工艺研发感想（第三部分）----杂质研究

若风若雨

　　工艺研发中产品质量是我们要达到的第一目标。如果产品质量不合格，工艺其他方面做的再好，都是徒劳。说到产品质量，就离不开杂质研究。尤其是越到后期阶段，杂质研究就越深入。
　　
　　说到杂质,可以分为一下几类:
　　
　　1.基因毒性杂质(Genotoxic impurity)。有些物质是已知的基因毒性杂质，例如：甲磺酸酯类，卤代烃类，磷化物类等等。有些物质则要通过实验进行验证。对于有基因毒性alert基团(硝基、氨基、卤代基团、重氮等等)的化合物，可以先进行insilico的评估，对于有潜在基因毒性的化合物，再进行实验验证。如果实验结果为阳性，则证明该化合物为基因毒性化合物，反之，则归于常规杂质。对于基因毒性杂质，ICH要求对其进行严格控制，具体的限定标准要根据dose量，试验周期等来计算，通常要求ppm级。
　　
　　2.重金属残留物。工艺中我们经常要用到含金属的试剂，例如Pd催化剂,Cu催化剂,Al催化剂等等.尤其是Pd和Cu催化的cross coupling反应在现在工艺路线中经常被用到，所以它们的残留，也是工艺研发中经常会遇到的问题。
　　
　　3.反应副产物(side product)以及降解产物(degradation product)。这个就不多讲了，主要涉及到的是由副反应以及产物不稳定降解产生的物质。
　　
　　4.carryover impurity。这部分杂质主要是由于原料没有完全参与反应，进而被带入产品中。或者是前几步的原料由于没有被完全消耗，被带入到下一步产物中，然后在相应的反应条件下，参与反应，进而被带入到下下不反应，或者一直如此下去，一直被带到API中。
　　
　　杂质研究也有不同的研究阶段:
　　
　　1.对于早期阶段，更多的关注点被放在了如何除去杂质，而不对杂质结构做过多的解析。
　　
　　2.而如果项目进行到了晚期阶段，则要求对杂质做更深入研究：解析杂质,研究对应的除去方法，了解杂质在工艺中的行为以及工艺可以承受的杂质范围。
　　
　　对于杂质研究的早期阶段，很重要的一个思维就是模块化。将每一步的整个工艺切换成若干个模块，然后分别研究每个模块的效果。这一模块化思维对于研究杂质尤其适用。下面举例说明一下：一步反应的工艺为反应结束后，加水淬灭，有机溶剂提取产品，浓缩结晶，过滤，烘干。我们可以把这个工艺分为这几个模块：反应、提取、浓缩、结晶、烘干。于是我们会对每个模块做样分析，通过数据收集，对比分析，我们就可以看出每个模块的杂质情况，除去情况，纯化情况，以及杂质的走向，进而根据这些数据开评估每个模块的效果,然后做相应的调整和优化。
　　
　　而对于杂质研究的后期阶段，只做以上这些就不够了。首先我们要对主要的杂质进行结构解析，这就要求我们对反应机理有比较深刻的认识和理解，推测可能的副反应和副产物，能够分离的。分离出来做图谱解析，不能够分离的可以做MS验证。这是整个阶段中最难的一部分。有了上面的知识，我们就可以根据它的结构性质，设计相应的应对策略，跟踪它在工艺中的行为。同时做相应的spiking实验来检测工艺对于它的承受范围。
　　
　　因为杂质在产品中的含量很少，对于它的分离难度会很大。我们有几个途径来实现它：
　　
　　1.如果根据该反应机理，我们推测出了它的结构，我们可以通过其他合成途径来合成它。
　　
　　2.如果我们无法推测它的结构，只能通过把它分离出来，做图谱解析来确定结构，我们就需要找到办法富集它：要么通过强化反应条件，增加它的含量，要么通过收集母液富集它。
　　
　　由于自己尚未亲自做过晚期项目,所以以上很多讨论只是出于自己的思考,如有不对之处,还请大家指教.