前沿合作 | 2D LCMS-QTOF鉴定乙酰半胱氨酸泡腾片的未知杂质

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        岛津中国创新中心与客户合作，采用岛津二维液相色谱串联四极杆飞行时间质谱（2D LCMS-QTOF）对乙酰半胱氨酸泡腾片的未知杂质进行结构鉴定。使用中心切割技术实现在线脱盐，获取高分辨质谱精确质量数预测杂质可能的分子式。结合二级特征碎片推测杂质结构，结合生产工艺快速锁定杂质来源。本研究成果有助于相关企业改进生产工艺、提升产品质量标准。

背景介绍

乙酰半胱氨酸（Acetylcysteine）是一种有机化合物，化学式为C5H9NO3S，具有较强的黏痰溶解作用，临床上主要用作黏液溶解剂。《中国药典》2020年版收载乙酰半胱氨酸颗粒，采用反相Ｃ18色谱柱，硫酸铵-庚烷磺酸钠缓冲溶液－甲醇（90-10）为流动相对有关物质进行控制。本文参考2020版《中国药典》，建立乙酰半胱氨酸泡腾片有关物质检查方法。临用新制样品中保留时间7.7 min有一个含量为0.57%的未知杂质，超过ICH Q3B要求的杂质鉴定限度，因此需要对其进行定性研究。

图1 乙酰半胱氨酸样品色谱图

岛津解决方案

分析仪器

岛津液相系统Nexera LC-40 +高分辨质谱仪LCMS-9030

二维分析条件

本工作采用二维柱切换技术在线脱除组分中的无机盐，通过二维色谱柱实现未知杂质与庚烷磺酸钠的分离，研究未知杂质在二维的出峰时间并设置相应的质谱检测窗口。基于LCMS-9030飞行时间质谱的高分辨，高质量准确度和二级特征谱图定性的功能，获取杂质的质谱信息。通过比较乙酰半胱氨酸与未知杂质的母离子和特征碎片离子的相关性对未知杂质进行科学合理的定性分析。

图2未知杂质的MS（A）和母离子m/z 336的MS2(B)质谱图（ESI-）

使用岛津分子式预测软件Formula Predictor Server对未知杂质进行分子式预测，其可能的分子式为C11H15NO9S。理论质核比为336.0395，实测值与理论值的相对误差为-2.7 ppm。二级质谱图中m/z 336到m/z 173观察到的质量数163的中性丢失恰好为一分子乙酰半胱氨酸。m/z 173脱去CO2和H2O生成m/z 111，m/z 111继续脱去CO2生成m/z 67。通过二级碎片解析可以推测未知杂质为乙酰半胱氨酸与某化合物反应生成，推测某化合物结构中至少含有两个羧基和一个易离去的羟基。与乙酰半胱氨酸分子式相比，未知杂质分子式多C6H6O6。假设未知杂质生成机理是脱水缩合，推测某化合物的分子式为C6H8O7。ChemSpider数据库中满足上述结构推测的搜索结果是：枸橼酸。

枸橼酸是乙酰半胱氨酸辅料中的一种，作为泡腾崩解剂起到加速药物溶解和吸收的作用。根据客户提供的生产工艺，枸橼酸与乙酰半胱氨酸加水混合后湿法制粒。在湿法制粒过程中加水量与未知杂质的含量正相关。因此推测未知杂质是枸橼酸与乙酰半胱氨酸脱水缩合而成，可能的裂解规律见图3。

图3未知杂质可能的结构和裂解规律

结论

岛津中国创新中心与客户合作使用二维液相高分辨飞行时间质谱2D LCMS-QTOF成功对乙酰半胱氨酸泡腾片中未知杂质进行结构鉴定。本文所建立的色谱方法具有快速、高分离度的优点，为乙酰半胱氨酸泡腾片杂质的分离、生产工艺改进、分析及产品质量控制提供了一定的参考。

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