Adrian Dieter Leistner

• All presented studies aimed on the improvement of the quality analysis of already monographed drugs. Thereby different LC methods were applied and coupled to i.e., the UV/VIS detector, the CAD or a hyphenation of these detectors, respectively. The choice of the chromatographic system including the detector was largely dependent on the physicochemical properties of the respective analytes. With the risk-assessment report on the API cetirizine we presented an exemplary tool, that can help to minimize the risk of the occurrence of unexpectedAll presented studies aimed on the improvement of the quality analysis of already monographed drugs. Thereby different LC methods were applied and coupled to i.e., the UV/VIS detector, the CAD or a hyphenation of these detectors, respectively. The choice of the chromatographic system including the detector was largely dependent on the physicochemical properties of the respective analytes. With the risk-assessment report on the API cetirizine we presented an exemplary tool, that can help to minimize the risk of the occurrence of unexpected impurities. An in- deep analysis of each step within synthesis pathway by means of reaction matrices of all compounds was performed. It is essential to understand the complete impurity profile of all reactants, solvents, and catalysts and to include them in the matrix. Finally, the API of this synthesis was checked if all impurities are identified by this tool. Of note, a shortcoming of such a targeted approach is that impurities can still occur, but they are not captured. This disadvantage can be partially compensated by non-targeted approaches if they are performed in parallel with the other studies that represent most of the impurities. However, this work also shows that even in a supposedly simple synthesis, potentially hundreds of by-products can be formed. For each of them, it must be decided individually whether their formation is probable or how their quantity can be minimized in order to obtain APIs, that are as pure as possible. In the dapsone project it was aimed to replace the existing old Ph. Eur. TLC method with a modern RP-HPLC method. This was successful and since Ph. Eur. 10.6, the method developed in this work, became a valid monograph. Within the revision process of the monograph, the individual limits for impurities were tightened. However, this new method needs HPLC instrumentation, suitable to perform gradients. As this is not always available in all control laboratories, we also developed an alternative, more simple method using two different isocratic runs for the impurity analysis. The obtained batch results of both, the new pharmacopoeial method and the more simple one, were in a comparable order of magnitude. Furthermore, within the method development stage of the Ph. Eur. method, we could identify one unknown impurity of the impurity reference by high-resolution MS/MS analysis. Also, in the baclofen project it was aimed to replace the existing Ph. Eur. method with the introduction of an additional impurity to be quantified. A corresponding method was developed and validated. However, due to the harmonization process of the pharmacopoeias, it is currently not used. In addition, we tried to find further, non- 116 SUMMARY chromophoric impurities by means of the CAD. However, except for one counterion of an impurity, no further impurities were found. Also, the aforementioned new impurity could not be detected above the reporting threshold in the batches analyzed. As the only individually specified impurity A is also present at a low level, it can be concluded that the examined batches of baclofen are very pure. The use of universal detectors, such as the CAD can be particularly interesting for compounds with no chromophore or those with only a weak chromophore. Therefore, we decided to take a closer look at the impurity profile of acarbose. Currently, acarbose and its impurities are being studied by low wavelength UV detection at 210 nm. Therefore, the question arose whether there are no other impurities in the API that do not show absorption at this wavelength. CAD, which offers consistent detection properties for all non-volatile compounds, is ideally suited for this purpose. However, it was not so easy to use the CAD together with the UV detector, for example, as a hyphenated detection technique, because the Ph. Eur. method uses phosphate buffers. However, this is non-volatile and therefore inappropriate for the CAD. Therefore, an attempt was made to replace the buffer with a volatile one. However, since this did not lead to satisfactory results and rather the self-degradation process of the stationary phase used could be observed by means of the CAD, it was decided to switch to alternative stationary phases. A column screening also revealed further difficulties with acarbose and its impurities: they show an epimerization reaction at the end of the sugar chain. However, since one wanted to have uniform peaks in the corresponding chromatograms, one had to accelerate this reaction significantly to obtain only one peak for each component. This was best achieved by using two stationary phases: PGC and Amide-HILIC. Impurity-profiling methods could be developed on each of the two phases. In addition, as expected, new impurities could be detected, albeit at a low level. Two of them could even be identified by spiking experiments as the sugar fragments maltose and maltotriose. Taken together, it can be concluded, that this work has contributed significantly to the improvement of the quality analysis of monographed drugs. In addition to the presented general tool for the identification of potential impurities, one of the methods developed, had already been implemented to the Ph. Eur. In an effort to improve the CAD's universal detection capabilities, additional methods have also been developed. Further, new improved methods for the impurity profiling are ready to use.…
• Alle vorgestellten Arbeiten zielten auf die Verbesserung der Qualitätsanalyse von im Europäischen Arzneibuch monographierten Wirkstoffen ab. Dabei wurden verschiedene flüssig-chromatographische Methoden angewandt und z.B. mit dem UV/VIS-Detektor, dem CAD oder einer Kombination dieser Detektoren gekoppelt. Die Wahl des chromatographischen Systems einschließlich des Detektors war weitgehend von den physikochemischen Eigenschaften der jeweiligen Analyten abhängig. Mit dem Bericht zur Risikoanalyse des Wirkstoffs Cetirizin haben wir einAlle vorgestellten Arbeiten zielten auf die Verbesserung der Qualitätsanalyse von im Europäischen Arzneibuch monographierten Wirkstoffen ab. Dabei wurden verschiedene flüssig-chromatographische Methoden angewandt und z.B. mit dem UV/VIS-Detektor, dem CAD oder einer Kombination dieser Detektoren gekoppelt. Die Wahl des chromatographischen Systems einschließlich des Detektors war weitgehend von den physikochemischen Eigenschaften der jeweiligen Analyten abhängig. Mit dem Bericht zur Risikoanalyse des Wirkstoffs Cetirizin haben wir ein beispielhaftes Instrument vorgestellt, das helfen kann, das Risiko des Auftretens unerwarteter Verunreinigungen zu minimieren. Es wurde eine eingehende Analyse der einzelnen Syntheseschritte anhand der Reaktionsmatrizen aller Verbindungen durchgeführt. Dabei ist wichtig, das vollständige Verunreinigungsprofil aller Reaktanten, Lösungsmittel und Katalysatoren zu verstehen und in die Matrix mit aufzunehmen. Schließlich wurde produzierte Arzneistoff-Chargen überprüft, ob alle Verunreinigungen mit diesem Werkzeug identifiziert werden konnten. Es soll aber nicht unerwähnt bleiben, dass ein Nachteil eines solch gezielten Ansatzes darin besteht, dass Verunreinigungen im Wirkstoff dennoch vorkommen können, sie aber nicht durch das Tool erfasst werden. Dieser Nachteil kann z.B. durch nicht-zielgerichtete Ansätze kompensiert werden, wenn sie parallel zu den anderen Untersuchungen durchgeführt werden, die bereits den Großteil der Verunreinigungen abbilden können. Diese Arbeit zeigt aber auch, dass selbst bei einer vermeintlich einfachen Synthese potenziell Hunderte von Nebenprodukten gebildet werden können. Für jedes von ihnen muss individuell entschieden werden, ob ihre Bildung wahrscheinlich ist und wie ihre Menge im Endprodukt minimiert werden kann, um möglichst reine Wirkstoffe zu erhalten. Im Dapsonprojekt wurde versucht, die bestehende dünnschichtchromatographische Ph.Eur.-Methode durch eine moderne HPLC-Methode zu ersetzen. Dies war erfolgreich und seit Ph. Eur. 10.6 wurde die in dieser Arbeit entwickelte Methode zu einer gültigen Monographie. Im Rahmen der Überarbeitung der Monographie sind auch die einzelnen Grenzwerte für Verunreinigungen verschärft worden. Die neue Methode erfordert jedoch ein HPLC-Gerät, mit dem man eine Gradientenelution durchführen kann. Da dies aber nicht immer in allen Kontrolllabors verfügbar ist, haben wir ein alternatives, einfacheres Prozedere entwickelt, bei dem zwei verschiedene isokratische Methoden für die Verunreinigungsanalyse verwendet werden. Die Batch- Ergebnisse der neuen und der einfacheren Methode lagen dabei in einer 118 ZUSAMMENFASSUNG vergleichbaren Größenordnung wie die Ph. Eur.-Methode. Darüber hinaus konnten wir eine unbekannte Verunreinigung der Verunreinigungsreferenz durch hochauflösende Massenspektrometrie identifizieren. Im Rahmen des Baclofen-Projekts sollte die bestehende Ph. Eur.-Methode ersetzt werden und die Monographie durch eine zusätzlich zu quantifizierende Verunreinigung ergänzt werden. Eine entsprechende Methode wurde entwickelt und validiert. Aufgrund des Harmonisierungsprozesses der Pharmakopöen wird sie jedoch derzeit nicht verwendet. Darüber hinaus haben wir versucht, mit Hilfe des CAD weitere, nicht- chromophore Verunreinigungen zu finden. Bis auf ein Gegenion einer Verunreinigung wurden jedoch keine weiteren Verunreinigungen gefunden. Auch die oben erwähnte neue Verunreinigung konnte in den untersuchten Chargen nicht oberhalb des Berichtsgrenzwert nachgewiesen werden. Da auch die sonst einzig individuell zu spezifizierende Verunreinigung A nur in geringem Maße vorhanden ist, kann der Schluss gezogen werden, dass die untersuchten Baclofen-Chargen sehr rein sind. Der Einsatz von universellen Detektoren wie dem CAD kann besonders für Verbindungen ohne Chromophor oder solche mit nur schwachem Chromophor interessant sein. Daher wurde das Verunreinigungsprofil von Acarbose genauer untersucht. Derzeit werden Acarbose und ihre Verunreinigungen mit Hilfe der UV- Detektion bei 210 nm untersucht. Daher stellte sich die Frage, ob es nicht noch anderen Verunreinigungen im Wirkstoff gibt, die keine Absorption bei dieser Wellenlänge zeigen. Die Detektion mittels CAD, der für alle nichtflüchtigen Verbindungen gleichbleibende Werte liefert, ist für diesen Zweck gut geeignet. Allerdings war es nicht so einfach, den CAD zusammen mit dem UV-Detektor z. B. als gekoppeltes Detektionsverfahren zu verwenden, da die Ph.Eur.-Methode Phosphatpuffer verwendet. Dieser ist jedoch nicht flüchtig und daher für CAD ungeeignet. Es wurde daher versucht, den Puffer durch einen flüchtigen Puffer zu ersetzen. Da dies jedoch nicht zu befriedigenden Ergebnissen führte und vielmehr die Selbstzersetzung der verwendeten stationären Phase mit Hilfe der CAD beobachtet werden konnte, wurde auf alternative stationäre Phasen ausgewichen. Eine Auswahl von verschiedenen Säulen zeigte zudem weitere analytische Schwierigkeiten mit Acarbose und ihren Verunreinigungen: Sie zeigen die Epimerisierungsreaktion am Ende der Zuckeralkohole. Da man für jede Komponente einen Peak in den entsprechenden Chromatogrammen haben wollte, wurde die beschriebene Reaktion durch Temperaturerhöhung beschleunigt. Dies wurde am besten durch die 119 ZUSAMMENFASSUNG Verwendung mit folgenden stationären Phasen erreicht: PGC und Amid-HILIC. Auf jeder der beiden Phasen konnten Methoden zur Erfassung der Verunreinigungsprofile entwickelt werden. Darüber hinaus konnten erwartungsgemäß neue Verunreinigungen nachgewiesen werden, wenn auch auf niedrigem Niveau. Zwei von ihnen konnten durch „Spiking“-Experimente als die Zuckerfragmente Maltose und Maltotriose identifiziert werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Qualitätsanalyse von monographierten Arzneimitteln geleistet hat. Zusätzlich zu dem vorgestellten allgemeinen Werkzeug zur Identifizierung potenzieller Verunreinigungen wurde eine der entwickelten Methoden bereits in die Ph. Eur. aufgenommen. In dem Versuch, die universellen Detektionsmöglichkeiten des CAD zu verbessern, wurden auch ergänzende Methoden entwickelt. Außerdem sind neue verbesserte Methoden für die Analyse von Verunreinigungsprofilen einsatzbereit.…