化学药物结构确证的研究手段与方法介绍汇总


药物结构确证是确保药物安全、有效和质量可控的重要环节。药物结构确证的目的是为了准确识别药物的化学结构和立体构型,以确保药物的安全性、有效性和一致性。这些要求确保了药物从原料合成到最终产品的整个过程中,其结构和质量得到了充分的确认和控制。原料药的结构确证,属于药物申报的必需内容。
中科检测实验室可对原料药、中间体、化合物等完成结构确证项目,为客户总结分析报告,助力药企及科研机构结构确证工作的进行,完成对药品的申报。
化学药物进行结构确证的一般顺序
单一组分化合物通常是定向合成、天然产物提取、发酵提取或半制备等方式制备得到,通过液相或气相等检测手段评估纯度(原料药纯度通常≥99.0%;杂质纯度通常≥90.0%)后,主要通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、光谱及常规质谱(MS)等方法,基于合成机理推断平面结构;如合成机理不明确,采用提取方式获得,或氢谱及质谱等常规方法对化合物结构判断的信息作用不大,则需要投入更多确证方法来辅助结构判断,如借助碳谱(13C-NMR),二维核磁等来确证;在解析得到平面结构后,如判断存在立体构型,应采用针对立体结构相应的研究手段,如NOESY、圆二色谱(CD)、单晶衍射等进行确证。
化学药物进行结构确证的研究手段
化合物结构初步确证后,按照相关指导原则,笔者根据化合物类别,对原料药(新化学实体、已知化合物)、起始物料/中间体/杂质(新化合物、已知化合物)结构确证的相关研究内容列表整理如下。
表1 不同类别化合物的结构确证方法判断
化学药物结构确证方法介绍
1、高分辨质谱(HRMS)/质谱(MS)
与常规质谱相比,高分辨质谱(HRMS)测得化合物的分子量可精确至小数点后第四位,常用于辅助确定化合物的分子质量和和分子式,前提是通过核磁共振波谱已初步确定化合物结构。某些情况下,质谱可以起到结构确证的关键作用。
2、 元素分析
元素分析对化合物中的各元素进行含量测定,确定各元素的百分含量。
针对各元素的特点,元素分析可选择的方法较为多样。碳、氢、氮元素检测通常采用燃烧分解法;含卤素或硫的化合物,采用氧瓶燃烧-滴定法(中国药典2020年版四部通则0703);金属元素可采用电感耦合等离子发射光谱法(ICP-OES);磷元素可采用酸分解-比色法等。
3、 一维核磁共振波谱
取化合物2mg~10mg装入核磁管,用合适的氘代试剂进行溶解,用核磁共振波谱仪(频率通常400M~800M)进行检测,内标物为四甲基硅烷(TMS)。
4、 二维核磁共振波谱;
二维核磁共振波谱是对平面结构进行确证的关键。常用的为:HMBC(检出1H异核多键相干技术)、HSQC(检出1H异核单量子相干技术)、COSY(同核位移相关谱)、NOESY(核极化效应相关谱)。
5、圆二色谱(CD)
圆二色谱(CD)是用于推断非对称分子的构型和构象的一种旋光光谱,可用于确证化合物的绝对构型。
6、单晶X-射线衍射(XRSD)
单晶X-射线衍射(XRSD)也是确定绝对构型的常用方法,可测定晶态分子的晶胞参数、晶系、空间群,可提供一个化合物在晶态中所具有原子的精确空间位置。该技术主要涉及单晶培养和检测。晶体培养难度较大,需不断尝试且有足够耐心。
7、其他结构确证技术
除上述结构确证方法外,还有很多其他的结构确证技术,如红外、紫外、拉曼光谱、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)、旋光光谱等。
红外光谱、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)、偏光显微镜法等对化合物晶型的判断也可起到辅助作用。
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