GC-MS法测定甲磺酸中3种甲磺酸烷基酯类遗传毒性杂质

2024年5月25日发(作者：宝晴画)

472

学报

JournalofChinaPharmaceuticalUniversity

2020，51（4）：472-478

GC-MS法测定甲磺酸中3种甲磺酸烷基酯类遗传毒性杂质

陈忆铃，冯江江，杨海雪，时雅萍，李龙囡，冯芳

123121

（

中国药科大学药物分析系，南京211198；无锡市药品检验所，无锡214028；

扬子江药业集团南京海陵药业有限公司，南京210049）

摘要建立一种液液萃取GC-MS分析方法，用于测定甲磺酸中遗传毒性杂质甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯、甲磺酸异丙酯。

采用甲基聚硅氧烷毛细管色谱柱，程序升温，进样口温度220℃，不分流高压进样；质谱正离子模式，选择性监测m/z56、m/z

79、m/z80及m/z123离子。实验结果显示，甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯、甲磺酸异丙酯对应色谱峰之间实现了基线分离，空白

107.26%及108.85%，RSD均不超过4.54%。该方法具有专属、灵敏、准确、稳定、通用性好的特点，已用于多种不同来源市

售甲磺酸中甲磺酸烷基酯类杂质的检测和控制。

关键词

中图分类号R917文献标志码A

甲磺酸；甲磺酸烷基酯；遗传毒性杂质；液液萃取；GC-MS法；含量测定

文章编号1000-5048（2020）04-0472-07

doi

：

10.11665/.1000-5048.20200413

引用本文陈忆铃，冯江江，杨海雪，等.GC-MS法测定甲磺酸中3种甲磺酸烷基酯类遗传毒性杂质［J］.中国药科大学学报，2020，51（4）：

472–478.

Citethisarticleas

：

CHENYiling，FENGJiangjiang，YANGHaixue，inationofgenotoxicimpuritiesofalkylmethanesulfonates

inmethanesulfonicacidbygaschromatography–massspectrometry［J］.JChinaPharmUniv，2020，51（4）：472–478.

提取溶液无干扰；3种遗传毒性杂质在37~1480ng/mL范围内线性关系良好，且不同浓度水平平均回收率分别为104.99%、

CHENYiling

,FENGJiangjiang

,YANGHaixue

,SHIYaping

,LILongnan

,FENGFang

Determinationofgenotoxicimpuritiesofalkylmethanesulfonatesinmeth⁃

anesulfonicacidbygaschromatography–massspectrometry

DepartmentofPharmaceuticalAnalysis,ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanjing211198;

WuxiCenterforDrugSafetyControl,

Wuxi214028;

YangtzeRiverPharmaceuticalGroupNanjingHailingPharmaceuticalCo.,Ltd.,Nanjing210049,China

AbstractAnanalyticalliquid-liquidextraction-gaschromatography–massspectrometry(LLE-GC-MS)method

wasestablishedforthedeterminationofgenotoxicimpuritiesincludingmethylmethanesulfonate(MMS),ethyl

methanesulfonate(EMS)andisopropylmethanesulfonate(IMS)entHP-1MS

capillarycolumn(30m×0.32m,1µm)wasusedforseparatingtheanalytesbyprogrammedheatingwiththe

inlettemperatureof220°ectrometrywasoperatedinpositiveionmode,andselectiveionmonitors

weresetatm/z80forMMS,m/z79forEMS,m/z123forIMSandm/z56forinternalstandardbutyl

methanesulfonate(BMS).ResultsshowedthatthebaselineseparationofMMS,EMSandIMSwasachieved,and

theblankextractionsolutionhadnointerference;goodlinearitywasachievedintherangeof37-1480ng/mLfor

threealkylmethanesulfonates;ThemeanrecoveriesofMMS,EMS,IMSwere104.99%,107.26%,108.85%,

respectively,withRSD≤4.54%.Theestablishedmethodhasthecharacteristicsofgoodspecific,sensitive,

accurate,stableandversatility,andhasbeenusedforthedetectionandcontrolofalkylmethanesulfonate

impuritiesinmethanesulfonicacidfromavarietyofmanufacturers.

Keywordsalkylmethanesulfonates;genotoxicimpurities;methanesulfonicacid;liquid-liquidextraction;GC-

MS;determinationofcontent

收稿日期

基金项目

2020-05-08

通信作者Tel：E-mail：fengfang@

国家药典委员会药品标准制修订研究课题资助（2018-4-03）

第51卷第4期

陈忆铃，等：GC-MS法测定甲磺酸中3种甲磺酸烷基酯类遗传毒性杂质

473

ThisstudywassupportedbyChinesePharmacopoeiaCommissionontheResearchandRevisionofDrugStandards(2018-

4-03)

DNA

甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯、甲磺酸异丙酯是

致癌风险

反应活性物质，

［1-4］

，为此，全球药品监督管理部门高度重

在极低水平下仍存在致突变/

视，纷纷要求相关企业在药物研发、生产过程中对

其严格控制

［5-7］

2020

性杂质控制指导原则”

版《中华人民共和国药典》

，国家药典委员会在即将执行的

［8］

。

中新增了“遗传毒

甲磺酸盐类药物中甲磺酸烷基酯杂质可能来

源于副反应和起始物料甲磺酸。Teasdale等

［9-10］

通

过实验研究，提出了在甲磺酸盐合成过程中最大

限度的减少或消除甲磺酸烷基酯的策略。除酸碱

化学计量比、酸度、温度、水分含量及反应时间等

影响外，起始物料甲磺酸的质量十分关键。由于

甲磺酸成盐反应主要发生在药物合成的最终阶

段

［11-12］

，成盐过程中甲磺酸含有的甲磺酸烷基酯杂

质很可能被带入药物终产物中，带来安全隐患。

因此，对甲磺酸中可能存在的甲磺酸烷基酯进行

分析监测，对于甲磺酸盐类药物的安全和质量控

制十分重要。

有关甲磺酸中甲磺酸烷基酯类杂质检测的报

道不多。

酯、

-MS

Ramjit等

［13］

以乙腈为溶剂，采用直接进样

甲磺酸正丙酯及甲磺酸正丁酯，

法测定了甲磺酸中甲磺酸甲酯、

虽然方法简

甲磺酸乙

单，便于操作，但样本基质容易在气相进样口造成

污染。Zhou等

［14］

尝试采用柱前衍生化-高效液相

色谱法测定甲磺酸中甲磺酸烷基酯。由于所用衍

生化试剂的亲核性较差，该法仅能测定供试品中

的甲磺酸甲酯和甲磺酸乙酯，且每个样品分析需

时

30min。欧洲药典采用二氯甲烷液液萃取后

酸乙酯、

-MS法分析测定甲磺酸中的甲磺酸甲酯、

甲磺酸异丙酯

［15］

，方法表观简单，但实际

甲磺

应用时出现回收率偏低的问题。本研究在欧洲药

典方法的基础上，通过改变对照品溶液的配制方

法提高方法的定量准确度，并考察了质谱定量离

子及检测方式、毛细管色谱柱及升温程序、进样方

式及进样参数等对方法专属性和灵敏度的影响，

进一步通过比较单点校正法与标准曲线法的准确

度，确立了内标定量方法，并将该方法应用于不同

来源的甲磺酸质量控制与监测。

1材料

1.1

仪

-MS

器

有AOC-20i自动进样器，

-QP2020气相色谱

GC-MS

-质谱联用色谱仪，

solution4.45版工

配

BT25S

作站（日本Shimadzu公司）；BSA124S型电子天平、

1.2

甲磺酸甲酯

试

型电子天平

剂

（德国Sartorius公司）。

（99%，批号：A0356876）、甲磺酸

乙酯（99%，批号：A0341901）、甲磺酸异丙酯（99%，

批号：A0375206），均购自美国AcrosOrganics公

司

Ark

；甲磺酸正丁酯（98%，批号：AK114028，美国

19045160

Pharm

10210923

，

公司）

美国Tedia

；二氯甲烷

公司）

（色谱

；甲磺酸

/光谱级，

（≥98%，

批号：

批号：F1801073

，美国Alfa

、D1919052

Aesar公司）

，阿拉

；甲磺酸

丁试剂

（99.

有限

公

，

司）；其余均为市售分析纯试剂。

2方法

1色谱与质谱条件

定液为

1.1色谱条件AgilentHP-

µm

气：

min

℃

）

，

；

100%二甲基聚硅氧烷，

1MS

30m

毛细管柱

×0.32

（固

mm，

高纯氦气；

；再以

维

进

持

样口温度220℃；柱温：初始温度为

1min

流速为

℃/min

，10

升温至

℃/min

2mL/min

135

升温

；不分流高压进样：

℃

至

，维持

95℃

2min

，维

；

持

载

压力

250kPa，时间0.5min；进样量：2µL

度：

230

℃

质谱条件

；接口温度

电子轰击源

280℃；四极杆质量分析器，

（EI），离子源温

。

选择离子监测（SIM）模式。检测离子、检测时间窗

信息见表1。

Table1SIMmodeofcomponentstobetested

Component

m/z

MMS

EMS

Acquisition

4.30-4.80

period/min

IMS123

795.80-6.30

MMS:

IS-BMS5610.30-10.80

6.70-7.20

propyl

Methyl

fonate

methanesulfonate;

IS-BMS:

EMS:

Internal

Ethyl

standard

methanesulfonate;IMS:

-Butylmethanesul⁃

Iso⁃

474

学报JournalofChinaPharmaceuticalUniversity2020，51（4）：472-478

第51卷

2.2

2.2.1

溶液制备

及二氯甲烷5mL，振摇提取，静置使分层；取下层

有机相加无水硫酸钠0.7g，振摇，静置5min，取上

清液，即得。

2.2.2内标溶液量取甲磺酸正丁酯7µL，置

空白溶液于分液漏斗中精密加入水5mL

加无水硫酸钠0.7g，振摇，静置5min，取上清液，

即得。

2.2.4供试品溶液取供试品0.37g，精密称定，

置分液漏斗中，精密加入水5mL，摇匀，冷却至室

温；精密加入内标溶液5mL，振摇提取，静置使分

层；取下层有机相加无水硫酸钠0.7g，振摇，静置

5min，取上清液，即得。

3.1

结果

专属性考察

10mL量瓶中，加二氯甲烷稀释至刻度，摇匀，作为

量瓶中，加二氯甲烷稀释至刻度，摇匀，即得。

2.2.3混合对照品溶液

内标贮备液；精密量取内标贮备液5µL，置100mL

精密称取甲磺酸甲酯、

甲磺酸乙酯、甲磺酸异丙酯各25mg，置25mL量瓶

中，加内标溶液稀释至刻度，摇匀，作为混合对照

品贮备液；精密量取混合对照品贮备溶液74µL，

置10mL量瓶中，加内标溶液稀释至刻度，摇匀，

作为混合对照品中间贮备液；精密量取上述溶液

100µL，置10mL量瓶中，加内标溶液稀释至刻度，

摇匀，备用；于分液漏斗中精密加入5mL水及上述

溶液5mL，振摇提取，静置使分层；取下层有机相

“2.1”项下条件进样分析，记录色谱图（见图1）。

结果表明，甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯、甲磺酸异丙

酯和甲磺酸正丁酯的保留时间分别为4.63、5.99、

6.89、10.46min，空白溶液（图1-A）不干扰测定，各

良好。

相邻峰之间分离度良好（图1-B、1-C），方法专属性

98%，批号：10210923，美国AlfaAesar公司），按

取空白溶液、混合对照品溶液、供试品溶液（≥

Figure1CharacteristicGC-MSchromatogramsofblanksolution(A),standardsolution(B)andtestsolution(C)

1:MMS;2:EMS;3:IMS;4:IS-BMS

3.2

取混合对照品中间贮备液适量加内标溶液稀

线性关系考察

系列标准线性溶液，按“2.1”项下条件进样分析，

以各待测物与内标峰面积比为纵坐标，浓度为横

坐标进行线性回归，各甲磺酸酯在37~1480ng/mL

范围内线性关系良好，结果见表2。

Linearrange/(ng/mL)

36.75-1470.0

35.49-1419.6

36.14-1445.6

Residualsumofsquares

0.006992

0.001861

释至刻度制得质量浓度约为37，74，370，740，

1480ng/mL对照品溶液，经萃取-干燥处理后制得

Table2Resultoflinearitytestofthreealkylmethanesulfonates

Component

MMS

EMS

IMS

y=0.01505x+0.05030

y=0.02320x−0.01197

y=0.01628x−0.1621

Linearequation

0.9999

0.05633

3.3

和36.14ng/mL，定量限精密度分别为1.25%、

0.68%和0.37%，定量限准确度分别为105.73%、

MMS、EMS、IMS的定量限分别为36.75、35.49

定量限和检测限105.32%、101.53%。以信噪比约为3∶1的相应浓

7.35、7.10和7.23ng/mL。

度作为检测限，MMS、EMS、IMS的检测限分别为

第51卷第4期

陈忆铃，等：GC-MS法测定甲磺酸中3种甲磺酸烷基酯类遗传毒性杂质

475

3.4

EMS、IMS与内标峰面积比的RSD分别为0.51%、

0.43%和0.27%，仪器进样精密度良好。

3.5回收率

取混合对照品溶液，连续进样5次，MMS、

进样精密度0.37g，精密称定，加水5mL稀释，再分别加入质

量浓度为37、370和1110ng/mL对照品溶液5mL，

经提取干燥制得低、中、高3种质量浓度的加样回

收率溶液，每个质量浓度水平各3份，分别进样分

析。另取混合对照品溶液，同法测定。回收率试

验结果见表3，该方法准确度良好。

LevelIIIAveragerecovery/%

104.99

107.26

108.85

RSD/%

2.80

1.63

4.54

取甲磺酸样本（批号：10210923）共9份，每份

RecoveryofthreealkylmethanesulfonatesTable3

Component

MMS

EMS

IMS

101.55±2.70

105.05±0.58

102.82±1.32

LevelI

106.92±0.10

107.91±0.47

109.80±1.07

LevelII

106.51±0.72

108.83±0.19

113.92±0.54

3.6

37、370和1110ng/mL的供试品溶液，分别进样分

按“3.5”项下方法制备加标质量浓度分别为

重复性

法稳定性好、通用性强。

Table4Resultofcontentofthreealkylmethanesulfonatesinmeth⁃

anesulfonicacidsamples

析，记录峰面积，计算得各浓度水平下各甲磺酸酯

峰面积的RSD均不超过2.78%，该方法重复性

良好。

3.7稳定性考察

BatchNo.

P1306518

F1801073

D1919052

C10238789

10210923

20180306

P1451200

KSCC904

Lab1

MMS/(µg/g)

5.08

1.98

Lab2

4.84

1.86

Lab1

1.65

1.77

EMS/(µg/g)

Lab2

1.57

1.88

Lab1

0.31

IMS/(µg/g)

Lab2

0.31

取混合对照品中间贮备液适量加内标溶液稀

11.19

13.33

11.88

4.11

0.88

1.89

10.64

13.81

11.06

3.83

0.87

1.73

释至刻度制得质量浓度约为74、370、740ng/mL对

照品溶液，经萃取-干燥处理后，于室温（25℃）下

放置0h和8h后连续进样分析（n=3），结果表明，

各浓度水平下各甲磺酸酯与内标峰面积比3针平

均值的相对偏差的绝对值均不超过1.63%，表明

对照品溶液室温下放置8h稳定。

3.8

试验中分别考察了进样口温度变化±20℃、

耐用性考察

ND:Notdetected;Lab1:ChinaPharmaceuticalUniversity;Lab2:

WuxiCenterforDrugSafetyControl

进样口压力变化±50kPa、进样时间变化（0.3、

0.5、0.7min）、以及萃取静置时间（0~30min）对同

3.22%，方法具有较好的耐用性。

3.9样本测定

一甲磺酸样本含量测定结果的影响。结果表明，

各项因素下各待测物峰面积的RSD均不超过

4.1

讨论

溶剂和萃取剂选择

采用液液萃取预分离供试品中待测物与主成

分，对于毛细管气相色谱法定量测定微量杂质十

分重要。甲磺酸易溶于水或醇等溶剂，甲磺酸烷

基酯则在弱极性有机溶剂中溶解更好。有文献报

道

［16］

以正己烷为溶剂测定甲磺酸甲酯和甲磺酸乙

酯，待测物峰形严重拖尾；Wollein等

［17］

用正己烷提

取甲磺酸溴隐亭中甲磺酸烷基酯时回收率偏低，

推测是因正己烷为非极性溶剂，不能有效提取水

溶液中甲磺酸烷基酯。二氯甲烷微溶于水，与酯

类互溶，沸点适宜，在本试验中被用作甲磺酸烷基

酯杂质的萃取剂，水用作甲磺酸供试品的溶剂。

取各甲磺酸样本按“2.2.4”项下方法制备供

试品溶液，每个样本平行制备两份，按“2.2.3”项

下方法制备混合对照品溶液，上述溶液均按“2.1”

项下条件GC-MS分析，内标法计算供试品中MMS、

EMS、IMS的含量，结果列于表4Lab1对应栏目；复

核单位验证测定结果列于表4Lab2对应栏目。两

个实验室对相同甲磺酸供试品中甲磺酸烷基酯的

测定结果的相对偏差不超过4.42%，表明所建方

476

学报JournalofChinaPharmaceuticalUniversity2020，51（4）：472-478

第51卷

4.2

本试验采用质谱选择性离子监测模式定量测

质谱定量离子及定量方式确定

定各待测物。其中，甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯、内

标甲磺酸正丁酯分别采用丰度最高的m/z80、m/z

79、m/z56离子作为定量离子；而甲磺酸异丙酯，因

丰度最高m/z43离子在检测过程中极易受系统及

溶剂等因素干扰

［18］

，影响测定的专属性，定量离子

采用丰度略低、但质荷较大的m/z123离子。为进

一步提高检测灵敏度，试验时采用了分时段检测

单个离子序列。

4.3进样方式的优化

Figure2GC-MSchromatogramsofplitlessinjection(A)andpulsed

splitlessinjectionunder250kPa(B)

1:MMS;2:EMS;3:IMS

甲磺酸中甲磺酸烷基酯的检测属于痕量分析

范畴。为提高检测的灵敏度，本试验考察了不分

流进样与脉冲不分流进样两种方式的影响，结果

见图2。可见，不分流进样测得的色谱图（图2-A）

中，各待测物响应偏小且峰的对称性差；采用脉冲

不分流进样，当压力在200~300kPa范围内时，色

谱峰位恒定，各色谱峰峰形对称，甲磺酸甲酯、甲

磺酸乙酯、甲磺酸异丙酯对应峰的峰面积分别增

加了约134%、77%、140%（图2-B）。这是由于进样

口压力增加，各待测物在短时间内快速集中进入

色谱柱，谱带展宽小，峰形尖锐且对称度提高。此

外，进样口停留时间减少，也降低了待测物质发生

热降解的可能。

4.4色谱柱的比较及采用

甲磺酸中甲磺酸烷基酯的准确测定十分关键。试

验初期，参考欧洲药典，采用100%甲基聚硅氧烷为

固定液的非极性毛细管柱DB-1（15m×0.25mm，

1µm），进行分离分析。通过调整起始柱温、升温

速率、流速等色谱条件，发现甲磺酸中待测物与相

邻杂质的色谱峰之间很难实现基线分离（图3-A）；

改用5%苯基-95%甲基聚硅氧烷为固定液的毛细

管柱Rxi-5ms（30m×0.25mm，0.25µm），并尝试

优化色谱条件，结果（图3-B）杂质对甲磺酸乙酯色

谱峰仍存在影响；当采用HP-1MS（30m×0.32

mm，1µm），并优化色谱条件后，甲磺酸供试品色

谱图（图3-C）显示，各待测物峰形尖锐对称，各成分

mm，1µm）柱。

间分离度良好。故最终采用HP-1MS（30m×0.32

采用质谱选择性离子监测时，色谱分离对于

Figure3GC-MSchromatogramsoftestsolution(Innochem,904)inDB-1(A),Rxi-5ms(B)andHP-1MS(C)

1:MMS;2:EMS;3:IMS;4:IS-BMS

4.5

欧洲药典以对照品的二氯甲烷溶液作为参

对照品溶液配制方式的改变

甲烷萃取-无水硫酸钠干燥过程，而对照溶液并无

此操作的情况，本研究考察了对照品溶液制备时

经萃取-干燥处理与不进行处理对测定结果的影

响，结果见表5。

显然，改变对照品溶液配制方式，采用与供试

照，计算供试品中甲磺酸烷基酯的含量。据此试

验，结果均显示：甲磺酸甲酯存在回收率偏低现象

（约75%）。考虑到供试品溶液测定前经历了二氯

第51卷第4期

Table5

陈忆铃，等：GC-MS法测定甲磺酸中3种甲磺酸烷基酯类遗传毒性杂质

477

Comparisonofaveragerecoverybeforeandafterextraction-

dryingprocessofthreealkylmethanesulfonates(n=9)

供试品标准添加溶液，考察方法对甲磺酸甲酯、甲

磺酸乙酯、甲磺酸异丙酯测定的准确度及精密度。

结果发现，精密度均符合要求

［8］

，但甲磺酸异丙酯

测得浓度与标准添加浓度存在的相对偏差达

39.11%，说明方法对14.8ng/mL质量浓度的检测

达不到定量要求。提高验证用甲磺酸烷基酯浓

度，确定方法的定量限对应质量浓度为37ng/mL，

此时各待测物测定的相对偏差均小于20%。

4.7

药物中杂质的定量可采用内标标准曲线法或

标准曲线法和单点校正法的选择

Component

MMS

EMS

IMS

Beforeextraction-drying

process

75.65

91.74

92.98

Averagerecovery/%

Afterextraction-drying

process

104.99

107.26

108.85

品溶液一样的萃取-干燥处理，可解决应用欧洲药

典方法测定甲磺酸烷基酯时结果偏低的问题。

4.6

现行版《中华人民共和国药典》要求分析方法

定量下限的确定

内标单点校正法，本研究对两种方法所得结果的

准确度进行了比较。

表6分别列出了标准曲线法及单点校正法测

得的甲磺酸烷基酯低、中、高浓度、理论浓度以及

相对偏差。

的定量限须满足信噪比不小于10∶1，且准确度、精

密度符合要求。为此，本研究考察了甲磺酸烷基

酯信噪比约10∶1时对应的甲磺酸烷基酯质量浓

度，约为14.8ng/mL。进一步平行制备含此浓度的

Table6Comparisonofstandardcurvemethodandsingle-pointcalibrationmethodinpredictedconcentrationofthreealkylmethanesulfonates

Component

MMS

Actualconcentration/

(ng/mL)

36.75

73.50

367.5

735

Predictedconcentration/

(ng/mL)

34.24

72.59

Standardcurvemethod

Relativedevia⁃

tion/%

−6.83

−1.24

0.76

1.76

0.61

0.51

−0.14

1.27

0.70

4.99

0.06

1.04

0.96

Predictedconcentration/

(ng/mL)

36.95

73.50

Single-pointcalibrationmethod

Relativedevia⁃

tion/%

0.54

0.00

1.09

1.59

−1.49

−0.90

−0.31

−0.35

−2.21

0.00

3.87

6.35

7.12

0.00

2.45

370.3

747.9

363.5

723.3

EMS

1470

35.49

70.98

354.9

709.8

1479

35.67

71.66

1434

35.14

70.98

354.4

718.8

351.7

707.6

IMS

1420

36.14

72.28

361.4

722.8

1430

42.61

75.89

17.90

1415

35.34

72.28

354.6

723.2

−1.88375.4

768.7

可见，在定量限浓度附近，两种方法的测得值

与理论值的相对偏差均小于18%，中、高浓度水平

时相对偏差均小于8%，符合现行版《中华人民共

和国药典》对分析方法准确度的要求。鉴于测定

的便捷性，内标单点校正定量最终被用于本研究

建立的分析方法。

5结论

本研究建立的液-液萃取结合GC-MS法具有

简便、灵敏、专属、稳定且通用性好的特点，已成功

用于甲磺酸中微量甲磺酸甲酯、甲磺酸乙酯和甲

磺酸异丙酯的含量测定。

478

学报JournalofChinaPharmaceuticalUniversity2020，51（4）：472-478

第51卷

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