药物杂质谱分析

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　　胡昌勤，中国食品药品检定研究院，研究员、博导，现任中国食品药品检定研究院化学药品检定首席专家，抗生素室主任兼任微生物检测室主任，中国食品药品检定研究院学术委员会委员，第十届药典委员会执行委员等。

第1章绪论：药物杂质控制进展1
1.1杂质研究相关法规和指导原则的变化2
1.2药物杂质控制进展4
1.2.1药典对药物杂质的控制4
1.2.2对仿制药杂质研究和控制的要求7
1.3杂质谱控制关键技术进展9
1.3.1复杂体系样本的分离分析9
1.3.2药物中微量工艺杂质的控制12
1.3.3杂质谱分析技术的应用14
1.3.4需要进一步关注的问题15
参考文献15
第2章利用风险评估策略建立复杂样本杂质分析方法20
2.1基于风险评估的“四象限”策略21
2.1.1何为“四象限”策略？21
2.1.2“四象限”策略体系的构建22
2.1.3“四象限”策略的来源与应用23
2.1.4小结24
2.2对复杂样品杂质谱的认知24
2.2.1基于QbD理念的杂质认知策略24
2.2.2对大环内酯类抗生素杂质谱的认知25
2.2.2.1对交沙霉素杂质谱的认知27
2.2.2.2对丙酸交沙霉素杂质谱的认知27
2.2.2.3对醋酸麦迪霉素杂质谱的认知27
2.2.3对青霉素类抗生素杂质谱的认知 28
2.2.3.1对青霉素杂质谱的认知32
2.2.3.2对异唑类青霉素杂质谱的认知33
2.2.4对替加环素杂质谱的认知 34
2.2.4.1四环类抗生素的化学性质35
2.2.4.2合成过程可能引入的杂质36
2.2.4.3对替加环素杂质谱的认知36
2.2.5小结37
2.3采用实验设计理念建立HPLC分析方法38
2.3.1采用DoE理念优化HPLC方法的意义38
2.3.2采用DoE理念优化HPLC方法的步骤38
2.3.3交沙霉素HPLC分析方法的优化40
2.3.3.1已有方法的比较40
2.3.3.2影响因素考察42
2.3.3.3采用CCD优化色谱条件46
2.3.3.4梯度方法的建立52
2.3.3.5进一步优化52
2.3.4丙酸交沙霉素HPLC分析方法的优化54
2.3.4.1已有方法的比较54
2.3.4.2影响因素考察55
2.3.4.3采用CCD优化色谱条件56
2.3.4.4梯度方法的建立60
2.3.5醋酸麦迪霉素HPLC分析方法的优化61
2.3.5.1已有方法的比较61
2.3.5.2影响因素考察61
2.3.5.3采用CCD优化色谱条件65
2.3.6青霉素HPLC分析方法的优化69
2.3.6.1已有方法的比较69
2.3.6.2杂质峰的归属70
2.3.6.3影响因素考察71
2.3.6.4采用CCD优化色谱条件72
2.3.6.5梯度方法的建立77
2.3.6.6进一步优化80
2.3.7异唑类青霉素HPLC分析方法的优化81
2.3.7.1已有方法的比较81
2.3.7.2影响因素考察83
2.3.7.3采用DoE理念优化异唑类青霉素HPLC方法83
2.3.8替加环素HPLC分析方法的建立99
2.3.8.1相关HPLC方法的比较99
2.3.8.2影响因素考察100
2.3.8.3采用CCD优化色谱条件102
2.3.8.4梯度方法的建立104
2.3.9小结107
2.4对HPLC方法分析能力的评价108
2.4.1采用LC-MS方法鉴别**象限和第二象限杂质108
2.4.1.1对十六元大环内酯类抗生素杂质的鉴别108
2.4.1.2对青霉素类抗生素杂质的鉴别126
2.4.1.3小结128
2.4.2利用定量结构-保留关系预测第四象限杂质的保留值128
2.4.2.1不同十六元大环内酯类抗生素色谱系统保留值的相关性129
2.4.2.2构建醋酸麦迪霉素杂质谱的QSRR模型130
2.4.2.3利用QSRR模型预测第四象限杂质的保留值133
2.4.2.4小结134
2.5对特定HPLC分析方法的互补分析134
2.5.1基于不同色谱柱系统的互补方法135
2.5.1.1利用反相色谱柱自身的互补性 135
2.5.1.2利用不同机理色谱柱的互补性136
2.5.2基于不同检测器的互补方法144
2.5.2.1根据杂质的吸收特性选择检测波长145
2.5.2.2利用高灵敏度检测器验证UV检测器结果145
2.5.3基于不同分析原理的互补方法147
2.5.3.1利用HPCE验证HPLC色谱系统的有效性147
2.5.3.2利用HPTLC验证HPLC色谱系统的有效性163
2.5.4小结175
参考文献175
第3章杂质结构分析179
3.1杂质谱结构分析技术179
3.1.1柱切换技术179
3.1.1.1柱前富集模式180
3.1.1.2反冲模式180
3.1.1.3在LC-MS中的应用180
3.1.2色谱-光谱相关技术184
3.1.2.1基本原理185
3.1.2.2具体实验步骤186
3.1.2.3质控HPLC方法与LC-MS方法的相关分析190
3.1.3质谱谱图准确度校正技术195
3.1.3.1基本原理197
3.1.3.2利用同位素峰形校正检索技术确定头孢呋辛钠降解杂质200
3.1.4红外多光子解离（IRMPD）光谱技术207
3.1.4.1IRMPD的仪器与原理208
3.1.4.2利于 IRMPD技术探索化合物的质子化位点和电荷位点209
3.2对药物质谱裂解规律认知的一般方法210
3.2.1头孢克洛、-3头孢克洛、氯碳头孢等的质谱裂解行为210
3.2.2头孢菌素3位侧链结构对其质谱裂解行为的影响216
3.2.3氨基糖苷类抗生素质谱裂解规律222
3.2.3.1不同质谱仪中裂解行为的比较222
3.2.3.2不同电离方式对裂解行为的影响224
3.2.3.3脱氧链霉胺双取代衍生物质谱裂解途径224
3.2.3.4大观霉素质谱裂解途径228
3.2.3.5链霉素质谱裂解途径228
3.3利用LC-MS推断药物杂质结构229
3.3.1对头孢泊肟酯杂质结构的分析229
3.3.1.1头孢泊肟酯的质谱裂解行为 231
3.3.1.2利用杂质对照品比对确定已知杂质结构233
3.3.1.3推测未知工艺杂质结构 235
3.3.1.4推测未知降解杂质结构 237
3.3.1.5小结240
3.3.2利用串联质谱法解析大环内酯类抗生素组分结构240
3.3.2.1十六元环大环内酯类抗生素解析思路242
3.3.2.2十四元环大环内酯类抗生素解析思路254
3.3.3小结258
3.4对同分异构体杂质的结构确证259
3.4.1立体异构体的1H-NMR谱差异259
3.4.2对呋布西林钠S-异构体的解析260
3.4.3对庆大霉素中小组分杂质的结构确证264
3.4.3.1LC-MS分析庆大霉素小组分265
3.4.3.2NMR分析确证庆大霉素小组分267
3.4.3.3庆大霉素组分的色谱行为与其结构关系270
3.4.4小结271
3.5互变异构体的结构确认271
3.5.1头孢唑兰互变异构体的确证271
3.5.1.1头孢唑兰互变异构现象272
3.5.1.2LC-MS分析 273
3.5.1.3液相旋光分析274
3.5.1.4LC-NMR分析275
3.5.1.5NMR碳谱分析275
3.5.1.6NOESY谱分析277
3.5.2头孢曲松钠互变异构现象分析277
3.5.2.1头孢曲松钠的互变异构现象 277
3.5.2.2头孢曲松钠互变异构体结构分析277
3.5.2.3头孢曲松钠互变异构特性280
3.5.3小结281
参考文献282
第4章药物杂质的毒性评价285
4.1斑马鱼毒性评价模型286
4.1.1胚胎毒性评价模型286
4.1.1.1建立斑马鱼胚胎毒性模型286
4.1.1.2胚胎毒性评价模型的应用293
4.1.2心脏毒性评价模型300
4.1.2.1建立斑马鱼胚胎和幼鱼评价模型300
4.1.2.2建立斑马鱼成鱼评价模型303
4.1.2.3特非那定对斑马鱼心脏相关基因表达水平的影响306
4.1.3肝脏毒性评价模型308
4.1.3.1建立斑马鱼肝毒性评价模型308
4.1.3.2硫代乙酰胺对肝脏病理标志基因和凋亡基因表达的影响 310
4.1.3.3小结312
4.1.4耳毒性评价模型312
4.1.4.1建立斑马鱼药物耳毒性评价模型312
4.1.4.2斑马鱼药物耳毒性检测方法及应用318
4.1.5神经毒性评价模型320
4.1.5.1建立斑马鱼药物神经毒性评价模型321
4.1.5.2对盐酸氯胺酮杂质羟亚胺神经毒性的评价325
4.2结构与活性的相关性研究329
4.2.1头孢菌素的毒性功能基团分析330
4.2.1.1头孢唑林与头孢西酮的斑马鱼胚胎毒性比较330
4.2.1.2毒性功能基团分析 331
4.2.1.3利用结构-毒性关系控制药品质量 334
4.2.2药物空间结构对其毒性的影响336
4.2.2.1理论计算头孢菌素空间构象336
4.2.2.2头孢菌素空间构象对其毒性的影响341
4.2.2.3分子极性对其毒性的影响348
4.2.2.4小结351
4.3确定杂质限度的一般方法351
4.3.1依据化合物的毒性数据进行危险度评价352
4.3.1.1对2-萘酚的危险度评价 353
4.3.1.2确定头孢氨苄、头孢拉定原料标准中2-萘酚的限度355
4.3.2依据毒理学关注阈值对化合物进行危险度评价356
4.3.2.1TTC值与致癌毒性终点的关系356
4.3.2.2TTC值与非致癌毒性终点关系357
4.3.2.3对暴露摄入量的估计与应用358
参考文献359
第5章药品杂质谱控制364
5.1建立稳健的杂质控制分析方法365
5.1.1色谱柱填料及表征技术365
5.1.1.1色谱柱填料366
5.1.1.2色谱柱表征技术368
5.1.1.3色谱柱表征技术的应用373
5.1.1.4色谱柱表征技术的发展375
5.1.2系统适用性试验386
5.1.2.1系统适用性参数的选择386
5.1.2.2复杂样品对传统色谱系统适用性试验方法的挑战388
5.1.2.3系统适用性试验新功能392
5.1.3梯度洗脱程序的设定396
5.1.3.1梯度洗脱程序表的合理设定397
5.1.3.2实验条件改变对梯度洗脱结果的影响398
5.1.3.3小结 400
5.2杂质对照品的数字化表征技术及其应用401
5.2.1杂质对照品的数字化表征及应用402
5.2.1.1数字化杂质HPLC定性数据库403
5.2.1.2数字化杂质HPLC定量数据库403
5.2.1.3数字化杂质数据库的应用405
5.2.1.4小结408
5.2.2数字化对照品408
5.2.2.1红外光谱数据库409
5.2.2.2NMR数据库410
5.3残留溶剂控制414
5.3.1残留溶剂分析的发展415
5.3.1.1残留溶剂控制标准的沿革415
5.3.1.2残留溶剂分析方法的发展416
5.3.2基于RART知识库的双通道并联色谱系统417
5.3.2.1双通道并联色谱系统的色谱条件420
5.3.2.2双通道并联色谱系统的分离效果420
5.3.2.3双通道并联色谱系统使用注意事项 422
5.3.3残留溶剂定性确证知识库的建立422
5.3.3.1残留溶剂质谱确证知识库423
5.3.3.2残留溶剂气态红外光谱确证知识库425
5.3.3.3质谱库和红外光谱库的联合应用429
5.3.4残留溶剂定量筛查知识库的建立432
5.3.4.1建立有机溶剂浓度与峰面积的线性关系433
5.3.4.2残留溶剂定量筛查知识库的应用及注意事项438
5.3.5残留溶剂测定计算机辅助优化知识库的建立439
5.3.5.1基于溶剂化参数模型的预测知识库440
5.3.5.2有机溶剂保留时间的预测445
5.3.5.3基于溶质结构的计算机辅助色谱优化知识库的应用448
5.3.6影响药品残留溶剂测定的有关因素 450
5.3.6.1共出峰干扰450
5.3.6.2热降解干扰453
5.3.6.3基质效应的影响456
5.3.6.4药品溶解性及溶剂介质的影响458
5.3.7按类建立残留溶剂测定方法462
5.3.7.1确定残留溶剂的种类462
5.3.7.2建立残留溶剂测定方法462
5.3.7.3方法验证466
5.4方法验证与转移466
5.4.1法规性文件与要求467
5.4.1.1ICH对分析方法验证的基本要求467
5.4.1.2各国药典对分析方法验证的要求468
5.4.1.3方法转移468
5.4.2方法验证参数468
5.4.2.1专属性469
5.4.2.2线性与范围469
5.4.2.3检测限与定量限470
5.4.2.4精密度471
5.4.2.5准确度472
5.4.2.6耐用性473
5.4.3分析方法验证与测量不确定度473
5.4.3.1不确定度的评定和方法验证474
5.4.3.2方法准确度轮廓474
5.4.4方法转移475
参考文献477