杂质制备
mg ~ kg 级杂质、降解产物与中间体的分离制备。交付的不只是样品,而是样品、纯度、结构、含量与可追溯记录五件套——可直接用于杂质谱研究、方法学验证与注册申报及发补答复。
承接药物有关物质、降解杂质、合成中间体的分离制备,规模覆盖 mg 级对照品到 kg 级中间体。采用制备色谱(正相 / 反相 / SFC 备选)结合结晶、萃取等手段,纯度可达 98% 以上,可配套提供结构确证(NMR / MS)与 COA。适用于杂质谱研究、对照品自制、方法验证与注册申报。
疑难情形 8–12 周
给出可行性判断
至 DAC Ø600 mm
DAC + 结晶联用
01 · 为什么需要制备杂质:ICH Q3A 的三级限度阶梯
ICH Q3A(R2) 把有机杂质按含量分成三档,每一档对应一个明确的监管动作。样品中每出现一个含量落在 0.10%–0.15% 区间的未知峰,就产生一项确定需求——分离并鉴定其结构,或把工艺调整到该杂质低于 0.10%;后者投入通常更高。
| 含量档 | 监管要求的动作 | 对应服务 |
|---|---|---|
| <0.05%(报告限) | 无需在申报资料中列出 | — |
| 0.05% – 0.10% | 须报告实测值;须建立可靠定量方法 | 需对照品做方法学 → P1 P5 |
| 0.10% – 0.15% 鉴定限 → 质控限 | 需给出明确结构:分离 → 富集 → 结构解析 | 制备 + 确证全流程 → P1 P2 P3 P4 P5 |
| >0.15%(质控限) | 须进行安全性论证,或将工艺调整至限度以下 | — |
杂质在工艺链上的生成位置
| 工艺链位置 | 杂质来源 | 典型类别 |
|---|---|---|
| 起始物料 | 物料带入 | 起始物料本身杂质、同系物、位置异构;供应商变更即变 |
| 中间体 A / B | 反应生成 | 副反应、过反应、未反应完全(des- / 截短体);异构化、消旋、二聚、保护基脱除不全;试剂 / 催化剂 / 配体残留衍生物 |
| 粗品 / 精制 API | 精制未除净 | 母液富集组分、共结晶杂质、溶剂加合物 |
| 制剂 / 货架期 | 降解与相互作用 | 水解、氧化、光解、脱羧、环合;辅料相容性产物(酯交换、美拉德);包材浸出物、亚硝胺类 |
法规条款与服务动作的对应
| 法规 / 指导原则 | 对应的服务动作 |
|---|---|
| ICH Q3A(R2) 新原料药中的杂质 | 界定需制备杂质的范围;>0.10% 须鉴定结构 → P1 + P4 的直接来源 |
| ICH Q3B(R2) 新制剂中的降解产物 | 强制降解 + 制备 + 确证三项配套 → P2 服务线的设立依据 |
| ICH M7(R2) 致突变杂质 | 痕量定量需高纯对照品与精确赋值 → P1 + P5(安全性评价与 QSAR 不承接) |
| ICH Q2(R2) 分析方法验证 | 无对照品则方法学验证无法闭环——专属性、校正因子、LOQ 均需实物 |
| ICH Q3C(R9) / Q3D(R2) | 约束后处理的溶剂选择与残留控制;COA 中残留溶剂项由此而来 |
| ICH Q6A 质量标准 | 「特定杂质」需在标准中单独控制 → 长期、重复的对照品需求 |
| CTD 3.2.S.3.1 / 3.2.S.3.2 / 3.2.P.5.5 | 报告能否直接用于申报资料——交付质量的最终判定依据 |
| NMPA《化学药物杂质研究的技术指导原则》 《中国药典》通则 9101 / 0512 | 国内申报与发补答复的直接口径 |
| USP <1086> / EP 5.10 | 出口 DMF / CEP 项目的对应要求,文档规范较严 |
02 · 八类需求场景:先找到与您相符的那一条
不同触发情境下客户真正在意的东西不一样——有的要时限,有的要单价,有的要定值准确度。先对应场景再谈方案,通常能省掉一到两轮沟通。
审评要求鉴定未知杂质或提供对照品
发起人:注册部 + 分析部。时限优先,纯度满足使用即可,但报告须为 CTD 撰写格式,能够直接并入申报资料。
把 >0.10% 的峰定性补全
发起人:CMC 负责人。通常一次多个杂质打包,对单价较敏感,时限相对宽松。
加速或长期留样出现未知降解物
发起人:质量研究。量少、基质复杂、目标物常不稳定,技术难度较高,需要强制降解主动富集。
专属性 / 校正因子 / LOQ
发起人:分析方法开发。准确定值比交付数量更重要,交付量可小至 5–10 mg。
加标 spiking 研究与清除能力验证
发起人:工艺化学。需 g 级用量,纯度要求可放宽至 ≥95%,成本敏感度较高。
ICH M7 / 亚硝胺 / 磺酸酯
发起人:QC + 注册。痕量定量,对纯度与定值精度要求高;同位素内标可协助对接外部资源。
关键中间体放大制备(非 GMP)
发起人:工艺 / 采购。论公斤成本,交期可谈,关注批次一致性与工艺参数的可移交性。
对映体、非对映体与几何异构杂质
发起人:CMC。需手性制备,样品在分离与放置过程中易发生构型互变。
03 · 六条服务产品线 P1–P6
路径分岔点在于目标杂质是通过分离获得还是通过合成获得——可分离者走 P1 / P2,分离不可行者走 P3,两条路径在成本与周期上差数倍。P4 / P5 是叠加在两条路径之上的证据层,P6 独立走产能。
杂质分离制备
主力产品线。自粗品、母液、结晶滤液、API 或制剂中分离目标杂质;反相 / 正相 / SFC 结合馏分收集。
降解产物制备
以酸、碱、氧化、高温、光照条件主动生成降解产物后再行纯化,为稳定性研究配套。
杂质定向合成
分离不可行时,按推测结构定向合成。采用分阶段合同:路线设计 → 小试 → 放大。
结构确证
HRMS 定分子式,¹H / ¹³C NMR 定骨架,2D-NMR 定连接顺序与立体构型。按需组合,不做无谓叠加。
含量赋值 / 标定
qNMR 内标法直接定值,不依赖同结构对照品;亦可用质量平衡法。
中间体放大制备
关键中间体 0.1–10 kg 级分离纯化,DAC 制备柱与结晶联用。
三个标准组合包
对照品全包
发补答复场景的常用配置。分离制备、结构确证、含量赋值一次做完,交付即可直接用于申报资料与方法学验证。
降解杂质包
稳定性研究配套。强制降解富集 → 分离纯化 → 结构确证,附降解条件与路径推断,技术难度相对较高。
规模制备
走产能定价与排期,与前两者共用设备但不共用方法开发人力,因此不会挤占发补类项目的响应速度。
04 · 四级规模阶梯:「mg ~ kg」到底指多大
「mg ~ kg」跨越六个数量级,笼统表述传递不了有效信息。决定成本结构的主要变量是所用柱型。下表把交付量、柱径、用途与关键约束一一对应。
| 分级 | 交付量 | 柱型 / 柱径 | 典型用途 | 纯度目标与关键约束 |
|---|---|---|---|---|
| S 定性级 | 1 – 20 mg | 分析柱 Ø4.6–10 mm + 馏分收集器多次累积 | 结构确证、定性、痕量峰归属(T3 · T4) | ≥95%(结构可解即可);样品珍贵,精准收集优先于效率 |
| M 对照品级 | 20 – 500 mg | 半制备 / 制备柱 Ø20–30 mm | 杂质对照品、方法学验证(T1 · T2,占比较高) | ≥98%,需含量赋值;本级为常规交付基准档 |
| L 工艺级 | 0.5 – 20 g | 制备柱 Ø50 mm + 结晶;多次进样累积 | 加标清除、方法转移、目录储备(T5) | ≥98%,可协商放宽至 95%;溶剂与填料成本开始主导 |
| XL 供货级 | 20 g – 10 kg | DAC 动态轴向压缩柱 Ø100–600 mm + 结晶 / 萃取 / 浓缩线 | 中间体供货、工艺研究(T7) | 按客户标准;论公斤计价、按产能排期;柱效稳定性与装柱质量决定成本 |
立项前的物料反算
能否做成,多数时候在签约前就能算出来。所需粗品量由目标交付量、杂质含量与回收率共同决定:
同样是 5 g 粗品,含量差一个数量级,结论完全相反:
| 情形 | 粗品 | 含量 | 理论量 | × 回收率 40–60% | 对目标 20 mg |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 5 g | 1% | 50 mg | 20 – 30 mg | 可承接 |
| B | 5 g | 0.1% | 5 mg | 2 – 3 mg | 差约 7 倍 |
05 · 技术路线怎么选:八种情形与对应打法
设备清单本身说明不了问题,判断依据才说明问题。下列判断顺序自上而下;多个条件同时成立时,按位于下方的一条处理(约束更强者优先)。
| 情形 | 打法 |
|---|---|
| 含量 ≥0.5% · UV 响应好 · Rs >1.5 | 反相 Prep-HPLC 直接放大——分析柱开发方法后按截面积线性放大,成本较低,在项目中占比较高 |
| 含量 <0.3% · 样品珍贵 · 分离度差 | 分析柱 + 馏分收集器多次累积——单次载样小但收集精准,适合不容浪费的样品 |
| 无紫外吸收 · 200 nm 亦无响应 | MS 触发收集(Mass-directed),或采用 ELSD / CAD 通用型检测器 |
| 大极性 / 水溶性强 · 反相不保留 | 耐水 C18 / HILIC / 极性嵌入相;或用离子对;或先离子交换富集再反相精制 |
| 手性 · 非对映异构体 · 几何异构体 | 手性 Prep-HPLC 或 SFC——SFC 分离效率较高、溶剂消耗较低、后处理较快 |
| 弱极性 / 高脂溶性 · 反相强保留 | 正相制备(硅胶)或 SFC——后处理只需蒸干,无需除水 |
| 分离体系下不稳定:酸碱敏感 / 互变 / 易氧化 | 中性缓冲体系 + 低温 + 惰气;后处理改冻干或成盐固化 |
| 上述均不可行(<0.05%、共洗脱拆不开,但结构已推定) | 转 P3 定向合成,改签分阶段合同 |
06 · 八类疑难场景:现象 → 对策
常规项目差别不大,区分度在疑难情形上。以下八类是杂质制备中反复出现的难点,每一类都给出可执行的处理路径。
| 难点 | 现象 | 对策 |
|---|---|---|
| ① 超低含量 <0.1% | 峰太小,连续累积一天也只有几 mg | 先反算所需粗品量 → 索取母液等富集基质;馏分收集器多针累积;仍不足则转定向合成 |
| ② 无紫外吸收 | UV 通道一条直线,定位不到目标峰 | MS 触发收集;ELSD / CAD 通用检测器。衍生化须能证明结构未变,慎用 |
| ③ 大极性不保留 | 目标物与溶剂峰一起流出 | 耐水 C18 重开方法(100% 水相);HILIC / 极性嵌入相 / 离子对;或先离子交换富集 |
| ④ 与主峰共洗脱 | 呈肩峰,Rs <1.0,切哪儿都带主峰 | 换选择性(C18 → Phenyl → PFP → 极性嵌入);改 pH 利用 pKa 差;必要时二维制备 |
| ⑤ 异构体互变 | 制备液 98%,放置后降至 70% | 改中性缓冲体系;成盐固化稳定构型;低温冻干、避光、惰气;压缩时间链 |
| ⑥ 终产品是油 | 称不准、测不准、寄不了、放不住 | 成盐;共沸带水;加种晶诱导结晶;确实不能固化时以定值标准溶液形式交付 |
| ⑦ 制剂基质干扰重 | 辅料量远大于目标物,上柱即污染 | 先萃取 / 固相萃取除辅料;条件允许时索取原料药阶段样品更为省事 |
| ⑧ 降解物边分边变 | 分出来就开始继续转化 | 压缩后处理时间链、就地赋值;低温交付;合同写明交付时纯度与较短的建议使用期 |
07 · 能力来源:杂质制备服务自填料层构建
区分点不在设备配置,而在填料自产——同批号、同表面化学的填料贯穿四级柱径(Ø4.6 mm → Ø20–50 mm → Ø100–200 mm → DAC Ø200–600 mm),方法在分析柱上开发定版后,可按截面积比例直接放大。
方法无需重开
更换柱径不改变选择性,放大周期由「重新开发方法」压缩为「换算一次载样量」。
kg 级不外求
具备 DAC 制备柱能力,中间体放大场景可收进同一条服务线,无需转包。
规模成本可控
填料成本内部化,克级以上项目的溶剂与填料消耗有可控空间。
可反推填料选型
遇分离难题时可从孔径、碳载量、封端、pH 耐受反推选型,必要时定制固定相。
08 · 结构确证证据链与含量赋值
结构确证不是「把仪器全做一遍」。每一种手段解决一个特定问题,按结构复杂度组合即可,避免为不必要的谱图付费。
| 层级 | 手段 | 解决什么问题 |
|---|---|---|
| 必做 | HRMS 高分辨质谱 | 分子式(元素组成)与不饱和度 |
| 必做 | ¹H NMR | 氢环境、氢数与耦合关系 |
| 结构复杂时 | ¹³C NMR + DEPT | 碳骨架、季碳与碳类型归属 |
| 新结构 / 异构体 | 2D-NMR(COSY · HSQC · HMBC · NOESY) | 连接顺序与立体构型 |
| 佐证层 | IR · UV · 元素分析 · 熔点 · 比旋光 | 官能团佐证;UV 亦为校正因子测定的基础 |
| 终极证据 | 单晶 X-ray | 绝对构型存在争议时才做 |
qNMR(首选)
内标法直接定值,不依赖同结构对照品,快且可溯源至基准物质。
质量平衡法
100% − 有关物质 − 水分 − 残留溶剂 − 炽灼残渣,适合可完整表征的样品。
色谱归一化
仅作纯度参考,不宜单独作为定量依据。
09 · 项目流程、判定节点与交付物
七条泳道 × 七个阶段,四个判定节点(G1–G4)。把流程公开的目的只有一个:降低委外过程的不确定性——每个阶段谁在做、判定什么、判错的后果是什么,都可以事先看到。
| 节点 | 位置 | 判定内容 | 判定失误的后果 |
|---|---|---|---|
| G1 | S1→S2 立项可行性 | 粗品量是否充足(物料反算)、含量多少、UV 响应如何、是否稳定、有无更富集的基质可索取 | 影响最为直接。判断偏乐观则执行中发现物料不足;判断偏保守则损失可成交的订单 |
| G2 | S2→S3 方法定版 | 分析柱上的分离度、载样量线性是否成立;放大后选择性是否保持 | 不验证直接放大 → 分离度下降、组分混合,粗品消耗约半数而无有效产出 |
| G3 | S4→S5 纯度确认 | 后处理之后复测纯度,而非制备液的纯度 | 易互变杂质在此环节回落较常见——制备液 98%、冻干后降至 70% 的情形已有出现。漏检则交付后退回 |
| G4 | S6 报告审核 | 注册口径复核:报告能否直接用于 CTD;图谱是否齐全;归属表是否完整 | 样品合格但报告不适用——属较常见的隐性失败形式 |
交付物清单
标准交付(含在基础方案内)
- 目标样品(棕色瓶 / 铝箔袋,标签含批号、纯度、储存条件)
- COA:性状、HPLC 纯度、储存条件、有效期建议
- HPLC 纯度图谱(含完整方法参数)
- RRT 一致性比对:证明所交付样品即贵方图谱上的那个峰
- 实验记录可追溯性声明
- 制备方法简述(不含专有工艺细节)
选配交付(须单独确认与计价)
- 结构确证解析报告(CTD 撰写格式,含信号归属表)
- 含量赋值报告(qNMR / 质量平衡法)
- 含水量(KF)、残留溶剂(GC)、炽灼残渣
- 稳定性初步考察(该杂质自身的贮存稳定性)
- 配合客户质量审计与药监现场核查
- 留样代管与二次供货承诺
周期参考
| 项目类型 | 可行性 | 方法开发 | 制备 | 后处理 | 确证 | 总周期 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 常规项目 | 2–3 d | 3–5 d | 3–5 d | 2–3 d | 5–7 d | 3–4 周 |
| 中等难度 | 3–5 d | 5–10 d | 5–10 d | 3–5 d | 5–7 d | 5–7 周 |
| 疑难情形 | 5–7 d | 10–20 d | 10–15 d | 5–10 d | 7–10 d | 8–12 周 |
| 定向合成 P3 | 5 d 路线设计 | — | 合成 30–60 d | 5–10 d | 7–10 d | 10–16 周 |
| kg 级中间体 P6 | 3–5 d | 5–10 d | 按批次循环 | 按批次 | — | 按产能排期 |
四类非技术性延期来源:① 粗品到货时间(较易被低估);② NMR 排队;③ 后处理反复导致重新制备;④ 项目中途变更需求。上表列出的是各段技术工作时长,实际交期以方案确认时的排期为准。
质量文档与能力边界
实验记录完整、连续、可追溯(原始图谱、称量记录、方法参数、批号链);仪器校准与期间核查记录齐备;样品与留样按约定量、条件、期限管理;报告实行双人复核(技术审核 + 注册口径审核);保密方面项目编号化、结构脱敏、专人接触、NDA 前置,客户化合物不进入任何公开目录。可配合客户质量审计与药监现场核查。
- 本服务为研发用途的技术服务,不承接 GMP 条件下的商业化生产
- 不承接生物大分子(抗体、核酸类)杂质制备;多肽类另议
- 不提供毒理学安全性评价与 QSAR 预测(可转介合作方)
- 元素杂质、残留溶剂等痕量分析不属主线业务
- 不做法规注册代理与申报资料撰写,仅提供其中的技术报告
- 不承诺「任何杂质都做得出来」——先出可行性评估,再谈方案
10 · 常见问题
我只有 5 g 粗品,能做出 20 mg、纯度 98% 的杂质吗?
杂质没有紫外吸收怎么办?
制备出来时纯度合格,放几天就掉了,怎么办?
能提供符合 CTD 要求的结构确证报告吗?
色谱纯度 99% 是不是就等于含量 99%?
是 GMP 生产吗?
保密怎么保障?
能做到公斤级吗?
怎么报价?多久能给方案?
11 · 提交杂质信息
带 * 的项是完成物料反算与难度判断的最小信息集。填齐这几项,我们通常可以在回复中直接给出可行性判断,而不是先来一轮反问。
杂质制备询价
提交后 1–2 个工作日内给出可行性判断与报价区间;信息不足时会明确说明尚需补充的项目。