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有机合成工艺优化-(12 产品及杂质)12.2固体产品的重要性

   日期:2023-09-04 01:19:51     来源:网络整理    作者:本站编辑    浏览:23    评论:0    
有机合成工艺优化-(12 产品及杂质)
12.2固体产品的重要性
      制备原料药时,制剂形态的稳定性是一个关键因素。研究表明,具有相似溶液稳定类似化合物,随着熔点降低,固态分解率升高[6]。一个坚固的晶体点阵(高熔点)中的分子是不能移动的,可以减少与活性分子和官能团的相互作用,因此不纯晶体有结构缺陷的晶体变质比较快[7]。并不是所有的药物都可以制成晶体。非晶态固体,如甲磺酸奈非那韦[8],也常常显示出更高的溶解度和药效。冻干粉是由冷冻干燥法制备的固体药物,在加水冻干前可能是结晶态或者无定形态[7]。无论是结晶态还是无定形形态,目标都是制备成最利于消费者的药品。
      大部分市售药物都是固体熔点高于150°C的。熔点低于100°C的化合物会造成压片困难,因为通常压片会使局部温度升高3~30°C[10]。如果制剂混合物必须用穿孔和染色压片,制剂作用将会被减缓。低熔点化合物可以制成胶囊,以避免制成药片时的困难。在大剂量的药片配方中,具有高熔点的、研碎的化合物在压片过程中可能不容易压紧,可加入增塑剂和微晶纤维素等11。如果晶格坚固,则其溶解性差,可能会导致生物利用度低(后者可能并不适用于盐,盐在水溶性体系中的溶解性比高熔点非离子型化合物好)。要制备一个熔点在60C以下的活性化合物是很具有挑战性的。任何熔点低于60C的化合物在制备时都会受到限制,并可能表现出比预期更差的稳定性。为了快速研发,候选药物熔点应高于60°C,一个潜在候选药物的熔点应该是最先考虑的理化特征之一。
     为了提供相同质量的原料用于制备制剂,有必要研究该药物固态时的性质。固态属可以影响剂型,其中包括生物利用度稳定性[12]。FDA要求原料药的最终表征作为新药申请(NDA)的部分,以确保持续的物质的效力和纯度。这些特性的详细规定尚未确定: FDA认为,一般准则可能不适合每个独立的药物。每个制药公司申请新药时正在做出最大可能的努力使FDA相信。固体药物的物理特性对制剂的重复性有深远的影响,结晶形态影响原料药(和所有辅料)的流动性和可混性。例如,针状晶体将显示出与立方晶体完全不同的行为特点。一贯的晶体形态(晶体的外部形状),粒度粒度分布是制剂重复性的必不可少的要素。将固体制成颗粒是“湿法制粒”的一部分,在这个过程中可能会加水,水的存在或混合时产生的任何热量,可能导致水化状态或结晶形态的变化。在整个制剂过程中,如果水化状态或结晶形态持续发生变化,这种变化可能不会产生剂型问题。如果原料药在制剂过程中有水化趋势,水化活性成分可能是首选形式。
     在结晶过程可以控制晶体形态。例如,单晶X射线研究表明,乙酰苯胺分子在-个氢键单元的直链中,这个氢键单元与晶体针轴相-致(图12.1)。这个氢键是次级氨基化合物中典型的一类。从非氢键溶剂中结晶乙酰苯胺,如四氯化碳或苯,可得到长针状的乙酰苯胺。溶剂是质子受体或质子给体时,乙酰苯胺的结晶会破坏分子间氢键并限制晶体沿长轴增长;从甲醇或丙酮中得到的结晶是短棒状晶

体[13]。产品中的杂质可能会导致选择性多晶型的形成[4]。晶体工程可用来设计晶体[15]。

药物产品往往被认为是多晶型或溶剂化物氨曲南是一种无溶剂结晶形式和三个溶剂化物[16]。红霉素两个无水多晶、九个溶剂化物[7]和“几乎所有药剂学上可接受的-切溶剂化形式”[18]结晶而成。劳拉西泮由多种多晶型和溶剂化物构成[19]。发现至少有14种多晶型和溶剂化物可作为有机染料,对优先形成的晶型付出努力越多,就有越多的多晶型和假晶型出现[13]。在发现纳他霉素第二晶型后,对其观察了35年[20],制备越多的中间产品或终产品,新的多晶型或溶剂化物形成的机会就越大。必须彻底了解结晶条件,才能确保持续制得理想的晶型或溶剂化物(见第11章)。

一个有较高熔点多晶型物可能会表现出生物利用度差[21],这是由于在溶解过程中晶格能难以克服;然而,很少的上市药物会因为晶型不同而使生物利用度显示出重大差异[2]。选择一种多晶型时,稳定性、易于用化学方法制备、易于形成和生物利用度是首要考虑的因素。通常这些因素会导致热力学晶型成为原料药的首选形式

制剂后,药物的有效成分在形态上的变化会对剂型产生深刻的影响。一种热力学稳定的晶型逐步形成会导致片剂解体[23];逐步水化也可能导致过渡到另一种晶型,给剂型造成相似的困难。

为了解决这些重要的固态问题,许多制药公司成立了一个经验丰富的小组,被誉为“结晶工程师”,以制定候选药物的适当形式,并制定准备这些材料的可靠程序。通常,一旦选中一种潜在的候选药物,在为毒理学研究进行第一批准备之前, 这个小组就介人研究。

II.A稳定性测试

FDA要求把稳定性测试作为大部分原料药及药物产品的新药申请(NDA)的一-部分。.稳定性测试目的是为了建立药物产品的保质期,在保质期内它是有疗效的。在保质期内药效减少不能超过10%[24]。首选保质期是两年[21.25]。稳定性测试可以确定原料药的质量随时间如何变化,以及受温度、湿度和光度的影响。使用期限和研究条件应包括预期的储存时间、运输时间原料药与药品的使用时间。在室温下样品分解,因此可以将样品放在高温条件下以预测保质期[25]。在稳定性研究中也会得到降解产物,这些物质会被认为是药物中的杂质。FDA建议的稳定性测试条件见表12. 1。

在发展一种潜在药物的早期,要进行大量稳定性测试,这样可以预知任何稳定性问题。然而,制定的原料药和辅料之间的相互作用也会影响药物产品的稳定性。因此,具有良好稳定性的原料药并不能保证药物产品具有良好的稳定性。原料药和药物产品降解主要通过氧化降解和水解[26],并伴随脱水、光解、重排以及易挥发组分的流失如HCI”。化合物的稳定和不稳定是相对测试条件而言的,这可能比表12. 1所列的条件更苛刻。例如,西咪替丁室温下存放在密闭容器中,可以保存五年[2]。在pH为5.4和50°C时,西咪替丁不超过30天就会分解; 45C时,将西咪替丁放在NH4CI中保存36小时就会分解生成尿素(图12.2)。100°C下,在浓盐酸中加热两小时,就会形成胍。图12.2也显示了一些其他药物降解之后的产物[16.2830](酸碱盐低高温

为了预测分子的稳定性原料药分子结构中的官能团与辅料、溶剂和氧气相互作必须予以考虑。亲电和亲核反应官能团与邻近组分会发生分子间反应和分子内反应。官能团与辅料的反应也必须考虑[31],例如,不能将一个含有胺基化合物与糖配成药物,如甘露糖,因为可能会生成席夫碱[24]。根据分子中官能团之间可能会发生的反应,也可以预测化合物的稳定性。

II.B控制药物颗粒大小的重要性

粒度大小和分布非常重要,特别是在研制的早期阶段,为了确定最佳剂型要做大量的研究。小颗粒快速溶解,但由于表面积增加,小颗粒更容易分解(532]。小颗粒也容易凝聚,积累静电荷,因此流动很差33。可能需要研究相对生物利用度来判断是否要投人资源和时间来严格控制粒度大小和分布。

通过结晶(见第11章)来控制粒径大小通过铣削和磨削使粒径减小。铣削或磨削总是使一些产品留在设备中,从而降低原料药的产量(少量难以清除的固体原料药留在干燥机、磨粉机中)。在铣削过程中产生的热能可使原料药融化,这会给制剂过程中带来麻烦。颗粒减小会产生具有生物活性化合物的粉尘,增加操作人员的接触危险。通过结晶得到小颗粒晶体可避免使用机器减小颗粒径大小,但在分离过程中颗粒越小过滤和洗涤就越慢。所以需要选择-种合适的设备或者发展一种最佳的分离晶体的方法。要怎样得到小颗粒晶体在研发过程中要仔细研究。

总结:

01.药物必须是固体;固体分为晶态和无定型两种;熔点>60°C,最优>150°C,熔点越低,越易分解;晶体分为无溶剂晶体和溶剂化物;溶剂种类控制结晶形状,非极性针状,极性短棒状。
02.必须考虑稳定性和颗粒的大小及分布
03.稳定性:目的建立保质期;室温稳定,高温测试;酸碱性低高温;降解主要通过氧化降解和水解,并伴随脱水、光解、重排以及易挥发组分的流失
04.粒径大小:小粒径过滤和洗涤慢,易溶解,易分解,易凝聚,通过结晶控制
 
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