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  药物分析杂志   2017, Vol. 37 Issue (11): 1986-1993.  DOI: 10.16155/j.0254-1793.2017.11.10
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杜明荦, 连莹, 张军霞, 陈炜, 仲平. LC-MS法鉴定艾滋病治疗药物去羟肌苷的有关物质[J]. 药物分析杂志, 2017, 37(11): 1986-1993. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2017.11.10.
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DU Ming-luo, LIAN Ying, ZHANG Jun-xia, CHEN Wei, ZHONG Ping. LC-MS identification of the degradation products of didanosine[J]. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis, 2017, 37(11): 1986-1993. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2017.11.10.
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基金项目

全球基金资助项目(No.GF2012-14)

第一作者

杜明荦, Tel:(0371)65566054;E-mail:philipdu@163.com

通信作者

仲平, Tel:(0371)65566054;E-mail:zhongp3@126.com

文章历史

收稿日期:2016-12-21
LC-MS法鉴定艾滋病治疗药物去羟肌苷的有关物质
杜明荦 , 连莹 , 张军霞 , 陈炜 , 仲平     
河南省食品药品检验所, 郑州 450003
摘要目的:采用高效液相色谱-质谱联用技术鉴定艾滋病治疗药物去羟肌苷的有关物质结构。方法:InertSurstain C18(250 mm×4.6 mm,5 μm)色谱柱,以0.386%醋酸铵溶液加氨水调节pH至8.0为流动相A,以甲醇-乙腈(50:50)为流动相B,进行梯度洗脱,电喷雾正离子化高分辨TOF/MS和MS/MS检测并解析有关物质结构。TOF/MS雾化气压力345 kPa,温度350℃,干燥气流量10 L·min-1,毛细管电压4 kV,碎片电压100 V,MS/MS测定氩气CID压力0.2 Pa,碰撞能量25 eV。结果:检测到去羟肌苷原料中共有8个有关物质,通过有机反应机制分析和质谱解析鉴定了他们的结构,他们分别是9-(2-氧基-丁酸)-1,4,5,7,8,9-六氢-嘌呤-6-酮、次黄嘌呤、肌苷、2'-去氧肌苷、9-(2-羟基-乙酰基)-1,9-双氢-嘌呤-6-酮、3'-去氧肌苷、2',3'-脱水肌苷、9-(2-羟乙基-4-丙酸甲酯-四氢呋喃)-1,9-双氢-6H-嘌呤-6-酮。结论:采用色谱-质谱联用技术能有效地鉴定去羟肌苷的有关物质,可为其质量控制研究提供参考。
关键词艾滋病治疗药物    嘌呤核苷类药物    去羟肌苷    杂质鉴定    9-(2-氧基-丁酸)-1, 4, 5, 7, 8, 9-六氢-嘌呤-6-酮    次黄嘌呤    肌苷    2'-去氧肌苷    9-(2-羟基-乙酰基)-1, 9-双氢-嘌呤-6-酮    3'-去氧肌苷    2', 3'-脱水肌苷    9-(2-羟乙基-4-丙酸甲酯-四氢呋喃)-1, 9-双氢-6H-嘌呤-6-酮    液相色谱-质谱    
LC-MS identification of the degradation products of didanosine
DU Ming-luo, LIAN Ying, ZHANG Jun-xia, CHEN Wei, ZHONG Ping    
Henan Institute for Food and Drug Control, Zhengzhou 450003, China
Abstract: Objective: To identify the related substances of didanosine by hyphenated LC-MS methods.Methods: The separation was carried out on InertSurstain C18(250 mm×4.6 mm, 5 μm) column with mobile phase consisting of 0.386% ammonium acetate solution(adjust pH=8.0 by amonia water solution) and methanol-acetonitrile(50:50) by gradient elution.The related substances were detected by positive ESI high resolution TOF/MS and their MS/MS spectra were determined as well.The conditions of TOF/MS were as follows:nebulizer pressure 345 kPa, gas temperature 350℃, drying gas flow 10 L·min-1, capillary voltage 4 kV and fragmentor100 V.The argon collision gas pressure of MS/MS was set at 0.2 Pa, and the collision energy at 25 eV.Results: There were 8 related substances in didanosine and their chemical structures were determined through the elucidation of their accurate TOF/MS data, the corresponding product MS spectra and further validated with the organic reaction mechanisms.The impurities were identified as 9-(2-oxo-4-butiric acid)-1, 4, 5, 7, 8, 9-hexahydro-purin-6-amine, hypoxanthine, inosine, 2'-deoxyinosine, 9-(2-hydroxy-acetyl)-1, 9-dihydrogen-purin-6-amine, 3'-deoxyinosine, 2', 3'-anhydroinosine, 9-(2-ethoxy-4-methyl propionate-tetrahydrofuran)-1, 9-dihydrogen-6H-purin-6-amine.Conclusion: The LC-MS method is useful for the identification of related substances in pharmaceuticals.The related substances found in didanosine are valuable for its quality control.
Key words: anti-HIV therapeutic preparation    purine nucleoside drug    didanosine    identification of impurities    9-(2-oxo-4-butiric acid)-1, 4, 5, 7, 8, 9-hexahydro-purin-6-amine    hypoxanthine    inosine    2'-deoxyinosine    9-(2-hydroxy-acetyl)-1, 9-dihydrogen-purin-6-amine    3'-deoxyinosine    2', 3'-anhydroinosine    9-(2-ethoxy-4-methyl propionate-tetrahydrofuran)-1, 9-dihydrogen-6H-purin-6-amine    LC-MS    

去羟肌苷(didanosine,2’,3’-双脱氧肌苷,见图 1)是一种嘌呤核苷类逆转录酶抑制剂,竞争性地抑制逆转录病毒对自然底物三磷酸双脱氧腺苷作用,中止DNA链的延长,从而阻碍HIV病毒的复制增殖。临床上主要用于治疗齐多夫定(AZT)不耐受、无效或无症状HIV感染的艾滋病患者[1-7]。合成工艺以肌苷为起始原料,经过溴化反应、消除反应、氢化反应得到去羟肌苷,其有关物质的分析鉴定研究尚未见报道。

图 1 去羟肌苷结构 Figure 1 Chemical structure of didanosine

本文采用液相-质谱联用技术对其有关物质进行进行鉴定研究,并进行强制破坏试验。去羟肌苷在酸破坏条件下不稳定,主要破坏产物为次黄嘌呤,在碱、光照及高温条件下较为稳定[8-9],对原料中8个主要有关物质进行了结构鉴定[10-14],其中3个有关物质并未见报道,可为其质量控制提供参考依据。

1 仪器与试药

Shimadzu LC2010液相色谱仪,LC Solution工作站;Agilent 1 260 Infinity液相色谱-6224飞行时间质谱仪,MassHunter工作站;ThermoFinnigan TSQ Quantum Ultra AM型LC-MS/MS联用仪;Xcalibur工作站。Sartorius BS21S电子天平。去羟肌苷对照品(批号:14703-200401,含量99.7%),次黄嘌呤(杂质A,批号:140661-200903,含量99.5%),肌苷(杂质B,批号:140669-201104,含量100%)均购自中国食品药品检定研究院;2’-去氧肌苷(杂质C,批号:D239755,含量98%),3’-去氧肌苷(杂质D,批号:D239760,含量98%),2’,3’-脱水肌苷(杂质E,批号:A648370,含量97%)均购自Toronto Research Chemicals公司;2’,3’-二去氧-2’,3’二去氢肌苷(杂质F,批号:RGT8936,含量99%)购自深圳市瑞吉特生物科技有限公司;系统适用性试验对照品(批号:69655-05-6,含去羟肌苷98.4%,杂质A 0.5%,杂质B 0.2%,杂质C 0.3%,杂质D 0.2%,杂质E 0.2%,杂质F 0.2%,USP对照品);去羟肌苷原料(批号:20121001、20121002、20121003)由河南天方药业股份有限公司提供;甲醇和乙腈为色谱纯,实验用水为超纯水。

2 方法与结果 2.1 色谱条件

参照ChP2015选择如下色谱条件[12]。InertSurstain C18(250 mm×4.6 mm,5 μm;填料:十八烷基硅烷键含硅胶)色谱柱,以0.386%醋酸铵溶液加氨水调节pH至8.0为流动相A,以乙腈-甲醇(50:50)为流动相B,进行线性梯度洗脱(A-B)0 min(92:8)→15 min(92:8)→30 min(70:30)→45 min(70:30)→50 min(92:8)→60 min(92:8),检测波长254 nm,进样体积20 μL,柱温25 ℃。

2.2 质谱条件

TOF/MS质谱条件:Dual ESI正离子扫描,雾化气压力350 kPa,温度350 ℃,干燥气流量10 L·min-1,毛细管电压4 kV,碎片电压100 V,参比离子m/z 121.050 8和922.009 7,质量数扫描范围m/z 100~1 200。

MS/MS质谱条件:喷雾电压5 kV,雾化气压310 kPa,辅助气压力35 kPa,毛细管温度350 ℃,二级质谱扫描碰撞氩气压力0.20 Pa,碰撞能量25 eV。

2.3 系统适用性试验

精密称取系统适用性试验对照品适量,加稀释液(流动相A-B=90:10)溶解并定量稀释制成含去羟肌苷0.5 mg·mL-1的溶液,按‘2.1’色谱条件,精密量取20 μL注入液相色谱仪,记录色谱图,见图 2-a

Ⅰ~Ⅶ.杂质峰编号(No.of impuritley peaks)A~F.杂质A-F(impurities A-F) 图 2 系统适用性(a)、酸破坏溶液(b)和原料(c)有关物质检查色谱图 Figure 2 Chromatograms for related substancesof system suitability solution(a), acid stress solution(b)and didanosine(c)

测得理论板数按去羟肌苷峰计算为6 589,杂质C峰与杂质D峰间的分离度为3.8。

2.4 有关物质检查

精密称取去羟肌苷原料25 mg,置50 mL量瓶中,用稀释液溶解并稀释至刻度,摇匀,作为供试品溶液。按照“2.1”项色谱条件进行试验HPLC-UV色谱图中共显示有8个主要有关物质峰(杂质编号为Ⅰ~Ⅷ),见图 2-c。由于去羟肌苷在强碱、高温、和光照条件下较稳定,在酸性条件下降解产物较多[5],酸破坏溶液色谱图,见图 2-b。结果显示去羟肌苷有关物质Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅷ可能为降解杂质,有关物质Ⅰ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ可能由生产过程中代入。有关物质Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ的液相色谱相对保留时间与USP系统适用性溶液中杂质A~E的相对保留时间一致,杂质F未检出,结果见表 1~2

表 1 去羟肌苷有关物质的ESI-TOF/MS高分辨测定结果 Table 1 Accurate mass results of the relatedsubstances of didanosine by ESI high resolution TOF/MS

表 2 去羟肌苷有关物质MS/MS二级碎片 Table 2 The MS/MS fragments of the related substances of didanosine
2.5 有关物质结构鉴定 2.5.1 LC-TOF/MS测定

按“2.1”、“2.2”项所述条件,对去羟肌苷有关物质进行ESI高分辨TOF/MS检测,测定各有关物质的精确离子质量,设置杂质组成为C、H、O、N并通过Mass Hunter软件匹配计算其离子式,质量偏差均小于3×10-6

结果显示去羟肌苷有关物质Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ的精密质量及相对保留时间与已知杂质A~E一致,结果见表 1

2.5.2 有关物质MS/MS结构鉴定

按“2.2”所述质谱条件,测得去羟肌苷有关物质Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ二级质谱碎片与杂质A~E的二级质谱碎片一致,结合相对保留时间和TOF/MS测定的结果,推测去羟肌苷原料中含有5个已知杂质和3个未知杂质,MS/MS主要碎片离子见表 2。3个未知杂质二级质谱图见图 3。去羟肌苷裂解途径见图 5-a,已知杂质A~F裂解途径见图 5-b~g

图 3 杂质Ⅰ(a)、Ⅴ(b)、Ⅸ(c)[M+H]+离子的二级质谱图 Figure 3 MS/MS spectra of [M+H]+ ions of impurity Ⅰ(a), impurity Ⅴ(b)and impurity Ⅸ(c)

a.去羟肌苷(didanosine)b. Ⅱ(A)c. Ⅲ(B)d. Ⅳ(C)e. Ⅵ(D)f. Ⅶ(E)g. Ⅲ(F)h. Ⅰ i. Ⅴ j. Ⅸ[A~F.同图 4same as Fig. 4)] 图 5 去羟肌苷有关物质裂解途径 Figure 5 Proposed fragmentation schemes for didanosine and the related substancesof it

有关物质Ⅰ为未知杂质,其准确分子量为240.088 1,通过TOF/MS得到的分子式为C9H12N4O4,主要特征碎片离子为m/z 177、m/z 159、m/z 140与m/z 99,见图 3-a。杂质可能是生产过程中带入,m/z 177为母离子脱去一分子H2O(18 amu)和1分子HCOOH(46 amu),m/z 159为m/z 177脱去一分子H2O(18 amu),m/z 140为母离子开环后脱去1分子HCOOH(46 amu)、一分子CO(28 amu)和一分子HCN(17 amu)得到,m/z 99为母离子开环后得到。有关物质Ⅱ可能为9-(2-氧基-丁酸)-1,4,5,7,8,9-六氢-嘌呤-6-酮,裂解途径见图 4-h

A~F.杂质A~F(impurity A-F) 图 4 系统适用性溶液色谱图(EP9.0) Figure 4 HPLC chromatogram of system suitability solution

有关物质Ⅴ为未知杂质,其准确分子量为194.043 5,通过TOF/MS的到的分子式为C7H6N4O3,主要特征碎片离子为m/z 177、m/z 163、m/z 149与m/z 137,见图 4-bm/z 177为母离子脱去一分子H2O(18 amu),m/z 149为m/z 177脱去一分子CO(28 amu),m/z 163为母离子脱去一分子CH3OH(32 amu),m/z 137说明母离子与次黄嘌呤有相同的结构。有关物质Ⅴ可能为9-(2-羟基-乙酰基)-1,9-双氢-嘌呤-6-酮,裂解途径见图 4

有关物质Ⅸ为未知杂质,其准确分子量为336.144 2,通过TOF/MS的到的分子式为C15H20N4O5,主要特征碎片离子为m/z 263、m/z 203、m/z 183、m/z 137与m/z 101,见图 3-cm/z 263为母离子脱去一分子CH3CH2COOH(74 amu),m/z 203为母离子脱去CH3CH2OH(46 amu)和一分子CH3CH2COOCH3(88 amu),m/z 183为母离子脱去一分子H2O(18)及次黄嘌呤(136 amu),m/z 137说明母离子与次黄嘌呤有相同的结构,通过去羟肌苷原料的合成路线,与碎片离子的质荷比,有关物质物质Ⅸ的可能为9-(3-乙氧基-4-丙酸甲酯-四氢呋喃)-1,9-双氢-6H-嘌呤-6-酮,裂解途径见图 5

3 讨论

按照EP 9.0中去羟肌苷原料有关物质检查色谱条件[15],采用不同厂家的3根色谱柱进行测定,杂质C、D、E之间的分离较差,杂质D与E的相对保留时间分别为0.52和0.50(EP9.0正文中规定杂质D与E的相对保留时间为0.48、0.5),出峰顺序与正文描述的相反,见图 4,并通过LC-TOF/MS对结果进行了确认。采用液相色谱-质谱连用技术对去羟肌苷原料中3个未知杂质的结构鉴定,可以为其质量控制提供参考依据。

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