台式高分辨率质谱系统快速鉴定药物杂质

杂质分析对于药物的研发至关重要。在研究过程中，杂质谱信息能帮助药物化学家优化合成路线和避免潜在的有毒杂质。在开发过程中，当大量母体化合物存在时，鉴定和表征痕量杂质至关重要，从而促进了高分辨率、高灵敏度和高扫描速度的 HR-MS 仪器和智能化结构鉴定软件的发展。

　　

前言

杂质分析对于药物的研发至关重要 ¹。在研究过程中，杂质谱信息能帮助药物化学家优化合成路线和避免潜在的有毒杂质。在开发过程中，当大量母体化合物存在时，鉴定和表征痕量杂质至关重要，从而促进了高分辨率、高灵敏度和高扫描速度的 HR-MS 仪器和智能化结构鉴定软件的发展。

 

为了展示 HR-MS 在杂质分析和结构鉴定方面的能力，本文选用了市售药物奥美拉唑。本研究采用了赛默飞世尔科技的 Q Exactive 台式 Orbitrap 质谱仪和数据处理软件 Mass Frontier 来快速分析和鉴定奥美拉唑中杂质的结构。

方法

材料与试剂

奥美拉唑（CAS# 73590-58-6）购自 Sigma-Aldrich，产品号O104-100MG。

乙腈和水来自 Fisher Scientific

乙酸铵购自 Sigma-Aldrich，产品号 73594-25G-F。甲酸购自 Sigma-Aldrich，产品号 33015-500ml。

 

 

样品前处理

奥美拉唑溶液（0.5 mg/mL）配制在1:1 乙腈/ 水混合溶剂中。

 

HPLC 方法

色谱分离采用 Ultimate3000 UHPLC 系统。

色谱柱：Hypersil GOLD 柱，2.1mm×150mm，粒径 3 μm.

柱温：35 ℃，流速：0.5 mL/min，进样体积：8 μL

流动相：A - 水；B - 乙腈；C -100 mM 乙酸铵，用乙酸调节 pH 值到 5

 

梯度洗脱：

时间（min）           A%                   B%                   C%

0	80	20	5
13.0	20	60	5
15.0	20	80	5
16.0	10	80	5
16.1	10	20	5
20.0	80	20	5

质谱方法

质谱分析采用 Q Exactive 质谱仪的电喷雾正离子模式。在70,000 和 35,000 分辨率 FWHM@m/z 200 下分别采集高分辨全扫描一级质谱数据和数据依赖 Top3 二级质谱数据。

 

离子源条件：		Q Exactive 方法参数：	结果与讨论
离子化模式：正离子 ESI		AGC 目标（全扫描）：3e6	I. 高分辨率全扫描 -HCD MS/MS 鉴定杂质
离子源：HESI-II		AGC 目标（MS/MS）：1e5	采集得到奥美拉唑的高分辨率全扫描和三个最高强度的
鞘气流速：45 单位 N2		NCE：30，35% 阶梯变化	数据依赖 HCD MS/MS 数据。HRAM 全扫描和 MS/MS 数据
辅助气流速：10 单位 N2		扫描范围（全扫描 MS）：	提供了分子量和碎片信息。HCD（高能量碰撞解离）得到
喷雾电压（KV）：+3.5		180 到 1200 amu	了丰富的 MS/MS 碎片和低质量端碎片信息。利用 Mass
毛细管柱温度（℃）：320			Frontier 软件与这些信息互相配合，我们不仅快速检测出
S-lens RF 水平：50.0			奥美拉唑的主要杂质，而且可靠地测定了相应的元素组
加热器温度（℃）：400			成，如图 1&2 和表 1 所示。

 

 

 

图 1. 奥美拉唑的质谱总离子流图

 

 

 

图 2. 奥美拉唑的高分辨率准确质量数全扫描和 MS/MS 谱图

 

 

 

 

 

                                                 图 3. Mass Frontier 的 FISh 功能鉴定杂质

 

 

 

表 1. 已识别杂质的准确质量数和元素组成

 

峰识别号	分子式	（M+H）计算值	（M+H）测量值	误差 (ppm)
母离子	C17H19N3O3S	346.1220	346.1228	-0.5
1	C16H17N3O2S	316.1114	316.1116	0.5
2	C17H19N3O3S	362.1167	362.1172	0.7
3	C16H17N3O2	284.1394	284.1396	0.7
4	C17H19N3O3S	389.1278	389.1281	0.8
5	C18H21N3O4S	376.1326	376.1331	1.5
5’	C18H21N3O4S	376.1326	376.1323	-0.7
5’’	C18H21N3O4S	376.1326	376.1331	1.5
6	C18H18N4O2S	355.1223	355.122	-0.8
7	C17H19N3O3S	362.1169	362.1165	-1
8	C18H21N3O3S	360.1376	360.1375	-0.8
9	C26H27N5O5S2	554.1526	554.1535	1.5
9’	C26H27N5O5S2	554.1526	554.1535	1.6
10	C18H20N3O3SCl	394.0987	394.0993	1.5
10’	C18H20N3O3SCl	394.0987	394.0996	1.5
11	C17H19N3O5S	330.1272	330.1271	0.4
12	C28H29N2O5S2	538.1591	538.1596	0.3
13	C23H42N8O12S2	687.2436	687.2432	-0.7
14	C17H18N2O3S	331.1111	331.1112	0.5

 

 

 

II. Mass Frontier 用于未知物的结构鉴定 

 

图 4. m/z 为 376.1331 的杂质的三个同分异构体

 

索取文献了解Thermofisher台式高分辨率质谱系统快速鉴定药物杂质的策略

结论

 

Q Exactive 台式 Orbitrap 系统能实现全扫描和 MS/MS 数据的高分辨率准确质量数测定（HRAM），为未知杂质的结构鉴定提供至关重要的分子量和结构信息：HRAM 全扫描准确测定元素组成，而 HRAM MS/MS 能准确测定杂质成分。

 

Mass Frontier 碎片离子搜索（FISh）和“Fragment and Mechanism”功能，通过搜索 HighChem 碎片数据库准确鉴

定未知物的结构。

 

由 Q Exactive HRAM 数据和 Mass Frontier 软件组成的工作流程能帮助研究人员在药物研究的早期高效准确地鉴定每批次 API 中的杂质。

 

参考文献

 

1.   FDD Guidance for Industry, Q3A (R2) Impurities in New Drug Substances