◆DMSO在酸性條件下加熱的反應(yīng)機理

方法建立背景

我公司在檢測某鹽酸鹽類原料藥殘留溶劑時，按質(zhì)量標準采用頂空進樣法測定（稀釋劑為二甲基亞砜），記錄的氣相色譜圖（圖1）中出現(xiàn)較大未知雜質(zhì)峰（非合成過程中引入溶劑種類）。
 

圖1 鹽酸鹽原料藥1號供試品GC色譜圖

原因排查

01文獻查詢

查詢二甲基亞砜穩(wěn)定性相關(guān)文獻，報道二甲基亞砜在酸性條件下高溫加熱會發(fā)生分解，分解產(chǎn)物主要是甲硫醚（沸點38℃）、二甲基二硫醚（沸點109℃）和甲硫醇（沸點123℃）。
 

匯總《中國藥典》2020年版二部收載的所有鹽酸類品種的殘留溶劑檢測方法（見表1），共收載了37個有殘留溶劑檢測項目的鹽酸鹽品種質(zhì)量標準，采用稀釋溶劑為N，N-二甲基甲酰胺的有13個、采用水為稀釋劑的有12個，采用二甲基亞砜為稀釋劑的有12個。有匯總結(jié)果可見約1/3品種采用二甲基亞砜做稀釋劑（頂空平衡溫度為80~100℃，平衡時間為20-30min）。說明鹽酸鹽類品種的氣相實驗條件選擇二甲基亞砜為稀釋劑是較為普遍的現(xiàn)象，但是是否“存在即合理”呢？這些品種檢測過程是否出現(xiàn)過較大未知雜質(zhì)峰，所選方法是否是最優(yōu)方法呢？讓我們繼續(xù)一探究竟。

02實驗驗證

調(diào)查公司其他在研鹽酸鹽類品種的殘留溶劑檢測圖譜，發(fā)現(xiàn)另外兩個鹽酸鹽品種的供試品氣相色譜圖中（詳見圖2和圖3），均出現(xiàn)未知雜質(zhì)峰。而對應(yīng)的對照品和空白溶劑中均無該未知雜質(zhì)峰，初步分析二甲基亞砜在酸性條件下80℃（常規(guī)頂空溫度）時即可能發(fā)生分解。 
 

圖2 鹽酸鹽原料藥2供試品GC色譜圖

圖3 鹽酸鹽原料藥3供試品GC色譜圖
 

推測該未知雜質(zhì)由DMSO在酸性加熱條件反應(yīng)產(chǎn)生，設(shè)計實驗證實： 

①稱取鹽酸鹽原料藥1約500mg，加10ml二甲基亞砜溶解后，測得pH為2.2。 

②量取二甲基亞砜約10ml，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.2，精密量取1ml，置頂空瓶中，70℃平衡25min頂空進樣，記錄氣相色譜圖（見圖4），由圖可見，在RT9.405min處出現(xiàn)與供試品相同的未知雜質(zhì)峰。另取2ml進行GC-MS分析，根據(jù)結(jié)構(gòu)推測9.4min和12.8min雜質(zhì)分別為二甲基甲硫醚和甲硫醇。

圖4 DMSOGC色譜圖

經(jīng)上述實驗驗證結(jié)果可知，二甲基亞砜在酸性條件下頂空常規(guī)條件下進樣會發(fā)生分解，生成甲硫醚、二甲基二硫醚和甲硫醇等雜質(zhì)。鹽酸鹽類品種采用頂空法測定時應(yīng)避免使用二甲基亞砜做稀釋劑。
 

方法改善

取鹽酸鹽品種2和3樣品適量，分別將稀釋劑更換為50%N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基甲酰胺，其他色譜條件不變，頂空進樣，記錄色譜圖（圖5和圖6），由圖可見，未出現(xiàn)其他雜質(zhì)峰。經(jīng)方法學(xué)驗證，方法專屬性強、準確性高，重現(xiàn)性好。
 

圖5 更換50%DMF為稀釋劑的品種1的GC色譜圖

圖6 更換50%DMF為稀釋劑的品種2的GC色譜圖

其他注意事項小結(jié)

?  鹽酸鹽類物料采用DMSO作溶劑時，應(yīng)避免加熱；在加熱條件下，DMSO會與鹽酸鹽發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生雜質(zhì)；頂空加熱至80度左右即會發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生雜質(zhì)； 

?  更換DMF作溶劑可改善此現(xiàn)象；但是有的鹽酸類原料藥在DMF中的溶解性不滿足測定要求時，可采用一定比例的DMF：水的混合溶液做溶劑。

?  藥典上約1/3鹽酸鹽品種采用水做稀釋劑，純水做溶劑會影響部分待測溶劑（比如甲醇）峰形。

附表：

ChP二部鹽酸鹽品種殘留溶劑檢測信息匯總表


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