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β-内酰胺类抗生素(β-lactams)系指化学结构中具有β-内酰胺环的一大类抗生素，其化学稳定性较差经常会产生开环降解杂质，本文将重点介绍β-内酰胺开环杂质的相关研究和数据。

β-内酰胺类抗生素(β-lactams)系指化学结构中具有β-内酰胺环的一大类抗生素，包括临床最常用的青霉素与头孢菌素，以及新发展的头霉素类、硫霉素类、单环β-内酰胺类等其他非典型β-内酰胺类抗生素。此类抗生素具有杀菌活性强、毒性低、适应症广及临床疗效好的优点。目前仿制药主要涉及几大类涉及到类似结构，主要包括头孢类，西林类以及培南类。大体的分类如图1：

图1：β-内酰胺类抗生素分类

自从β-内酰胺类抗生素药物投入使用以来国内外学者一致认为它们是疗效高而毒性小的抗生素并且目前仍广泛应用于临床。在此类药物的合成制备的过程中有时候不可避免地要运用到改变溶剂、加热、改变PH值酸或碱性等条件。这将不可避免会影响到β-内酰胺环的稳定性 而其开环的产物与蛋白质结合形成抗原而产生过敏反应；另外开环后的产物在储存过程中会产生自身聚合反应，聚合程度越高过敏反应越强。

通过整理以上品种的药典文献，发现开环杂质或开环后衍生的杂质已经被多部药典收录。例如：有部分产品存在β内酰胺开环杂质（如阿莫西林，哌拉西林，亚胺培南等等），内酰胺开环脱羧杂质（如阿莫西林，氯唑西林等）以及内酰胺开环内酯杂质（如头孢地尼）。液相色谱法作为常用的分析检测手段用于该类杂质的鉴定，但是我们经常面临一个实际问题是目前这些开环杂质在指定色谱条件下到底是出单峰还是多峰？

从可以查询到有记录的药典标准看，就美罗培南开环杂质是确定为单一构型（EP和USP都收录为单构型-单峰），其他收录的开环杂质基本上都是默认为混合物，只是有很少部分混合物是出单峰，如氯唑西林钠开环杂质，头孢唑林钠开环杂质。其他大部分都是开环混合物出多峰（多为双峰），如阿莫西林开环杂质，哌拉西林开环杂质，氧唑西林钠开环杂质，二氯唑西林钠开环杂质，氟氯西林钠开环杂质，氯唑西林钠开环杂质，亚胺培南开环杂质等都是被EP或者USP明确收录为混合物，双峰产物。具体产品相关信息整理如图2：

图2：β-内酰胺开环杂质结构及出峰情况汇总表

这期重点想讨论下头孢妥仑匹酯的开环杂质到底是单峰还是双峰，进口注册标准里面的P1杂质并未限定于单一的手性构型结构，P1杂质化学名只明确了双键构型，从标准看开环产品是混合物是可以肯定的，就是开环后是单手性还是双手性中心消旋，暂时无法确认，P1产品结构如图3所示：

图3：头孢妥仑匹酯开环杂质P1进口标准和QCS网站收录情况

通过模拟药物的实际降解条件，根据我们目前实验结果：头孢妥仑匹酯开环产物基本上不可能拿到单一构型的产物；不管选用何种开环条件（例如：氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸氢钠等条件），叠加几张我们01的检测数据，都显示是双峰，其次我们也尝试过单独制备出单峰出来，但是产品冻干后还是会有少量异构体产生。从头孢妥仑匹酯颗粒进口注册标准(JX20090123)有关物质项看，P1也不是单峰，应该是双峰，但是标准过于模糊，只给了一个保留时间的范围，如图4：

图4：头孢妥仑匹酯颗粒进口标准有关物质项

如上图显示，在酸性或碱性条件下β-内酰胺的羰基收到亲核试剂进攻而发生开环反应，同时邻位手性中心在催化条件下发生手性的反转生成混合物结构。由于药物分子中的活性官能团影响在开环过程中手性消旋反应很容易发生。

另外该进口标准里面提到了开环杂质(P1)，开环二聚体(P16)以及二匹酯杂质(P17)（如图5），都是开环或者开环后的副产物，如果开环二聚体很难拿到单体，那么开环杂质的副产物拿到单体的概率就可想而知了。另外从我们对开环杂质的降解条件看，基本上很难控制到只拿到单体，目前遇到很多客户需要开环杂质要单峰的要求，我们也对开环杂质做了制备分离，分离出了单峰的开环杂质，但是如果从质量研究的角度，该产品在加速或者长期稳定性的时候产生了开环，但是是两个峰（我们做了相关强降解结果），如果之前把开环作为单峰研究，那么势必就会造成一个新的很大的未知杂质产生，后续如何定性和补充研究，这个问题可能需要研发老师特别注意。开环杂质如此，那么开环二聚体(P16)以及开环二匹酯(P17)杂质就很清晰了。

图5：头孢妥仑匹酯颗粒进口标准有关物质P16和P17结构信息

最后把收集的资料做了一个汇总，有感兴趣的资料，可以联系我们获取（如图6）。

图6：β-内酰胺类抗生素药典标准汇总