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  药物分析杂志   2017, Vol. 37 Issue (2): 243-251.  DOI: 10.16155/j.0254-1793.2017.02.09
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谢思骏, 汪航. 高效液相色谱-线性离子阱质谱鉴定瑞舒伐他汀中间体中相关杂质[J]. 药物分析杂志, 2017, 37(2): 243-251. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2017.02.09.
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XIE Si-jun, WANG Hang. Identification of impurities in rosuvastatin intermediate by high performance liquid chromatography coupled with linear ion trap mass spectrometry[J]. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis, 2017, 37(2): 243-251. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2017.02.09.
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第一作者

谢思骏, Tel:13262278776;E-mail:sixalex@163.com

通信作者

汪航, Tel:(021)34206175;E-mail:wanghang_sjtu@163.com

文章历史

收稿日期:2016-02-29
高效液相色谱-线性离子阱质谱鉴定瑞舒伐他汀中间体中相关杂质
谢思骏 , 汪航     
上海交通大学 分析测试中心, 上海 200240
摘要目的:建立高效液相色谱-线性离子阱质谱法分离鉴定瑞舒伐他汀药物中间体N-[5-腈基-4-(4-氟苯基)-6异丙基嘧啶-2-]-N-甲基甲磺酰胺中的有关杂质,并探讨这些杂质的质谱裂解规律。方法:采用Cortecs C18色谱柱(100 mm×2.1 mm,2.7 μm),以乙腈-0.1%甲酸溶液为流动相,进行梯度洗脱,流速为0.25 mL·min-1,柱温35℃,检测波长为242 nm,电喷雾离子化正负2种离子模式扫描。结果:中间体与各已知杂质均分离良好,根据一级和多级质谱信息,共鉴定出7种杂质,包括对甲基苯磺酸、4-(4-氟苯基)-2-羟基-6-异丙基-5-氰基-嘧啶、4-(4-氟苯基)-2-氨基-6-异丙基-5-氰基-嘧啶、5-氰基-6-(4-氟苯基)-4-异丙基-2-N-甲磺酰胺嘧啶-1-N-氧化物、4-(4-氟苯基)-2-甲氨基-6-异丙基-5-氰基-嘧啶、中间体的氯代产物和5-甲酸内酯化产物。杂质类型主要为氧化、降解产物及合成副产物。结论:本法分析结果为有关杂质确证提供分析方法,为瑞舒伐他汀合成中的质量控制提供指导。
关键词瑞舒伐他汀    中间体    N-[5-腈基-4-(4-氯苯基)-6异丙基嘧啶-2-]-N-甲基甲磺酰胺    HMG-CoA还原酶抑制剂    有关物质    杂质鉴定    高效液相色谱法    线性离子阱质谱    多级质谱    
Identification of impurities in rosuvastatin intermediate by high performance liquid chromatography coupled with linear ion trap mass spectrometry
XIE Si-jun, WANG Hang    
Instrumental Analysis Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
Abstract: Objective: To develop a high performance liquid chromatography coupled with linear ion trap mass spectrometric method for the identification of impurities in rosuvastatin intermediate:N-[5-cyano-4-(4-fluorophenyl)-6-isopropylpyrimidin-2-yl]-N-methylmethane sulfonamide. The fragmentations were also discussed.Methods: The analysis was conducted on a Waters Cortecs C18 column(100 mm×2.1 mm, 2.7 μm)with a mobile phase of acetonitrile-water(0.1% formate acid)by gradient elution at the flow rate of 0.25 mL·min-1. The column temperature was 35℃ and the detection wavelength was 242 nm. MS was scanning in ESI source, positive and negative ions mode.Results: The impurities and intermediate were completely separated from each other; Seven impurities were identified by MS1 and MSn fragments. The impurities were identified as 4-methylbenzenesulfonic acid, 4-(4-fluorophenyl)-2-hydroxy-6-isopropylpyrimidine-5-carbonitrile, 2-amino-4-(4-fluoro phenyl)-6-isopropylpyrimidine-5-carbonitrile, 5-cyano-6-(4-fluorophenyl)-4-isopropyl-2-(N-methylmethylsulfonamido)pyrimidine-1-oxide; N-[8-fluoro-4-isopropyl-5-oxo-5Hchromeno(4, 3-d)pyrimidin-2-yl]-N-methylmethanesulfonamide; 4-(4-fluorophenyl)-6-isopropyl-2-(methylamino)pyrimidine-5-carbonitrile and N-[4-(chloro-4-fluorophenyl)-5-cyano-6-isopropylpyrimidin-2-yl]-N-methylmethanesulfonamide. The impurities include oxidative products, degradation products and synthesis byproducts. The mass fragmentation patterns and structural assignments of these seven impurities were studied.Conclusion: The established method is suitable for the identification of related substances and provides a tool for the quality control in the synthesis of rosuvastatin.
Key words: rosuvastatin    intermediate    N-(5-cyano-4-(4-fluorophenyl)-6-isopropylpyrimidin-2-yl)-N-methylmethane sulfonamide    HMG-CoA reductase inhibitor    related substances    impurity identification    HPLC    linear ion trap mass spectrometry    MSn    

瑞舒伐他汀是一种选择性HMG-CoA还原酶抑制剂。HMG-CoA还原酶抑制剂是转变3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A为甲戊酸盐即胆固醇前体的限速酶。瑞舒伐他汀增加了肝脏中低密度脂蛋白(LDL)细胞表面受体数目,促进LDL的吸收和分解代谢,抑制了极低密度脂蛋白(VLDL)的肝合成,由此可降低升高的LDL-胆固醇、总胆固醇和甘油三酸酯,增加高密度脂蛋白(HDL)-胆固醇[1-2]。由于瑞舒伐他汀主要通过以中间体N-[5-腈基-4-(4-氟苯基l)-6异丙基嘧啶-2-]-N-甲基甲磺酰胺合成得到(见图 1[3-4],所以需要开发相关分析方法对合成中产生的可能杂质进行鉴定,确定可能产生的副产物,为后续分离提纯和药物质量控制提供指导。高效液相色谱-多级质谱(HPLC-MSn)联用技术将色谱的强分离性能与质谱的强定性优势相结合[5],通过多级质谱分析可获得分子丰富的结构信息,在鉴定和初步推断未知杂质的可能结构领域表现出极大优势,HPLC已被用于瑞舒伐他汀原料药中相关杂质的分析[6-16],但关于其合成中间产物可能杂质和副产物的鉴定尚未报道。本文建立HPLC-MSn法对瑞舒伐他汀合成中间体中的杂质进行分离分析,根据多级质谱信息鉴定出7种杂质,并探讨这7种杂质的质谱裂解规律。

1、2.原料(raw material)3.中间体(intermediate)4.瑞舒伐他汀(rosuvastatin) 图 1 瑞舒伐他汀合成路线 Figure 1 Synthesis routine of rosuvastatin
1 仪器与试药

Agilent 1260高效液相色谱系统(包括在线真空脱气机,四元泵自动进样系统,自动进样器,柱温箱,二极管阵列检测器);沃特世科技(上海)有限公司Cortecs C18(100 mm×2.1 mm,2.7 μm;填料:十八烷基硅烷键合硅胶)色谱柱;Thermo Fisher公司增强型线性离子阱质谱仪(LTQ XL),数据采集由Xcalibur 2.3.1软件完成。甲醇、乙腈为色谱纯,水为实验用重蒸馏水。瑞舒伐他汀中间体N-[5-腈基-4-(4-氟苯基l)-6异丙基嘧啶-2-]-N-甲基甲磺酰胺由本课题组合成。

2 方法与结果 2.1 色谱及质谱条件 2.1.1 色谱条件

色谱柱:Waters Cortecs C18(100 mm×2.1 mm,2.7 μm);流动相:0.1%甲酸溶液(A)-乙腈(B),梯度洗脱(见表 1);流速:0.25 mL·min-1;柱温:35 ℃;检测波长:242 nm;波长扫描范围:190~400 nm;进样量:20 μL。

表 1 梯度洗脱程序 Table 1 Gradient elution procedure
2.1.2 质谱条件

电喷雾离子源,扫描范围m/z 50~1 500;正离子模式条件:源电压4 kV,毛细管温度350 ℃,鞘气流速5.2 L·min-1,辅助气流速3 L·min-1,毛细管电压24 V;负离子模式条件:源电压3.5 kV,毛细管温度350 ℃,鞘气流速4.6 L·min-1,辅助气流速4.5 L·min-1,毛细管电压43 V;多级质谱碰撞电压25~40 eV;其中19.5~21.5 min洗脱液不进质谱分析以降低主成分峰的污染。

2.2 样品溶液制备

取瑞舒伐他汀中间体适量,加乙腈溶解并稀释制成每1 mL中约含5. 0 mg的溶液。

2.3 分析结果

利用“2.1”项下色谱和质谱条件检测瑞舒伐他汀中间体的杂质,记录HPLC-UV色谱图如图 2所示。结果表明共检测到9个杂质峰,保留时间、质谱、光谱信息、杂质峰归属见表 2

1-10.杂质1-10(impurities 1-10) 图 2 瑞舒伐他汀中间体的HPLC-UV色谱图(检测波长242 nm) Figure 2 HPLC-UV chromatogram of rosuvastatin intermediate (detection wavelength 242 nm)

表 2 瑞舒伐他汀中间体及其杂质的质谱分析及鉴定结果 Table 2 Analytical results of rosuvastatin intermediate and impurities
2.3.1 杂质1结构解析

峰1所对应的杂质1的负离子模式一级质谱图中m/z 171为[M-H]-离子,推测为对甲基苯磺酸,为对甲基苯磺酰氯水解产生,二级质谱显示离子经重排裂解脱去1个中性分子SO2生成m/z 107的特征碎片离子。此外,也对原料2(N-甲基甲磺酰胺)的理论质荷比进行提取离子查找,未发现有[M+H]+ m/z 110的峰,即实验中没有检测出原料2的峰。

2.3.2 杂质2结构解析

DAD扫描显示杂质2和主成分的吸收光谱相似,最大吸收波长在246 nm,由此推测峰2所对应的杂质2的基本母环结构可能与主要成分的结构类似。杂质2的正离子模式一级质谱图中m/z 258为[M+H]+离子,推测为原料(1),结构见表 2所示;二级和三级质谱显示有m/z 215、200、195、174和159的碎片离子,杂质2的一级和多级质谱图如图 3所示,主要为脱掉氰基、羟基、C-F键断裂或失去异丙基产生,杂质2的质谱裂解方式如图 4所示。

图 3 杂质2的一级、二级和多级质谱图 Figure 3 MS1, MS2 and MSn of impurity 2

图 4 杂质2的质谱裂解方式 Figure 4 Fragmentation pathway of impurity 2
2.3.3 杂质3结构解析

最大吸收波长为232 nm,峰3所对应的杂质3的正离子模式一级质谱图中m/z 281为[M+H]+离子,多级质谱显示有m/z 264、155和91的碎片离子,为失去胺基、SO2N-甲基磺酰胺产生的碎片峰,最后得到对甲苯基正离子m/z 91,综合以上信息,推测该杂质中有N-甲基磺酰胺和对甲基苯磺酰胺结构,可能为原料N-甲基甲磺酰胺与对甲基苯磺酰胺相互反应产生,但具体连接方式还无法推测出。

2.3.4 杂质4结构解析

峰4所对应的杂质4的正离子模式一级质谱图中m/z 257为[M+H]+离子,二级质谱显示有m/z 242、215和200的碎片离子,为失去氰基、异丙基和氨基产生的碎片峰,一级和二级质谱图如图 5所示,推测该杂质为原料(1)上的羟基被氨基取代产生,得到杂质5-氰基-4-(4-氟苯基l)-6-异丙基-2-氨基嘧啶。杂质4的质谱裂解方式如图 6所示。

图 5 杂质4的一级和二级质谱图 Figure 5 MS1 and MS2 of impurity 4

图 6 杂质4的质谱裂解方式 Figure 6 Fragmentation pathway of impurity 4
2.3.5 杂质5结构解析

峰5所对应的杂质5的正离子模式一级质谱图中m/z 365为[M+H]+离子,二级质谱显示有m/z 287、347和269的碎片离子,为失去甲磺酰基和氟产生的碎片峰,m/z 287进一步碎裂产生有m/z 250、242和149的碎片峰,MS1、MS2和MS3质谱图如图 7所示,推测该杂质为中间体(3)嘧啶环N氧化产物。杂质5的质谱裂解方式如图 8所示。

图 7 杂质5的一级、二级和多级质谱图 Figure 7 MS1 and MSn of impurity 5

图 8 杂质5的质谱裂解方式 Figure 8 Fragmentation pathway of impurity 5
2.3.6 杂质6结构解析

峰6所对应的杂质6的正离子模式一级质谱图中m/z 366为[M+H]+离子,二级质谱显示有m/z 288的碎片离子,为失去甲磺酰基产生的碎片峰,m/z 288进一步碎裂产生有m/z 270、242和149的碎片峰,碎片信息与杂质5相似,推测该杂质可能为中间体(3)的氰基水解成羧酸后,与相邻的苯环酯化形成内酯。

2.3.7 杂质8结构解析

峰8所对应的杂质8的正离子模式一级质谱图中m/z 271为[M+H]+离子,二级质谱显示有m/z 256和215的碎片离子,为失去甲基和异丙基产生的碎片峰,m/z 256进一步碎裂产生有m/z 255、241、239、228和188的碎片峰,为进一步失去F、氰基和嘧啶环开环产生,MS1、MS2和MS3质谱图如图 9所示,推测该杂质为中间体(3)水解失去甲磺酰基产生。杂质8的质谱裂解方式如图 10所示。

图 9 杂质8的一级和多级质谱图 Figure 9 MS1, MS2 and MSn of impurity 8

图 10 杂质8的质谱裂解方式 Figure 10 Fragmentation pathway of impurity 8

9号峰正离子模式一级质谱图中m/z 349为主峰,为中间体(3)的[M+H]+峰。

2.3.8 杂质10结构解析

紫外吸收光谱与主成分相似,最大吸收波长在252 nm,峰10所对应的杂质10的正离子模式一级质谱图中m/z 383为[M+H]+离子,m/z 383和m/z 385同位素峰比为3:1,推测结构中含氯;二级质谱显示有m/z 269和m/z 271的碎片离子,同位素峰比依然接近于3:1,推测为失去甲磺酰基、甲基和氟产生的碎片峰,但三级质谱显示m/z 269进一步碎裂产生有m/z 253和m/z 213的碎片峰,且不含氯,所以推测m/z 269和m/z 271也可能为失去甲磺酰基和Cl产生的碎片峰。m/z 253进一步裂解(MS4)产生m/z 239和m/z 226的峰,推测为进一步失去甲基和氰基产生,MS1、MS2、MS3和MS4质谱图如图 11所示,推测该杂质为中间体(3)苯环氯取代产生,但取代位置不能确定。杂质10的质谱裂解方式如图 12所示。

图 11 杂质10的一级、二级、三级和四级质谱图 Figure 11 MS1, MS2, MS3 and MS4 of impurity 10

图 12 杂质10的质谱裂解方式 Figure 12 Fragmentation pathway of impurity 10

此外,峰7对应的杂质得到正离子模式为m/z 394和负离子模式和为m/z 438的质谱峰,推测杂质的分子量为393,m/z 438为[M+COOH]-峰,但是从二级和三级质谱还尚未推测出杂质的结构,需要借助制备色谱和核磁等其他分离提纯和分析手段进一步推测具体结构。

3 讨论

杂质成分的质谱裂解规律:综合以上质谱信息,可以看出瑞舒伐他汀药物中间体的相关杂质主要包括N-氧化产物、苯环取代产物、原料药水解产物及嘧啶环氨基取代产物及N-甲磺酰基水解所得副产物。相关杂质的基本断裂方式有以下7种:脱去甲磺酰基;脱去1个中性分子SO2;脱去1个卤素(F或Cl);脱去氰基;脱去N上的甲基;脱去异丙基;嘧啶环开环重排。

4 结论

本文用HPLC-ESI-MSn法对瑞舒伐他汀中间体中的杂质进行多级质谱分析,分离鉴定了其中的7种杂质,并探讨这些杂质的质谱裂解规律,为瑞舒伐他汀合成中的质量控制和合成工艺的优化改进提供了科学依据。结果表明,本品中的杂质主要是合成原料中的氧化、降解、水解产物及参与反应的原料产生的副产物。

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