前言近年来，关于药品中亚硝胺污染物的存在和与致癌风险的关联引起了广泛的公众关注。特别是自华海制药事件以来，包括Sandoz、辉瑞公司等国际大公司在内的许多公司都因药品中的亚硝胺超标而被召回，造成了巨大损失。因此，对亚硝胺的生成机制进行全面了解，并针对原料药进行合理的风险评估显得尤为必要。针对多种的亚硝胺生成机制，本文提出了一套全新的符合现有认知体系下的亚硝胺形成三要素，为解决亚硝胺问题提供更全面的评估手段。 亚硝胺生成的机制[1]在进行亚硝胺风险评估时，通常认为亚硝胺的生成需要三个要素：亚硝化试剂、胺和酸性条件。首先，为什么一定需要酸性条件呢？亚硝化试剂如亚硝酸盐本身并不是有效的N-亚硝化试剂，但在弱酸性条件下可以形成更具反应性的亚硝鎓离子盐[NO]+或N2O3。
其次，如果不满足这三个要素，是否就不会存在亚硝胺的风险呢？事实上，亚硝胺的合成可以通过多种不同途径实现。 （1）伯胺。伯胺与亚硝酸一般是发生重氮化反应，生成极不稳定的重氮盐。重氮盐即使在低温下也会立即自动分解。因此伯胺产生亚硝胺的风险最低。 （2）仲胺。二级胺（这里特指的是与N连接的R基团为烷基或者芳香环）易发生亚硝化反应生成亚硝胺。如下图所示：
但其实任何含有NH基团的化合物都可能容易发生亲电性N-亚硝化反应，其中也包括（杂）酰胺、氨基甲酸酯、羟胺、羟胺醚、肼、肼酮、肼酰肼、尿素和鸟氨酸。通常，这些体系反应性通常比二级胺低，因为NH官能团的亲核性较弱。 羟胺和肼类化合物是一个例外，因为它们通常与二级胺一样具有亲核性。如下图所示：
（3）叔胺。仅当三级胺在氮原子α位带有质子时，它们才是适合的N-亚硝化底物。通常情况下，与二级胺相比，三级胺的反应性显著较低（据报道，反应性低于二级胺1000倍以上），因为它们需要额外的去烷基化步骤，α-CH键的断裂被认为是速率决定步骤。
叔胺主要降解为二级胺后发生亚硝胺，以NMP为例：
2.1 肼和肼酮类化合物以及N-硝基衍生物进行氧化和还原过程。
1）硝基胺的还原； 2）肼的氧化； 3）腙的臭氧分解 2.2 中性或碱性条件有活性羰基类化合物存在 活性羰基类化合物特别是甲醛、吡哆醛和一些苯甲醛可以在NO2−的中性和碱性溶液中从二级胺中产生亚硝基胺[1] [2]。反应速率随着对氮原子的立体位阻而变化，但所有反应速率都比酸性条件下的经典N-亚硝基化反应慢得多。如下图所示：
在碱性条件仲胺可以与亚硝酸酯发生类似酯交换的反应，在碱性环境得到亚硝胺的速度小于酸性水环境。如下图所示：
有机溶液条件下，仲胺也可以直接与亚硝酸酯反应生成亚硝酸酯。 亚硝胺风险评估言归正传，了解了亚硝胺生成的机制，我们也明白了光评估三要素是不够的，我们需要设计合适的评估手段，才能降低潜在亚硝胺的风险。 亚硝化反应速率与胺浓度和亚硝酸盐浓度的平方成正比。研究发现 N-亚硝胺形成速率 (r) 与胺含量成正比，因此 N-亚硝化反应的速率受亚硝酸盐浓度的影响更大[3]。[Amine]代表相关胺的含量，[ NO2−]代表亚硝酸盐含量，按下式：
为了更全面地考虑了亚硝胺的生成机制和潜在风险因素，笔者提出了新的三要素评价体系，具体如下： 要素一：亚硝化试剂或其前体。 1）反应中直接使用亚硝化试剂或其前体 常见的亚硝化试剂或其前体有亚硝酸钠（NaNO2）和亚硝酸叔丁酯（t-BuONO），亚硝酸（HNO2），一氧化氮（NO），亚硝酰卤化物（XNO，X=卤素），三氧化二氮（N2O3）和四氧化二氮（N2O4）。
2）溶试剂引入。 亚硝化试剂也不能单单考虑直接添加的，常见的试剂和饮用水中均可能引入亚硝化试剂或其前体。 在合成过程中使用的无机试剂，如硝酸盐、NaCl、NaOH和Na2CO3可以含有低浓度( ppm )的亚硝酸盐；硝酸通常含有二氧化氮，因此四氧化二氮作为杂质，也可能产生额外的亚硝酸，导致亚硝化[4]。 饮用水也是常见的亚硝酸盐的来源。根据下图饮用水中NDMA生成速率可以看出，当饮用水中亚硝酸盐水平在0.01mg/L或以下，生成亚硝胺的风险并不大[3]。这意味着了解所使用的水的亚硝酸盐含量有可能消除这种风险。
3）反应过程中产生的亚硝化试剂 羟胺（NH2OH）、氯胺（例如NH2Cl）、臭氧（O3）和硝酸盐（例如硝酸钠（NaNO3））在某些条件下可以作为间接亚硝化剂[4]。如果存在任何还原剂，硝基烷烃、卤代硝基烷烃、Fremy 's盐、亚硝基磺酰胺和硝基芳烃(例如通过氟化物脱硝)在某些情况下都可以产生亚硝化试剂。 因此我们需要对所用试剂或起始原料的合成过程进行了解，如果数量过于众多，尽量对最后三到五步反应的物料合成路线所用试剂进行深入了解或对风险较大反应（酸性、仲胺条件）用的试剂进行亚硝酸盐残留的检测。 要素二：可能形成亚硝胺的底物； 可能形成亚硝胺的底物不仅仅局限于脂肪胺、芳香胺还要评估羟胺和肼类化合物，以及其他可能含有仲胺作为杂质或降解产物的化合物包括酰胺溶剂，例如二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAC）和N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），季铵盐，例如四正丁基氟化铵（TBAF）和四正丁基溴化铵（TBAB）以及伯胺[4]。 要素三：促进反应条件 1）酸性条件。 酸性通常是pH 2~5（pH 3左右最佳）。盐离子促进反应进行。在低pH条件下，亚硝酸盐的亚硝化作用在很大程度上是由各种阴离子催化的，特别是卤化物或硫氰酸根离子，也由磷酸盐、醋酸盐和其他离子催化。但硫酸盐和高氯酸盐是明显的例外。
卤素Y的反应活性 I> SCN > Br> CI 2）存在活性羰基化合物。 存在活性羰基化合物（尤其是甲醛、苯甲醛）等催化剂则中性或碱性条件有亚硝化试剂存在下可能导致亚硝化。 3）存在氧化剂。 常见氧化剂如氧气、空气、臭氧、双氧水等，在中间体或试剂具有羟胺、肼、酰肼和腙结构的情况尤其需要关注。就如上文所说的肼、腙等结构可以直接被氧化成亚硝胺。 同时也要考虑使用到二级胺、三级胺被氧化降解为亚硝胺的情况，尤其是回收溶剂可能含有二级胺、三级胺的情况，多次回收套用的过程胺可能会被氧化成亚硝酸盐甚至亚硝胺。例如氧化剂的存在下，二甲胺可以在不额外添加亚硝化试剂的情况下生成NDMA[5]。 4）存在还原剂。 该因素主要是针对硝基胺被还原成亚硝胺的情况。同时，如果存在任何还原剂，硝基烷烃、卤代硝基烷烃、Fremy 's盐、亚硝基磺酰胺和硝基芳烃(例如通过氟化物脱硝)在某些情况下都可以产生亚硝化试剂。 结束语本文首次提出新的三要素评价体系更全面地考虑了亚硝胺的生成机制和潜在风险因素，包括亚硝化试剂或其前体、可能形成亚硝胺的底物以及促进反应的条件。这个评价体系有助于更好地评估亚硝胺的风险，并提供指导以降低亚硝胺污染物的风险。 最后，我们相信通过各方共同努力，亚硝胺在药品中的问题可以得到有效解决。持续的科学研究和技术创新将为解决亚硝胺问题提供更多的解决方案。我们期待着未来的进一步发展，以确保药品的质量和安全性，为患者提供更好的医疗保健服务。 www.regulet.com 编辑 \ 注册圈 / 作者 \ 木易阳  |
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来自： LSQLib > 《遗传毒性杂质研究》
