藥物中氧化偶氮類雜質(zhì)的研究進(jìn)展

＊蘇欽璐

（桂林南藥股份有限公司 廣西 541004）

藥物中的氧化偶氮類雜質(zhì)是近年來備受關(guān)注的藥物雜質(zhì)問題，該類物質(zhì)具有較高的毒性，多屬于基因毒性雜質(zhì)，在ICHM7指南中更把高致癌性的烷基氧化偶氮類雜質(zhì)歸為關(guān)注隊(duì)列雜質(zhì)，在藥物中需要控制非常低的含量水平。

這類雜質(zhì)可能由原輔料、生產(chǎn)過程或儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)帶入或產(chǎn)生，會(huì)對(duì)藥物的質(zhì)量和安全性產(chǎn)生不利影響。首先回顧國內(nèi)外研究情況，了解氧化偶氮類雜質(zhì)的來源、形成機(jī)理及其對(duì)藥物質(zhì)量的潛在影響。然后，介紹一些控制措施，包括原料選擇、工藝優(yōu)化、儲(chǔ)存條件及質(zhì)量監(jiān)測等方面。通過對(duì)這些措施的綜合分析，可以更有針對(duì)性地制定藥物中氧化偶氮類雜質(zhì)的控制措施，確保藥物質(zhì)量，降低藥物風(fēng)險(xiǎn)。

1.氧化偶氮類雜質(zhì)簡介

（1）氧化偶氮類雜質(zhì)結(jié)構(gòu)。據(jù)文獻(xiàn)[1]報(bào)道，氧化偶氮化合物是亞硝胺結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，而近年來亞硝胺雜質(zhì)越來越多的在藥物中被發(fā)現(xiàn)，其中在EMA和FDA的指南中列出了詳細(xì)的控制要求氧化偶氮化合物從肼類、偶氮類化合物轉(zhuǎn)化而來，按照其結(jié)構(gòu)形式基本上可以歸納為兩種類型：

偶氮酸鹽型。偶氮酸鹽是含有一個(gè)或多個(gè)偶氮鍵（N=N結(jié)構(gòu)）的有機(jī)化合物。它們通常由兩個(gè)芳基胺或烷基胺基團(tuán)連接而成，通過偶氮鍵將它們連接在一起。

（2）氧化偶氮類雜質(zhì)的毒性機(jī)理。文獻(xiàn)[2]報(bào)道，烷基氧化偶氮類化合物、芳基氧化偶氮類化合物的毒性機(jī)理存在不同路徑，其中烷基氧化偶氮類化合物與亞硝基二烷基胺（亞硝胺）是異構(gòu)體，在理論上能夠產(chǎn)生相同的物質(zhì)，比如在細(xì)胞中被酶激活為烷基重氮化合物，然后使DNA或其他大分子烷基化，可能具有類似致癌和誘變的作用。在CPDB數(shù)據(jù)庫中把烷基氧化偶氮類化合物歸類為COC（關(guān)注隊(duì)列）的強(qiáng)致癌物。

芳基氧化偶氮類化合物通常在體內(nèi)被轉(zhuǎn)化為芳基偶氮化合物，進(jìn)一步分解為芳基胺，從而產(chǎn)生致突變或致癌性，它們的效力通常不如烷基氧化偶氮類化合物的效力高，其產(chǎn)生毒性的過程如下：

①通過腸道厭氧菌代謝，在還原偶氮鍵和裂解產(chǎn)生芳基胺，芳基胺被代謝氧化為活性親電物質(zhì)，共價(jià)結(jié)合DNA。②含有游離芳基胺的結(jié)構(gòu)，可以代謝氧化而不需要偶氮還原。③通過將偶氮鍵直接氧化成高活性的親電性重氮鹽而被激活產(chǎn)生毒性[3]。

在藥物合成路線中，經(jīng)常出現(xiàn)芳基偶氮化合物，在DEREK預(yù)測模型中，芳基偶氮結(jié)構(gòu)為致突變性的警示結(jié)構(gòu)，未顯示出類似烷基氧化偶氮類化合物的致癌性機(jī)制（相似代謝活化通路，形成碳陽離子等）[4]。

（3）國內(nèi)外的監(jiān)管情況。國際上，世界衛(wèi)生組織（WHO）及其成員國通過國際藥品認(rèn)證組織（PharmaceuticalInspectionCo-operationScheme，PIC/S）等機(jī)構(gòu)合作，制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)文件，以確保藥品的質(zhì)量、安全性和有效性。對(duì)于氧化偶氮類雜質(zhì)，國際藥典（如歐洲藥典、美國藥典）等，這些藥典機(jī)構(gòu)在其相關(guān)的藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中通常會(huì)提及氧化偶氮類雜質(zhì)的限量標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法。

在我國，根據(jù)中國藥典和相關(guān)法規(guī)，國家藥監(jiān)局對(duì)藥品中的氧化偶氮類雜質(zhì)有明確的要求和限制。例如，在《藥品注冊(cè)管理辦法》中對(duì)藥品可能存在的有害雜質(zhì)進(jìn)行了規(guī)范和要求。

2.氧化偶氮類雜質(zhì)的研究

（1）氧化偶氮類雜質(zhì)產(chǎn)生途徑。文獻(xiàn)報(bào)道，氧化偶氮類化合物產(chǎn)生的途徑有以下方式：①亞硝基化合物和羥胺衍生物失水縮合可以得到氧化偶氮類化合物。②用亞砷酸鈉或其他還原劑還原硝基苯，會(huì)生成中間產(chǎn)物苯基羥胺和亞硝基苯。它們相互作用，也會(huì)得到氧化偶氮苯。③還可通過偶氮苯的三氧化鉻氧化，苯胺的過氧化氫氧化，以及β-苯基羥胺的高錳酸鉀等途徑生成氧化偶氮類化合物。

氧化偶氮類化合物的N=N-O部分是1,3-偶極體，可以發(fā)生環(huán)加成反應(yīng)。芳基氧化偶氮類化合物在強(qiáng)酸作用下，氧原子發(fā)生重排，得到對(duì)羥基偶氮化合物[5]。

總之，氧化偶氮類雜質(zhì)的來源主要涉及兩個(gè)方面。第一，工藝過程中的控制不足。氧化偶氮類雜質(zhì)通常是在有機(jī)合成過程中生成肼、偶氮基等中間體時(shí)進(jìn)一步氧化后產(chǎn)生，或者存在某些副反應(yīng)轉(zhuǎn)化導(dǎo)致。第二，儲(chǔ)存條件不當(dāng)。根據(jù)氧化偶氮類化合物轉(zhuǎn)化的條件，相應(yīng)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品或雜質(zhì)在儲(chǔ)存過程中與氧氣或其他氧化劑接觸而產(chǎn)生反應(yīng)的，因此氧化偶氮類雜質(zhì)可能在藥品或原輔料的儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生?；蛘咭?yàn)橐恍╇s質(zhì)本身相對(duì)不穩(wěn)定，在適宜的環(huán)境條件下會(huì)發(fā)生分解或轉(zhuǎn)化生成氧化偶氮類雜質(zhì)。

（2）原料藥中的氧化偶氮類雜質(zhì)。氧化偶氮類雜質(zhì)通常由偶氮類化合物轉(zhuǎn)化而來，從而可推斷在偶氮類化合物制備過程中，特別是存在氧化的條件下，可能會(huì)產(chǎn)生氧化偶氮類物質(zhì)，比如肼屈嗪、達(dá)卡巴嗪、偶氮吡啶等制備過程可能存在氧化偶氮類雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。

文獻(xiàn)報(bào)道的偶氮苯類化合物的合成方法主要有重氮偶合法、硝基還原法、芳基肼氧化法及芳胺氧化法等。其中，芳胺氧化法因其原料來源廣泛易得、反應(yīng)操作簡單、反應(yīng)條件溫和而被采用[6]。總之，原料藥中氧化偶氮類雜質(zhì)的情況與生產(chǎn)和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)密切相關(guān)。①原料藥中的氧化偶氮類雜質(zhì)來自原料中存在的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)來自原料供應(yīng)商的污染或者是在原料制備等過程中引入。②原料藥在儲(chǔ)存過程中受到不適宜的條件影響，從而促使氧化偶氮類雜質(zhì)的形成。

（3）制劑中的氧化偶氮類雜質(zhì)。制劑中的氧化偶氮類雜質(zhì)除了特定結(jié)構(gòu)的原料藥生產(chǎn)過程產(chǎn)生之外，主要來源是使用到的偶氮基團(tuán)著色劑，在與其他含有氧化劑的輔料進(jìn)行制劑生產(chǎn)過程或儲(chǔ)存時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氧化偶氮類雜質(zhì)。

偶氮化合物在制藥工業(yè)中最重要的用途是藥物著色，提高藥物的識(shí)別性，常用于藥品生產(chǎn)的偶氮物有檸檬黃、胭脂紅等。許多偶氮物具有致癌和誘變活性，并可引起過敏反應(yīng)。同時(shí)，在特定條件下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氧化偶氮類化合物。

總之，制劑中的氧化偶氮類雜質(zhì)情況與制劑的生產(chǎn)和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)有關(guān)。

①在制劑的生產(chǎn)過程中，存在可能產(chǎn)生氧化偶氮類雜質(zhì)的環(huán)節(jié)。這是由于原料藥中的氧化偶氮類雜質(zhì)未完全被去除或轉(zhuǎn)化，也可能是由制劑中其他成分發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的。

②制劑在儲(chǔ)存過程中受到不適宜的條件影響，從而促使氧化偶氮類雜質(zhì)的形成。

3.氧化偶氮類雜質(zhì)的控制

為對(duì)藥物中存在的氧化偶氮類雜質(zhì)進(jìn)行控制，可從工藝路線、原料、環(huán)境和檢測等方面采取措施。

（1）工藝路線控制。從工藝路線的角度來講，以下是一些常見的控制策略：

優(yōu)化反應(yīng)條件。通過調(diào)整反應(yīng)條件，合理選擇反應(yīng)參數(shù)，降低副反應(yīng)的發(fā)生，以最大程度地減少氧化偶氮類雜質(zhì)的生成。

有效的中間體控制。中間體是氧化偶氮類雜質(zhì)形成的一個(gè)潛在來源，應(yīng)及時(shí)去除或轉(zhuǎn)化中間體中存在的氧化偶氮類雜質(zhì)。

適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度和時(shí)間。工藝中，控制反應(yīng)溫度和時(shí)間也是控制氧化偶氮類雜質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。過長的反應(yīng)時(shí)間和不適宜的溫度會(huì)導(dǎo)致更多的副反應(yīng)和雜質(zhì)生成。因此，要合理控制反應(yīng)溫度和時(shí)間。

（2）原料控制。從原料的角度來講，以下是一些常見的控制策略。

優(yōu)選高純度原料，選擇高純度的原料可以避免雜質(zhì)在工藝過程中的轉(zhuǎn)化和殘留，減少氧化偶氮類雜質(zhì)的含量。

嚴(yán)格控制原料的儲(chǔ)存條件，原料在儲(chǔ)存過程中暴露于不適宜的環(huán)境條件（如光照、高溫、潮濕等）促使氧化偶氮類雜質(zhì)的形成。

進(jìn)行原料檢測和分析，對(duì)原料進(jìn)行全面的檢測和分析是控制氧化偶氮類雜質(zhì)的重要手段。通過對(duì)原料的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、雜質(zhì)含量等進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并采取相應(yīng)措施。

（3）環(huán)境控制。從環(huán)境角度來講，要嚴(yán)格控制溫濕度條件，適宜的溫濕度條件有助于降低或避免氧化偶氮類雜質(zhì)的生成。避免光照暴露，某些氧化偶氮類雜質(zhì)在光照下發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致其生成和積累。因此，避免陽光直接照射和其他強(qiáng)光源的暴露，采取適當(dāng)?shù)墓庹掌帘未胧7]。

（4）分析檢測。分析氧化偶氮類雜質(zhì)的方法多種多樣，以下是一些常用的分析手段和方法：

液相色譜法（HPLC）。高效液相色譜法是最常用的分析方法之一，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化偶氮類雜質(zhì)的定量分析。

質(zhì)譜法（MS）。質(zhì)譜法結(jié)合色譜技術(shù)可以用于氧化偶氮類雜質(zhì)的鑒定和定量分析。質(zhì)譜法可以提供更高的靈敏度和準(zhǔn)確性。

核磁共振波譜法（NMR）。核磁共振波譜法可以用于氧化偶氮類雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)鑒定。

4.案例分析

在2018年，一家制藥公司開展了一項(xiàng)關(guān)于氧化偶氮類雜質(zhì)的質(zhì)量控制項(xiàng)目。該公司的某種藥品在市場上銷售后，被發(fā)現(xiàn)存在氧化偶氮類雜質(zhì)超標(biāo)的問題。

該公司進(jìn)行了全面地分析，確定氧化偶氮類雜質(zhì)的來源和生成機(jī)理。通過深入研究藥品的配方、工藝流程和儲(chǔ)存條件等因素，找出可能導(dǎo)致氧化偶氮類雜質(zhì)形成的環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)是其供貨商的原料存在問題。

針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題，該制藥公司重新評(píng)估和篩選原料供應(yīng)商，選擇高純度的原料，以減少氧化偶氮類雜質(zhì)的含量。該公司對(duì)藥品的制造過程進(jìn)行全面的審查和改進(jìn)。通過調(diào)整反應(yīng)溫度、時(shí)間和添加劑的使用方式等操作參數(shù)，控制氧化偶氮類雜質(zhì)的生成。這樣做的原因是：第一，降低氧化偶氮類雜質(zhì)的含量。高純度原料和嚴(yán)格的篩選過程有助于減少這類雜質(zhì)的含量，從而提高藥品的質(zhì)量和安全性。第二，提高藥品的純度。藥品的純度是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，直接關(guān)系到藥物的療效和穩(wěn)定性。通過重新評(píng)估和篩選原料供應(yīng)商，并選擇高純度的原料，制藥公司可以增加藥品的純度，提高藥物的質(zhì)量和效果。第三，優(yōu)化制造過程。制藥過程中的一些工藝步驟會(huì)存在問題，比如不恰當(dāng)?shù)幕旌?、反?yīng)條件不合適等，這些問題會(huì)導(dǎo)致藥品的質(zhì)量下降。全面審查和改進(jìn)制造過程可以幫助發(fā)現(xiàn)并解決這些問題，確保藥品制造過程的穩(wěn)定性和一致性。

5.結(jié)論

氧化偶氮類雜質(zhì)是藥物中多見的雜質(zhì)，其生成與原料、制造過程和儲(chǔ)存條件等因素密切相關(guān)。近年來，對(duì)氧化偶氮類雜質(zhì)的監(jiān)管越來越嚴(yán)格，研究也逐漸深入，進(jìn)一步揭示了其來源和形成機(jī)理?？刂蒲趸嫉愲s質(zhì)的關(guān)鍵在于原料、工藝路線和條件、儲(chǔ)存條件、檢測等方面。①原料選擇要求高純度，并確保供應(yīng)商具備良好的質(zhì)量管理體系。②工藝優(yōu)化包括調(diào)整反應(yīng)溫度、時(shí)間、pH值和添加劑使用方式等，以減少雜質(zhì)的形成。③儲(chǔ)存條件控制要避免光照直射、控制適宜的溫濕度，并防止與有害物質(zhì)接觸。④強(qiáng)化質(zhì)量控制和監(jiān)測，建立完善的檢測方法和流程，確保氧化偶氮類雜質(zhì)含量符合標(biāo)準(zhǔn)。

6.研究展望

發(fā)展新型檢測方法，針對(duì)氧化偶氮類雜質(zhì)的檢測，除常規(guī)的色譜、質(zhì)譜等分析方法外，可以考慮開發(fā)更靈敏和準(zhǔn)確的檢測技術(shù)，如納米級(jí)別的傳感器或光學(xué)探針，以提高檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性。

作為藥物化學(xué)設(shè)計(jì)的一部分，按照QBD的思路，通過預(yù)測做出的分子性質(zhì)，測量物理和體外性質(zhì)，預(yù)測藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)數(shù)據(jù)，以評(píng)估開發(fā)的化合物。通過在目標(biāo)化合物上的效力和毒理學(xué)的預(yù)測，以進(jìn)行良好的藥物化學(xué)設(shè)計(jì)，增加藥物開發(fā)成功的可能性[8]。