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      阿卡波糖中雜質(zhì)的分離富集方法研究

      2017-06-28 16:22:44梁現(xiàn)蕊張會(huì)晨何小嬡蘇為科
      關(guān)鍵詞:波糖阿卡雜質(zhì)

      梁現(xiàn)蕊,張會(huì)晨,何小嬡,吳 暉,蘇為科

      (1.浙江工業(yè)大學(xué) 藥學(xué)院,浙江 杭州 310014;2.杭州中美華東制藥股份有限公司,浙江 杭州 310011)

      阿卡波糖中雜質(zhì)的分離富集方法研究

      梁現(xiàn)蕊1,2,張會(huì)晨1,何小嬡1,吳 暉2,蘇為科1

      (1.浙江工業(yè)大學(xué) 藥學(xué)院,浙江 杭州 310014;2.杭州中美華東制藥股份有限公司,浙江 杭州 310011)

      采用不同的酸、堿條件對(duì)阿卡波糖進(jìn)行降解反應(yīng),可得到其雜質(zhì)A和D,不同酸堿濃度、溫度和降解時(shí)間等條件對(duì)兩種雜質(zhì)的生成量有較大的影響.結(jié)果顯示在30 ℃和0.5 moL/L的NaOH溶液中降解3 h雜質(zhì)A組分產(chǎn)量較高;在25 ℃和12 moL/L的HCl溶液中降解1 h雜質(zhì)D組分產(chǎn)量較高.降解實(shí)驗(yàn)得到的粗品雜質(zhì)A和D經(jīng)制備液相色譜進(jìn)一步分離富集,分別得到高純度的兩種雜質(zhì),并采用高分辨質(zhì)譜對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)確認(rèn).實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高阿卡波糖產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義.

      阿卡波糖;雜質(zhì)A;雜質(zhì)D;分離富集

      阿卡波糖(acarbose)是α-葡萄糖苷酶抑制劑類降糖藥,是治療II型糖尿病(非胰島素依賴型糖尿病)的首選藥[1].II型糖尿病患者自身可以分泌胰島素,但胰島素分泌量不足或者外周組織胰島素敏感性降低,使患者血糖變化較大,II型糖尿病占患者的90%,因此II型糖尿病的治療藥物是降糖藥研究的重點(diǎn)[2].阿卡波糖跟寡糖的結(jié)構(gòu)類似,能競(jìng)爭(zhēng)性地與α-葡萄糖苷酶結(jié)合,減少寡糖的消化吸收,從而達(dá)到降低餐后血糖水平的目的[3].

      阿卡波糖的工業(yè)生產(chǎn)采用微生物發(fā)酵法合成,是由游動(dòng)放線菌合成的假四糖類次級(jí)代謝物,阿卡波糖產(chǎn)品主要從其發(fā)酵液中分離制得.然而,發(fā)酵過程中除了生成阿卡波糖外,還產(chǎn)生了一些阿卡波糖結(jié)構(gòu)類似物,這些類似物成為阿卡波糖中雜質(zhì)的主要來源[4-5].藥物中的雜質(zhì)是影響藥物純度的主要因素,雜質(zhì)的存在直接影響到藥物的安全性、有效性和穩(wěn)定性,將其控制在一個(gè)安全、合理的限度范圍之內(nèi),將直接關(guān)系到上市藥品的質(zhì)量及安全性[6].因此,對(duì)阿卡波糖中的雜質(zhì)進(jìn)行研究,將對(duì)提升阿卡波糖產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義.在雜質(zhì)的分離分析方法中,高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MS)技術(shù)集液相色譜的高分離能力與質(zhì)譜的強(qiáng)結(jié)構(gòu)解析能力于一體,已成為藥物雜質(zhì)分析的有力工具[7-9].目前,已有一些利用離子交換樹脂分離富集阿卡波糖的報(bào)道[10-11],但是鮮有關(guān)于雜質(zhì)A和雜質(zhì)D分離富集方法的報(bào)道,為了獲得高純度的雜質(zhì)A和D,本實(shí)驗(yàn)開發(fā)了雜質(zhì)的富集方法,結(jié)合制備液相色譜進(jìn)一步對(duì)雜質(zhì)產(chǎn)物進(jìn)行了分離制備[12-14],獲得了高純度的單一雜質(zhì)產(chǎn)品,為后續(xù)阿卡波糖雜質(zhì)的藥理、毒理學(xué)研究提供材料,也為準(zhǔn)確控制雜質(zhì)含量提供了依據(jù).

      1 實(shí)驗(yàn)部分

      1.1 材料與試劑

      阿卡波糖由杭州中美華東制藥股份有限公司提供.乙腈(HPLC級(jí),Merck),實(shí)驗(yàn)用其他試劑均為分析純,購自天津市永大化學(xué)試劑有限公司;實(shí)驗(yàn)室用超純水(18.2 MΩ)由Barnstead TII超純水系統(tǒng)制得.

      1.2 儀器及設(shè)備

      Waters Delta 600半制備液相色譜儀(Waters,美國);Agilent 1100液相色譜-Finnigan Advantage LCQ質(zhì)譜聯(lián)用儀(Thermo Scientific,美國);Bruker micrOTOF-Q II串聯(lián)四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(Bruker,美國);Barnstead TII超純水系統(tǒng)(Thermo Scientific,美國).

      1.3 實(shí)驗(yàn)方法

      1.3.1 阿卡波糖液相色譜檢測(cè)條件

      取阿卡波糖樣品用純水溶解,配置成質(zhì)量濃度為2 mg/mL的溶液,參照歐洲藥典,以磷酸緩沖鹽和乙腈作為流動(dòng)相,進(jìn)行液相色譜檢測(cè)[15];色譜柱為Welch Ultimate XB-NH2(4.6 mm×250 mm,5 μm),檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm,流動(dòng)相組成為V(0.6 g/L的磷酸二氫鉀與0.35 g/L的磷酸氫二鈉水溶液)∶V(乙腈)=30∶70,進(jìn)樣量5 μL,柱溫30 ℃,流速1.0 mL/min.

      1.3.2 液質(zhì)聯(lián)用分析條件

      高效液相色譜部分為Aglient 1100,液相條件同1.3.1,但將其流動(dòng)相中的磷酸鹽緩沖溶液換成純水,以免不揮發(fā)鹽堵塞質(zhì)譜的毛細(xì)管.噴霧電壓4 kV,毛細(xì)管溫度300 ℃,毛細(xì)管電壓24 V,掃描范圍m/z為50~1 000,正負(fù)離子模式下檢測(cè).

      1.3.3 串聯(lián)四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜分析條件

      高分辨質(zhì)譜(HRMS)數(shù)據(jù)由OTOF-MS檢測(cè)得到,質(zhì)量數(shù)精確到小數(shù)點(diǎn)后四位并能模擬出分子式.電噴霧離子源(ESI),正離子模式下掃描,毛細(xì)管電壓4 500 V,氮?dú)?N2)作為干燥氣和霧化氣,干燥氣溫度180 ℃,霧化器壓力40 kPa,干燥氣流速4.0 L/min,用濃度為0.01 mol/L的三氟乙酸鈉溶液校正質(zhì)量范圍.

      1.3.4 阿卡波糖的酸降解液制備

      將阿卡波糖樣品加入到12 mol/L的鹽酸溶液中,配成質(zhì)量濃度為40 mg/mL的溶液,于恒溫培養(yǎng)箱中控制溫度為25 ℃,靜置1 h,用氫氧化鈉溶液中和至中性.

      1.3.5 阿卡波糖的堿降解液制備

      將阿卡波糖樣品加入到0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液中,配成質(zhì)量濃度為40 mg/mL的溶液,于恒溫培養(yǎng)箱中控制溫度為30 ℃,靜置3 h,用鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至中性.

      1.3.6 制備液相色譜制備雜質(zhì)A和D

      通過酸堿降解實(shí)驗(yàn)得到高雜產(chǎn)物,使用制備液相分離富集雜質(zhì).所用制備型色譜柱為Welch Ultimate XB-NH2(210 mm×250 mm,5 μm),流速為21 mL/min,檢測(cè)波長(zhǎng)為210 nm,柱溫為室溫,進(jìn)樣質(zhì)量濃度40 mg/mL,進(jìn)樣量500 μL,流動(dòng)相為V(水)∶V(乙腈)=30∶70.

      2 結(jié)果分析與討論

      實(shí)驗(yàn)首先采用HPLC-MS技術(shù)對(duì)阿卡波糖降解液中的成分進(jìn)行了檢測(cè),以便下一步對(duì)阿卡波糖及其雜質(zhì)進(jìn)行定位分析.

      2.1 HPLC-MS用于阿卡波糖降解液成分分析

      2.1.1 酸降解結(jié)果的分析

      將酸降解液進(jìn)行液質(zhì)聯(lián)用分析,HPLC色譜圖和基峰離子流圖如圖1,2所示.結(jié)果顯示:在保留時(shí)間27 min處出現(xiàn)646.2的離子峰,保留時(shí)間、離子峰結(jié)果均與阿卡波糖一致,因此判斷為阿卡波糖.在保留時(shí)間16.3 min處出現(xiàn)484.2的離子峰,根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[2],雜質(zhì)D相對(duì)阿卡波糖的保留值是0.6,初步判斷保留時(shí)間16.3 min處是雜質(zhì)D的[M+H]+峰.

      對(duì)保留時(shí)間16.3 min處484.2的離子峰進(jìn)行質(zhì)譜二級(jí)裂解,通過調(diào)節(jié)質(zhì)譜的錐孔電壓,得到了m/z=304.1碎片離子峰,說明該物質(zhì)失去一個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為180的碎片后生成m/z=304.1的離子,即雜質(zhì)D脫去一個(gè)環(huán)的過程.對(duì)m/z=304.1的離子進(jìn)行三級(jí)裂解,得到m/z=146.0的碎片,推測(cè)其裂解過程為

      圖1 酸降液的液相色譜圖Fig.1 HPLC chromatography after acid degradation

      圖2 液質(zhì)的基峰離子流圖Fig.2 Base peak ion chromatogram after acid degradation

      2.1.2 堿降解結(jié)果的分析

      將堿降解液進(jìn)行液質(zhì)聯(lián)用分析,HPLC色譜圖和基峰離子流圖見圖3,4,結(jié)果顯示:保留時(shí)間在25.2 min和27.0 min處均出現(xiàn)646.2的離子峰.根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[2],阿卡波糖和雜質(zhì)A的分子量相同,而雜質(zhì)A相對(duì)阿卡波糖的保留值是0.9.因此,根據(jù)分子量及相對(duì)保留時(shí)間推測(cè)25.2 min處是雜質(zhì)A的[M+H]+峰,27.0 min是阿卡波糖的[M+H]+峰.

      圖3 堿降液的液相色譜圖Fig.3 HPLC chromatography after alkali degradation

      圖4 堿降液的基峰離子流圖Fig.4 Base peak ion chromatogram after alkali degradation

      對(duì)646.2的離子峰進(jìn)行質(zhì)譜二級(jí)裂解,保留時(shí)間在25.2 min和27.0 min的峰裂解后,均得到了m/z=304.1的碎片離子峰.對(duì)m/z=304.1的峰進(jìn)行三級(jí)裂解,得到m/z=146.0的碎片離子峰,根據(jù)阿卡波糖和雜質(zhì)A的結(jié)構(gòu)可知:它們均有四個(gè)糖環(huán),具有相類似的裂解途徑即阿卡波糖和雜質(zhì)A脫環(huán)的過程,推測(cè)雜質(zhì)A裂解過程為

      在上述確定雜質(zhì)A和D的相對(duì)保留時(shí)間的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考察富集雜質(zhì)的相關(guān)條件.

      2.2 不同降解條件對(duì)雜質(zhì)D生成量的影響

      2.2.1 酸濃度對(duì)降解實(shí)驗(yàn)的影響

      實(shí)驗(yàn)分別取濃度為12,10,8 mol/L的鹽酸溶液,對(duì)阿卡波糖進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn),恒溫培養(yǎng)箱控制溫度為25 ℃,1 h后用氫氧化鈉溶液中和至中性,HPLC檢測(cè)雜質(zhì)峰的變化.結(jié)果顯示,隨著鹽酸濃度的降低,雜質(zhì)D的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也在降低,阿卡波糖不能徹底降解,所以12 mol/L鹽酸為較佳酸降解濃度.

      2.2.2 溫度對(duì)酸降解實(shí)驗(yàn)的影響

      實(shí)驗(yàn)取阿卡波糖樣品5組,加入12 mol/L的鹽酸溶液,配置成質(zhì)量濃度為40 mg/mL的溶液,在恒溫培養(yǎng)箱中分別以15,20,25,30,35 ℃的溫度靜置1 h,HPLC檢測(cè)結(jié)果顯示,25 ℃時(shí)雜質(zhì)D質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,溫度過低導(dǎo)致阿卡波糖不能很好的降解,溫度過高會(huì)使阿卡波糖過度分解生成其他雜質(zhì),故酸降解反應(yīng)的較佳溫度為25 ℃.

      2.2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)酸降解實(shí)驗(yàn)的影響

      進(jìn)一步考察酸降解時(shí)間對(duì)雜質(zhì)D質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響,采用12 mol/L鹽酸溶液為降解液,在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中靜置反應(yīng)8 h;定時(shí)取樣,氫氧化鈉溶液中和后進(jìn)行液相色譜分析,結(jié)果如表1所示.

      表1 阿卡波糖酸降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1)

      注:1) 峰面積由面積歸一化法計(jì)算得到.

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在相同酸濃度和反應(yīng)溫度下,隨著反應(yīng)時(shí)間的增加,雜質(zhì)D質(zhì)量分?jǐn)?shù)是在不斷降低的,阿卡波糖的量也在降低,強(qiáng)酸性條件使雜質(zhì)D和阿卡波糖都發(fā)生了降解,所以得到雜質(zhì)D粗品的較佳降解條件降解溫度為25 ℃、降解時(shí)間為1 h、降解液為12 mol/L的鹽酸溶液,雜質(zhì)D的質(zhì)量分?jǐn)?shù)能達(dá)到37.3%.

      2.3 不同降解條件對(duì)雜質(zhì)A生成量的影響

      2.3.1 堿濃度對(duì)降解實(shí)驗(yàn)的影響

      實(shí)驗(yàn)分別取0.5,1.0,1.5 mol/L的氫氧化鈉溶液,對(duì)阿卡波糖進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn),2 h后用鹽酸溶液中和至中性,HPLC檢測(cè)雜質(zhì)峰的變化.結(jié)果顯示,隨著氫氧化鈉濃度的升高,雜質(zhì)A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在降低,堿濃度為0.5 mol/L更有利于阿卡波糖降解轉(zhuǎn)化得到雜質(zhì)A,所以0.5 mol/L氫氧化鈉為較佳堿降解濃度.

      2.3.2 溫度對(duì)堿降解實(shí)驗(yàn)的影響

      實(shí)驗(yàn)取阿卡波糖樣品5組,加入0.5 mol/L的氫氧化鈉溶液,在恒溫培養(yǎng)箱中分別以15,20,25,30,35 ℃的溫度靜置2 h.HPLC檢測(cè)結(jié)果顯示,30 ℃時(shí)雜質(zhì)A質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,溫度過低導(dǎo)致阿卡波糖不能很好的降解,溫度過高會(huì)使阿卡波糖過度分解生成其他雜質(zhì),故降解反應(yīng)的較佳溫度為30 ℃.

      2.3.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)堿降解實(shí)驗(yàn)的影響

      進(jìn)一步考察堿降解時(shí)間對(duì)雜質(zhì)A生成量的影響,采用0.5 mol/L氫氧化鈉溶液為降解液,在30 ℃恒溫培養(yǎng)箱中靜置反應(yīng)8 h;定時(shí)取樣,用鹽酸溶液中和至中性,進(jìn)行液相色譜分析,結(jié)果如表2所示.

      表2 阿卡波糖堿降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1)

      注:1) 峰面積由面積歸一化法計(jì)算得到.

      如表2所示,其他條件不改變,反應(yīng)時(shí)間3 h得到雜質(zhì)A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,達(dá)到了34.9%.綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果,優(yōu)化后的阿卡波糖堿降解得到雜質(zhì)A的實(shí)驗(yàn)條件為降解溫度30 ℃,降解時(shí)間3 h,降解溶液0.5 mol/L的氫氧化鈉.

      2.4 雜質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)表征

      用制備液相對(duì)酸降解后質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37.3%的雜質(zhì)D降解液進(jìn)行分離純化,結(jié)果得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.7%雜質(zhì)D;對(duì)堿降解后質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34.9%的雜質(zhì)A降解液進(jìn)行分離純化,得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.9%雜質(zhì)A;雜質(zhì)D和A經(jīng)高分辨質(zhì)譜進(jìn)一步表征,結(jié)果如下:

      1) 雜質(zhì)D為白色粉末,在其HRESI-MS正離子質(zhì)譜圖中,在m/z=484.203 7處具有較強(qiáng)的離子峰,為樣品的[M+H]+,該離子的準(zhǔn)確分子式為C19H34NO13,說明樣品的準(zhǔn)確分子式為C19H33NO13,與雜質(zhì)D的分子量和分子式一致.

      2) 雜質(zhì)A為白色粉末,在其HRESI-MS正離子質(zhì)譜圖中,在m/z=646.256 5處具有較強(qiáng)的離子峰,為樣品的[M+H]+,該離子的準(zhǔn)確分子式為C25H44NO18,說明樣品的準(zhǔn)確分子式為C25H43NO18,與雜質(zhì)A的分子量和分子式一致.雜質(zhì)D和A的結(jié)構(gòu)式分別為

      上述高分辨質(zhì)譜結(jié)果并結(jié)合液質(zhì)聯(lián)用質(zhì)譜裂解碎片分析結(jié)果證明,分離得到的兩個(gè)化合物分別是雜質(zhì)D和雜質(zhì)A,與歐洲藥典報(bào)道的雜質(zhì)D和雜質(zhì)A結(jié)構(gòu)一致.

      3 結(jié) 論

      采用HPLC-MS方法,能有效地鑒別出雜質(zhì)的保留時(shí)間及分子量,可對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行定性分析.實(shí)驗(yàn)通過對(duì)不同酸堿濃度、溫度和降解時(shí)間進(jìn)行篩選,研究了降解富集雜質(zhì)A和D的較佳條件,并利用半制備液相色譜技術(shù)進(jìn)一步分離純化得到兩個(gè)雜質(zhì),該分離富集方法可獲得較高純度的雜質(zhì)單體,且經(jīng)結(jié)構(gòu)鑒定證實(shí)其為預(yù)期的雜質(zhì).實(shí)驗(yàn)所獲得的雜質(zhì)A和D可作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用于后續(xù)的雜質(zhì)其他方面研究.另外,本研究可為藥物雜質(zhì)分析方法提供一條可借鑒的研究思路,同時(shí)為提升阿卡波糖質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供了有力的幫助.

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      [15] European Pharmacopoeia Commission.European pharmacopoeia[M]. Strasbourg: Council of Europe,2011:1302-1303.

      (責(zé)任編輯:劉 巖)

      Isolation and preparation methods of acarbose impurities

      LIANG Xianrui1,2, ZHANG Huichen1, HE Xiaoai1, WU Hui2, SU Weike1

      (1.College of Pharmaceutical Sciences, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China; 2.Hangzhou Zhongmei Huadong Pharmaceutical Co., Ltd., Hangzhou 310011, China)

      The degradation of acarbose in acid and alkaline solutions can produce impurity A and D. Concentrations of acid and alkali, temperature and reaction time have great influences on the production of two impurities. The results showed that the degradation time of 3 h at 30 ℃ in 0.5 NaOH moL/L solution could produce higher production of the impurity A. Higher production of the impurity D was obtained with the degradation time of 1 h at 25 ℃ in 12 moL/L HCl solution. The impurities A and D were further isolated and purified by preparative high-performance liquid chromatography, and their structures were confirmed by high resolution mass spectra. The experiment has an important significance for improving the acarbose’s quality standard.

      acarbose; impurity A; impurity D; isolation and preparation

      2016-11-04

      浙江省博士后擇優(yōu)資助科研項(xiàng)目(BSH1502011)

      梁現(xiàn)蕊(1975—),女,山東臨沂人,副教授,博士,研究方向?yàn)樗幬锝Y(jié)構(gòu)鑒定與雜質(zhì)的分離分析,E-mail:liangxrvicky@zjut.edu.cn.

      R917

      A

      1006-4303(2017)03-0289-05

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