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【瑞士步琦】【應用】步琦活性藥物成分的冷凍干燥

【瑞士步琦】【應用】步琦活性藥物成分的冷凍干燥
步琦  2025-03-06  |  閱讀:471

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瑞士步琦

活性藥物成分的冷凍干燥

凍干應用



1



簡介

活性藥物成分(API)及其相關物質(zhì)(RS)等小分子(分子量小于1000da 或 g/mol)的合成是藥物開發(fā)的關鍵步驟。這個過程包括產(chǎn)生治療效果的核心化合物。它需要有機化學、化學工程和分析技術的結合,以確保最終產(chǎn)品符合嚴格的質(zhì)量標準。


API-RS 合成的一個關鍵是優(yōu)化反應條件以獲得一致和可重復的結果。一旦反應完成,第一次純化即可將原料藥從副產(chǎn)物、雜質(zhì)和未反應物質(zhì)中分離出來。


純化技術,包括結晶、蒸餾和色譜,結晶分離固體原料藥是通過將粗產(chǎn)物溶解在合適的溶劑中,并在控制條件下誘導晶體形成。對于更復雜的混合物,使用色譜法,從密切相關的雜質(zhì)中精確分離目標化合物。純化對于滿足有關效力、純度和穩(wěn)定性的要求以及確保最終藥品的療效和安全性至關重要。


在使用正相或反相色譜法純化溫度敏感物質(zhì)后,必須去除任何殘留溶劑。冷凍干燥優(yōu)于其他干燥技術,是因為它可以有效地去除溶劑,同時保持最終純化樣品的完整性。冷凍干燥對于穩(wěn)定熱或熱敏產(chǎn)品或在傳統(tǒng)干燥方法(包括空氣干燥、真空干燥或使用干燥器)中可能降解的產(chǎn)品具有重要意義。得到的最終樣品可以長期保存以作進一步的分析或研究。


2



設備、試劑和材料

  • 色譜系統(tǒng) PrepChrom? C-700, BüCHI Labortechnik AG

  • C18色譜柱(10 μm)

  • 冷凍干燥機 Lyovapor? L-250 Basic, BüCHI Labortechnik AG

  • 精準真空控制系統(tǒng)

  • 12位歧管頂蓋干燥室

  • 普發(fā) Duo 6 雙級旋片真空泵

  • 旋轉蒸發(fā)儀 Rotavapor R-300 帶杜瓦瓶

  • 丙酮

  • 干冰

  • 液氮

  • 圓底燒瓶(50、100、200、500、1000mL)

  • 乙腈 99.9%,Honeywell

  • 乙醇 90%,默克(1.00983.1011)

  • 甲醇 90%,默克(1.06009.2500)

  • 三氟乙酸 99.9%,Carl Roth(6957.20)

  • 丙酮 99.5%,Honeywell(8.22251)

  • 乙酸 95.9%,Carl Roth (T179)


3



純化與分離

制備型液相色譜(Prep LC)的目的是分離化合物,保證數(shù)量和純度足以進一步分析。該技術在各個領域都是必不可少的,其目的是使目標化合物的最終純度達到≥95%。


3.1 分離方式:

通過反相色譜進行分離,反相是液相色譜中最常用的技術。在這種方法中,固定相的極性比洗脫溶劑小,洗脫溶劑通常由水和有機溶劑(如乙腈或甲醇)的混合物組成。


3.2 快速方法開發(fā):

對于反相分離,方法開發(fā)通常從 C18柱(10 μm, 30 x 300 mm)開始,使用酸性或堿性pH緩沖液,以優(yōu)化目標化合物的溶劑系統(tǒng)。流動相由兩部分組成:水相(設為流動相A)和有機溶劑(設為流動相B)。流動相由溶劑混合物組成,包括乙腈(60-80%)、甲醇(10-60%)、三氟乙酸(TFA)、乙酸和水。


3.3 餾分收集:

餾分收集可以手動或自動收集,自動化通常是由紫外線探測器信號觸發(fā)。一種常見的自動化方法是基于峰值的收集,當檢測器信號達到預定義的閾值(如特定的高度或坡度標準)時收集分數(shù)。


3.4 餾分分析與回收:

收集后,使用高效液相色譜法和回收率方法評估餾分的純度,以評估純化過程的效率和產(chǎn)量?;厥辗椒?,如紫外光譜(UV)、質(zhì)譜(MS)和核磁共振(NMR),側重于定量收集的餾分中目標化合物的數(shù)量和純度驗證。進行回收率計算以確定收率。


化合物的回收率通常以系統(tǒng)化合物初始量的百分比來計算:


如果沒有達到期望的純度或產(chǎn)量,可能需要重新進行純化。此外,優(yōu)化樣品溶解度或穩(wěn)定性可以需要提高回收率。


4



冷凍干燥

Lyovapor? L-250 儀器的啟動從程序預調(diào)節(jié)開始,包括冰冷凝器的降溫和真空泵的預熱。此步驟大約需要 30 分鐘。


同時,準備樣品預凍,樣品的冷凍過程因溶劑混合物的不同而不同。將以乙腈為主要溶劑的樣品冷凍在丙酮和干冰的混合物中,冷浴溫度在 -75℃ 左右。對于含有乙醇或甲醇的樣品,需使用旋轉蒸發(fā)儀去除這類溶劑;這一步是必需的,因為甲醇的極低冷凍點和在真空低壓下的潛在蒸發(fā)可能使冷凍干燥過程復雜化。其他類型的溶劑用液氮在 -196℃ 冷凍。


使用杜瓦瓶配件和旋轉蒸發(fā)儀冷凍圓底燒瓶中的所有樣品,如 圖1圖2 所示。這種旋轉冷凍技術可將液體樣品冷凍成一個均勻的薄層,具有更大的蒸發(fā)表面積,顯著減少處理時間加速樣品干燥。干燥過程的真空壓力設在 0.50 mbar,樣品被單獨地裝載到歧管閥上。在真空度達到設定值后,或在 15 分鐘內(nèi),將下一個樣品裝載到歧管上。


 圖1:BUCHI R-300 旋轉蒸發(fā)儀與杜瓦瓶配件


 圖2:旋轉冷凍后在燒瓶中的樣品


干燥過程完成時,燒瓶的外表面沒有冰,樣品看起來是干粉。然后將干燥的樣品小心地取出,根據(jù)樣品材料的穩(wěn)定性,在 0°C 或室溫下儲存。在某些情況下,使用氮氣來防止受潮。采取這些預防措施是為了確保樣品的完整性,以供后續(xù)分析。


5



結果

將下列樣品進行冷凍干燥,以去除其中的溶劑和溶劑殘留物。獲得的 API-RS 可用于疾病治療,如下所述。

目標疾病

API-RS 樣品

去除溶劑

細菌感染

阿莫西林

ACN,水


_

頭孢克肟

ACN,水


_

西替利嗪乳糖酯

ACN,水


_

頭孢氨芐


_

環(huán)丙沙星

ACN,水


_

克林霉素

ACN,水


_

強力霉素

ACN,水


_

厄他培南

ACN,水,乙酸


_

慶大霉素

ACN,水


_

利奈唑胺

ACN,水


_

二甲胺四環(huán)素

ACN,緩沖液,水


_

莫西沙星

ACN,水


_

四環(huán)素

ACN,水


_

替加環(huán)素

ACN,水


_

氧四環(huán)素

ACN


_

鏈霉素

ACN,水

高血壓

醋丁洛爾

ACN,水


_

阿替洛爾


_

比索洛爾


_

地爾硫卓

ACN


_

拉貝洛爾

ACN,水


_

卡維地洛

ACN,水

糖尿病

格列美脲

ACN,水


_

里格列汀

ACN,水


_

二甲雙胍


_

西格列汀


_

靜脈曲張葡萄糖

ACN,水


_

伏格列波糖

抑郁癥

杜洛西汀


_

酚酞


_

氟伏沙明


_

沃替西汀


_

維拉唑酮

ACN,水

癌癥治療

環(huán)磷酰胺


_

羥乙基吡咯烷


_

羥基脲


_

帕唑帕尼

ACN,水

膀胱治療

米拉貝隆

ACN,水


_

索利那辛

ACN,水

低膽固醇血癥

阿托伐他汀

ACN,水


_

苯吡啶酸

ACN,水

甲型和乙型流感治療

拉奈米韋

ACN,水


_

奧司他韋

胃潰瘍

法莫替丁

ACN,水

口腔潰瘍

阿普斯特

ACN,水

麻醉

布比卡因

ACN,水

缺鈣

葡萄糖酸鈣

ACN,水

瘧疾感染

氯喹

血塊

達比加群

ACN,水

眼科疾病

多唑胺

ACN,水

失眠

多西胺

ACN,水

抗血液凝固

乙二胺四乙酸(EDTA)

ACN,水

真菌感染

艾菲那康唑

ACN,水

貧血癥

葉酸

利什曼病治療

葡甲胺

ACN,水

HIV 病毒顆粒

巰基苯甲酰胺

延遲噴

達珀西汀

ACN,水

增強肌肉力量

新斯的明

ACN,水

眼藥水

奈帕酚酸

緩解新生兒疼痛

氨基酸

ACN,水

止痛劑

對乙酰氨基酚

ACN,水

緩解鼻塞、鼻竇和耳部癥狀

苯腎上腺素

情緒障礙

利培酮

偏頭痛

利扎曲普坦

ACN

降低血液中的苯丙氨酸水平

沙丙喋呤

預防歧管移植排斥反應

他克莫司

ACN,水

葡萄糖不足

特利列汀

ACN,水

重組蛋白

尿素加合物

哮喘

維蘭特羅

ACN,水


該過程的持續(xù)時間范圍從大約 4 到 20 小時,取決于樣品體積和溶劑組成。一般來說,與有機混合物相比,水需要更長的干燥時間。在這個過程中,沒有樣品顯示出塌陷或融化的跡象。本研究的目的是冷凍干燥使用 Lyovapor? L-250 Basic 成功處理的各種樣品。



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