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兽用化学原料药制备研究技术指导原则

浏览次数: 日期:2012-06-19

一、概述
兽用化学原料药的制备是兽药研究和开发的基础,是兽药研发的起始阶段,其主要目的是为兽药研发过程中药理毒理研究、制剂研究、临床研究提供合格的原料药,为质量研究提供详细的信息,为工业化生产提供稳定、可行的生产工艺,为上市兽药的生产提供符合要求的原料药。
本指导原则是一个通用的原则,适用于经化学全合成或半合成以及从动、植物中提取的兽用原料药的研制,包括新兽药、进口兽药和已有国家标准的兽药,经微生物发酵得到的兽药也可参考该指导原则的要求。因此本指导原则只是给予兽药研发者原料药制备研究中应关注的基本问题,可根据原料药研发的实际情况,采用其他更有效的方法和手段,但是必须符合兽药研发的规律,能够科学、合理地解释和处理兽药研发中的问题。
二、原料药制备研究的一般过程
原料药制备研发过程一般包括以下六个阶段:
(一)确定目标化合物:通过文献调研、药效学筛选实验或其它有关基础研究工作,确定所需要进行研发的化合物。
(二)设计合成路线:根据目标化合物的结构特性,参考国内外相关文献,综合分析,确定一条工艺简单、成本合理、收率相对较高、终产品易于纯化的合成路线。
(三)制备目标化合物:通过化学反应、生物发酵或其他方法制备出质量符合要求的目标化合物,为产品进行结构确证、质量控制等药学方面的研究,以及药理毒理研究和临床研究提供合格的样品。
(四)结构确证:经过物理或化学的方法,准确无误地确证目标化合物的结构(包含立体结构)(参考原料药结构确证研究的技术指导原则)。
(五)工艺优化:综合考虑工艺路线的反应条件、环保情况、产品精制与纯化的可行性、原材料获得的难易程度等对生产工艺进行优化。
(六)中试放大研究、工业化生产:通过对中试、工业化生产工艺路线的研究,确定稳定、可行的工艺,为兽药的制剂生产提供符合要求的原料药。
三、原料药制备研究的一般内容
(一)工艺的选择
制备工艺选择的目的是通过对拟合成的目标化合物的文献调研,设计或选择合理的合成路线;对所选择的路线进行初步分析,对该化合物的国内外研究情况、知识产权状况有一个总体的认识;对所采用的工艺有一个初步的评价,也为兽药的评价提供可靠依据,这个阶段是原料药制备工艺研究的必然阶段。
对于新的化学实体,根据其结构特征,综合考虑起始原料获得的难易程度、合成步骤的长短、收率的高低以及反应的后处理、反应条件是否符合工业生产、环保要求等因素后,确定合理的合成路线;或者根据国内外对类似结构化合物的文献报道,进行综合分析,确定适宜的合成方法。
对于通过微生物发酵获得的原料药或者从动、植物中提取获得的原料药,经对原材料和工艺过程的可控性分析,综合考虑成本、环保情况等,确定一条可以确保产品质量可控、收率较高的工艺路线。
对于结构已知的兽药,通过文献调研,对有关该兽药制备的研究情况有一个全面的了解;对所选择的路线从收率、成本、三废处理、起始原料是否易得、是否适合工业化生产等方面进行综合分析,选择相对合理的合成路线。若所选择的路线为创新路线,通过对现有的路线进行分析,与文献报道路线进行比较,说明采用该路线的理由;若使用文献报道的路线,也要对文献报道路线进行全面的比较、分析,这样有利于研发者对此路线有较深入的理解和认识。
(二)起始原料、试剂的选择原则
主要分为起始原料的选择,溶剂、试剂的选择,内控标准等三部分。
1.起始原料的选择
起始原料应质量稳定、可控,应有来源、标准和供货商的检验报告,必要时应根据合成工艺的要求建立内控标准。对由起始原料引入的杂质、异构体,必要时应进行相关的研究并提供质量控制方法,对具有手性中心的起始原料,应制订作为杂质的对映体异构体或非对映异构体的限度,同时应对该起始原料在制备过程中可能引入的杂质有一定的了解。
2. 溶剂、试剂的选择
一般来说应选择毒性较低的试剂;有机溶剂的选择一般避免使用一类溶剂,控制使用二类溶剂,同时应对所用试剂、溶剂的毒性进行说明,这样有利于在生产过程中进行控制,也有利于劳动保护。有机溶剂选择的详细内容请参阅化学兽药有机溶剂残留量研究的技术指导原则。
3. 内控标准
在兽药的制备工艺中,起始原料、试剂可能存在着某些杂质,若在反应过程中无法将其去除或者参与了副反应,对终产品的质量有一定的影响,因此需要制定相应的内控标准对其进行控制。一般要求对产品质量有一定影响的起始原料、试剂制订内控标准,同时还应注意在工艺优化和中试放大过程中起始原料和重要试剂规格的改变对产品质量的影响。
一般来说内控标准应重点考虑以下几个方面:(1)对名称、化学结构、理化性质要有清楚的描述;(2)要有具体的来源,包括生产厂家和简单的制备工艺;(3)提供证明其含量的数据,对所含杂质情况(包含有毒溶剂)进行定量或定性的描述;(4)如果需要采用起始原料或试剂进行特殊反应,对其质量应有特别的要求,如:对于必须在干燥条件下进行的反应,需要对起始原料或试剂中的水分含量进行严格的要求和控制;若起始原料为手性化合物,需要对对映异构体或非对映异构体的限度有一定的要求;(5)对于不符合内控标准的起始原料或试剂,应对其精制方法进行研究,这样有利于对工艺和终产品的质量进行控制。通常,在工艺路线稳定的条件下,所采用的起始原料、试剂的质量也应相对稳定。
(三)工艺数据的积累
在兽药研发过程中,原料药的制备工艺研究是一个不断探索和完善的动态过程,兽药研发者需要对制备工艺不断地进行试验,反复进行优化,以达到获得一个可行、稳定、收率较高、成本合理并适合工业化生产的工艺路线。在这个重复完善的过程中,积累充足的实验数据对判断工艺路线的可行性、稳定性具有重要意义,同时也可以为质量研究提供有关信息。因此,在兽药研发过程中,研发者应积极主动收集有关的工艺研究数据,并尽可能提供充分的原料药制备数据的报告,并对此进行科学的分析,作出合理的结论,充分的数据报告也将有利于药品评价者对原料药制备工艺的评价,需要说明的是,数据的积累贯穿兽药研发的整个过程。
工艺数据的报告一般从以下几个方面考虑:对工艺有重要影响的参数、投料量、产品收率及质量检验结果(包括外观、熔点、沸点、比旋度、晶型、结晶水、有关物质、异构体、含量等),并说明样品的批号、生产日期、制备地点。
工艺数据报告一般分为临床研究和生产研究两个阶段,可采用表格的形式进行汇总,参考式样见附件。
(四)中间体的研究及质量控制
在原料药制备研究的过程中,中间体的研究和质量控制是不可缺少的部分,其结果对原料药制备工艺的稳定具有重要意义,也可以为原料药的质量研究提供重要信息,同时也可以为结构确证研究提供的重要依据,对中间体结构进行确证,可以为终产品的结构确证起辅助作用(详见原料药结构确证研究的技术指导原则)。
一般来说,由于关键中间体对终产品的质量和安全性有一定的影响,因此对其质量进行控制有较大意义。对于新结构中间体,由于没有文献报道,因此其结构研究对于认知该化合物的特性、判断工艺的可行性和对终产品的结构确证具有重要作用。对关键中间体、新结构中间体质量进行控制,对工艺的稳定性、终产品的质量研究具有重要的意义。对于一般中间体的质量要求可相对简单,对其质量可以进行定量控制。有时,因终产品结构确证研究的需要,有必要对已知结构中间体的结构进行研究。
1.已知结构的关键中间体
一般情况下应对其理化常数、质量(定性、定量)进行研究,根据结构确证研究的需要,提供相应的结构研究资料。理化常数研究一般应包括:熔点、沸点、比旋度、溶解性等,并与文献报道的有关数据进行比较。质量控制一般包括:性状、异构体(对于具有立体异构的化合物)、有关物质、含量等。结构研究:如果因终产品结构确证的需要,应对其结构进行确证,并应与有关的文献资料进行比较。
2. 新结构的中间体
一般情况下应对其结构进行确证,并对理化常数、质量控制(定性、定量)进行研究。结构研究:一般来说应进行红外、紫外、核磁共振(碳谱、氢谱,必要时进行二维相关谱研究)和质谱(包括高分辨质谱)等的研究,以确证该中间体的结构。理化常数研究一般包括:熔点、沸点、比旋度、溶解性等。质量研究一般包括:性状、异构体(对于具有立体异构的化合物)、有关物质、含量等。
3.已知结构的一般中间体
一般情况下应对其理化常数进行研究,并与文献资料进行比较,同时还应对其质量进行研究,并根据结构确证研究的需要,提供相应的结构研究资料。理化常数研究一般包括:熔点、沸点、比旋度、溶解性等。质量研究一般包括:采用TLCHPLC GC 等方法,对其在反应过程中进行定量或定性控制。结构研究:如果由于终产品结构确证研究的需要,应对其结构进行确证,并应与有关的文献资料进行比较。
4. 中间体的再精制
对于不符合标准的中间体,应对其再精制的方法进行研究。
(五)工艺的优化与中试放大
在原料药的工艺研究中,工艺的优化与中试放大是原料药制备从实验室阶段过渡到工业化阶段不可缺少的环节,也是该工艺能否工业化的关键,同时对评价工艺路线的可行性、稳定性具有重要的意义。
原料药制备工艺优化与中试放大的主要任务是:(1)考核实验室提供的工艺路线在工艺条件、设备、原材料等方面是否有特殊的要求,是否适合工业化生产;(2)确定所用起始原料、试剂或有机溶剂的规格或标准;(3)验证小试工艺是否成熟合理,主要经济指标是否接近生产要求;(4)进一步考核和完善工艺条件,对每一步反应和单元操作均应取得基本稳定的数据;(5)根据中试研究资料制订或修订中间体和成品的质量标准、分析方法;(6)根据原材料、动力消耗和工时等进行初步的技术经济指标核算;(7)提出三废的处理方案;(8)提出整个合成路线的工艺流程,各个单元操作的工艺规程。一般来说,中试所采用的原料、试剂的规格应与工业化生产时一致。通过动、植物中提取的有效单体、通过微生物发酵得到的原料药的实验室研究、中试与合成兽药基本相似,仅用提取、分离、纯化等工序代替各步化学反应。在工艺优化和放大过程中,中试规模的工艺在兽药评价中具有非常重要的意义,该阶段是连接实验室研究和工业化生产的重要部分,是评价原料药制备工艺可行性、真实性的关键,是质量研究的基础,兽药研发者应特别重视原料药的中试放大研究,需要说明的是中试规模工艺的设备、流程应与工业化生产一致。
原料药的中试的规模问题一直存在争议,主要是因为不同兽药规模的要求应该是不同的。应根据不同兽药(创新兽药、发酵兽药、提取兽药以及剂量较小的兽药等)的特点,可分别采用下述之一为中试规模的要求:(a)单剂量的10000 倍以上;(b)终产品达到公斤级;(c)单元反应器体积不小于20 升。一般来说,对于创新兽药、剂量较小的兽药(如:单剂量为微克级的兽药)可采用(a)的要求;对于发酵、提取的兽药可采用(b)的要求;一般的合成兽药可采用(b)或(c)的要求。
原料药的工艺优化过程是一个动态的过程,随着工艺路线的不断优化,反应条件、所使用的起始原料、试剂或溶剂的规格等会发生改变,研发者应注意这些改变对产品的晶型或者质量的影响,因此应对重要的变化,如:所使用的起始原料、关键试剂的种类或规格、重要的反应条件、产品的精制方法等发生改变前后对产品晶型的影响以及可能引入新的杂质情况进行说明,并对变化前后产品的质量进行比较。
(六)杂质的分析
原料药制备过程中产生的杂质是原料药杂质的主要来源,该方面的工作是质量研究的基础。通过对工艺过程中产生的杂质进行详细的研究、分析,兽药研发者可以对工艺过程中产生的杂质有一个全面的认识,为终产品的质量研究可以提供十分有用的信息。需要说明的是,这里所述的杂质是指原料药制备过程中由于副反应产生的杂质、所用的起始原料引入的杂质以及有机溶剂等,不包括降解产物。杂质的研究可参阅兽用化学药物杂质研究的技术指导原则。
制备过程中产生的杂质一般要从以下几个方面考虑:
1.起始原料引入的杂质
2.副反应产生的杂质
3.异构体
4.残留溶剂、试剂、中间体
5.痕迹量的催化剂
6.无机杂质
(七)三废处理
在原料药制备研究的过程中,三废的处理应符合国家对环境保护的要求。在工艺研究中需对工艺过程中可能产生的三废问题进行考虑,尽可能避免使用有毒、污染环境的溶剂或试剂,在确定合成路线时尽可能避免采用可能会对环境造成污染的路线,并需要结合生产工艺制订合理的三废处理方案。
(八)工艺的综合分析
在原料药制备研究的过程中,工艺的综合分析也是一个重要的方面,通过综合分析可以使兽药研发者对整个工艺的利弊有一个明确的认识,同时也有利于药品评价工作。兽药研发者在以上研究的基础上,经对实验室工艺、中试工艺、工业化生产工艺这三个阶段的深入研究,应对整个工艺有一个全面的认识,对原料药的制备工艺从工艺路线、反应条件、产品质量、经济效益、环境保护、劳动保护等方面进行综合评价。
四、名词解释
起始原料: 起始原料是指稳定的、批量生产的化合物,其质量应是可控的。
中间体:在原料药化学合成中产生的、需要进一步的结构改造才能生成原料药的化合物。
关键中间体:对终产品的质量或安全性有影响的物质,其中也包括对产品质量、安全性有影响的试剂或起始原料。
已知结构中间体:是指已有文献报道的中间体。
新结构中间体:是指尚没有文献报道的中间体。
试剂:一种与起始物或溶剂不同的物质,在原料药的制备中使用。
溶剂:在原料药制备中用于制备溶液或混悬液的无机或有机液体。
杂质:是在合成或发酵工艺中由于原料、试剂、溶剂或副反应引入的与终产品结构不一样的任何一种成分。
内控标准:是指根据工艺路线的要求,生产企业或研发单位制订的某一化合物的质量控制标准。

 

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