型信息。 药物分子中含有多个不对称因素 应对其绝对构型、对映体纯度（非对映体纯度） 进行相关的研究，并尽可能提供更多的构型确证信息。 立体异构混合物 需进行各立体异构体比例的确证研究。 对于已有实验证据或文献报道立体异构体在药效、药代动力学或毒理等方面有明显不同或有相互作用的药物，更有必要测定混合物中各组分的构型和比例。 外消旋体或富集对映体 可通过 测定旋光度或采用手性色谱（ Chiral HPLC 或 Chiral GC）及核磁共振谱等方法阐明其对映体的比例。 不含金属元素的有机盐类或复合物 根据结构确证的需要，可提供成盐前后的两套波谱和试验数据。 对 于某 些波谱测定有困难或不易说明药物结构的盐或复合物，测定药物的酸根或碱基的波谱，并结合其它试验项目亦可对其结构确证提供有效的信息。 金属盐类和络合物 在进行一般要求的各项测试基础上，考虑以适当手段反映药物中金属元素的种类、存在形式和含量的确证试验。 不适于或不能测试金属盐本身的项目，可考虑以成盐前的酸分子或配位体的相应测试结果进行佐证。 半合成药物 分子中母核的结构为已知并在可提供明确证据证明原分子母核结构在半合成全过程中未发生改变的前提下，适当简化对母核部分结构的确证工作，仅对新引入的基团结 构进行确证。 多晶型药物 在进行一般要求的各项测试基础上，应以适当方法获得药物晶型数据。 药物晶型测定常用方法为粉末 X衍射（ XRPD）、红外吸收光谱、熔点、热分析、光学显微镜等。 该类药物一般可分为以下几种情况： 新化学实体的药物 应进行药物在不同结晶条件下（溶剂、温度、结晶速度等）是否存在多种晶型的研究。 已有文献报道存在多晶型的药物 应明确药物晶型的类型和纯度。 对于混晶药物，应测试其晶型组成（种类、比例），并与文献数据比较。 对于因晶型影响药物的溶解性、稳定性、生 物利用度和活性的药物，在无相应药理毒理等研究证明该晶型的安全和有效性时，应确证自制品与国外上市药品晶型的一致性。 含有结晶水或结晶溶剂的药物 该类药物在进行一般分析时，热分析研究已经提供了药物中的结晶水或结晶溶剂的信息，结合干燥失重、水分或单晶 X衍射（ XRSD）等方法的测定结果，基本上可以达到对药物中结晶水 /溶剂以及吸附水 /溶剂进行定性、定量的目的。 合成多肽药物和多糖类药物 合成多肽药物 通过氨基酸分析、质谱测定、序列分析以及肽图测绘（含有 20 个以上的氨基酸残基药物） 等实验可基本获得合成多肽药物的结构信息。 药物结构中如有半胱氨酸，应明确其状态（氧化态或还原态），对含有多个半胱氨酸的多肽药物，应明确二硫键的正确连接位点。 如各步中间体均进行了质谱测定，可根据相关中间体的结构信息，推测出进行反应的氨基酸的种类。 质谱是多肽药物结构确证的重要手段，紫外、红外、核磁共振、多种流动相 HPLC、比旋度测定等方法亦可对肽的结构确证提供帮助。 对于多肽药物，应对目标物的化学纯度和对映体或非对映体纯度进行研究。 多糖类药物 通过对单糖组成、分子量、糖苷键连接方法和连接位置等的分析，可获得多糖类药物的基本结构信息。 单糖的分离和鉴定可采用纸色谱、薄层色谱、高效液相色谱、色－质联用等技术。 多糖的相对分子量及分子量分布测定可用凝胶色谱等方法。 红外光谱、核磁共振、化学反应后产物的分析等实验，可帮助确定糖苷键的连接方式及糖苷键的位置。 多组份药物 应明确各组份的组成比例，对其主要成分应进行结构确证，具体方法可参照本指导原则的相关要求。 其它 上述未提及的具有特殊结构，需特殊方法进行说明、确证的 药物，可根据其结构特征，制订能反映药物自身结构特征的方法进行 结构研究。 测试样品的要求 在结构确证的研究中，测试样品的纯度需要进行一定的控制，只有使用符合要求的测试品进行结构研究，才能获得药物正确的结构信息。 一般情况下，应采用原料药制备工艺中产品的精制方法对样品进行精制，并采用质量标准中的方法测其纯度和杂质，供试样品的纯度应大于 %，杂质含量应小于 %。 结构确证研究的一般内容 一般药物的结构确证 药物元素组成 通常采用元素分析法。 这种方法可获得组成药物的元素种类及含量，经比较测试结果与理论结果差值的大小（一般要求误差不 超过 ％），即可初步判定供试品与目标物的分子组成是否一致。 对于因药物自身结构特征而难于进行元素分析时，在保证高纯度情况下可采用高分辨质谱方法获得药物元素组成的相关信息。 紫外吸收光谱（ UV） 通过对药物溶液在可见 紫外区域内在不同波长处吸收度的测定和吸收系数（尤其是摩尔吸收系数）的计算，以及对主要吸收谱带进行归属（如 K带、 R 带、 E 带、 B 带），可获得药物结构中可能含有的发色团、助色团种类以及初步的连接方式等信息，同时对药物的鉴别亦有指导意义。 对于发色团上存在酸性或碱性基团的药物，通过在 酸或碱溶液中（常用） 最大吸收波长的测试，观察其紫移或红移现象，可为上述酸性或碱性基团的存在提供进一步的支持。 红外吸收光谱（ IR） 通过对药物进行红外吸收光谱测试，可推测 出药物中可能存在的化学键、所含的官能团及其初步的连接方式，亦可给出药物的几何构型、晶型、立体构象等信息。 固态药物红外测试可分为压片法、糊法、薄膜法，液态药物可采用液膜法测试，气态药物则可采用气体池测定。 部分含多晶型药物在研磨和压片过程中，其晶型可能发生变化，可改用糊法测 定，同时应根据药物的结构特点对糊剂的种类进行选择。 盐酸盐药物在采用 KBr 压片时可能会发生离子交换现象，应分别对氯化钾压片和溴化钾压片法测得的结果进行比较，并根据结果选择适宜的压片基质。 核磁共振（ NMR） 本项测试可获得药物组成的某些元素在分子中的类型、数目、相互连接方式、周围化学环境、甚至空间排列等信息，进而推测出化合物相应官能团的连接状况及其初步的结构。 常用的有氢核磁共振谱（ 1HNMR）和碳核磁共振谱（ 13CNMR）等。 核磁共振测试的重要参数有化学位移（ δ）、偶合常数（ J 值）、峰形 、积分面积等。 溶剂峰或部分溶剂中的溶剂化水峰可能会对药物结构中部分信号有干扰，因此测试时应选择适宜的溶剂和方法，以使药物所有信号得到充分显示。 氢核磁共振谱（ 1HNMR） 该项测试可提供供试品结构中氢原子的数目、周围化学环境、相互间关系、空间排列等信息。 此外，属于 1HNMR测试的 NOE（ Nuclear Overhauser effect）或 NOESY 试验，还可给出某些官能团在分子中位置、优势构象及构型。 对含有活泼氢的药物必需进行氘代实验，以提供活泼氢的存在以及位置的信息。 碳核磁共振谱（ 13CNMR） 该项测试可提供供试品结构中不同 碳原子的类型以及所处的不同化学环境信息。 DEPT（ Distortionless enhancement by polarization transfer）谱可进一步明确区分碳原子的类型，对于结构复杂的药物， DEPT 谱对结构解析可给予更加有力的支持。 二维核磁共振谱 常用的二维核磁共振测试包括 HHcosy（ HH Correlated spectroscopy）、 HMBC（ 1Hdetected multiplebond heteronuclear multiplequantum coherence ） 、 HMQC （ 1Hdetected heteronuclear multiplequantum coherence） 等，对于结构复杂或用一般 NMR 方法难以进行结构确证的化合物，进行二维谱测试可更有效地确证药物的结构。 其它核磁共振谱 分子式中含 F、 P 等元素的药物，进行相应的F、 P 谱测试，除可提供相应元素的种类、在分子中所处的化学环境等信息外，对药物元素组成测试亦有佐证作用。 质谱（ MS） 用于原子量和分子量的测定、同位素的分析、定性或定量的分析，重要参数有分子离子峰、碎片峰、丰度等。 分子离子峰是确证药物分子式的有力证据，应根据药物自身结构特性选择适宜的离子源和强度，同时尽可能地获得分子离子峰和较多的、可反映出药物结构特征的碎片峰。 对含有同位素元素（如 Cl、 Br 等）的药物，利用分子离子峰及其相关峰丰度间的关系，可以判断药物中部分组成元素的种类、数量。 高分辨质谱是通过精确测定分子量确定药物分子式，但它不能反映药物的纯度和结晶水、结晶溶剂、残留溶剂等情况。 随着科学的发展， 在药物研究中也采用了 GC－ MS、 MS－ MS、 LC－ MS等方法，研发者应根据药物的组成和结构特征选择适宜的方法。 粉末 X衍射（ XRPD） 可用于固态单一化合物的鉴别与晶型确定，晶态与非晶态物质的判断，多种化合物组成的多相（组分）体系中的组分（物相）分析（定性或定量），原料药（晶型）的稳定性研究等。 手性药物的结构确证 手性药物的结构（或通过生成其衍生物）确证应在上述一般研究的基础上，对其 绝对 构型进行确证。 常用方法有单晶 X衍射（ XRSD）、核磁共振谱（ NMR）、圆二色谱（ CD）、旋光光谱（ ORD）以及前述的 NOESY 或 NOE 谱（主要适用于具有刚性结构的药物）等。 其中单晶 X－衍射（ XRSD）为直接方法，后三种为间接方法。 单晶 X衍射（ XRSD） 可获得有关药物晶型的相关信息、药物的相对或绝对构型以及与药物以结晶形式存在的水 /溶剂及含量等一系列信息。 手性药物绝对构型的测试，建议采用单晶 X射线四园衍射仪， CuKα靶，衍射实验的 θ角范围不低于 57176。 普通的单晶 X衍射不能区分对映体，仅能推导出在空间的相对位置和药物的相对构型。 圆二色 谱（ CD ） 该项测试通过测定光学活性物质（药物）在圆偏振光下的 Cotton 效应，根据 Cotton 效应的符号获得药物结构中发色团周围环境的立体化学信息，并与一个绝对构型已知的与待测药物结构相似药物的 Cotton效应相比较，即可能推导出待测物的绝对构型。 此外对于一般具有刚性结构的环体系的羰基药物，通过比较其 Cotton 效应的符号并结合经验规律 “八区律 ”，亦可能预测某些羰基药物的绝对构型。 旋光光谱 通过比较相关药物的旋光性，可得到手性药物的相对构型信息。 如能得知药物旋光的可测范围，则在一系 列反应后，药物绝对构型可 从用于制备该药物的底物构型推导得到。 在采用该方法测定药物绝对构型时，要在相同的溶剂中以相同的浓度和温度测定旋光，以保证比较的可靠性。 NOESY 或 NOE 谱 通过对具有刚性结构（或优势构象）药物官能团上质子的选择性照射，致使与其相关质子峰强度的增减和相互间偶合作用的消失，从而推测出邻近官能团的空间构象，进而可获得药物构型的信息。 其他方法 例如化学比较法、核磁共振法等。 药物晶型的研究 在药物研发过程中，多晶型现象是普遍存在的，其中有 部分药物因晶型不同具有不同的生物利用度和 /或生物活性，特别是水溶性差的口服固体药物。 对于新化学实体的药物，应对其在不同结晶条件下（溶剂、温度、结晶速率等）的晶型进行研究；通过不同晶型对药物活性和毒性等影响的研究可为其临床应用晶型的选择提供依据。 对于仿制已上市的药物，应进行自制药物的晶型与已上市药物晶型比较的研究，以保证自制品晶型的正确性。 进行连续多批样品晶型一致性的研究，是判断药物制备工艺是否稳定的依据之一。 药物晶型测定方法通常有粉末 X衍射、红外光谱、热分析、熔点、光学显微镜法等。 粉末 X衍射（ XRPD ） 该项测试是判断化合物（药物）晶型的首选方法。 红外光谱（ IR） 结构相同但晶型不同的药物其红外光谱在某些区域可能存在一定的差异，因此比较药物的 IR 可以用于区分药物的晶型，但应注 意在研磨、压片时可能会发生药物晶型的改变。 熔点（ Melt point， mp） 结构相同但不同晶型的药物其熔点可能存在一定的差异，熔点也可以用于晶型研究。 热分析 用于药物的物理常数、熔点和沸点的确定，并作为鉴别和纯度检查的方法。 晶型不同的药物其热分析图谱 有一定的差异，常用的方法有差示扫描量热法（ DSC）和差热分析法（ DTA）等。 其他方法 光学显微镜法等。 药物结晶水或结晶溶剂的分析 对于含有结晶水或结晶溶剂的药物，应对药物中的水分 /溶剂进行分析。 常用分析方法为热重、差热分析、干燥失重、水分测定、核磁共振以及单晶 X衍射（ XRSD）。 热重 可获得药物的吸附水／溶剂、结晶水 /溶剂及初步的分解温度等信息。 结合差热分析的结果，还可判断测试药物在熔融。