一、定義與分類
手性是指具有三維結(jié)構(gòu)的物體與其鏡像平面一致，但無法完全重疊的性質(zhì)，具有手性的化合物稱為手性化合物，具有手性的藥物稱為手性藥物。形成手性的原因最常見的是具有手性中心，此外也有手性軸、平面和螺旋等。本文所指的手性藥物主要是指含有手性中心的藥物。按照手性中心四個(gè)取代基團(tuán)順時(shí)針或逆時(shí)針，可以分為R或S構(gòu)型。
二、手性化合物的藥理活性
手性藥物的立體構(gòu)型與生物學(xué)活性息息相關(guān)，2個(gè)對(duì)映異構(gòu)體可能具有相同的生物學(xué)活性；可能具有不同的生物活性，但有利于合并用藥；可能一個(gè)具有活性，一個(gè)完全沒有活性；可能一個(gè)具有活性，另一個(gè)只具有微弱活性；可能一個(gè)具有活性，另一個(gè)具有拮抗作用；還有可能一個(gè)具有活性，另一個(gè)具有明顯毒副作用，20世紀(jì)著名的 “反應(yīng)停”事件，就是由異構(gòu)體毒性引起的，從這個(gè)事件開始，異構(gòu)體的控制引起研發(fā)者的關(guān)注，逐漸成為手性藥物雜質(zhì)控制的關(guān)鍵點(diǎn)之一。1992年美國(guó)FDA發(fā)布關(guān)于開發(fā)立體異構(gòu)體新藥的政策，要求對(duì)手性藥物進(jìn)行毒理研究時(shí)，應(yīng)分別對(duì)單一構(gòu)型的異構(gòu)體進(jìn)行比較，以支持開發(fā)策略的制定。2006年我國(guó)發(fā)布了《手性藥物質(zhì)量控制研究技術(shù)指導(dǎo)原則》，為手性藥物藥學(xué)研究提供了一般性指導(dǎo)。
三、手性雜質(zhì)研究一般思路
手性雜質(zhì)是有關(guān)物質(zhì)的一種，因此首先應(yīng)遵守各項(xiàng)雜質(zhì)研究指導(dǎo)原則，然后再針對(duì)手性藥物的特點(diǎn)進(jìn)行研究。本文探討的內(nèi)容主要包括手性雜質(zhì)溯源——控制策略制定——分析方法選擇。
在手性雜質(zhì)研究過程中首先要對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行溯源，根據(jù)工藝特點(diǎn)、樣品批檢驗(yàn)結(jié)果、穩(wěn)定性研究結(jié)果進(jìn)行綜合判斷，分析終產(chǎn)品何種可能存在哪些異構(gòu)體雜質(zhì)，產(chǎn)生的方式和原因是什么？產(chǎn)生的概率（風(fēng)險(xiǎn)）如何，科學(xué)合理的制定控制策略，既不要不加區(qū)分的全部同等控制，也不要控制的過于粗獷，給終產(chǎn)品安全性評(píng)價(jià)帶來風(fēng)險(xiǎn)，這一工作需要多學(xué)科共同探討完成。
3.1原料藥制造過程
原料藥中手性雜質(zhì)產(chǎn)生的原因包括起始原料引入、不對(duì)稱合成引入的手性中心、手性拆分劑以及在存儲(chǔ)運(yùn)輸和使用過程中因接觸光照、高溫及不同pH溶液等環(huán)境發(fā)生手性翻轉(zhuǎn)。對(duì)于不同原因所產(chǎn)生的手性雜質(zhì)，應(yīng)在藥物合成的不同階段進(jìn)行控制，分為起始物料控制、過程控制和終產(chǎn)品控制。
3.1.1起始物料引入
起始物料引入手性中心時(shí)，終產(chǎn)品的光學(xué)純度取決于兩點(diǎn)：
（1）起始物料的光學(xué)純度
相應(yīng)的策略是采用立體專屬性、靈敏度高的分析方法，嚴(yán)格控制起始物料的異構(gòu)體含量。此外要對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行嚴(yán)格篩選和約束，要對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行詳細(xì)和全面的質(zhì)量審計(jì)，并要求其在工藝、路線發(fā)生并更時(shí)及時(shí)通知。
（2）后續(xù)反應(yīng)及是否對(duì)手性中心有影響
如果沒有影響，則在制備工藝中根據(jù)工藝優(yōu)化和驗(yàn)證的結(jié)果嚴(yán)格控制工藝參數(shù)即可；如果有影響，但結(jié)果可控，除制備工藝中嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，還要對(duì)產(chǎn)生構(gòu)型變化步驟的中間體的立體異構(gòu)體雜質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制；如果產(chǎn)生的影響不可控，那么可以考慮對(duì)工藝路線進(jìn)行優(yōu)化。
3.1.2過程引入
（1）不對(duì)稱合成
不對(duì)稱合成是引入手性中心的常用手段，終產(chǎn)品的光學(xué)純度取決于反應(yīng)的立體選擇性和后續(xù)反應(yīng)對(duì)手性中心的影響，采取的策略包括：充分了解不對(duì)稱合成的反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)條件和立體選擇性，盡量選擇立體選擇性高的反應(yīng)；此外，對(duì)工藝條件進(jìn)行優(yōu)化篩選，并嚴(yán)格檢測(cè)產(chǎn)物光學(xué)純度。后續(xù)反應(yīng)對(duì)手性中的影響可參考起始物料控制策略。
（2）消旋體拆分
消旋體拆分有兩種方式，一是采用手性拆分劑與消旋混合物反應(yīng)，生成非對(duì)應(yīng)異構(gòu)體，再去掉手性拆分劑，得到所需構(gòu)型的手性化合物。此工藝中影響終產(chǎn)品光學(xué)純度的因素包括手性拆分劑的光學(xué)純度，非對(duì)映異構(gòu)體的分離純化效果、拆分和后續(xù)反應(yīng)對(duì)構(gòu)型的影響。采取的應(yīng)對(duì)措施是選擇高純度手性拆分劑和盡可能充分純化非對(duì)映異構(gòu)體。另一種消旋體拆分是直接采用制備手性色譜柱分離對(duì)映異構(gòu)體，制備目標(biāo)化合物。
3.2制劑處方與工藝開發(fā)
制劑處方與工藝研究的重點(diǎn)是確保制劑過程中構(gòu)型不發(fā)生改變，因此應(yīng)重點(diǎn)考察會(huì)造成構(gòu)型轉(zhuǎn)換的因素，例如可以考察在不同物態(tài)的穩(wěn)定性范圍、不同pH的穩(wěn)定性、以及對(duì)光照、高溫、空氣的穩(wěn)定性情況
制劑研究的對(duì)象包括輔料和工藝。對(duì)于輔料應(yīng)考察不同輔料對(duì)手性構(gòu)型的影響（如不同pH對(duì)手性中心的影響）；對(duì)于工藝應(yīng)考察工藝條件對(duì)手性中心的影響如研磨、滅菌等。
在處方和工藝基本確定后可以開展適當(dāng)穩(wěn)定性研究，再次確認(rèn)處方和工藝選擇的正確性，同時(shí)也為控制策略制定提供依據(jù)。
四、分析方法選擇
手性藥物質(zhì)量控制中反應(yīng)立體特征的項(xiàng)目包括性狀（比旋度）、鑒別、檢查（異構(gòu)體雜質(zhì)）和含量測(cè)定，控制項(xiàng)目的取舍可統(tǒng)籌考慮。
通常比旋度可參照中國(guó)藥典2020年版四部通則的要求進(jìn)行研究，需對(duì)溶解溶劑、測(cè)定濃度、光源類型、檢測(cè)波長(zhǎng)等參數(shù)進(jìn)行選擇，使旋光度測(cè)定值處于適宜的水平，確保測(cè)定的準(zhǔn)確性。通常比旋度控制光學(xué)純度是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，還需配合其他立體專屬性、靈敏度更強(qiáng)的方法（如高效液相色譜法、毛細(xì)管電泳法）共同控制終產(chǎn)品光學(xué)純度。
手性雜質(zhì)的檢測(cè)一般多采用色譜方法，有直接法和間接法兩類。直接法無需衍生化直接分離對(duì)映異構(gòu)體，有手性色譜柱和手性流動(dòng)相兩種模式，其中手性流動(dòng)相操作通常重現(xiàn)性差，使用較少，多數(shù)是采用手性色譜柱，現(xiàn)在手性色譜柱技術(shù)越來越成熟，市售手性柱有多種填料類型和規(guī)格，色譜柱性能和重現(xiàn)性都很好，可滿足不同種類化合物的分離。間接分析法類似于消旋體的拆分，采用手性衍生化試劑與對(duì)映異構(gòu)體反應(yīng)生成非對(duì)映異構(gòu)體，然后采用非手性柱分離，此方法操作繁瑣，反應(yīng)速率和反應(yīng)回收率都對(duì)分析結(jié)果準(zhǔn)確性和可重現(xiàn)性造成影響，推薦當(dāng)其他方法無法達(dá)到分析目的時(shí)再采用。
五、案例
沙格列汀是一種選擇性DPP-4抑制劑，用以治療高血糖，是我國(guó)首個(gè)批準(zhǔn)的具有單藥和聯(lián)合用藥治療2型糖尿病雙適應(yīng)癥的DPP-4抑制劑。近年來有研究表明沙格列汀在改善血糖的同時(shí)可增強(qiáng)心功能，因此也可以用于冠心病合并糖尿病患者的治療。沙格列汀降糖療效明顯，且不增加肥胖和低血糖風(fēng)險(xiǎn)，也不易誘發(fā)心血管并發(fā)癥，毒副作用小，臨床應(yīng)用前景廣闊。沙格列汀結(jié)構(gòu)式見下圖1。
圖1 沙格列汀結(jié)構(gòu)式
從結(jié)構(gòu)式可知沙格列汀結(jié)構(gòu)中含有4個(gè)手型中心，理論上可產(chǎn)生16個(gè)異構(gòu)體，由于環(huán)丙基上的兩個(gè)手性中心只能產(chǎn)生2種構(gòu)象，因此實(shí)際上包括沙格列汀在內(nèi)總共有8個(gè)異構(gòu)體，見圖2。
圖 2 沙格列汀及其異構(gòu)體
5.1雜質(zhì)溯源與風(fēng)險(xiǎn)分析
文獻(xiàn)報(bào)道的沙格列汀合成路線有很多，本文參考原研公司發(fā)表的經(jīng)改進(jìn)的工藝路線對(duì)沙格列汀中異構(gòu)體雜質(zhì)的控制進(jìn)行探討，合成路線如下圖3所示。從反應(yīng)式可以看出，沙格列汀中一個(gè)手性中心來自于反應(yīng)過程構(gòu)建，三個(gè)手性中心由起始物料SM2引入，因此對(duì)于沙格列汀應(yīng)采取起始物料控制、過程控制和終產(chǎn)品控制相結(jié)合的模式。
圖3 沙格列汀合成路線
依據(jù)反應(yīng)路線，終產(chǎn)品中異構(gòu)體產(chǎn)生的途徑見下圖。
在所產(chǎn)生的異構(gòu)體中，對(duì)映異構(gòu)體的產(chǎn)生需要4個(gè)手性中心同時(shí)發(fā)生構(gòu)型變化，產(chǎn)生的可能性較?。欢粚?duì)稱合成過程中容易產(chǎn)生對(duì)映異構(gòu)體，對(duì)映異構(gòu)體參與后續(xù)反應(yīng)會(huì)生成相應(yīng)的異構(gòu)體雜質(zhì)，也就是差向異構(gòu)體1。
5.2 控制策略
5.2.1原料藥控制策略
（1）起始物料的控制
基于起始物料SM2引入異構(gòu)體雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)分析，起始物料中異構(gòu)體含量直接影響終產(chǎn)品中相應(yīng)的異構(gòu)體的含量，因此需對(duì)起始物料中異構(gòu)體含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，并根據(jù)該雜質(zhì)在后續(xù)反應(yīng)中的清除因子和多批檢測(cè)結(jié)果，擬定合理的限度。此外，應(yīng)對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行嚴(yán)格篩選和監(jiān)督，確保批間差異的可控性。同時(shí)要考察后續(xù)反應(yīng)對(duì)手性中心的影響，依據(jù)考察結(jié)果確定相應(yīng)的控制策略。
（2）過程控制
由于手性中心1在不對(duì)稱合成中容易產(chǎn)生對(duì)映異構(gòu)體，因此要在中間體1中控制對(duì)映異構(gòu)體的含量，并根據(jù)該雜質(zhì)在后續(xù)反應(yīng)中的清除因子和多批檢測(cè)結(jié)果，擬定合理的限度，此外要對(duì)不對(duì)稱合成工藝進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)還要考察后續(xù)反應(yīng)對(duì)耐受性中心的影響，根據(jù)結(jié)果制定相應(yīng)的控制策略。
（3）終產(chǎn)品異構(gòu)體控制
終產(chǎn)品中可能存在的異構(gòu)體有7個(gè)（1個(gè)對(duì)映異構(gòu)體，6個(gè)差向異構(gòu)體），在終產(chǎn)品中控制全部異構(gòu)體對(duì)分析方法來說是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，應(yīng)根據(jù)雜質(zhì)產(chǎn)生的環(huán)節(jié)分階段控制。如果通過起始物料和過程控制，終產(chǎn)品中異構(gòu)體雜質(zhì)超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)已大大降低，那么對(duì)于產(chǎn)生概率低或?qū)嶋H樣品不存在的異構(gòu)體，在經(jīng)過充分論證后可以在終產(chǎn)品中不再控制。如果在起始物料或過程控制中對(duì)異構(gòu)體控制難度大，或者后續(xù)反應(yīng)對(duì)手性中心有影響，那么考慮在終產(chǎn)品中對(duì)所有異構(gòu)體雜質(zhì)進(jìn)行控制。
5.2.2制劑雜質(zhì)控制策略
制劑處方和工藝對(duì)手性中心的影響已在前期有所研究，通常對(duì)手性中心不產(chǎn)生影響。制劑中異構(gòu)體的控制應(yīng)在原料藥研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)制劑穩(wěn)定性考察結(jié)果酌情制定。
5.3分析方法選擇
在確定需要控制的異構(gòu)體后，選擇合適的方法進(jìn)行檢測(cè)，方法應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注專屬性和靈敏度。
沙格列汀的異構(gòu)體雜質(zhì)主要采用高效液相色譜法控制，可采用手性色譜柱與普通反相高效液相相結(jié)合的方式分別控制對(duì)映異構(gòu)體和差向異構(gòu)體。由于沙格列汀的結(jié)構(gòu)中缺乏共軛結(jié)構(gòu)，因此檢測(cè)波長(zhǎng)設(shè)置應(yīng)盡量低，可采用210 nm。
六、結(jié)束語
雜質(zhì)控制策略的制定是對(duì)工藝特征和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的綜合判斷，同時(shí)結(jié)合時(shí)間及經(jīng)濟(jì)成本考慮，因此不同研發(fā)機(jī)構(gòu)制定的雜質(zhì)控制策略會(huì)有不同之處，但不論怎樣制定策略只要能講清依據(jù)，說服審評(píng)老師都是可行的，以上只是我的個(gè)人的理解，不代表沙格列汀實(shí)際的雜質(zhì)控制策略。
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