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化学药物研究中有关药学方面的技术问题---李眉一、化学药物原料药制备研究的技术要求；二、化学药物制剂研究的技术要求；三、化学药物原料药结构确证研究的技术要求；四、化学药物稳定性研究的技术要求；一．化学药物原料药制备研究的技术要求（一）概述1、原料药的概念：主要指通过化学合成、半合成以及微生物发酵或天然产物分离获得的，用于制造药物制剂的活性成分。2、原料药的管理•中国----实行批文号管理，需注册申报。•欧美、加拿大等国----采用递交药品主卷（DMF，DrugMasterFile)备案的形式或作为新药申请资料的一部分。药品主卷（DMF，DrugMasterFile)是指向药品管理部门提供的在药品生产、包装及贮存中所涉及到的研究设施、制备过程或物品的有关保密资料.共分五类:----生产地点、研究设施、操作程序及人员;----原料药、中间体及用于制备它们或药品的物质;----包装材料;----赋形剂、色素、矫味剂、香精或药品中使用的其他物质;----管理部门认可的参考资料;3、原料药制备工艺在药物研发中的地位原料药的制备是药物研发的起始阶段，是药物研发的基础。（1）为药物研发过程中药理毒理研究、制剂研究、临床研究提供合格的原料药;（2）为质量研究提供详细的信息;（3）提供符合工业化生产的制备工艺;4.原料药制备工艺技术要求的目的（1）在原料药制备工艺的研究中，要遵循原料药研发的自身规律，强调关注原料药制备全过程的控制，以保证顺利过渡到稳定的工业化生产。（2）提供一个原料药研发的科学思路和理念，指导原料药的制备研究朝着更科学、更合理的方向发展。(二)原料药制备研究的一般过程六个阶段•1.确定目标化合物；•2.设计合成路线；•3.制备目标化合物；•4.结构确证；•5.工艺优化；•6.中试放大研究；（三）原料药制备工艺研究的主要内容及评价要点主要内容1.合成路线的选择与设计要有依据；2.起始原料、试剂和有机溶剂要有标准;3.合成中间过程要进行控制;4．有机溶媒残留量要进行检测;5.工艺的研究要强调优化与放大;1.合成路线的选择与设计要有依据强调：合理性美国FDA关于原料药制备工艺指导原则要求提供详细的合成路线或制备工艺的主要原因：第一.特定的合成路线与杂质群及特定的固体状态有关；第二.合成路线也为化学结构的确证提供了进一步的线索；（1）主要步骤a.对拟合成的目标化合物进行文献调研，设计或选择合理的合成路线；b.对所选择的路线进行初步分析，对该化合物的国内外研究情况、知识产权状况有一个总体的认识；c.对所采用的工艺有一个初步的评价；通过以上研究为药物的评价提供可靠依据。新的化学实体①根据其结构特征，综合考虑：a.起始原料获得的难易程度;b.合成步骤的长短;c.收率的高低;d.反应的后处理、反应条件是否符合工业生产、环保要求;确定合理的合成路线。②根据国内外对类似结构化合物的文献报道，进行综合分析，确定适宜的合成方法。结构已知的药物通过文献调研，对该药物制备的研究情况有一个全面的了解，重点关注：a.可行性（原材料是否易得，反应条件是否能工业化）b.可控性（反应条件是否温和、易控）c.稳定性（中间体质量是否可控、终产品质量和收率是否稳定）d.先进性（所采用路线与文献路线比较的先进性）e.合理性（成本及原料、试剂、溶剂的价格和毒性等）实例1.头孢类△2异构体母环结构如下：R1HNSOCO2R4R3R2HN12345678可能的反应机理如下：SCOOTMSOAcTMSISOONOTMSNHCOOTMSTMSMeI-TMSOAcSCOOTMSINSCOOINSINCOO•溶剂季铵化后的比例Ratio△3/△2•CH2Cl242/35•FreonTF70/9•Cl3CCF376/9•CH3CHCl236/36•CH2Cl333/31•Cl3CCl345/17•CCl437/42•CH3CN47/12•ClCH2CH2Cl52/14•ClCH=CHCl27/51•PhCH343/17•CL2CHCH2Cl44/22•Cl2=CCl242/2•PhCl17/1实例2：仿制的喹诺酮药物：碳酸二乙酯碳酸二甲酯•闪点77ºC13ºC•毒性对皮肤接触有害•成本17.1元/500ml25.1元/250ml原甲酸三乙酯原甲酸三甲酯•闪点85ºC60ºC•毒性3.2-6.4mg/kg2.0mg/kg(LD50大鼠口服)对眼睛有强刺激（2）技术评价的重点对工艺路线的分析，说明选择该路线依据和理由a.理论依据b.文献依据c.试验依据强调：合理性（3）申报资料中存在的主要问题•①未列出所有可能的合成路线及工艺，对其进行比较选择，仅写出一条路线；•②没有对合成路线进行认真的筛选，采用了价格昂贵，来源困难的原材料、试剂、溶剂等致使成本过高；•③采用了超低温、高压等苛刻的反应条件，以致无法工业化生产；•④参考文献中使用了对环境有较大影响的Ⅰ、Ⅱ类溶剂，申报单位未进行替换溶剂的研究工作；•⑤未附有关参考文献的复印件；2、起始原料、试剂和有机溶剂要有标准强调：规范性研究的目的：原料药制备工艺研究的基础；为质量研究提供有关杂质的信息；(1)起始原料的选择原则:①质量稳定、可控，应有来源、标准和供货商的检验报告，必要时应根据合成工艺的要求建立内控标准。②对特殊的专用中间体，更是强调要提供相关的工艺路线和内控质量标准。③对起始原料在制备过程中可能引入的杂质应有一定的了解，特别是对由起始原料引入的杂质、异构体，应进行相关的研究并提供质量控制方法；对具有手性中心的起始原料，应制订作为杂质的对映体异构体或非对映异构体的限度。美国FDA关于原料药制备工艺指导原则中对“原料”的要求①是原料药的重要结构组件；②有商业来源；③其名称、化学结构、理化性质和杂质情况在化学文献中均有明确描述：④其获取方法是众所周知的（主要指从动植物提取的起始原料及半合成抗生素）。美国FDA关于原料药制备工艺指导原则起始原料的控制程序：应将起始原料列表，提供可接受的包括鉴别、定量及纯度在内的质量标准。分析方法应简单叙述。当杂质可能带入原料药时，应提供其纯度的控制（如用色谱法对杂质定性或定量）。实例:6APA“开环”过程RNHNOSHHCOOHHH+orHgCl2RNHHNSOHOHCOOH-CO2+RNHOHOOHORHNOO青霉酸PenicilloicAcid青霉醛酸PenldicAcid青霉醛Penilloaldehyde7ACA“开环”过程NSNHROOHOOOONSOOHOOHNHROHHHHHOO+HO-在青霉素类抗生素、头孢类抗生素合成工艺中要使用6-APA、7ACA作起始原料时，首先要掌握这类β-内酰胺抗生素降解物的规律，对它们可能引入的杂质，即：开环物进行相关的研究工作，并制订质量控制的方法。特殊的专用中间体FDA要求：要用这样的化合物进行原料药的合成，必须以药品主卷（DMF）的形式，提供其质量控制数据、杂质种类及含量等信息。手性中心引入的三种方式:第一.直接从起始原料中带入应提供控制起始原料光学纯度的方法及质量标准第二.通过不对称合成第三.消旋体的拆分应注意手性拆分试剂的光学纯度的控制（2）溶剂、试剂的选择原则:应选择毒性较低的试剂；有机溶剂的选择一般应避免使用一类溶剂，控制使用二类溶剂；应对所用试剂、溶剂的毒性情况进行说明，以便于在生产过程中加以控制。（3）内控标准的制订在药物的制备工艺中，由于起始原料和反应试剂可能存在着某些杂质，若在反应过程中无法将其去除或者参与了副反应，对终产品的质量有一定的影响，因此需要对其进行控制，制定相应的内控标准。一般要求对产品质量有一定影响的起始原料、试剂制订内控标准，同时还应注意在工艺优化和中试放大过程中起始原料和重要试剂规格的改变对产品质量的影响。内控标准应重点考虑以下几个方面①对名称、化学结构、理化性质要有清楚的描述；②要有具体的来源，包括生产厂家和简单的制备工艺；③提供证明其含量的数据，对所含杂质情况（包含有毒溶剂）进行定量或定性的描述；④如需要采用起始原料或试剂进行特殊反应，对其质量应有特殊要求；⑤对于不符合内控标准的起始原料或试剂，应对其精制方法进行研究；（4）申报资料中主要存在的问题•①未提供起始原料相关生产工艺及使用有机溶剂的概况，对其引入的杂质情况不了解，给终产品的质控带来困难；•②对具有手性中心的起始原料，未对其光学纯度进行控制；•③对专用中间体未提供其合成路线，且未制订其质控标准；•④工艺中使用的有机溶剂不符合要求，如采用了Ⅰ类溶剂，或不适合工业化生产的溶剂（如乙醚等）；3、合成中间过程要进行控制强调：可控性中间过程的控制----对中间体的控制----对工艺条件的控制（1）对中间体的控制目的、意义①有利于控制产品的质量，稳定制备工艺;②为原料药的质量研究提供重要信息;③中间体的结构研究也可以为终产品的结构确证提供依据;FDA对于主要中间体的归纳枢纽中间体：可由不同方法合成的中间体;关键中间体：通常是分子中重要部分第一次形成的中间体。如：具有立体异构的分子第一次引入手性原子的中间体;最终中间体：原料药合成最终反应的前一步;化学药物原料药制备研究的技术指导原则已知结构的关键中间体（指已有文献报道的，对终产品的质量或安全性有影响的物质）----理化常数研究（熔点、沸点、比旋度、溶解度等）；----质量控制（性状、异构体、有关物质、含量等）；----结构研究（如因产品结构确证的需要，应对其结构进行确证，并与有关文献进行对比）；新结构的中间体（指尚无文献报道的中间体）----结构研究（包括红外、紫外、核磁共振、质谱等）----理化常数研究（熔点、沸点、比旋度、溶解度等）；----质量控制（性状、异构体、有关物质、含量等）；已知结构的一般中间体----理化常数研究（熔点、沸点、比旋度、溶解度等）；----质量控制（采用TLC、HPLC、GC等方法，对其在反应过程中进行定量或定性控制）；----结构研究（如因产品结构确证的需要，应对其结构进行确证，并与有关文献进行对比）；评价的重点•关键中间体的质量•一般中间体的定性控制方法•新结构中间体的结构确证（2）工艺条件的控制①工艺操作步骤的描述应详细；②工艺条件,如：反应装置、温度、压力、时间、溶剂、pH值、光照等的控制应严格；③反应终点（提示原料转化为目的生成物的程度、杂质的生成情况等）的判断应明确；例1.温度的影响固态状态下头孢类产品聚合速度与温度的关系:品名温度(℃)聚合物峰高值(nm)头孢曲松43728240头孢噻肟4372432头孢哌酮43727288阿德福韦酯:在合成工艺中,以腺嘌呤为起始原料,经缩合、酯化、脱乙基化得阿德福韦,再与新戊酸氯甲酯生成阿德福韦酯(双酯)。须控制温度60℃,以避免杂质(单酯)产生。例2.光照的影响头孢噻肟钠水溶液:用254nm光照射45分钟,能降解50%,照射4小时,能降解95%。产物主要是反式异构体,其抗菌活性仅为顺式构型的1/40—1/100。头孢曲松钠粉末：置2000LX日光灯下照射10天后,反式异构体量从0.56%增加到1.10%。例3.pH的影响氨曲南:在pH5～7的溶液中最稳定。在pH2～5的溶液中有异构化反应发生。美FDA关于原料药制备工艺指导原则对工艺流程图及操作步骤要求流程图应包括以下内容：①反应物（比如，起始原料与中间体等）与产物的化学结构式；②立体构型（如存在的话）；③中间体（不管是否分离出来）；④溶剂、催化剂与试剂。操作步骤①反应所用的典型设备；②反应物（起始原料或中间体的化学名称及数量）；③溶剂、催化剂与试剂（化学名称及数量）；④条件（如温度、pH、反应时间、压力等）；⑤反应终点的控制。⑥混合及分离过程；⑦原料药及中间体可能的纯化过程；⑧收率范围〔粗品和（或）纯品，重量和百分比]。原料药粗品的分离、纯化①粗品的收率范围②测定粗品纯度所做的所有分析数据③分离及纯化过程的详细说明④其他纯化过程；⑤纯品的收率范围（重量及百分比）；⑥纯化方法有助于提高纯度的证据（例如产品纯化前后的色谱图)（3）申报资料中主要存在的问题①对关键中间体，未提供证明其结