孤儿药卡谷氨酸

二聚体杂质分析及合成路线分享

引言：本期将以卡谷氨酸USP标准中的二聚体杂质1-Carglumic Dimer为例，浅析该品种杂质研发生产难点。

Carbaglu(carglumic acid)卡谷氨酸-最初被FDA批准用于治疗N-乙酰谷氨酸合酶(NAGS)缺乏症，作为标准护理疗法的辅助疗法治疗NAGS缺乏症引起的急性高氨血症，用于NAGS缺乏症引起的慢性高氨血症的维持治疗。2021年01月26日罕见病制药公司Recordati宣布，美国食品和药物管理局(FDA)已批准Carbaglu(carglumic acid)200mg片剂，作为标准护理疗法的辅助疗法，用于儿科和成人患者，治疗由丙酸血症(Propionic acidemia，PA)或甲基丙二酸血症(Methylmalonic academia，MMA)引起的急性高氨血症。Carbaglu是第一个也是目前唯一1个FDA批准的治疗PA和MMA引起的急性高氨血症的药物。据国家药品监督管理局药品审评中心网站，2022年8月16日公布了远大医药（中国）有限公司卡谷氨酸片的优先审评申请。

首先看下USP标准收录了哪些杂质，杂质列表信息如图1：

图1：卡谷氨酸USP标准收录杂质和相对保留时间(RRT)信息

我中心结合USP药典标准资料，推导出对应的结构式信息如图2。

图2：卡谷氨酸USP标准中各杂质结构式信息（数据来源：QCS标准品研发中心）

本期主要以卡谷氨酸二聚体(1-Carglumic Dimer)为例，重点分析该杂质的研发合成难点，希望对大家有所帮助。

现将杂质合成工艺路线分享如下，如图3：

图3：卡谷氨酸二聚体(1-Carglumic Dimer)合成工艺路线（数据来源：QCS标准品研发中心）

在该杂质的合成设计中本中心设计了卡谷氨酸单体衍生化后缩合的实验策略，该实验路线共计5步，期间使用质谱和核磁共振手段进行中间体的监控。由于该产品的结构特殊性，合成中间体在质谱监测时存在困难。本实验室使用核磁共振与质谱相结合的方式完成了产品的克级制备。

尤其在单体B和C缩合生成目标结构骨架的过程中，由于卡谷氨酸中N-氨甲酰结构极易发生分子内缩合生成乙内酰脲 (Hydantoin)结构致使副反应的发生并导致目标结构的误判。本中心采用核磁共振氢谱法进行反应监控，并对中间体进行二维核磁结构解析，最终从反应体系分离得到目标结构。（由于产品和其他酰脲副产物有相同的分子量和相似的结构，常规质谱和核磁共振氢谱极易产生错判，出现张冠李戴。类似问题已导致多起卡谷氨酸有关物质B的勘误/召回，可参见文末案例）

在对卡谷氨酸二聚体（1-Carglumic Dimer）产品（QCS货号：RM-C071201）进行核磁与质谱的确认后，本研发中心使用高效液相色谱法对所生产产品进行进一步验证。按USP标准，卡谷氨酸二聚体相对保留时间（RRT）是5.6，我中心按USP标准方法对二聚体做了相应定位，数据与标准收录数据基本一致，从而进一步确认产品无误。具体数据如图4：

图4：卡谷氨酸二聚体USP方法下定位色谱图（数据来源：QCS标准品研发中心）

如果您需要该产品的小样或希望获得卡谷氨酸杂质的部分研究资料，请后台联系市场部同事。

杂质研究趣闻：

该产品为一个比较小众的产品，目前研发的客户不太多，但其中的故事却不少。其中卡谷氨酸USP有关物质B的结构鉴定也是一波三折。

在USP标准中有关物质B收录结构为7元环内酰脲。该结构的首次合成文献发表于美国化学会旗下知名《有机合成快讯》杂志，多家标准品生产商随即采用该路线进行商业生产。然而，缺乏对核磁数据的详细分析及产品质量的检验，生产厂商并未发现此文献中的数据错误，导致最终销售的产品实际为5元环外酰脲。

图5：卡谷氨酸有关物质B合成工艺（数据来源：QCS标准品研发中心）

该合成路线的结构确认是一场横跨学术、产业多个领域知识的碰撞，使用了HPLC、质谱、单晶衍射、核磁共振氢谱、碳谱、二维核磁（COSY和HMBC）检测技术，涉及有机合成科学家与分析化学科学家的联合探索。如果您感兴趣，请文末点赞。点赞超一百我们安排USP卡谷氨酸相关物质B专题，带你详细分析：

1. 相关物质B在原料药生产中的产生来源；

2. 相关物质B与5元环外酰脲结构的区分方法；

3. 该产品的学术研究结论及文献分享；

4. 解析是什么原因造成理论上是7元环但是实际最终产品却是5元环？

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