药物中氧化偶氮类杂质的研究进展

＊苏钦璐

（桂林南药股份有限公司 广西 541004）

药物中的氧化偶氮类杂质是近年来备受关注的药物杂质问题，该类物质具有较高的毒性，多属于基因毒性杂质，在ICHM7指南中更把高致癌性的烷基氧化偶氮类杂质归为关注队列杂质，在药物中需要控制非常低的含量水平。

这类杂质可能由原辅料、生产过程或储存等环节带入或产生，会对药物的质量和安全性产生不利影响。首先回顾国内外研究情况，了解氧化偶氮类杂质的来源、形成机理及其对药物质量的潜在影响。然后，介绍一些控制措施，包括原料选择、工艺优化、储存条件及质量监测等方面。通过对这些措施的综合分析，可以更有针对性地制定药物中氧化偶氮类杂质的控制措施，确保药物质量，降低药物风险。

1.氧化偶氮类杂质简介

（1）氧化偶氮类杂质结构。据文献[1]报道，氧化偶氮化合物是亚硝胺结构异构体，而近年来亚硝胺杂质越来越多的在药物中被发现，其中在EMA和FDA的指南中列出了详细的控制要求氧化偶氮化合物从肼类、偶氮类化合物转化而来，按照其结构形式基本上可以归纳为两种类型：

偶氮酸盐型。偶氮酸盐是含有一个或多个偶氮键（N=N结构）的有机化合物。它们通常由两个芳基胺或烷基胺基团连接而成，通过偶氮键将它们连接在一起。

（2）氧化偶氮类杂质的毒性机理。文献[2]报道，烷基氧化偶氮类化合物、芳基氧化偶氮类化合物的毒性机理存在不同路径，其中烷基氧化偶氮类化合物与亚硝基二烷基胺（亚硝胺）是异构体，在理论上能够产生相同的物质，比如在细胞中被酶激活为烷基重氮化合物，然后使DNA或其他大分子烷基化，可能具有类似致癌和诱变的作用。在CPDB数据库中把烷基氧化偶氮类化合物归类为COC（关注队列）的强致癌物。

芳基氧化偶氮类化合物通常在体内被转化为芳基偶氮化合物，进一步分解为芳基胺，从而产生致突变或致癌性，它们的效力通常不如烷基氧化偶氮类化合物的效力高，其产生毒性的过程如下：

①通过肠道厌氧菌代谢，在还原偶氮键和裂解产生芳基胺，芳基胺被代谢氧化为活性亲电物质，共价结合DNA。②含有游离芳基胺的结构，可以代谢氧化而不需要偶氮还原。③通过将偶氮键直接氧化成高活性的亲电性重氮盐而被激活产生毒性[3]。

在药物合成路线中，经常出现芳基偶氮化合物，在DEREK预测模型中，芳基偶氮结构为致突变性的警示结构，未显示出类似烷基氧化偶氮类化合物的致癌性机制（相似代谢活化通路，形成碳阳离子等）[4]。

（3）国内外的监管情况。国际上，世界卫生组织（WHO）及其成员国通过国际药品认证组织（PharmaceuticalInspectionCo-operationScheme，PIC/S）等机构合作，制定了相关标准和指导文件，以确保药品的质量、安全性和有效性。对于氧化偶氮类杂质，国际药典（如欧洲药典、美国药典）等，这些药典机构在其相关的药品质量标准中通常会提及氧化偶氮类杂质的限量标准和检测方法。

在我国，根据中国药典和相关法规，国家药监局对药品中的氧化偶氮类杂质有明确的要求和限制。例如，在《药品注册管理办法》中对药品可能存在的有害杂质进行了规范和要求。

2.氧化偶氮类杂质的研究

（1）氧化偶氮类杂质产生途径。文献报道，氧化偶氮类化合物产生的途径有以下方式：①亚硝基化合物和羟胺衍生物失水缩合可以得到氧化偶氮类化合物。②用亚砷酸钠或其他还原剂还原硝基苯，会生成中间产物苯基羟胺和亚硝基苯。它们相互作用，也会得到氧化偶氮苯。③还可通过偶氮苯的三氧化铬氧化，苯胺的过氧化氢氧化，以及β-苯基羟胺的高锰酸钾等途径生成氧化偶氮类化合物。

氧化偶氮类化合物的N=N-O部分是1,3-偶极体，可以发生环加成反应。芳基氧化偶氮类化合物在强酸作用下，氧原子发生重排，得到对羟基偶氮化合物[5]。

总之，氧化偶氮类杂质的来源主要涉及两个方面。第一，工艺过程中的控制不足。氧化偶氮类杂质通常是在有机合成过程中生成肼、偶氮基等中间体时进一步氧化后产生，或者存在某些副反应转化导致。第二，储存条件不当。根据氧化偶氮类化合物转化的条件，相应结构的产品或杂质在储存过程中与氧气或其他氧化剂接触而产生反应的，因此氧化偶氮类杂质可能在药品或原辅料的储存过程中产生。或者因为一些杂质本身相对不稳定，在适宜的环境条件下会发生分解或转化生成氧化偶氮类杂质。

（2）原料药中的氧化偶氮类杂质。氧化偶氮类杂质通常由偶氮类化合物转化而来，从而可推断在偶氮类化合物制备过程中，特别是存在氧化的条件下，可能会产生氧化偶氮类物质，比如肼屈嗪、达卡巴嗪、偶氮吡啶等制备过程可能存在氧化偶氮类杂质的风险。

文献报道的偶氮苯类化合物的合成方法主要有重氮偶合法、硝基还原法、芳基肼氧化法及芳胺氧化法等。其中，芳胺氧化法因其原料来源广泛易得、反应操作简单、反应条件温和而被采用[6]。总之，原料药中氧化偶氮类杂质的情况与生产和储存环节密切相关。①原料药中的氧化偶氮类杂质来自原料中存在的杂质。这些杂质来自原料供应商的污染或者是在原料制备等过程中引入。②原料药在储存过程中受到不适宜的条件影响，从而促使氧化偶氮类杂质的形成。

（3）制剂中的氧化偶氮类杂质。制剂中的氧化偶氮类杂质除了特定结构的原料药生产过程产生之外，主要来源是使用到的偶氮基团着色剂，在与其他含有氧化剂的辅料进行制剂生产过程或储存时，会产生氧化偶氮类杂质。

偶氮化合物在制药工业中最重要的用途是药物着色，提高药物的识别性，常用于药品生产的偶氮物有柠檬黄、胭脂红等。许多偶氮物具有致癌和诱变活性，并可引起过敏反应。同时，在特定条件下进一步转化为氧化偶氮类化合物。

总之，制剂中的氧化偶氮类杂质情况与制剂的生产和储存环节有关。

①在制剂的生产过程中，存在可能产生氧化偶氮类杂质的环节。这是由于原料药中的氧化偶氮类杂质未完全被去除或转化，也可能是由制剂中其他成分发生反应而产生的。

②制剂在储存过程中受到不适宜的条件影响，从而促使氧化偶氮类杂质的形成。

3.氧化偶氮类杂质的控制

为对药物中存在的氧化偶氮类杂质进行控制，可从工艺路线、原料、环境和检测等方面采取措施。

（1）工艺路线控制。从工艺路线的角度来讲，以下是一些常见的控制策略：

优化反应条件。通过调整反应条件，合理选择反应参数，降低副反应的发生，以最大程度地减少氧化偶氮类杂质的生成。

有效的中间体控制。中间体是氧化偶氮类杂质形成的一个潜在来源，应及时去除或转化中间体中存在的氧化偶氮类杂质。

适当的反应温度和时间。工艺中，控制反应温度和时间也是控制氧化偶氮类杂质的关键因素之一。过长的反应时间和不适宜的温度会导致更多的副反应和杂质生成。因此，要合理控制反应温度和时间。

（2）原料控制。从原料的角度来讲，以下是一些常见的控制策略。

优选高纯度原料，选择高纯度的原料可以避免杂质在工艺过程中的转化和残留，减少氧化偶氮类杂质的含量。

严格控制原料的储存条件，原料在储存过程中暴露于不适宜的环境条件（如光照、高温、潮湿等）促使氧化偶氮类杂质的形成。

进行原料检测和分析，对原料进行全面的检测和分析是控制氧化偶氮类杂质的重要手段。通过对原料的物理性质、化学组成、杂质含量等进行评估和监测，及时发现问题，并采取相应措施。

（3）环境控制。从环境角度来讲，要严格控制温湿度条件，适宜的温湿度条件有助于降低或避免氧化偶氮类杂质的生成。避免光照暴露，某些氧化偶氮类杂质在光照下发生反应，导致其生成和积累。因此，避免阳光直接照射和其他强光源的暴露，采取适当的光照屏蔽措施[7]。

（4）分析检测。分析氧化偶氮类杂质的方法多种多样，以下是一些常用的分析手段和方法：

液相色谱法（HPLC）。高效液相色谱法是最常用的分析方法之一，可以实现对氧化偶氮类杂质的定量分析。

质谱法（MS）。质谱法结合色谱技术可以用于氧化偶氮类杂质的鉴定和定量分析。质谱法可以提供更高的灵敏度和准确性。

核磁共振波谱法（NMR）。核磁共振波谱法可以用于氧化偶氮类杂质的结构鉴定。

4.案例分析

在2018年，一家制药公司开展了一项关于氧化偶氮类杂质的质量控制项目。该公司的某种药品在市场上销售后，被发现存在氧化偶氮类杂质超标的问题。

该公司进行了全面地分析，确定氧化偶氮类杂质的来源和生成机理。通过深入研究药品的配方、工艺流程和储存条件等因素，找出可能导致氧化偶氮类杂质形成的环节，发现是其供货商的原料存在问题。

针对发现的问题，该制药公司重新评估和筛选原料供应商，选择高纯度的原料，以减少氧化偶氮类杂质的含量。该公司对药品的制造过程进行全面的审查和改进。通过调整反应温度、时间和添加剂的使用方式等操作参数，控制氧化偶氮类杂质的生成。这样做的原因是：第一，降低氧化偶氮类杂质的含量。高纯度原料和严格的筛选过程有助于减少这类杂质的含量，从而提高药品的质量和安全性。第二，提高药品的纯度。药品的纯度是一个非常重要的指标，直接关系到药物的疗效和稳定性。通过重新评估和筛选原料供应商，并选择高纯度的原料，制药公司可以增加药品的纯度，提高药物的质量和效果。第三，优化制造过程。制药过程中的一些工艺步骤会存在问题，比如不恰当的混合、反应条件不合适等，这些问题会导致药品的质量下降。全面审查和改进制造过程可以帮助发现并解决这些问题，确保药品制造过程的稳定性和一致性。

5.结论

氧化偶氮类杂质是药物中多见的杂质，其生成与原料、制造过程和储存条件等因素密切相关。近年来，对氧化偶氮类杂质的监管越来越严格，研究也逐渐深入，进一步揭示了其来源和形成机理。控制氧化偶氮类杂质的关键在于原料、工艺路线和条件、储存条件、检测等方面。①原料选择要求高纯度，并确保供应商具备良好的质量管理体系。②工艺优化包括调整反应温度、时间、pH值和添加剂使用方式等，以减少杂质的形成。③储存条件控制要避免光照直射、控制适宜的温湿度，并防止与有害物质接触。④强化质量控制和监测，建立完善的检测方法和流程，确保氧化偶氮类杂质含量符合标准。

6.研究展望

发展新型检测方法，针对氧化偶氮类杂质的检测，除常规的色谱、质谱等分析方法外，可以考虑开发更灵敏和准确的检测技术，如纳米级别的传感器或光学探针，以提高检测的灵敏度和准确性。

作为药物化学设计的一部分，按照QBD的思路，通过预测做出的分子性质，测量物理和体外性质，预测药代动力学和药效学数据，以评估开发的化合物。通过在目标化合物上的效力和毒理学的预测，以进行良好的药物化学设计，增加药物开发成功的可能性[8]。