化學藥物結構確證的研究手段與方法介紹匯總

196次 2024.07.31

    藥物結構確證是確保藥物安全、有效和質量可控的重要環節。藥物結構確證的目的是為了準確識別藥物的化學結構和立體構型,以確保藥物的安全性、有效性和一致性。這些要求確保了藥物從原料合成到最終產品的整個過程中,其結構和質量得到了充分的確認和控制。原料藥的結構確證,屬于藥物申報的必需內容。



    中科檢測實驗室可對原料藥、中間體、化合物等完成結構確證項目,為客戶總結分析報告,助力藥企及科研機構結構確證工作的進行,完成對藥品的申報。


    化學藥物進行結構確證的一般順序


    單一組分化合物通常是定向合成、天然產物提取、發酵提取或半制備等方式制備得到,通過液相或氣相等檢測手段評估純度(原料藥純度通常≥99.0%;雜質純度通常≥90.0%)后,主要通過核磁共振氫譜(1H-NMR)、光譜及常規質譜(MS)等方法,基于合成機理推斷平面結構;如合成機理不明確,采用提取方式獲得,或氫譜及質譜等常規方法對化合物結構判斷的信息作用不大,則需要投入更多確證方法來輔助結構判斷,如借助碳譜(13C-NMR),二維核磁等來確證;在解析得到平面結構后,如判斷存在立體構型,應采用針對立體結構相應的研究手段,如NOESY、圓二色譜(CD)、單晶衍射等進行確證。


    化學藥物進行結構確證的研究手段


    化合物結構初步確證后,按照相關指導原則,筆者根據化合物類別,對原料藥(新化學實體、已知化合物)、起始物料/中間體/雜質(新化合物、已知化合物)結構確證的相關研究內容列表整理如下。


    表1 不同類別化合物的結構確證方法判斷

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    化學藥物結構確證方法介紹


    1、高分辨質譜(HRMS)/質譜(MS)


    與常規質譜相比,高分辨質譜(HRMS)測得化合物的分子量可精確至小數點后第四位,常用于輔助確定化合物的分子質量和和分子式,前提是通過核磁共振波譜已初步確定化合物結構。某些情況下,質譜可以起到結構確證的關鍵作用。


    2、 元素分析


    元素分析對化合物中的各元素進行含量測定,確定各元素的百分含量。


    針對各元素的特點,元素分析可選擇的方法較為多樣。碳、氫、氮元素檢測通常采用燃燒分解法;含鹵素或硫的化合物,采用氧瓶燃燒-滴定法(中國藥典2020年版四部通則0703);金屬元素可采用電感耦合等離子發射光譜法(ICP-OES);磷元素可采用酸分解-比色法等。


    3、 一維核磁共振波譜


    取化合物2mg~10mg裝入核磁管,用合適的氘代試劑進行溶解,用核磁共振波譜儀(頻率通常400M~800M)進行檢測,內標物為四甲基硅烷(TMS)。


    4、 二維核磁共振波譜;


    二維核磁共振波譜是對平面結構進行確證的關鍵。常用的為:HMBC(檢出1H異核多鍵相干技術)、HSQC(檢出1H異核單量子相干技術)、COSY(同核位移相關譜)、NOESY(核極化效應相關譜)。


    5、圓二色譜(CD)


    圓二色譜(CD)是用于推斷非對稱分子的構型和構象的一種旋光光譜,可用于確證化合物的絕對構型。


    6、單晶X-射線衍射(XRSD)


    單晶X-射線衍射(XRSD)也是確定絕對構型的常用方法,可測定晶態分子的晶胞參數、晶系、空間群,可提供一個化合物在晶態中所具有原子的精確空間位置。該技術主要涉及單晶培養和檢測。晶體培養難度較大,需不斷嘗試且有足夠耐心。


    7、其他結構確證技術


    除上述結構確證方法外,還有很多其他的結構確證技術,如紅外、紫外、拉曼光譜、熱重分析(TG)、差示掃描量熱法(DSC)、旋光光譜等。


    紅外光譜、熱重分析(TG)、差示掃描量熱法(DSC)、偏光顯微鏡法等對化合物晶型的判斷也可起到輔助作用。


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