论文题目：艾地普林原料药中试生产工艺（含三废处理）及产品质量研究
摘要：艾地普林（Aditoprim,ADP）是一种新型苄胺嘧啶类抗菌增效剂,与同类兽药相比安全性更高、抗菌效果更好,而且具有半衰期长、生物利用度高等特点,目前国内外都没有上市。对艾地普林进行药学研究是保证其安全、有效、质量可控的重要基础。本研究在前期工艺研究和质量研究基础上,按照兽药制备和质量研究指导原则,开展艾地普林原料药的中试工艺研究,并按生产质量管理规范（Good Manufacturing Practice,GMP）进行三批中试生产,在对中试产品进行全面质量研究基础上建立质量标准,同时对艾地普林原料药生产过程中的三废处理工艺进行研究。通过以上研究为艾地普林制剂的研制及后期临床试验提供质量合格的药品。1. 艾地普林原料药工艺研究艾地普林原料药合成工艺是以对二甲氨基苯甲醛（4-dimethylaminobenzaidehyde,PDBA）为原料,经还原、溴代、甲氧基取代、氰基还原-还原胺化、缩合、环合等六步反应而得到目标产物。本课题组前期已完成了艾地普林原料药实验室合成工艺,但是在缩合、环合反应这两步存在杂质多、产率低的问题。为更好的适应中试生产、提高产率、保证产品质量,本研究针对这两步进行优化。参考同类药物TMP（Trimethoprim,TMP）、溴莫普林（Brodimoprim,BDP）等合成工艺,分别采用正交试验对这两步反应进行优化,确定缩合工艺为:丙烯腈∶甲醇钠∶第四步中间体（ADP4）投料比为1.1∶2.5∶1.0,反应温度为35℃,反应时间6.5 h;环合工艺为:硝酸胍∶甲醇钠∶第五步中间体（ADP5）投料比为1.3∶2.0∶1.0,反应温度为120℃,反应时间8 h。优化后的两步反应收率分别提高到75.9%～82.8%和84.4%～87.5%。对艾地普林的精制工艺进行研究,采用重结晶方法,从结晶溶剂选择,溶剂使用量和结晶温度等因素对精制工艺进行优化。结果确定的精制工艺为:采用60%的甲醇/水做溶剂,溶剂使用量按照1.2 g/m L,回流1 h,趁热过滤,-10℃静置析晶,过滤后得到的结晶在60℃真空干燥12 h即得到产品。工艺验证三批放大,精制收率为91.1%～93.4%,外观由淡黄色粉末变为白色晶片,含量由92.8%～95.2%提升至98.8%～99.3%,单个杂质含量分别在0.11%～0.23%、0.12%～0.20%、0.14%～0.25%之间,杂质总量不超过1.0%。工艺优化后对艾地普林合成的完整工艺进行验证,首先在实验室完成了从200 g到4000 g逐步放大生产,结果表明:各批次产品外观色泽为白色粉末晶体,含量和有关物质检查符合质量标准。然后按照新药报批要求,于2018年9月在京山瑞生制药有限公司进行了连续三批艾地普林原料GMP中试,分别得到艾地普林原料28.27kg、26.17 kg、26.95 kg,批号分别为20180915、20180920、20180925。2. 艾地普林原料药中试产品质量研究本课题组前期已经对艾地普林进行了初步的质量研究,建立了质量标准草案。本研究主要对工艺验证产品,特别是中试产品按照质量标准草案进行检验,重点考察外观、有关物质和含量。通过对实验室不同批次产品和GMP中试产品的有关物质分析,进一步分析杂质谱,确定有关物质检查方法;分别采用高效液相色谱法和非水滴定法对批次产品进行含量测定。结果表明,按照优化后的工艺生产的不同批次艾地普林原料中,有关物质主要有3个,保留时间分别为8.4 min、16.0 min、27.2min,与前期质量研究的有关物质相同,单个杂质含量分别在0.10%～0.22%、0.15%～0.25%、0.15%～0.20%之间。采用非水滴定法对三批GMP中试产品进行含量测定,分别为99.05%、98.76%、99.28%;采用高效液相法以外标法对三批GMP中试产品进行含量测定,分别为99.13%、98.82%、99.31%。按照艾地普林质量标准草案,对三批GMP中试产品的熔点,干燥失重和炽灼残渣进行检查,结果表明熔点分别为215.4℃～216.7℃、217.3℃～218.4℃和215.4℃～216.7℃,干燥失重均小于1.0%,炽灼残渣均小于0.3%。在以上对艾地普林原料药中试产品质量研究的基础上,进一步制定了艾地普林原料药的质量标准。3. 艾地普林原料药稳定性研究按照《兽用化学药物稳定性研究技术指导原则》要求,对艾地普林原料药GMP中试产品开展影响因素试验、加速试验和长期稳定性试验。采用20180915批次原料药为影响因素试验供试品,分别在温度为60℃的条件下（高温）、相对湿度为90±5%的条件下（高湿）、光照强度为4500±500 lx的条件下（光照）放置10天,于第5天和第10天取样,按稳定性重点考察项目进行检测,结果显示:在高温条件下,有关物质增加0.12%,含量降低0.13%;在强光照条件下有关物质增加0.49%,含量降低0.40%;在高湿条件下有关物质增加0.36%,水分增加0.42%,含量降低0.85%。影响因素试验结果证明艾地普林原料药高温相对稳定,光照及高湿条件下含量下降明显,故应当干燥避光保存;加速试验采用三批GMP中试原料,按暂定包装（所用外包装采用模拟小桶,内置锡箔纸包装）,在温度为40±2℃,相对湿度为75±5%条件之下放置6个月,分别于第1个月、2个月、3个月、6个月末取样考察稳定性重点检测项目,三批样品在各项检测指标第6个月结果与0个月结果相比,外观色泽无变化,有关物质含量及种类无明显变化,含量降低分别为0.18%、0.12%、0.15%;三批长期试验按暂定包装（所用外包装采用模拟小桶,内置锡箔纸包装）,在温度为25±2℃,相对湿度为60±10%条件之下放置,于0个月、3个月、6个月、9个月、12个月、24个月,取样考察稳定性重点检测项目,目前已进行了12个月的长期稳定性考察,三批样品在各项检测指标结果与0个月初始结果相比,外观色泽无变化,有关物质含量及种类无变化,含量降低分别为0.11%、0.09%、0.12%。长期稳定性考察仍在继续。4.艾地普林原料药三废处理研究艾地普林原料药生产工艺中的三废主要是废液和废渣。其中用到的主要溶剂包括甲苯、甲醇、甲酸和乙二醇单甲醚,为减少污染同时降低成本,对溶剂进行回收再利用。其中甲醇和乙二醇单甲醚由于含水量的要求,需精制除水后再套用,其余溶剂则直接套用。回收溶剂经过3次反复套用后对产品收率进行考察,结果表明套用溶剂对工艺无明显影响;各步萃取水洗液废水、固体产品水洗液废水集中处理,实验室三批中试废水处理前p H值为10.71～11.23、色度为61～73、悬浮物为16.6～25.9、五日生化需氧量（BOD5）为219～263、化学需氧量（CODcr）为3906～4512、总有机氮量（TON）为39～42、总有机碳量（TOC）为176～186,经过蒸发除盐、调p H凝聚、芬顿氧化、微生物处理四步处理后,三批废水p H值为6.97～7.68、色度为7、悬浮物为0.0、五日生化需氧量（BOD5）为11～15、化学需氧量（CODcr）为11～14、总有机氮量（TON）为6～7、总有机碳量（TOC）为10～12,三批废水四步处理后各个指标均符合《化学合成类制药工业水污染物排放标准（GB 21904-2008）》;固体废渣主要是氯化亚铜、溴化钠、雷尼镍。其中第三步反应产生的废渣经过溶解和精制可得到不同品级的铜和溴化钠;第四步雷尼镍用30%氢氧化钠水溶液浸泡24 h进行活化,并进行活性测定为51 m LH2/g-Raney-Ni,高于质量标准（42 m LH2/g-Raney-Ni）要求,可重复活化套用。以上三废处理措施对废渣、溶剂充分回收利用,既可以降低成本也避免了污染;针对艾地普林合成过程中产生的废水设计四步处理,达到了排放标准,避免环境污染。以上研究对艾地普林原料药的工业化生产中三废的处理具有重要的指导意义和应用价值。本研究首次研究了艾地普林原料的中试生产工艺并进行了GMP中试生产,对中试产品进行质量研究,并对三批GMP中试产品进行了稳定性试验,进一步完善了艾地普林原料药的质量标准;研究了艾地普林生产的三废处理工艺,保证了艾地普林原料生产经济安全、绿色环保。通过以上研究完善了艾地普林原料的药学研究,为艾地普林制剂生产及临床研究提供合格的原料,为艾地普林的新药创制及产业化打下了坚实的基础。
关键词：艾地普林;GMP中试;三废处理;质量标准;稳定性
学科专业：基础兽医学
摘要
ABSTRACT
缩略语(Abbreviation)
1 前言
1.1 研究背景
1.1.1 抗菌增效剂概况
1.1.2 艾地普林概况
1.2 苄胺嘧啶类抗菌增效剂药学研究进展
1.2.1 合成工艺研究
1.2.2 质量研究
1.2.3 稳定性研究
1.2.4 中试及三废处理研究
1.3 研究目的和意义
2 材料和方法
2.1 仪器与设备
2.2 原料与试剂
2.2.1 原料及试剂
2.2.2 溶液配制
2.3 艾地普林原料药工艺研究
2.3.1 工艺优化
2.3.2 工艺验证
2.3.3 GMP中试
2.4 艾地普林原料药产品质量研究
2.4.1 有关物质的检测
2.4.2 含量测定
2.4.3 其他检测项目
2.5 艾地普林原料药稳定性试验研究
2.5.1 影响因素试验
2.5.2 加速试验
2.5.3 长期试验
2.6 艾地普林原料药三废处理研究
2.6.1 各步溶剂和催化剂回收套用
2.6.2 废水处理
2.6.3 废渣处理
3 结果
3.1 艾地普林原料药工艺研究结果
3.1.1 工艺优化结果
3.1.2 工艺验证及放大实验结果
3.1.3 GMP中试结果
3.2 艾地普林原料药产品质量研究结果
3.2.1 有关物质检测结果
3.2.2 含量测定结果
3.2.3 其他质量检测项目结果
3.2.4 质量标准
3.3 艾地普林原料药稳定性试验结果
3.3.1 影响因素试验结果
3.3.2 加速试验结果
3.3.3 长期试验结果
3.4 艾地普林原料药三废处理结果
3.4.1 试剂回收套用结果
3.4.2 废水处理结果
3.4.3 废渣处理结果
4 讨论
4.1 缩合(ADP_5)、环合(ADP)合成工艺的优化
4.2 精制工艺的建立
4.3 与前期工艺产品的对比
4.4 小试工艺向中试工艺的过渡
4.5 三废处理方案的建立
5 全文总结
参考文献
致谢
附录Ⅰ 研究生个人简介
附录Ⅱ 艾地普林原料药GMP中试标准操作规程(SOP)
附录Ⅲ 工艺流程
附录Ⅳ 艾地普林原料药质量标准
附录Ⅴ 答辩委员主要问题及回答