美研|CMC系列(十五)：雜質(zhì)制備及結(jié)構(gòu)確證案例分享

2024-06-25

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雜質(zhì)譜研究要全面的考慮雜質(zhì)的來源、去向，需要結(jié)合具體的反應(yīng)監(jiān)控及后處理監(jiān)控來開展，特別是起始物料的雜質(zhì)研究，如果起始物料中的雜質(zhì)研究不夠透徹，那么起始物料的雜質(zhì)就會有很大的可能性繼續(xù)傳遞至后續(xù)的中間體。

案例分享：對中間體的未知工藝雜質(zhì)進(jìn)行制備和結(jié)構(gòu)確證

研究背景

客戶委托對中間體M01的未知工藝雜質(zhì)進(jìn)行制備和結(jié)構(gòu)確證。該雜質(zhì)LCMS不電離，無法通過LCMS得到化合物的分子量，在對制備液進(jìn)行后處理時，旋蒸和凍干都拿不到產(chǎn)物。

? 中間體M01的ROS：

中間體M01的ROS.jpg

研究思路

1、對比雜質(zhì)及中間體的紫外光譜

對比雜質(zhì)及中間體的紫外光譜.jpg

2、制備情況

1）液相純度大于98%；
2）waters SQD2堿性體系化合物不電離，酸性體系也不電離；
3）制備液高溫、室溫旋蒸后都會消失不見；
4）制備液凍干后，檢測不出峰。

3、根據(jù)以上，可以肯定的以及猜測可能的情況

1）從紫外判斷，未知雜質(zhì)的母核肯定有萘環(huán)結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)和中間體M01的紫外吸收完全一致，說明萘環(huán)沒有連接會導(dǎo)致紫外紅移或者藍(lán)移的基團(tuán)。
2）最有可能的是和萘環(huán)直接相連的亞甲基上面發(fā)生了變化。
3）不電離，化合物沒有ESI源可以電離的基團(tuán)。
4）旋蒸和凍干后液相檢測都不出峰。

懷疑可能的情況有以下三種：
猜想①：雜質(zhì)沸點(diǎn)低，和蒸汽同時蒸出
猜想②：雜質(zhì)降解生成了其他的化合物
猜想③：雜質(zhì)水溶性差，粘在旋蒸瓶壁，沒有檢測到

猜想過程：
◆ 旋蒸殘余的少量液體取出部分進(jìn)樣，根據(jù)前面的推測，雜質(zhì)有萘環(huán)，萘環(huán)穩(wěn)定，即使雜質(zhì)降解，萘環(huán)不會被破壞，一定會有新的產(chǎn)物峰出現(xiàn)，但是檢測不出峰，推翻猜想②；
◆ 把旋蒸后的溶液加入足量的有機(jī)溶劑，超聲混合后檢測，凍干后的旋蒸瓶中加入有機(jī)溶劑溶解后檢測，都沒有檢測到產(chǎn)物，推翻猜想③；
◆ 那么剩下的只有猜想①。

結(jié)合化合物結(jié)構(gòu)，起始物料穩(wěn)定，該步反應(yīng)是親核取代反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物應(yīng)該都是有胺基存在的，那么雜質(zhì)在LCMS檢測一定會電離；而檢測結(jié)果證明該雜質(zhì)沒有胺基存在，進(jìn)一步猜測雜質(zhì)大概率是由起始物料引入，是起始物料制備過程中產(chǎn)生。

4、SM01的ROS

SM01的ROS.jpg

5、制備液檢測GCMS

檢測發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)分子量是142.2，比萘多了一個甲基，根據(jù)制備液GCMS的檢測結(jié)果，結(jié)合起始物料的ROS，起始物料制備過程中可能會產(chǎn)生副產(chǎn)物甲基萘，隨后對甲基萘進(jìn)行調(diào)研。

? 甲基萘的理化性質(zhì)：
甲基萘是一種無色油狀液體，有類似萘的氣味，能與蒸氣一同揮發(fā)，易燃，不溶于水，易溶于乙醚和乙醇。相對密度（20℃）1.025,沸點(diǎn)245℃，閃點(diǎn)82.2℃。

從甲基萘的理化性質(zhì)，可以了解到甲基萘可以隨蒸汽一同揮發(fā)：甲基萘的極性小，水溶性差，制備液中有大量的水存在，在對制備液進(jìn)行旋蒸和凍干處理時，甲基萘?xí)S著蒸汽同時揮發(fā)；這一點(diǎn)很重要，關(guān)系到制備液的正確后處理方式。

6、改變制備液后處理方式

◆ 制備液直接使用正己烷萃取，充分振搖后取等體積上清液和下清液用等體積乙醇稀釋至相同體積；
◆ 檢測甲基萘的含量，發(fā)現(xiàn)正己烷層溶液中甲基萘含量高于水層，大概是5:1的比例；
◆ 取正己烷層旋蒸后處理，取一滴旋蒸液加乙醇稀釋后進(jìn)樣檢測，可以檢測到雜質(zhì)峰，對中間體M01的未知雜質(zhì)進(jìn)行定位對比，旋蒸液檢測的出峰時間與M01中未知雜質(zhì)出峰時間一致；
◆ 進(jìn)而對旋蒸液進(jìn)行GCMS檢測（圖1），旋蒸液檢測的分子量和制備液檢測的分子量一致，確定后處理方法，制備液第一次萃取處理完后再進(jìn)行第二次萃取，減少樣品損失，拿到產(chǎn)物后進(jìn)行核磁檢測確認(rèn)（圖2），確定雜質(zhì)為1-甲基萘。

圖1：GCMS棒狀圖.jpg

圖1：GCMS棒狀圖

圖2：H-NMR.jpg

圖2：H-NMR

總結(jié)

未知雜質(zhì)研究是一個綜合性工作，需要的知識也是綜合性的，需要研究者能夠根據(jù)雜質(zhì)和主成分的檢測情況推測可能的結(jié)構(gòu)變化，比如根據(jù)雜質(zhì)和主成分的紫外光譜差異來判斷雜質(zhì)的共軛變化、根據(jù)雜質(zhì)的紅外檢測情況推斷官能團(tuán)變化、通過質(zhì)譜確定未知雜質(zhì)是否含有鹵族元素（主要是Cl和Br）以及鹵族元素的數(shù)目等，還需要研究者有一定的有機(jī)化學(xué)功底，根據(jù)ROS推測反應(yīng)可能存在的副產(chǎn)物，結(jié)合雜質(zhì)的檢測情況綜合來判斷雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

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