哌拉西林是半合成青霉素類抗生素，具廣譜抗菌作用，通過抑制細菌細胞壁合成發(fā)揮殺菌作用，對大腸埃希菌、變形桿菌屬、沙雷菌屬、克雷白菌屬、腸桿菌屬、枸櫞酸菌屬、沙門菌屬和志賀菌屬等腸桿菌科細菌，以及銅綠假單胞菌、不動桿菌屬、流感嗜血桿菌、奈瑟菌屬等其他革蘭陰性菌均具有良好抗菌作用，對腸球菌屬、A組或B組溶血性鏈球菌、肺炎鏈球菌以及不產(chǎn)青霉素酶的葡萄球菌亦具有一定抗菌活性，脆弱擬桿菌、梭狀芽孢桿菌等許多厭氧菌也對哌拉西林敏感。

哌拉西林鈉通過肌肉注射和靜脈注射給藥，廣泛分布于體液和組織中。與其他新型青霉素一樣，哌拉西林由腎臟和膽道機制排泄。消除的主要途徑是通過腎小球過濾，這會導(dǎo)致尿中未改變的化合物濃度高。哌拉西林已被批準用于腹腔內(nèi)、泌尿道、婦科、下呼吸道、皮膚和皮膚結(jié)構(gòu)、骨骼和關(guān)節(jié)、淋球菌感染和敗血癥中特定微生物的敏感菌株引起的嚴重感染患者。

總體而言，哌拉西林比其他青霉素具有更高程度的活性。前瞻性研究的證據(jù)表明，哌拉西林是一種高效的藥物，用于治療由易感微生物引起的感染患者。

一、研發(fā)背景

哌拉西林鈉原料在生產(chǎn)中受酸堿度、溫度及光照的影響會降解，產(chǎn)生各種雜質(zhì)，且哌拉西林鈉側(cè)鏈有3個酰胺鍵，易水解斷裂。其中歐洲藥典(EP)對哌拉西林鈉各雜質(zhì)研究透徹。哌拉西林鈉雜質(zhì)作為我司熱銷雜質(zhì)系列之一，為了更好的控制哌拉西林鈉雜質(zhì)的品質(zhì)，我司按照哌拉西林鈉EP方法對哌拉西林鈉的其中14種雜質(zhì)進行了研究，以更好的控制雜質(zhì)質(zhì)量。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1：哌拉西林鈉及哌拉西林鈉相關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)

二、HPLC 方法研究

在對哌拉西林鈉雜質(zhì)進行核磁及質(zhì)譜定性后，我司根據(jù)EP哌拉西林鈉有關(guān)物質(zhì)方法對雜質(zhì)進行HPLC液相分析，根據(jù)既定方案所檢測的結(jié)果如下圖2及下表所示。

圖2：沙美特羅雜質(zhì)定位圖

表1：哌拉西林鈉雜質(zhì)相對保留時間

根據(jù)以上結(jié)果我們可以看到各雜質(zhì)的相對保留時間與標準要求相差均在±0.05之內(nèi)，我司成功實現(xiàn)了對14種哌拉西林鈉相關(guān)物質(zhì)的中控和監(jiān)測。

專題知識

圖3：β-內(nèi)酰胺共振式反鍵軌道削弱示意圖

β-內(nèi)酰胺中的酰胺鍵具有很高的反應(yīng)活性，這是該類結(jié)構(gòu)發(fā)揮生物活性的關(guān)鍵因素，同時也帶來了研究過程中的巨大挑戰(zhàn)。

按照傳統(tǒng)的化學(xué)觀點，酰胺的C=O和C–N鍵之間存在一種共振效應(yīng)（π共振），也就是說，這兩個原子之間的電子會在幾種結(jié)構(gòu)（圖5、6、7）之間來回“跳動”，形成一個更穩(wěn)定的電子云結(jié)構(gòu)，降低傳統(tǒng)酰胺鍵的活性。這也是為什么傳統(tǒng)酰胺鍵是相對惰性的，你可以在實驗室任意的操作含有酰胺鍵樣品而不用擔(dān)心他的分解。

但除了這種π共振，還有一種情況是氧原子的孤對電子（沒參與成鍵的電子）會跑去干擾C–N鍵，把這個鍵“削弱”了（如圖8所示，氧的非鍵軌道與 C–N 鍵的 σ* 軌道之間相互作用）。那么5-6-7之間的共振平衡將被削弱，使分子更多的“停留”在高能量的結(jié)構(gòu)上（例如結(jié)構(gòu)5）。

從分子軌道層面分析，當分子結(jié)構(gòu)被“扭曲”時，比如說氮原子不再是平的，或者C–N鍵發(fā)生旋轉(zhuǎn)，那么上面提到的共振作用被極大削弱。共振減弱后，分子更傾向于表現(xiàn)出圖5那種更“傳統(tǒng)”的結(jié)構(gòu)。這會讓C–N鍵拉長，同時理論上C=O鍵會變短，反應(yīng)活性變得更高。

這也是為什么β-內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)很容易與水、醇類、胺類等親核的試劑發(fā)生反應(yīng)，而這些試劑又是色譜分析中的常用試劑，導(dǎo)致該類β-內(nèi)酰胺樣品在液相相關(guān)實驗中經(jīng)常會出現(xiàn)降解變質(zhì)的情況。

三、總結(jié)

哌拉西林鈉在雜質(zhì)控制方面要求極高，尤其由于其分子中β-內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)對熱、酸堿及有機溶劑極其敏感，在合成或儲存過程中極易發(fā)生開環(huán)。開環(huán)產(chǎn)物不僅可能與蛋白質(zhì)結(jié)合形成抗原，誘發(fā)過敏反應(yīng)，還可能進一步聚合，加劇免疫風(fēng)險。

我司采用標準化方法嚴格控制哌拉西林鈉雜質(zhì)標準品的的質(zhì)量，同時針對每一種雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點和穩(wěn)定性，為其量身定制了專屬的質(zhì)控方案。雖然部分雜質(zhì)純度受結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響，難以與其他類型雜質(zhì)等量齊觀，但我們在生產(chǎn)、檢測及儲存全過程中均進行了有效控制，確保其質(zhì)量穩(wěn)定、可溯源。

哌拉西林鈉雜質(zhì)作為我司熱銷產(chǎn)品之一，已配套齊全的圖譜、質(zhì)控資料，并支持定制開發(fā)。歡迎咨詢更多相關(guān)產(chǎn)品與服務(wù)。