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元素分析是確定化合物結構的重要手段,可以反映化合物的元素組成和結晶水數目等重要信息。元素分析是紅外、紫外、核磁共振、質譜等四大波譜分析的必要而有益的補充,是藥物結構研究必須進行的測試項目。但在一些申報資料中,申報單位在進行該項檢查時未結合化合物的結構特徵進行,僅進行了完成作業式的研究,從而得出錯誤的結論。下面結合審評中的一些具體實例對元素分析中的常見問題進行分析,希望能引起申報單位的重視。
1、忽視結構中的結晶水/吸附水
某些化合物結構中含有一定數目的結晶水,很多化合物還可能含有少量吸附水。在進行化合物的元素分析時,要考慮結晶水/吸附水對結果的影響,否則,很有可能得出錯誤的結論。
1.1結晶水改變的影響
含有結晶水的化合物在進行元素分析時,常見有兩類錯誤:
(1)測試前對樣品進行了重結晶處理,但重結晶的溶劑與合成工藝不一致,導致結晶水的丟失。如某化合物結構中含有2個結晶水,合成工藝中的重結晶為異丙醇-水,但在結構確證前對化合物採用丙酮進行了重結晶處理,導致化合物結構中結晶水數目的改變。
(2)乾燥除去吸附水時造成結晶水的丟失。為消除吸附水對元素分析的幹擾,在元素分析前往往對測試樣品進行乾燥處理,但如果化合物結構中同時還含有結晶水,則應注意乾燥方法的適用性。該類化合物的乾燥處理宜採用60℃真空乾燥等較為溫和的方法,而不能採用105℃真空乾燥或紅外燈乾燥的方法,否則容易造成結晶水的丟失。
1.2吸附水的幹擾
某些化合物具有很強的吸溼性,在放置過程中或測試過程中易吸附一定的水分,如果元素分析測試前不對樣品進行處理,則可能會造成氫元素量的偏高,碳、氮元素量的降低。該類化合物測試時應對樣品進行乾燥處理,且最好避免在陰雨天等環境溼度較大時進行測試。
2、忽視殘留溶劑的影響
樣品中殘留的有機溶劑,由於量較小,其存在一般不會對元素分析的結果產生影響,但有時某些有機溶劑可以與樣品形成溶劑化物,形成較為牢固的結合。如某含鋁的化合物,在用醇性溶劑進行重結晶時,可以與重結晶溶劑形成穩定的溶劑化物。在進行元素分析時,由於殘留溶劑的影響,造成測試結果與理論值偏差很大。經補充,申報單位重新對結晶溶劑進行了研究,改用非醇性溶劑對樣品進行了重結晶處理,消除了溶劑的幹擾。
3、測試元素偏少,不能全面反映結構
樣品中所含元素的種類對確證樣品的結構具有重要意義,但常規的元素分析儀僅能對碳、氫、氮三種元素進行分析,對氟、氯、硫、磷、金屬元素進行分析時,需採用其他化學方法。某些申報單位在申報含有上述元素的化合物時,僅對碳、氫、氮三種元素進行了測試,未對其他元素進行分析,不能全面反映化合物的分子信息,需要進一步對這些元素進行測試分析以全面反映化合物的結構。
4、用高分辯質譜代替元素分析時的問題
高分辯質譜法是採用解析度(M/△M)在10000以上的質譜儀對分子離子峰進行精確分析,並結合標準譜庫檢索,對化合物的分子組成進行推測。與元素分析相比,高分辯質譜具有更高的靈敏度和準確度,且方便快捷,樣品中少量雜質的存在也不會對結果產生影響,因而很多情況下,元素分析可以用高分辯質譜來代替。但以下兩種情況下,用高分辯質譜代替元素分析應慎重:
(1)質譜圖中無法得到分子離子峰或分子離子峰很小。如支鏈烷烴、醇類化合物等分子離子不穩定,往往不出現分子離子峰;醇類容易失水,出現(M-18)+的碎片峰,易把碎片離子分子峰誤認為分子離子峰。此時,需要降低質譜儀的電子轟擊能量,或採用軟電離的方法獲得分子離子峰。
(2)高分辯質譜不能全面反映化合物的結構。如有些化合物,可以形成單鹽酸鹽,也可形成二鹽酸鹽,結構確證的一項重要任務是確定分子中酸根的數目。而由於高分辯質譜中僅出現游離鹼的峰,因而此時不宜用高分辯質譜代替元素分析,否則,將不利於化合物全面信息的獲得。