HPLC分析方法开发与验证

液相方法开发创诺集团分析技术研究所纪伟20160903液相色谱原理仪器原理色谱分离机制液相色谱的分离机理•正相•反相•体积排除•离子交换•其他–不同的分离模式是不同的机理吸附色谱的分离机理•随着样品在固定相上的吸附能力由大到小•在色谱柱上的保留由长到短吸附色谱概述•分离基于样品的极性差异。•洗脱次序∶一般为正相，即：极性低的先被洗脱•常用的流动相∶–非极性有机溶剂，如己烷–乙酸等为添加剂•常用固定相∶–硅胶、氧化铝、羟基磷灰石等。分配色谱的分离机理分配色谱概述•反相色谱的主要类型，基于分子的极性分离•洗脱次序：一般为反相，即极性高的先被洗脱•常用的流动相：–有机溶剂如甲醇、乙腈，水–应用添加剂，成为离子对、离子抑制方法•常用固定相：–碳十八、碳八、胺基等基团–反相色谱固定相多为键合相体积排除色谱的分离机理凝胶色谱概述•凝胶渗透（GPC）、凝胶过滤（GFC）•分离基于分子在溶液中的体积大小•洗脱次序：大分子先被洗脱•流动相不参与分离，只起溶剂作用•分离效率低•色谱行为容易预测离子交换树脂的分离机理离子交换色谱概述•适用于离子型化合物的分离•分离基于离子的带电特性•洗脱次序受多种因素的影响–填料（离子交换树脂）的种类∶阴/阳，强/弱，交换基团–样品分子特性–盐的种类、浓度–温度及pH值–有机溶剂SPCSPCSPSPt样品填料分析方法开发选HPLC参数时的基本考虑•溶解度-选择流动相的条件•分子量-在样品预处理时有用•官能团-有否离子化基团保留特性如何•检测特性-有否紫外吸收荧光•找出样品中不同组份之间的差异–摸索条件的重要线索HPLC方法建立的步骤3选择仪器类型，确定检测器及其参数2是否需要样品预处理，是否有特殊的步骤1了解样品的有关情况，明确分析目的7a回收纯化物质8方法论证进入常规实验室7b定量校正7c定性方法6检查出现的各种现象和问题(包括仪器、样品稳定性等）选择解决办法和特殊步骤5优化分离条件，选择最佳检测器参数、色谱柱、流动相比例等4选择液相色谱分离类型，色谱柱，流动相，其他相关条件（如波长等），进行预实验，估计最佳条件流动相的选择有机相：常用做反相流动相的溶剂是甲醇和乙腈：甲醇有其性价比的优势，但是甲醇活性高，可能与某些样品发生反应，而且甲醇在低波长下有紫外吸收，会降低分析方法的灵敏度；乙腈虽然价格很高，毒性比甲醇大，但是洗脱能力比甲醇强，很少与样品发生反应，用作流动相系统压力要比甲醇低很多，且截止波长比甲醇低20nm，增加了检测出在低波长下才有吸收的杂质的可能性，所以我们一般倾向于多用乙腈，少用甲醇。但是有时候样品峰形不好或者分离不好，更换溶剂试试是一个很好的选择，毕竟不同的溶剂提供不同的选择性。水相：对流动相的优化主要在水相上下功夫，水里可以加酸、加碱、加盐，从而改善峰形、提高分离度。流动相里加碱的情况比较少，主要还是加酸，常用的酸有磷酸、三氟乙酸、甲酸、乙酸、高氯酸、甲基磺酸等，其中最常用的是磷酸和三氟乙酸，磷酸在低波长下没有紫外吸收，而三氟乙酸在低波长下有，但是三氟乙酸易挥发而磷酸不行，所以单纯做液相，低波长下磷酸最合适，三氟乙酸有吸收，运行梯度时基线漂移很严重，而做液质就要考虑首选三氟乙酸了。水溶液中添加0.1%（体积）的磷酸或者三氟乙酸其pH值大概在2左右，用作流动相正好抑制硅羟基的活性，所以开发液相分析方法时流动相首选水加0.1%的磷酸，然后再以此为基础做优化。在单独用酸不行的时候就要考虑使用缓冲盐，缓冲盐的选择原则是：简单、稳定、缓冲能力强、配制简单，需要调pH值时要有相应的酸或碱。常用的缓冲盐是磷酸盐，主要是钾盐和钠盐，再有就是醋酸盐，常用的盐浓度在10~20mM左右。流动相里有时会需要调节pH值到碱性，具体pH要视色谱柱的耐受范围而定。•在缓冲盐做流动相时，出峰太早、峰形很差、相似结构的化合物峰因为拖尾或峰型太宽而不能达到基线分离时，可以考虑使用离子对试剂，常用的离子对试剂主要是各种烷基磺酸钠和四丁基铵盐，但是流动相里使用离子对试剂时，系统需要的平衡时间长，样品保留时间不是很稳定，因为离子对试剂的背景吸收基线会很差，且做完样品后需要长时间清洗，所以我们尽量不使用离子对试剂。使用缓冲盐时要注意流动相混合以后盐可能析出的问题和盐背景吸收导致基线漂移严重的问题，可以考虑在乙腈里加入10%的水，水中预先加入10倍水溶液浓度的缓冲盐，这样梯度中A、B两项盐的浓度相同，可以避免基线漂移严重的问题。原料药一般结构式比较大，分子构成比较复杂，开发分析方法时用水加磷酸效果可能效果不好，通常还要求最少尝试2和6.5两个pH值的磷酸盐缓冲溶液，并依据结果对流动相进行pH优化，如效果不理想再进一步尝试其它缓冲盐溶液。开发中间体或者IPC的分析方法时可以根据经验酌情简化流动相的选择过程。酸性组份中性组份碱性组份方法稳定区方法波动区(pKa+1.5)方法稳定区液相柱---保留值与pH的关系反相HPLC常用缓冲液缓冲液pKapH范围磷酸盐pK12.11.1~3.1柠檬酸盐pK13.12.1~4.1甲酸盐3.82.8~4.8柠檬酸盐pK24.73.7~5.7乙酸盐4.83.8~5.8柠檬酸盐pK35.44.4~6.4磷酸盐pK27.26.2~8.2羟甲基甲胺8.37.3~9.3氨9.28.2~10.2硼酸盐9.28.2~10.2甘氨酸9.88.8~10.81-甲基-哌啶10.39.3~11.3四氢化吡咯10.59.5~11.5二乙胺10.59.5~11.5三乙胺10.79.7~11.7磷酸盐pK312.311.3~13.3pH2.5磷酸0.1%三氟乙酸0.1%梯度的优化梯度优化主要是通过调节流动相的起始比例和梯度的斜率来调整样品的保留时间，优化样品的分离度。有机相起始比例越小，样品保留时间越长，随着梯度的改变，样品出峰的先后顺序也有可能改变。为了提高样品的分离度，尽量使用大比例的水做梯度的起始。对于添加缓冲盐的流动相要注意梯度变化过程中流动相组成改变时不能有盐析出。对于水加0.1%磷酸的流动相，开始时可以采用95%的水做起始，以95%的有机相结束,梯度的斜率一般采用凹线型的先小后大，梯度变化先慢后快，在此基础上再对梯度进行优化。使用缓冲盐溶液的梯度水相起始比例一般要从10~20%开始，为了防止盐析出，在梯度最后避免用纯的有机相做冲洗。一般一个API的样品采集的时间控制在40~50分钟左右，样品出峰在15~20分钟左右比较好，如果有极性非常小的杂质存在可以在最后加一段时间的大比例有机溶剂冲洗色谱柱，最后再设置10分钟左右的重新平衡时间。中间体和IPC的样品分析方法时间可以根据需要减半或者时间更短。波长的选择首先考虑流动相的截止波长：甲醇截止波长为205nm;乙腈截止波长为190nm;一般而言,大于上述波长都可以,但有时候为了保证灵敏度,高于20nm。对于中间体或终产品液相方法中波长选择一般是将杂质和目标产物混合到仪器进样，采用DAD全波段扫描，对比杂质及目标产物光谱吸收曲线，尽量在目标产物最大吸收附近兼顾杂质吸收，得出最优吸收波长，当一些杂质与主峰或其他几个杂质吸收差异比较大时考虑使用双波长检测法。分析方法验证分析方法验证方法验证，说白了就是对方法进行一次全身体检为了保证分析检测结果准确、可靠，必须对所采用的分析方法的准确性、科学性和可行性进行验证，以证明分析方法符合检测的目的和要求，这就是分析方法验证。方法验证在质量控制上有重要的作用和意义，只有经过验证的分析方法才能用于药品生产的分析检测，方法验证是制订质量标准的基础。方法验证内容包括方法的专属性、线性、范围、准确度、精密度、检出限、定量限、耐用性和系统适用性等，检测目的不同验证要求也不尽相同。1.专属性专属性是指分析方法能够将产品和杂质分开的特性，也称为选择性。对于纯度检测，可在标准品中加入产品中的已知杂质，或者直接用粗品，考察产品峰是否受到杂质的干扰，对于过程跟踪，可用反应体系样品来考察有没有其它的杂质干扰。必要时使用二极管阵列检测器或者质谱检测器进行色谱峰纯度检查。一般要求产品和杂质之间的分离度大于2.0。2.线性线性是在设定的范围内，检测结果与样品中原料或产品的浓度呈线性关系的程度。线性是定量检测的基础，需要定量检测的项目都需要验证线性。一般用贮备液经过精密稀释，或分别精密称样，制备得到一系列被测物质的浓度（5个以上），按浓度从小到大运行序列，以峰面积和浓度的函数作图，用最小二乘法进行线性回归计算，考察分析方法的线性。3.范围范围指在能够达到一定的准确度、精密度和线性时，样品中被分析物的浓度区间。简单的说，范围就是分析方法适用的样品中待测物的浓度最大值和最小值。需要定量检测的分析方法都需要对范围进行验证，纯度检测时，范围应为测试浓度的80％～120％。4.准确度准确度是指测定的结果与真实值之间接近的程度，所以也叫做真实度，需要定量得分析方法均需要验证准确度。准确度应在规定的范围内建立，对于原料药可用已知纯度的标准品或符合要求的原料药进行测定，必要时可与另一个已建立准确度的方法比较结果。5.精密度精密度是指在规定条件下，同一均匀样品经多次取样进行一系列检测所得结果之间的接近程度。精密度一般用相对标准偏差表示，取样检测次数应至少6次。精密度可以从三个层次考察：重复性、中间精密度、重现性。a、重复性是在相同的操作条件下、较短时间间隔内，由同一分析人员测定所得结果的精密度。一般是用100％浓度水平的样品测定6次的结果进行评价。b、中间精密度：同一实验室，在日期、分析人员、仪器等内部条件改变时，测定结果的精密度。c、重现性：指不同实验室之间不同分析人员测定结果的精密度。6.检出限检出限是指样品中的被分析物能够被检测到的最低量，不需要准确定量。检出限体现了分析方法的灵敏度。检出限的测定可以通过对一系列已知浓度被测物的试样进行检测，以能准确、可靠检出被测物的最小浓度来确定，也可把已知浓度样品的信号与噪声信号进行比较，以信噪比为3：1时的浓度确定检出限，一般要求能够达到进样浓度的0.05%。7.定量限定量限是指样品中的被分析物能够被定量检测的最低量，其测定结果需要一定的准确度和精密度，定量限体现了分析方法灵敏定量检测的能力。检测需要严格控制含量的杂质，必须考察方法的定量限，以保证杂质能够被准确定量。一般以信噪比为10：1时相应的浓度或进样量来确定定量限。8.耐用性耐用性是指测定条件发生小的变动时，测定结果不受影响的承受程度，耐用性主要表明方法的抗干扰能力，主要的变动因素包括：流动相的组成、流速和pH值、色谱柱、柱温等。经试验，应说明小的变动能否符合系统适用性试验要求，以确保方法有效。9.系统适用性试验液相色谱分析方法主要依赖高效液相色谱仪和色谱柱，在做方法验证时，有必要将高效液相色谱仪、色谱柱、流动相与实验操作、待测样品等一起当作完整的系统进行评估，并将系统适用性作为分析方法的组成部分，系统适用性便是对整个系统进行评估的指标。一般系统适应性的要求为：分析方法能够达到0.05%的检出限，主峰的拖尾因子0.5Tf2.5，主峰与杂质的分离度大于2.0，空白干净，主峰处无系统峰干扰。有时需要对分析方法进行全面或部分的再验证。当原料药合成工艺发生改变时，可能引入新的杂质，杂质检查方法和含量测定方法的专属性就需要再进行验证，以证明有关物质检查方法能够检测新引入的杂质，且新引入的杂质对主成份的含量测定应无干扰。当分析方法发生部分改变时，如检测波长发生改变，则需要重新进行检测限、专属性、准确度、精密度、线性等内容的验证，以证明改变后的分析方法的合理性、可行性。