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第五章 药物的杂质分析（Analysis of Impurities in Drugs ）杂质(Impurity)是指药物中存在的无治疗作用或影响药物的稳定性和疗效，甚至对人健康有害的物质。
进行药物的杂质分析就是为了控制药物纯度，保证药品质量，保证临床用药的安全性和有效性，同时也为生产、流通过程的药品质量管理提供依据。
中国SFDA 、ICH 和美国FDA 制订了进行药物中杂质控制的有关技术指南，包括对新化合物中杂质测定的要求、对不同制剂中的杂质测定要求和对溶剂残留量的限度的要求等。
第一节 药物中的杂质与杂质限量(Impurities and Their Limit)一、药物的纯度药物的纯度（purity of drug ）是指药物的纯净程度。
药物中的杂质是影响药物纯度的主要因素，如果药物中所含杂质超过质量标准规定的纯度要求，就有可能使药物的外观性状、物理常数发生变化，甚至影响药物的稳定性，使活性降低、毒副作用增加。
例如，对氨基酚是对乙酰氨基酚（acetaminophen ）在制备过程中的中间体或贮存过程中的水解产物，它可引起急性中毒性高铁血红蛋白血症；游离肼是异烟肼（armazide ）在制备时由原料引入的杂质，它对磷酸吡哆醛酶系统有抑制作用，能引起局部刺激，也可致敏和致癌。
人类对药物纯度的认识是在防治疾病的实践中积累起来，随着分离检测技术的提高，能进一步发现药物中存在的新杂质，从而不断提高对药物的纯度要求。
例如在1848年发现阿片中的盐酸罂粟碱（papaverin hydrochloride），1981年采用合成法进行生产，ChP（1985）采用目视比色法检查盐酸罂粟碱中的吗啡（morphine）。
后来发现，在提取的盐酸罂粟碱的过程中除了混有吗啡外，还有其他生物碱如可待因等，采用TLC和IR进行分析后，发现还含有一个未知的碱性物质。
所以ChP（1990）将检查吗啡改为检查有关物质，检查方法改为TLC法。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 药物中的杂质分析-杂质的来源和分类药物中的杂质分析- - 杂质的来源和分类为了保证 APIs 及制剂的质量，必须在工艺开发、优化和工艺转化中必须仔细监控杂质。
法规和国际指导原则更加关注原料药中杂质的分离、鉴定和控制。
在本文的第一节，作者以具体实例列举了不同类型杂质和不同来源杂质的情况。
Definitionand sources of impurities 杂质的定义和来源不纯物可定义为目标成分与外来物的混合物或本身劣质的物质。
往往是最终的制备工艺对原料药的成本具有重大影响。
产量、物理特性、化学纯度是 API 生产、制剂处方、制剂生产中需要重点考虑的地方。
作为新药申请的一部分，申请人必须向 FDA 提交原料药和制剂的生产和过程控制。
如果生产批次不符合纯度和杂质质量标准要求，制造商必须进行返工，这不但会消耗原料药和其他资源，还会耽误其他批次原料药的生产，代价很高。
杂质的来源和类型可以通过原料药的生产工艺流程图来进行分析。
杂质的形成与生产工艺的每个阶段相互关联，如图 1 所示。
简而言之，任何影响原料药或成品纯度的物质都被可认为是杂质。
1/ 11杂质有各种来源，通常包括：起始原料（S）、中间体，倒数第二步中间体、副产物、转化产品、相互作用产物，有关物质、降解产物和互变异构体。
Startingmaterial(s) 起始物料图图 1 1 ：s APIs 和成品杂质形成路径的示意图监管机构一直期望对用于生产 APIs 的起始物料中的杂质进行控制(1)。
API的起始物料可以是原料、中间体、或用于生产 API 及作为 API 重要结构部分的 API。
API的起始物料通常有确定的化学性质和结构(2)。
杂质分析知识点梳理总结一、引言杂质分析是化学分析的一个重要分支，其主要任务是对化合物中的杂质进行定性和定量分析，从而综合评价化合物的纯度和质量。
杂质分析在药物研发、制药工艺控制、环境监测、食品安全等领域都有重要应用。
本文将对杂质分析的基本概念、分析方法和应用进行总结和梳理，以期为相关领域的研究和应用提供一定的参考和指导。
二、杂质的概念和分类1. 杂质的概念杂质是指不同成分的混合物中，与主要成分性质不同的物质。
杂质可以改变物质的性质、影响制品的质量和使用效果，甚至具有毒性。
因此，对于制药原料和成品药品来说，控制和分析杂质是非常重要的。
2. 杂质的分类根据其性质和来源的不同，杂质可以分为以下几类：（1）进料杂质：指在原料药、所需药品或化工产品的生产过程中输入的杂质。
（2）产物杂质：指在产品生产过程中新生成的杂质。
（3）辅助剂杂质：指生产过程中直接加入的辅助剂的杂质。
（4）杂质混合物：指由多种杂质组成的混合物。
（5）环境杂质：指由于生产环境和外部环境的影响而污染产品的杂质。
三、杂质分析的基本原理和方法1. 杂质分析的基本原理杂质分析的基本原理是利用化学分析技术，对混合物中的各种杂质进行分离、鉴定和定量，从而评价样品的纯度和质量。
常见的杂质分析技术包括色谱分析、光谱分析、质谱分析、电化学分析、热分析等。
2. 色谱分析色谱分析是杂质分析中常用的一种技术手段，其原理是利用样品中各种成分在色谱柱中的不同保留时间来进行分离和鉴定。
常见的色谱分析方法包括气相色谱（GC）、液相色谱（HPLC）、超高效液相色谱（UPLC）、薄层色谱（TLC）等。
3. 光谱分析光谱分析是利用物质对辐射光的吸收、发射、散射等现象进行分析的一种方法。
常见的光谱分析技术包括紫外-可见吸收光谱分析、红外光谱分析、拉曼光谱分析、荧光光谱分析等。
4. 质谱分析质谱分析是利用物质的分子离子在电场作用下产生的碎片离子质荷比进行质量分析的一种方法。
常见的质谱分析技术包括质子转移质谱（MS）、三重四级杆质谱（QQQ-MS）、飞行时间质谱（TOF-MS）等。
第四章药物的杂质检查药物的杂质是指药物中存在的无治疗作用、或影响药物的稳定性和疗效、甚至对人体健康有害的物质。
这些物质的存在不仅影响药物的质量，有的还反映出生产中存在的问题。
对药物所含杂质进行检查既可保证用药的安全、有效，同时也为生产、流通过程的质量保证和企业管理的考核提供依据。
第一节概述一、药物的纯度要求药物的纯度即药物的纯净程度，是反映药品质量的一项重要指标。
药物的来源多种多样，性质也各不相同，在药物的生产和贮藏过程中，总不可避免地会引入杂质。
如药物的生产中常常要使用盐酸、硫酸等，若洗涤不够，在成品中就会引入氯化物、硫酸盐等无机杂质。
又如解热镇痛药阿司匹林是由水杨酸乙酰化制得的，当乙酰化不完全或贮藏过程中水解时都会产生杂质水杨酸。
水杨酸不仅对胃有刺激性，而且其分子中的酚羟基在空气中会逐渐被氧化而产生有色的醌型物质，使药品变色。
人类对药物质纯度的认识是在防治疾病的实践中积累起来，并随着分离、检测技术的提高而进一步发现药物中存在的新杂质，从而不断提高对药物纯度的要求。
盐酸哌替啶（度冷丁，I）就是一个典型的例子。
早在1948 年，盐酸哌替啶已被收入英国药典并广泛使用，直至1970 年经气相色谱分离鉴定，才发现其中还混有两种无效的异构体（Ⅱ）和（Ⅲ）。
这两种杂质是生产中因工艺条件控制不当而产生的，它们的含量有时甚至高达2030。
目前中国药典、英国药典、美国药典均对这些杂质的量加以控制。
又如对阿司匹林的纯度研究发现：阿司匹林中除含有水杨酸外，还存在着乙酰水杨酸酐、乙酰水杨酰水杨酸等水杨酸衍生物。
这些杂质具有免疫活性，可导致服用过敏反应。
因此，应加以控制。
总之，对于药物纯度的要求不是一成不变的，而应随着临床应用的实践和分析测试技术的发展，不断改进，使之更趋完善。
药物的纯度主要由药品质量标准中的“检查”项下的杂质检查来控制，内容包括可能存在的杂质名称、相应的检查项目、检查方法和允许限量。
对药品的检查应完全按照药品质量标准的要求进行，不合格的产品不得出厂、不得销售、不得使用。
药物杂质分析概述基础导论2目录目录1. 药物杂质分析―概述和法规现状 51.1 药物杂质的三个主要类别 6有机杂质 6无机（元素）杂质 6残留溶剂 81.2 药品杂质控制的代表性出版物和指南 92. 用于药物开发中杂质谱分析的分析技术 11概述112.1 制备型液相色谱 (LC) 12液相色谱和紫外检测 (LC/UV) 12液质联用系统 (LC/MS) 132.2 气相色谱 (GC) 142.3 毛细管电泳 (CE) 142.4 电感耦合等离子体发射光谱 (ICP-OES) 和电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 15ICP-OES 15ICP-MS 15ICP-MS/MS 162.5 超临界流体色谱 (SFC) 162.6 傅立叶变换红外光谱仪 (FTIR) 1733. 针对三类主要杂质的一系列安捷伦应用解决方案 18概述183.1 有机杂质分析 18用于药物中有机杂质的严格分析的 LC/MS 系统 24使用单四极杆 LC/MS 仪进行经济有效的高性能杂质分析 24使用安捷伦液相色谱/三重四极杆质谱联用仪对 API 中的杂质进行灵敏、可靠的分析 25使用安捷伦 LC/TOF 和 LC/Q-TOF 仪器提高痕量杂质鉴定的分析效率 27使用 2D-LC/MS 优化方法转移以实现质谱兼容性28质谱数据分析对于准确的杂质检测和鉴定至关重要30安捷伦有机杂质谱分析资源 333.2 无机杂质分析 34安捷伦元素杂质分析出版物363.3 残留溶剂分析 36安捷伦残留溶剂分析出版物384. 附录 394.1 安捷伦药物杂质分析解决方案 394.2 色谱柱与备件 404.3 软件与信息学产品 404.4 实验室法规认证和法规认证咨询 4041. 药物杂质分析―概述和法规现状药物杂质是活性药物成分 (API) 或药品制剂中不希望存在的化学成分。
原料药中的杂质可能源于合成过程或原料、中间体、试剂、溶剂、催化剂以及反应副产物等其他来源。
在药品开发过程中，杂质可能：• 由于原料药固有的不稳定性而形成• 由于与加入的辅料不相容而产生，或• 与包装材料和容器密封系统 (CCS) 相互作用而产生原料药中各种杂质的含量决定了最终成品药物的安全性。
因此，杂质的鉴定、定量、定性和控制已成为药物开发过程的关键组成部分。
很多监管机构都在关注杂质的控制：• 国际协调会议 (ICH)• 美国食品药品监督管理局 (USFDA)• 欧洲药品管理局 (EMA)• 加拿大药品与健康管理局• 日本药物和医疗器械管理局 (PMDA)• 澳大利亚卫生和老龄治疗商品管理局此外，很多官方药典（如英国药典 (BP)、美国药典 (USP)、日本药典 (JP)、欧洲药典 (EP) 和中华人民共和国药典 (ChP)）也越来越多地加入了对 API 和药品制剂中杂质限量水平的规定。
这些法规以暴露限值为依据，因此必须对施用时最终剂型中的污染物浓度进行控制。
在实践中，这意味着药物制造商必须进行风险评估，考虑到制造后（如包装、运输和 CCS）的污染源以及来自原料和生产过程的污染。
56ICH 指南将原料药相关杂质分为三个大类：有机杂质、无机杂质和溶剂残留。
有机杂质可能来源于 API 或药品制剂的生产过程，也可能来源于原料药的储存过程。
它们可能是已知、未知、挥发或不挥发的化合物，其来源包括原料、中间体、意外副产物和降解产物。
它们也可能来自于对映体间的消旋或污染。
所有这些情况下产生的杂质都有可能导致不良的生物活性或毒性。
最近，遗传毒性药物杂质引起了监管机构和制药企业的广泛关注。
一般来说，遗传毒性杂质包括可能直接破坏 DNA 的 DNA 活性物质。
潜在遗传毒性杂质包括痕量工艺杂质或降解物，这些杂质产生于药物生产和储存过程中。
根据 FDA 和 EMA 指南的规定，潜在遗传毒性杂质的控制浓度远低于一般杂质。
药物中遗传毒性杂质的建议接受阈值可以参见 USFDA 和 EMA 发布的指南文件（参见本章最后提供的代表性重要出版物列表）。
有关遗传毒性杂质的 ICH M7 指南正在制定中，暂定名称为“M7 评估和控制药品中的 DNA 活性（致突变性）杂质以防范潜在的致癌风险”。
元素杂质是药物制剂中存在的不需要的元素。
它们可能来源于活性药物成分、原料、合成添加剂、辅料、催化剂、生产过程以及制造过程中使用的设备。
监管机构要求药物制造商执行风险评估，确保对最终药品中的此类杂质进行监测和控制。
制造商还必须评估来自包装、容器密封系统和给药系统的潜在污染源，且必须使用可萃取物与可浸出物 (E&L) 评估对这些污染物进行鉴定和定量。
必须对所有药品中四种毒性最高的元素杂质浓度进行测定，即As 、Cd 、Hg 和 Pb 。
生产过程中可能加入另外一些元素；必须对成品药中的这些杂质进行监测。
除原料以外，其他潜在的无机杂质来源包括配体、催化剂等生产过程试剂（如铂族元素 (PGE)）、来源于其他生产阶段的金属（如工艺用水和不锈钢反应容器）、活性炭以及过滤材料中的元素。
用于检测元素杂质的美国药典 (USP) 流程（通则 USP<232>）已经与人用药品注册技术国际协调会议 (ICH) 指南 Q3D 协调。
新流程取代了现有的比色和湿化学检测方法（如 USP 重金属限值检测 (USP<231>)）和 EP 中的重金属章节 2.4.8，这两种现有的检测方法已被公认在范围、准确度、灵敏度和特异性方面无法满足要求。
USP 还引入了仅适用于膳食补充剂的相关元素杂质检测方法 <2232>。
1.1 药物杂质的三个主要类别有机杂质无机（元素）杂质USP<232> 和 ICH Q3D 规定了 24 种元素杂质的每日允许暴露限值 (PDE)，如表 1 所列。
根据这些元素的毒性和存在于药品中的可能性对其进行分类。
具体类别决定了根据给药途径对各种药品进行风险评估时必须包含的元素杂质。
USP 通则<233> 和 ICH Q2(R1) 中规定了用于制药原料中元素杂质分析的所有仪器的系统适用性认证应采用的方法验证流程。
用于 USP 和 ICH 流程的分析仪器验证基于分析性能，确保了分析的特异性、准确度和精度，相比此前的湿法化学检测方法获得了显著改善。
元素杂质分析方法考虑到一些元素的毒性可能因其化学形态不同而发生变化。
因此，As 和 Hg 的限值基于这两种元素的无机形态制定。
元素杂质分析方法能够使用 HPLC 与 ICP-MS 联用技术等分离这些元素的化学形态，确保元素毒性较高的形态满足 PDE 限值要求（即使总浓度超出 PDE）。
表 1. 根据不同给药途径规定的药品中元素杂质的每日允许暴露限值 (PDE)。
在产品风险评估中，应考无意添加，则必须在风险评估中予以考虑虑带黄色阴影的元素。
所有列出的元素如果天然存在或有意/7残留溶剂残留溶剂是药物生产过程中使用或生成的挥发性有机化合物。
药品合成中使用的很多有机试剂都有毒性或对环境有害，而且很难彻底去除。
此外，大多数原料药加工的最终纯化步骤都包括结晶步骤，该步骤会导致溶剂残留，从而成为残留杂质或可能造成药物降解。
ICH、USP 和 EP 均要求对残留溶剂浓度进行控制。
ICH 指南 Q3C 将药品中的残留溶剂分为三类，并规定了相应的限值。
1 类溶剂（包括苯、四氯化碳、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烯和 1,1,1-三氯乙烷）应避免使用。
2 类溶剂（如甲醇、吡啶、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和乙腈）具有每日允许暴露限值 (PDE)。
表 2 列出了几种作为挥发性杂质存在的常见有机溶剂示例以及 ICH 指南规定的这些有机溶剂的限值。
3 类溶剂（如乙酸、丙酮、异丙醇、丁醇、乙醇和乙酸乙酯）应根据 GMP 或其他质量要求进行控制。
表 2. 几种作为挥发性杂质的常见代表性有机溶剂的 ICH限值USP <467> 2009 通则包含更全面的残留溶剂分析方法，与 1997 年制定的 ICH 指南相似。
此文件介绍了 1 类和 2 类溶剂的限值检测，而 2C 类溶剂由于沸点相对较高，因此通常采用非顶空法进行测定。
推荐的 3 类溶剂检测限 (LOD) 最高为5000 ppm。
当残留溶剂的浓度超过 USP 或 ICH 限值时，需要进行定量分析。
89杂质控制指南国际协调会议 (ICH) Q3A (R2)：新原料药中的杂质，2006 年 10 月 25 日行业指南 Q3A 新原料药中的杂质，美国卫生与公共服务部，食品药品监督管理局， 药物评价和研究中心 (CDER)，生物制品评价和研究中心 (CBER)，2008 年 6 月EMA/CPMP/ICH/2737/99 杂质检测指南说明：新原料药中的杂质；ICH 主题 Q3A(R2) 新原料药中的杂质（2006 年 10 月）ICH Q3B (R2) 新原料药中的杂质，2006 年 6 月 2 日行业指南 Q3B(R2) 新药品中的杂质，美国卫生与公共服务部，食品药品监督管理局，药物评价和研究中心 (CDER)，生物制品评价和研究中心 (CBER)，2006 年 7 月EMA/CPMP/ICH/2738/99 新药品中的杂质指南说明；ICH 主题 Q3B (R2) 新药品中的和最新动态，请参见各监管机构的网站。
1.2 药品杂质控制的代表性出版物和指南10遗传毒性杂质控制相关分析方法指南国际协调会议 (ICH) 三方协调指南 Q8(R2)：药物开发，2009 年 8 月国际协调会议 (ICH) 三方协调指南 Q9，2005 年。
质量风险管理，2009 年 11 月行业指南 Q8(R2)：药物开发，美国卫生与公共服务部，食品药品监督管理局， 药物评价和研究中心 (CDER)，生物制品评价和研究中心 (CBER)，2009 年 11 月行业指南 Q9：质量风险管理，美国卫生与公共服务部，食品药品监督管理局， 药物评价和研究中心 (CDER)，生物制品评价和研究中心 (CBER)，2006 年 6 月EMA/CHMP/ICH/167068/2004 人用药品委员会 ICH 指南 Q8 (R2)：药物开发，第 5 阶段（2017 年 6 月 22 日）EMA/CHMP/ICH/24235/2006 人用药品委员会 ICH 指南 Q9：质量风险管理，第 5 阶段（2015 年 9 月）国际协调会议 ICH S2 (R1)：三方协调指南：人用药物遗传毒性检测和数据解析指南（当前处于第 4 阶段，版本发布日期 2011 年 11 月 9 日）行业指南 S2(R1)：人用药物遗传毒性检测和数据解析，美国卫生与公共服务部，食品药品监督管理局，药物评价和研究中心 (CDER)，生物制品评价和研究中心 (CBER)，2012 年 6 月EMA/CHMP/ICH/126642/2008 ICH 指南 S2 (R1)：人用药物遗传毒性检测和数据解残留溶剂控制 指南 ICHQ3C 版本发布日期 2016 年 10 日）EMA/CHMP/ICH/82260/2006 人用药品委员会，ICH 元素杂质指南 Q3C (R6)： 残留溶剂指南，第 5 阶段（2016 年 12 月 6 日）关于 ICH Q3C 的 FDA 指南，行业指南 Q3C 杂质：残留溶剂（2017 年）； https:///Drugs/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/Guidances/ucm125820.htm 注：此列表仅列出了部分近期发布的重要法规文件。
