◆DMSO在酸性条件下加热的反应机理

方法建立背景

我公司在检测某盐酸盐类原料药残留溶剂时，按质量标准采用顶空进样法测定（稀释剂为二甲基亚砜），记录的气相色谱图（图1）中出现较大未知杂质峰（非合成过程中引入溶剂种类）。
 

                                                                                                                              图1 盐酸盐原料药1号供试品GC色谱图

原因排查

01文献查询

查询二甲基亚砜稳定性相关文献，报道二甲基亚砜在酸性条件下高温加热会发生分解，分解产物主要是甲硫醚（沸点38℃）、二甲基二硫醚（沸点109℃）和甲硫醇（沸点123℃）。
 

汇总《中国药典》2020年版二部收载的所有盐酸类品种的残留溶剂检测方法（见表1），共收载了37个有残留溶剂检测项目的盐酸盐品种质量标准，采用稀释溶剂为N，N-二甲基甲酰胺的有13个、采用水为稀释剂的有12个，采用二甲基亚砜为稀释剂的有12个。有汇总结果可见约1/3品种采用二甲基亚砜做稀释剂（顶空平衡温度为80~100℃，平衡时间为20-30min）。说明盐酸盐类品种的气相实验条件选择二甲基亚砜为稀释剂是较为普遍的现象，但是是否“存在即合理”呢？这些品种检测过程是否出现过较大未知杂质峰，所选方法是否是最优方法呢？让我们继续一探究竟。

02实验验证

调查公司其他在研盐酸盐类品种的残留溶剂检测图谱，发现另外两个盐酸盐品种的供试品气相色谱图中（详见图2和图3），均出现未知杂质峰。而对应的对照品和空白溶剂中均无该未知杂质峰，初步分析二甲基亚砜在酸性条件下80℃（常规顶空温度）时即可能发生分解。 
 

图2 盐酸盐原料药2供试品GC色谱图

图3 盐酸盐原料药3供试品GC色谱图
 

推测该未知杂质由DMSO在酸性加热条件反应产生，设计实验证实： 

①称取盐酸盐原料药1约500mg，加10ml二甲基亚砜溶解后，测得pH为2.2。 

②量取二甲基亚砜约10ml，用盐酸调节pH至2.2，精密量取1ml，置顶空瓶中，70℃平衡25min顶空进样，记录气相色谱图（见图4），由图可见，在RT9.405min处出现与供试品相同的未知杂质峰。另取2ml进行GC-MS分析，根据结构推测9.4min和12.8min杂质分别为二甲基甲硫醚和甲硫醇。

图4 DMSOGC色谱图

经上述实验验证结果可知，二甲基亚砜在酸性条件下顶空常规条件下进样会发生分解，生成甲硫醚、二甲基二硫醚和甲硫醇等杂质。盐酸盐类品种采用顶空法测定时应避免使用二甲基亚砜做稀释剂。
 

方法改善

取盐酸盐品种2和3样品适量，分别将稀释剂更换为50%N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基甲酰胺，其他色谱条件不变，顶空进样，记录色谱图（图5和图6），由图可见，未出现其他杂质峰。经方法学验证，方法专属性强、准确性高，重现性好。
 

图5 更换50%DMF为稀释剂的品种1的GC色谱图

图6 更换50%DMF为稀释剂的品种2的GC色谱图

其他注意事项小结

✎  盐酸盐类物料采用DMSO作溶剂时，应避免加热；在加热条件下，DMSO会与盐酸盐发生反应产生杂质；顶空加热至80度左右即会发生反应产生杂质； 

✎  更换DMF作溶剂可改善此现象；但是有的盐酸类原料药在DMF中的溶解性不满足测定要求时，可采用一定比例的DMF：水的混合溶液做溶剂。

✎  药典上约1/3盐酸盐品种采用水做稀释剂，纯水做溶剂会影响部分待测溶剂（比如甲醇）峰形。

附表：

ChP二部盐酸盐品种残留溶剂检测信息汇总表