创新药物学-原料药的药学研究课件.pptx
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1、主要内容第一节 原料药的制备研究与性质第二节 原料药化学结构确证第三节 原料药杂质研究第四节 原料药质量标准 第五节 原料药稳定性研究第一节第一节 原料药的制备研究与性质原料药的制备研究与性质 原料药制备研究是一个复杂的过程,每种原料药独有各自的特殊情况,但就总体评价而言,均应遵循工艺可行(成本、环保、健康、稳定),能够工业化生产出符合质量要求的原料药的原则。一.原料药制备研究的目的、意义:原料药的制备是药物研究和开发的基础,是药物研发的起始阶段,其主要目的是为药物研发过程中制剂、药理、毒理、临床等研究提供合格的原料药,为质量研究提供信息,通过对工艺全过程的控制保证生产工艺的稳定、可行,未上市
2、药品的生产提供符合要求的原料药。二、原料药的制备研究二、原料药的制备研究(一)原料药制备工艺的选择(一)原料药制备工艺的选择其目的是通过对拟研发的目标化合物进行文献调研,了解和认识该化合物的国内外研究情况和知识产权状况,设计或选择合理的制备路线。1.1.对于新的合成化学实体对于新的合成化学实体,根据其结构特征,综合考虑起始原料获得的难易程度、合成步骤的长短、收率的高低以及反应条件、反应的后处理、环保等因素,确定合理的合成路线;或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。2.2.对于通过微生物发酵或从动植物中提取获得的原料药对于通过微生物发酵或从动植物中提取获得的原料
3、药,经过对原材料和工艺过程的可控性分析,综合考虑成本、环保要求等,确定一条质量可控、收率较高的工艺路线。3.3.对于多肽类化合物对于多肽类化合物,可以根据目标肽的结构、自身生产条件等考虑选用液相合成或固相合成工艺。(二)起始原料和试剂的要求(二)起始原料和试剂的要求起始原料和试剂的质量是原料药制备研究工作的基础,直接关系到终产品的质量和工艺的稳定。1.1.起始原料的选择原则起始原料的选择原则 起始原料应质量稳定、可控,有质控标准和供货商的检验报告,必要时应根据制备工艺的要求建立内控标准。2.2.试剂和溶剂的选择试剂和溶剂的选择 尽量选择毒性低的试剂,避免使用一类溶剂,控制使用二类溶剂,应对所用
4、试剂、溶剂的毒性进行说明。3.3.内控内控标准标准 由于制备原料药所用的起始原料、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反应,对终产品的质量有一定的影响,需要对其进行控制,制定相应的内控标准。内控标准应重点考虑以下几个方面 对名称、化学结构、理化性质要清楚的描述。要有具体的来源,包括生产厂家和制备工艺简述。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。如果需要采取起始原料或试剂进行特殊反应,对其质量应有特别的要求,如对于必须在干燥条件下进行的反应,需要对起始原料或试剂中的水分含量进行严格的要求和控制;若起始原料为手性化合物,需要对其异构体的限度
5、有一定的要求。对不符合内控标准的起始原料或试剂,应研究精制方法,以利于对工艺和终产品的质量进行控制(三)制备工艺数据的积累(三)制备工艺数据的积累 在药物研发过程中,原料药的制备工艺研究是一个不断探索和完善的动态过程,研发者需要对制备工艺反复试验和优化,以获得可行、稳定、收率较高、成本合理并适合工业化生产的工艺。因此,研发者应主动收集有关的工艺研究数据,提供充分的原料药制备数据报告,进行科学的分析,得出合理的结论。这些数据将有利于药品评价者对原料药制备工艺的评价。数据的积累贯穿于药物研发的整个过程。工艺数据报告应包括对工艺有重要影响的参数、投料量、产品收率及质量检验结果(包括外观、熔点、沸点、
6、比旋度、晶型、结晶水、有关物质、异构体、含量等),并说明样品的批号、生产日期、制备地点。可采用表格的形式进行汇总。(四)中间体的研究及质量控制(四)中间体的研究及质量控制 在原料药制备研究的过程中,中间体的研究和质量控制是不可缺少的,对稳定原料药制备工艺具有重要意义,为原料药的质量研究和结构确证研究提供重要信息。中间体的质量控制应按照产品工艺路线的特点和终产品质控的需要选取质控项目。对于新结构中间体,一般情况下应确证其结构,并对理化常数、质量控制(定量、定性)进行研究。对于一般中间体,可以进行定量控制。对于多肽类化合物含有较长序列的中间体还应进行氨基酸分析、序列分析、质谱、比旋度分析等。(五)
7、工艺的优化与中试(五)工艺的优化与中试 工艺的优化与中试是原料药制备从实验室阶段过渡到工业化阶段不可缺少的环节,是考察该工艺能否工业化的关键。主要任务:考核实验室提供的工艺在工艺条件、设备、原材料等方面是否有特殊的要求,是否合适工业化生产。确定起始原料、试剂及有机溶剂的规格或标准。验证实验室工艺是否成熟合理,主要是经济指标是否接近生产要求。进一步考核和完善工艺条件,对每一步反应和单元操作均应取得基本稳定的数据。根据中试研究资料制定或修订中间体和成品的分析方法、质量标准。根据原材料、动力消耗和工时等进行初步的技术经济指标核算。提出“三废”的处理方案。提出整个合成路线的工艺流程,各个单位操作的工艺
8、规程。(六)杂质的分析(六)杂质的分析 原料药制备过程中产生的杂质是原料药杂质的主要来源,通过对工艺过程中生产的杂质进行详细的研究,对这些杂志有全新的认识,为终产品的质量研究提供信息。制备过程的杂质主要有:起始原料引入的杂质;副产物,如异构体;副反应产生的杂质;残留溶剂、试剂和中间体;痕量的催化剂;无机杂质。(七)三废处理(七)三废处理 三废处理是完整原料药制备工艺的组成部分,一条合格的制备工艺,必须包括对所产生的三废处理,既符合国家环境保护要求,又满足经济要求。在工艺研究中,应尽可以避免或减少使用有毒、严重污染环境的溶剂或试剂,降低三废排放,以减轻三废处理压力。(八)工艺的综合分析(八)工艺
9、的综合分析 药物研发者在以上研究的基础上,经对实验室工艺、中试工艺和工业化生产工艺这三个阶段的深入研究,对原料药的制备工艺路线、反应条件、产品质量、经济效益、环境保护和劳动保护等方面进行综合评价。对整个工艺的利弊有全面的认识,从而提出最终的制备工艺。三、新的进展三、新的进展(一)绿色化学在药物合成中的应用(一)绿色化学在药物合成中的应用 绿色化学由美国化学会(ACS)提出,目前得到世界广泛的响应。其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染;反应物的原子全部转化为期望的最终产物。其最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。(二)在线分析技术(二)
10、在线分析技术 在线分析是指对反应过程中产生的物质成分或物性参数(如相对密度、旋光性等)进行连续监测的分析技术。在线分析分为四种:间歇式在线分析;连续式在线分析;直接在线分析;非接触在线分析。第二节第二节 原料药化学结构确证原料药化学结构确证 原料药的化学结构确证研究是药物研发的基础,是进行后续研究的前提条件,是保证药学研究、药理、毒理和临床研究能否顺利进行的决定性因素。目的是确认所制备原料药的结构是否正确。一、原料药化学结构确证研究的要求一、原料药化学结构确证研究的要求 化学结构确证研究应根据药物的自身结构特征和制备方法制定出合理、可行的结构确证方案。(一)结构确证的一般过程(一)结构确证的一
11、般过程 根据原料药的结构特征制定科学、合理、可行的研究方案,制备符合结构确证研究要求的原料药样品(对照品),对原料药样品进行分析测试研究,通过对研究结果的综合分析,确证原料药的结构。(二)测试样品的要求(二)测试样品的要求 只有使用符合要求的测试品进行结构研究,才能获得正确的药物结构信息。通常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 中的方法测定其纯度和杂质,测试样品的纯度应大于99.0%,杂质含量应小于0.5%(三)常用的测试方法三)常用的测试方法 包括元素分析、紫外-可见吸收光谱、红外吸收光谱、核磁共振谱、质谱、单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、差示扫描热量法、热重
12、、比旋度等。二、结构确证研究的分析测试方法二、结构确证研究的分析测试方法 (一)元素分析(一)元素分析 元素分析的目的是测定有机化合物的元素组成,计算其分子式。组成有机化合物的元素除卤素、磷和金属之外,主要是C、H、N、S和O。元素分析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(要求误差0.3%),即可初步判定供试品与目标物的分子组成是否一致。(二)紫外吸收光谱(二)紫外吸收光谱 紫外吸收光谱可提供分子的芳香结构和共轭结构信息。其在结构确定中的主要作用是推断分子的骨架,判断发色团之间的共轭关系和估计共轭体系中取代基的种类和数目。(三)红外吸收光谱(三)红外吸收光谱 红外
13、吸收光谱是以连续波长的红外光为光源照射样品引起分子振动和转动能级之间跃迁,所测得的吸收光谱。其在结构确定中的主要作用是根据红外光谱的峰位、峰强和峰型,判断化合物中可能存在的官能团,从而推断出未知物的结构。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、所含额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。(四)核磁共振波谱(四)核磁共振波谱 核磁共振波谱是一种基于特定原子核,在外磁场中吸收了与其裂分能级间能量差相对应的射频场能量,而产生共振现象的分析方法。核磁共振波谱是以样品分子中不同化学环境磁性原子核的峰位(化学位移)为横坐标,以测得峰的相对强度为纵坐
14、标(共振信号强度)所作的图谱。通过化学位移值、谱峰多重性、偶合常数值、谱峰相对强度和在各种二维谱及多维谱中呈现的相关峰,提供分子中原子的连接方式、空间的相对取向等定性的结构信息。核磁共振波谱主要应用是测定分子的结构。常用的有氢核磁共振谱和碳核磁共振谱等。(五)质谱(五)质谱 质谱法是使待测化合物产生气态离子,然后按质荷比对这些离子进行分离和检测的分析方法。质谱法测得的是离子强度(纵坐标)随质荷比(横坐标)而变化的信号。质谱法是检出灵敏度最高的方法,可达10-15mol数量级,可提供分子量和结构的信息。1.质谱法测定化合物的分子量2.质谱法测定化合物分子式3.色谱-质谱联用技术(六)(六)X X
15、射线衍射法射线衍射法 化合物的晶体,无论是单晶还是多晶,都有它自己特定的X射线衍射图,可用作结晶物质的定性或定量分析。粉末衍射是用于结晶物质鉴别和纯度检查的常用技术,单晶衍射则主要用于分子量和晶体结构的测定。(七)热分析(七)热分析法法 热分析法是在程序控制温度下,准确记录物质的理化性质随温度变化的关系,研究其受热过程中所发生的晶型转化、熔融、蒸发、脱水等物理变化热分解、氧化、等化学变化以及伴随发生的温度、能量、或者重量改变的方法。(三)综合解析(三)综合解析 各种单一方法测试仅对化合物的结构研究提供分散的部分信息,需要通过综合解析对这些信息进行综合分析,才能得到目标物完整的结构。对于新化学物
16、,由于没有相关的文献和对照品,单一的信息往往不能证明药物的结构,需要对各种方法所得到的结构进行综合分析,才能准确的解析药物结构,包括绝对构型以及晶型、结晶水或结晶溶剂的情况。对原料药制备工艺(包括起始原料或中间体结构信息)的分析可为药物的结构确证提供间接的依据。综合解析应遵循简明扼要、有机、合理、深入的原则。四、药物的名称、结构式及理化性质四、药物的名称、结构式及理化性质 (一)药物的命名一)药物的命名 提供原料药的名称,包括化学名称和通用名称。1.药物的化学名称 分为英文和中文,遵循IUPAC规则制定 2.药物的通用名称 药物的英文通用名称应尽可能地参照国际非专利药名(INN)确定,对INN
17、未报道的药品,可采用其他合适的英文名称,但对结构与已报道或已上市的药品结构属同类药物,通用名称(后缀)应基本一致。中文通用名称应与国家制定并颁布的名称一致,新结构药物通用名应符合国家对药品命名的要求。(二)化学结构(二)化学结构 对于合成、半合成化学药物以及来源于天然物的单体分子需提供结构式、分子式和分子量。对于存在异构体、含有结晶水或溶剂、手性中心、络合离子、酸根和碱基的药物,应在结构式中注明其异构的形式、手性中心的绝对构型、络和位置/方式、酸根/碱基和结晶水或溶剂的位置。对于蛋白质药物,还应提供氨基酸系列概要图解,标明糖基化或其他转译后的位置,对分子的一般描述(如形状、二硫键、亚基),氨基
18、酸残留数目等。(三)理化性质(三)理化性质 物理常数是反映药物物理性质的重要数据。一般包括熔点、沸点、沸程、凝点、折光率、粘度、相对密度、溶解度、比旋度、紫外吸收系数、pH、pKa值等。五、注意事项五、注意事项(一)手性药物的结构确证(一)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。常用的方法有单晶X射线衍射、核磁共振谱、圆二色谱、旋光光谱等。(二)药物晶型的研究(二)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而影响药理作用,特别是水溶性差的口服固体药物。对于新化学实体的
19、药物,应对其在不同条件下的晶型进行研究;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。(三)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射线衍射(四)多肽类药物结构确证研究 多肽结构研究的主要目的是要说明其氨基酸组成和序列是否正确。多肽分子中如有半胱氨酸,应明确其状态,对含有多个半胱氨酸的多肽,应明确二硫键的正确连接位点。对于某些长肽,可能还需要采用核磁共振、圆二色谱等方法对其空间结构进行研究。当多肽中含有非天然氨基酸是,结构研究中应予以证明,考察这些
20、非天然氨基酸及其衍生物的色谱行为。(五)其他具有特殊结构的药物的结构确证(五)其他具有特殊结构的药物的结构确证 结构中含有金属离子以及F、P等元素的药物,可进行相应的金属离子吸收以及F、P等元素的测定。第三节第三节 原料药杂质研究原料药杂质研究 一、原料药杂质研究的意义与一、原料药杂质研究的意义与目的目的 药物中存在的无治疗作用或影响药物稳定性和疗效、对人体健康有害的物质,及任何影响药物纯度的物质统称为杂质。规范地进行杂志的研究,并将其控制在一个安全、合理的限度范围之内,直接关系到上市药物的质量及安全性。原料药杂质研究目的:通过系统地研究杂质情况,选择合适的分析方法,准确分辨、测定杂质含量,并
21、综合药学、药理、毒理及临床研究的结果,确定杂质的合理限度;为了提高生产水平,实现原料药合成反应监控,中间体纯度控制及合成工艺的优化,制剂的处方、制备工艺及包装的优化确定提供支撑;为药品贮存条件及有效期的预测提供依据;最终达到保证临床用药安全有效的目的。杂志的分类杂志的分类 药品中的杂质按其化学类别和性质一般分为三类:有机杂质、无机杂质及残留溶剂。按照其来源,杂志可以分为工艺杂质、降解产物、从反应物及试剂中混入的杂质等。按照其毒性分类,可分为毒性杂质和普通杂质等。杂质还可按期化学结构分类,如集合异构体、光学异构体、其他甾体、其他生物碱、其他氨基酸和聚合物等。1.有机杂质 包括工艺中引入的杂质和降
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