Identificación, aislamiento y caracterización estructural de nuevos productos de degradación forzada de ertugliflozina utilizando técnicas analíticas avanzadas

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 9472 (2023) Citar este artículo

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La investigación aclara el comportamiento de degradación por estrés de Ertugliflozin, que se utiliza para el tratamiento de diabéticos tipo 2. La degradación se llevó a cabo según las directrices de la ICH y la ertugliflozina es relativamente estable en condiciones de hidrólisis térmica, fotolítica, neutra y alcalina; sin embargo, se detectó una degradación considerable en la hidrólisis ácida y la hidrólisis oxidativa. Los productos de degradación se identificaron mediante cromatografía líquida de ultra alta resolución-espectrometría de masas, se aislaron mediante cromatografía líquida de alta resolución semipreparativa y caracterización estructural mediante espectrometría de masas de alta resolución y espectroscopia de resonancia magnética nuclear. Se identificaron y aislaron un total de cuatro productos de degradación en la degradación ácida, que son los productos de degradación 1, 2, 3 y 4. Mientras que en condiciones oxidativas, se identificó el producto de degradación 5. Los cinco productos de degradación formados son nuevos, lo que no se informó anteriormente. Esta es la primera vez que se documenta una caracterización estructural completa de los cinco productos de degradación mediante el uso de una técnica analítica con guión. En el presente estudio se utilizaron espectroscopia de resonancia magnética nuclear y de masas de alta resolución para obtener una confirmación concreta de las estructuras de los productos de degradación. El método actual también se usa para identificar productos de degradación con tiempos de ejecución más cortos en el futuro.

En la medicación para la diabetes tipo 2, la ertugliflozina se utiliza como inhibidor1,2,3. Está disponible como medicamento único y combinado con sitagliptina y metformina HCl. La literatura disponible en el mercado revela cierta validación del desarrollo de técnicas analíticas y bioanalíticas, y estudios de estabilidad que sugieren que son accesibles con el fármaco (Ertugliflozina) y la mezcla de sitagliptina y metformina. El medicamento Ertugliflozin (nombre de marca Steglatro) se usa para tratar la diabetes tipo 2. La Administración de Alimentos y Medicamentos autorizó su uso como monoterapia y en una combinación de dosis fija con sitagliptina o metformina en los Estados Unidos4. Fue aprobado para su uso como monoterapia o tratamiento combinado en Europa en marzo de 2018. Ertugliflozina pertenece a la familia de medicamentos conocidos como gliflozinas y es un inhibidor de SGLT2. Segluromet se vende junto con metformina y Steglujan se ofrece junto con sitagliptina.

Ertugliflozin se comercializa bajo la marca Steglatro. Su fórmula molecular es C22H25ClO7 (P. Mol.: 436,13) y el nombre químico es 5-(4-cloro-3-(4-etoxibencil)fenil)-1-(hidroximetil)-6,8-dioxabiciclo[3.2.1 ]octano-2,3,4-triol. Ertugliflozin está en forma de sal de ácido piroglutámico y se presenta como un polvo cristalino blanco no higroscópico. Es soluble en acetona y etanol, ligeramente soluble en acetonitrilo y acetato de etilo, y solo en agua escasamente soluble. La Figura 1 resume la estructura de Ertugliflozin y sus productos de degradación. Escudriñando la literatura se encontraron pocas publicaciones sobre el análisis de ertugliflozina única y combinada con metformina y sitagliptina. Se informó el desarrollo de la estrategia de ertugliflozina para su combinación con metformina RP-HPLC5,6,7,8,9,10,11, con sitagliptina12,13,14,15,16,17,18, en combinación con metformina y sitagliptina19. Se han informado varias estrategias bioanalíticas que utilizan enfoques LC-MS/MS para detectar sitagliptina en plasma y ertugliflozina20,21. Sin embargo, hasta ahora, no había literatura disponible para explicar los productos de degradación de Ertugliflozina y su caracterización. Ninguna de las publicaciones proporcionó los estudios de RMN, espectrometría de masas de alta resolución e IR de los productos de degradación. El presente estudio explica la caracterización estructural detallada de los 5 productos de degradación de Ertugliflozin. Por lo tanto, la investigación actual se esforzó por proporcionar evidencia concreta de las estructuras de los productos de degradación, lo que implicó el desarrollo del método cromatográfico del método UHPLC-MS para ERG y sus 5 productos de degradación, bien resueltos en 4 minutos de tiempo de ejecución junto con HRMS/MS, IR, y NMR (1D, 2D) experimentos.

Estructuras de Ertugliflozin y sus productos de degradación.

La muestra de obsequio farmacéutica activa de ertugliflozina se obtuvo de organizaciones farmacéuticas líderes en Hyderabad. Los reactivos y productos químicos utilizados para la investigación fueron hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, peróxido de hidrógeno al 30% (grados analíticos), ácido fórmico (grado LCMS), acetonitrilo (grado HPLC), adquiridos de Honeywell Research Chemicals, India. El agua utilizada para el análisis procedía de un instrumento milli-Q de Millipore, Ámsterdam, Países Bajos. Dimetilsulfóxido-d6 (calidad NMR) de Cambridge Isotope Laboratories, Inc. D, 99,9 % + 0,03 % v/v.

Los instrumentos analíticos y el software compatible contratados para el presente trabajo son el instrumento UHPLC-MS de Acquity UHPLC frontend con detector de cuadrupolo simple Waters y software maslynx 4.2. Instrumento HRMS de Thermo con Dionex ultimate 3000 LC frontend q-exactive orbitrap MS con fuente de iones ESI y software x-calibur. Instrumento de purificación del módulo binario 2545 de Waters, detector-2489 y automuestreador 2707 con software chrom scope-2.1. Instrumento de RMN de Bruker Avance neo 400 MHz con software topspin 4.09. Balanza analítica de Sartorius-SQP-F e instrumento de espectroscopia infrarroja de Shimadzu ir-afinity-1S y software de solución de laboratorio.

La resolución de la cromatografía líquida se logró en el detector de masas de cuadrupolo único (SQD2) fabricado por Waters conectado con UHPLC Acquity y detector de matriz de fotodiodos (PDA). Se utilizó polaridad dual negativa y positiva con fuente ESI (ionización por electropulverización) con espectrómetro de masas de cuadrupolo simple de agua para el análisis de masas. La optimización de MS se realizó utilizando el modo de exploración de 100 a 1200 Daltons (Da). La temperatura de desolvatación se mantuvo a 350 °C. Para el caudal de desolvatación se fijó 700 L h−1 de gas y 60 L h−1 el de gas cónico. El instrumento de cromatografía líquida-espectrómetro de masas se operó utilizando el administrador de aplicaciones MassLynx 4.1. Las muestras se mantuvieron a una temperatura de 10 °C y se procesaron con un tiempo de ejecución cromatográfico más corto de 4,0 min y un volumen de inyección de 0,5 µL.

En la búsqueda de un método apropiado, confiable y reproducible, se seleccionaron diferentes tampones usando diferentes columnas para optimizar la resolución. Inicialmente, el desarrollo del método se realizó utilizando ácido trifluoroacético, ácido fórmico, tampones de bicarbonato de amonio y diferentes columnas como agudeza fenilo, C18 y CSH C18. Durante numerosas pruebas, el tampón de ácido fórmico al 0,1 % con acquity BEH C18 mostró resultados positivos y alentadores, y las pruebas restantes obtuvieron una resolución deficiente o deficiente. Además, se realizaron pruebas exhaustivas en la columna acquity BEH con varias condiciones de velocidad de flujo y gradiente. La separación óptima de todos los productos de degradación y API se logró en la columna Waters Acquity UPLC BEH C18 (50 × 2,1 mm, 1,7 µm). La fase móvil incluía las fases móviles A y B que tenían ácido fórmico al 0,1 % en agua y ácido fórmico al 0,1 % en acetonitrilo. La separación se logró mediante el programa de gradientes Tiempo (min)/B conc (%): 0/3, 0,5/3, 2,5/98, 3,5/98, 3,6/03, 4/03 a un caudal de 0,4 mL min−1 y temperatura de columna de 35 °C. Se usó un detector de matriz de fotodiodos (PDA) para monitorear los eluyentes. El diluyente utilizado en la proporción de 1:1 (v/v) mezcla de agua y acetonitrilo. Los 6 picos se separaron con buena forma de pico y resolución en esta condición. El rastro de desarrollo del método final se muestra en la Fig. 2, y los rastros de degradación se muestran en la Fig. 3.

Desarrollo del método de ertugliflozina y sus productos de degradación en la columna acquity BEH C18.

Vía de degradación de ertugliflozina hidrólisis ácida (A) e hidrólisis oxidativa (B).

Las muestras se analizaron utilizando una fuente ESI equipada con Thermo Q Exactive orbitrap MS; UHPLC Dionex Ultimate 3000 con detector PDA como front-end. Los parámetros de la fuente del instrumento utilizado fueron Voltaje de pulverización: 3,5 kV; Caudal de gas auxiliar: 14; Temperatura Capilar: 270 °C; Caudal de gas de barrido: 3; Calefactor aux gas Temperatura: 440 °C. Caudal de gas envolvente: 53. Los datos de masa se adquirieron utilizando el software xcalibur. Se utilizó reserpina (masa monoisotópica: 608,2734 Da) como patrón para comprobar la precisión del analizador de masas. Las condiciones cromatográficas fueron como UHPLC-MS. Los datos de HRMS para todos los productos de degradación se muestran en la Fig. 4. Los datos de fragmentación de masa obtenidos en el análisis HRMS-MS para todos los productos de degradación se muestran en la Tabla 1.

Datos HRMS y HRMS-MS para ertugliflozina y sus productos de degradación.

HPLC semipreparativo 2489 de Waters con detector UV dual, módulo de bomba 2545 y administrador de muestras 2707 con colector de fracciones automático-III. Todo el instrumento se controló con el software ChromScope-2.1 y se utilizó Luna C18 150 × 25 mm, 5 µm empaquetada internamente para aislar los productos de degradación. Todas las fracciones puras aisladas se liofilizaron utilizando el liofilizador Lyofreeze.

Se observó degradación en ambientes ácidos y de peróxido. Para neutralizar la muestra hidrolizada con ácido, se utilizó una solución saturada de (NH4)2CO3 y la solución resultante se solidificó mediante liofilización. Después de diluir la solución de peróxido, se evapora para obtener un sólido libre. Para la purificación por HPLC preparativa, se disolvió la muestra idéntica en una pequeña cantidad de la fase móvil.

Los espectros de RMN 1H, 13C y 2D de la ertugliflozina y los productos de degradación se analizaron en disolvente DMSO-d6 en un instrumento de RMN Bruker Avance Neo de 400 MHz equipado con una sonda de observación de banda ancha (BBO) de 5 mm con un sistema de ajuste de gradiente Z con sensibilidades de 225 :1 y 480:1. La señal de TMS (tetrametilsilano) a cero ppm se usó como referencia para 1H y la señal de septeto de 39,5 ppm de DMSO-d6 para 13C.

Se utilizó el modelo Shimadzu IR-Afinity-1S con software de soluciones de laboratorio para reconocer los grupos funcionales como el alcohol, la cetona y la clorocetona presentes en los compuestos. Se usó KBr como medio de dispersión para preparar los gránulos de muestra.

Según las directrices de estabilidad de la ICH22,23,24,25,26, se emplearon varios parámetros de degradación forzada, es decir, condiciones térmicas, de oxidación fotolítica, neutras, ácidas e hidrolíticas básicas. Se realizó un estudio de degradación forzada de ERG como se menciona en las directrices ICH para el estudio de estabilidad. La solución estándar de ERG (10 mg mL−1), se transfirió un mililitro de la solución a un matraz volumétrico de 10 mL y se diluyó hasta la marca con una solución de peróxido de hidrógeno al 30 %. La solución se agitó a temperatura ambiente. Se tomó un mililitro de la solución y se completó hasta 10 mL con agua ACN (1:1 v/v). Para obtener una concentración final de 100 µg mL−1, se tomó para estudios posteriores para obtener el comportamiento de degradación. Para la fotodegradación, se expusieron 25 mg de muestra de ERG a luz UV de 254 nm durante 48 h en una cámara UV. Para la degradación térmica, 25 mg de muestra de ERG se mantuvieron a 100 °C durante 48 h y se utilizaron para estudios adicionales para observar el comportamiento de degradación.

Para el estudio de hidrólisis neutra, ácida y básica, se preparó una solución madre estándar de ERG (10 mg mL−1) en ACN y agua (1:1 v/v). Se transfirió 1 ml de solución madre estándar de ERG a un matraz volumétrico de 10 ml. Luego enrasar usando agua para la degradación neutra, NaOH 1 N para la degradación alcalina y HCl 1 N para la degradación ácida (Inicialmente, se realizó el mismo procedimiento con NaOH 0,1 N y HCl 0,1 N. Sin embargo, no se observó una degradación considerable, por lo que la fuerza del ácido y la base se incrementaron a 1 N). La solución se mantuvo en agitación a una temperatura de 60 °C. Se tomó un mililitro de la solución, se neutralizó y se transfirió a un matraz volumétrico de 10 mL. Luego se completó el volumen a enrase con agua para obtener una concentración final de 100 µg mL−1. Se tomó para estudios posteriores obtener el comportamiento de degradación.

El compuesto ERG es altamente estable en condiciones neutrales, de hidrólisis básica, fotolíticas y térmicas y no mostró ninguna degradación, lo que confirma la estabilidad de ERG en las condiciones anteriores. Se encontró que el fármaco era lábil a la hidrólisis ácida ya las condiciones de peróxido. Como resultado, se observó ~ 15–20 % de degradación tanto en peróxido (30 % de H2O2 con agitación a temperatura ambiente, hasta 48 h) ácido (HCl 1 N con reflujo a 60 °C de temperatura de agitación, hasta 48 h) Y condiciones. Las condiciones de degradación detalladas y los resultados se muestran en la Tabla 2, y los cromatogramas de degradación de las condiciones de hidrólisis ácida y peróxido se muestran en la Fig. 3. En condiciones de hidrólisis ácida, se formaron 4 DP (DP-1, DP-2, DP-3 y DP -4), mientras que, en estado oxidativo, se formó un producto degradante (DP-5). Las estructuras confirmadas de todos los DP se revelan en la Fig. 1.

La formación de impurezas de degradación fue como sigue, para la formación de DP1, sustitución electrofílica mediada por ácido inicial de formaldehído protonado a la posición orto como en el compuesto 1 seguido de química Ritter con acetonitrilo proporcionado DP1. Según la literatura de Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 113 (2015) 621–62927, la fracción de azúcar en la molécula objetivo se descompone gradualmente para formar formaldehído en condiciones ácidas calientes. Esto al reaccionar con la molécula objetivo en medio ácido (como se indica en el manuscrito) promueve la formación de 3. Este a su vez reacciona con acetonitrilo (usado como solvente para el propósito de solubilidad) para formar DP-1 a través de la química Ritter.

Formación de DP2, la vía de degradación propuesta para la formación de DP2 se basa en la literatura (Chemical Engineering Journal 307, 2017, 877–883)28 en condiciones ácidas de Bronsted.

Formación de DP3/DP4, según la literatura de Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 113 (2015) 621–629, la fracción de azúcar en la molécula objetivo se descompone gradualmente para formar formaldehído/acetaldehído y ácido acético en diferentes proporciones29,30. El ácido acético formado involucrado en la esterificación del DP2 bajo la condición ácida caliente existente. De manera similar, el grupo hidroximetilo libre sufre cloración a través del mecanismo SN2. En consecuencia, el ácido protona el grupo hidroxilo y es sucesivamente desplazado por el cloruro para formar el DP4 correspondiente.

Formación de DP5. El mecanismo propuesto para la formación de DP5 es a través de la escisión oxidativa del grupo ariletoxi para formar el fenol correspondiente, es decir, DP5.

Usando espectrometría de masas (UHPLC-MS), se analizaron muestras individuales para determinar los resultados de todos los estudios de estrés. Todos los degradantes formados durante un tiempo, y de cada restricción, las condiciones de estudio se describen en la sección experimental. Se identificaron, aislaron y caracterizaron cinco productos de degradación sustanciales mediante técnicas UHPLC-MS, Prep-HPLC, HRMS, 2D-NMR y FTIR. La mayoría de estos productos de degradación se forman por la reorganización del anillo de carbohidrato de seis miembros del API en un anillo de furano de cinco miembros.

Los productos de degradación se formaron en un porcentaje considerable de > 5% como resultado de la degradación observada en condiciones de peróxido y estrés ácido. La columna Luna C18 (150 mm × 25 mm, 5 μm) y acetonitrilo, ácido fórmico al 0,1 % en solución acuosa se utilizaron como fase móvil para la purificación. Se inyectaron inyecciones consecutivas de soluciones de muestra crudas, y la recolección de fracciones se realizó en función de la respuesta UV y la masa posterior confirmada por LC-MS. Fracciones recolectadas por separado de varios productos de degradación y liofilizadas para obtener un sólido libre.

Para obtener la información estructural de Ertugliflozin API, todos los datos analíticos se registraron con fines de referencia. En condiciones de modo positivo ESI-MS, los iones [M + H]+ y aducto de amoníaco [M + H + NH3]+ se detectaron como 437,1350 y 454,1617, respectivamente, lo que confirma que la fórmula molecular de la ertugliflozina es C22H25ClO7. Los datos confirmados de ertugliflozina se mencionan en HRMS, espectro HRMS/MS (Fig. 4, Tabla 1), IR (Tabla 4). El mecanismo tentativo propuesto por HRMS/MS para los iones de fragmentación protonados de ERG se muestra en los datos complementarios, Fig. S1. El mecanismo estructural propuesto para explicar el comportamiento de degradación de Ertugliflozin en condiciones hidrolíticas ácidas y de peróxido se muestra en la Fig. 5, y la conformación estructural de ERG usando 2D-NMR se muestra en las Figs. 6 y S2. La conformación estructural de ERG se realiza mediante HRMS y 2D-NMR. Todos los demás productos degradantes se caracterizan en base a la comparación de estos datos de elucidación estructural.

Comportamiento de degradación propuesto de ertugliflozina en condiciones hidrolíticas ácidas y de peróxido.

Espectros de RMN ilustrativos para ERG, DP-1 y DP-2.

El tratamiento con ertugliflozina con ácido dio como resultado el producto de degradación-1 (DP-1). Este producto de degradación se aisló y su masa se confirmó como [M + H]+ 508,1724 (error de − 1,7675 ppm) en HRMS para la fórmula molecular C25H30ClN5O8 que se muestra en la Fig. 4. El espectro HRMS confirma la presencia de un átomo de cloro en el estructura. La estructura completa del producto de degradación se determinó mediante estudios de RMN y HRMS. La muestra se preparó en disolvente DMSO-d6 y se sometió a análisis de RMN. Experimentos de intercambio de 1H NMR y D2O registrados inicialmente. Al comparar los datos de 1H y D2O, se confirma la presencia de cinco protones intercambiables en el compuesto y en la región aromática que falta en el patrón de anillo 1,4 disustituido y la presencia del patrón de anillo 1,2,4 trisustituido. La diferencia clave con el compuesto API es la presencia de amida secundaria (H32), protones de metileno (H31) y grupo acetilo (H34). En 1H NMR, estaban presentes un total de 30 protones, la amida secundaria está a 8,08 ppm y los protones aromáticos se mostraron entre 6,0 y 8,0 ppm. Los protones alcohólicos primarios y secundarios están entre 4,5 y 5,5 ppm y la resonancia de protones alifáticos entre 1,0 y 4,5 ppm. Los protones de N-metileno se muestran a 4,15 ppm y los protones de acetilo a 1,85 ppm. El O-metileno está a 4,00 ppm y los protones de metileno aromático están a 3,97 ppm. En 13C NMR se mostraban un total de 25 carbonos; la mayor parte del carbono de campo abajo es carbonilo de acetamida que se muestra en 169,26 ppm, seguido por el carbono cuaternario unido al grupo O-etilo que se encuentra en 154,36 ppm. Los carbonos aromáticos restantes estaban entre 100 y 140 ppm, los carbonos alifáticos se mostraban entre 10 y 90 ppm. En el experimento HSQC, se confirmó que los carbonos unidos a los protones de metileno H31 se muestran a 37,16 ppm, y los protones unidos a los protones de N-acetilo se muestran a 22,47 ppm. En el experimento gDQ-COSY, los protones H31 mostraron correlación con el protón H32. En el experimento 1H-15N HSQC, el protón H32 se confirmó como un protón amídico NH, y su valor de nitrógeno se muestra en 115 ppm. En el experimento 1H-13C HMBC, los protones H31, H32 y H34 mostraron conectividad con el carbono C33, y los protones H31 mostraron conectividad con los carbonos C9, C10 y C11. Toda la información clave de los datos de RMN 1D y 2D confirma que el anillo 1,4 disustituido se convirtió en bencilacetamida. Finalmente, formó N-(5-(2-cloro-5-(2,3,4-trihidroxi-1-(hidroximetil)-6,8-dioxabiciclo[3.2.1]octan-5-il)bencil)- 2-etoxibencil)acetamida y el espectro de RMN 2D se representó en las Figs. 6 y S3. Los cambios químicos estaban en la Tabla 3 y el mecanismo de degradación propuesto se mostró en la Fig. 5.

Además, la frecuencia de estiramiento de 3415 cm−1 en los espectros FT-IR especifica la presencia de grupos NH y OH, y la frecuencia de estiramiento de 1645 cm−1 indica la presencia de grupos amida ceto. La frecuencia de estiramiento a 811 cm−1 conduce a la existencia del grupo C–Cl. Un espectro FT-IR significativo estableció la existencia de grupos funcionales ceto, amida, alcohol y cloruro, como se presenta en la Tabla 4. Para DP-1, el espectro HRMS/MS y el mecanismo tentativo propuesto para los iones de fragmentación protonados se muestran en las Figs. 4 y S1.

El compuesto DP-2 se formó por hidrólisis ácida del compuesto ERG. Para adquirir información estructural, se realizó un análisis DP-2 HRMS y se logró 371.1037 [M + H]+ como una molécula protonada con un error de -2.0463 ppm para la fórmula molecular calculada C21H19ClO4 que se muestra en la Fig. 4. El espectro HRMS confirma la presencia de un átomo de cloro en la estructura, y la masa del producto de degradación tiene 66 unidades menos que la ertugliflozina original. Para obtener la estructura meticulosa del producto de degradación, se han realizado experimentos de RMN 1D y 2D. Los datos de 1H NMR de DP-2 mostraron diferencias extremas con el compuesto API. Aquí no pudimos ver los protones del anillo bicíclico y notamos el protón del alcohol primario a 5,56 ppm como un triplete, se intercambió en el intercambio de D2O. Los protones de metileno se muestran como un doblete a 4,51 ppm, los protones del anillo de furano se muestran a 6,59 y 7,28 ppm con un valor de J de 3,2 Hz. En la región aromática 1,4 anillo disustituido, 1,2,4 protones de patrón trisustituido estaban presentes como compuesto original a 6–8 ppm, y en la región alifática protones O-etoxi, los protones de metileno se mostraron entre 1,0 y 4,5 ppm. región. En 13C NMR, se mostró un total de 19 carbonos debido a la simetría de los carbonos C9-C13 y C10-C12 que muestran cada uno como una señal. La mayor parte del carbono campo abajo es una cetona, y está resonando a 180,11 ppm. Los carbonos cuaternarios del anillo de furano se muestran en 150,15, 161,7 ppm, y el carbono de arilo unido a O-etoxi está en 157,05 ppm; los carbonos de arilo restantes se muestran entre 110 y 140 ppm. En la región alifática se mostraban 4 carbonos, el carbono de metileno clave está en 55,94 ppm, lo mismo se confirmó mediante el experimento HSQC. Otra información clave del experimento HSQC es la identificación de los carbonos protonados del anillo de furano. Del experimento COSY, el protón de alcohol primario H26 mostró una correlación con los protones de metileno H25, y los protones del anillo de furano H21, H22 se muestran correlacionados entre sí. El experimento g-HMBC confirma que los protones H25 muestran conectividad con los carbonos C22 y C23 y los protones H1, H3 muestran conectividad con el carbono C18. Sobre la base de los datos de RMN, se concluyó que el anillo bicíclico se ha reorganizado y ha formado anillos de furano de anillo 2,5 sustituido como la estructura representada en las Figs. 6 y S4 y formó (4-cloro-3-(4-etoxibencil)fenil)(5-(hidroximetil)furan-2-il)metanona. Los cambios químicos estaban en la Tabla 3 y el mecanismo de degradación propuesto se mostró en la Fig. 5.

Además, la frecuencia de estiramiento de 3481 cm-1 en los espectros FTIR confirma la presencia de grupos OH, y la frecuencia de estiramiento de 1637 cm-1 especifica la presencia de grupos ceto. La frecuencia de estiramiento a 756 cm−1 dirige la presencia del grupo C–Cl. Las frecuencias significativas de FT-IR establecieron la existencia de grupos funcionales de alcohol, ceto y cloro, como se muestra en la Tabla 4. Para DP-2, el espectro HRMS/MS y el mecanismo tentativo propuesto para los iones de fragmentación protonados se muestran en las Figs. 4 y S1.

La hidrólisis ácida del compuesto ERG dio como resultado el compuesto DP-3. Para adquirir información estructural_ de DP-3, se ejecutó un análisis HRMS y se observó la molécula protonada [M + H]+ como 413,1139 con un error de -2,8246 ppm, lo que confirma la fórmula molecular calculada C23H21ClO5 que se muestra en la Fig. 4. La masa del producto de degradación tiene menos por 24 unidades que la de ERG, y conocer la estructura exacta. Además, se registraron los experimentos de RMN. El compuesto DP-3 1D NMR es casi como el DP-2, se observa poca diferencia, en lugar del grupo acetilo visto por el protón alcohólico. En 1H NMR, están presentes un total de 21 protones, con esos 9 protones de la región aromática y los protones del anillo de furano mostrados en 6,79 y 7,32 ppm con J = 3,6 Hz. En la región alifática, estaban presentes un total de 12 protones, en los que 3 grupos metileno mostraban entre 3,5 y 5,5 ppm, y los protones del grupo acetilo mostraban 2,07 ppm. En 13C NMR, el número de carbonos es 21, en esos 16 carbonos de la región aromática y 5 carbonos de la región alifática. El carbono que se encuentra más abajo es la cetona con 180,22 ppm, seguido del O-acetilo con 169,86 ppm y el carbono arílico unido con O-etoxi con 157,05 ppm. Los carbonos cuaternarios del anillo de furano están en 150,92 y 154,92 ppm, los carbonos protonados están en 122,12 y 112,85 ppm, los carbonos restantes se muestran entre 110 y 140 ppm, los carbonos alifáticos se muestran en 10–65 ppm. Para identificar los carbonos protonados a partir del número total de carbonos, se realizó un experimento HSQC y se confirma que los carbonos de O-metileno C25 son 57,47 ppm y C15 son 62,86 ppm y los carbonos protonados del anillo de furano estaban en 122,12 y 112,85 ppm. En el experimento COSY H21, los protones H22 muestran correlaciones. Para verificar las correlaciones 2J y 3J, el experimento HMBC del compuesto DP-3 ayudó mucho, aquí las correlaciones clave fueron H25, los protones H28 muestran conectividad con el carbono C27, H25 mostró conectividad con C22, los carbonos C23 también y los protones H1, H3 muestran conectividad con C18 el carbono junto con estas conectividades restantes se ajustan a la estructura. La estructura del producto de degradación 3 era acetato de (5-(4-cloro-3-(4-etoxibencil)benzoil)furan-2-il)metilo, y el espectro de RMN 2D se representaba en las Figs. 7 y S5. Los cambios químicos estaban en la Tabla 3 y el mecanismo de degradación propuesto se mostró en la Fig. 5.

Espectros de RMN ilustrativos para DP-3, DP-4 y DP-5.

Una confirmación adicional realizada con FT-IR y una frecuencia de estiramiento de 1744 y 1645 cm−1 indica la presencia de grupos ceto, y las señales a 1349, 1039 cm−1 confirman la presencia de grupos C–O. Ninguna señal en la región de 3400–3000 cm−1 confirma que los protones OH y NH no están presentes en la estructura. La frecuencia de estiramiento a 756 cm−1 dirige la presencia del grupo C–Cl. El espectro FT-IR significativo confirmó la presencia de grupos funcionales ceto y cloro, como se tabula en la Tabla 4. Para DP-3, el espectro HRMS/MS y el mecanismo tentativo propuesto para los iones de fragmentación protonados se muestran en las Figs. 4 y S1.

DP-4 resultó en el tratamiento de ERG con ácido. Después del aislamiento, se registró HRMS para conocer su masa. Para obtener información estructural de DP-4, se realizó un análisis HRMS y se obtuvo la molécula protonada [M + H]+ 389.0694 con un error de -2.9529 ppm para la fórmula molecular C21H18Cl2O3 que se muestra en la Fig. 4 y el espectro HRMS que tiene el patrón de dicloro que conforma el compuesto que tiene dos átomos de cloro. Tiene 48 unidades menos en comparación con el compuesto ERG original. Los estudios de RMN dedujeron la estructura precisa del DP-4. La muestra se preparó en disolvente DMSO-d6 y se realizaron los análisis de RMN 1D y 2D requeridos para averiguar la estructura de DP-4. En los datos de RMN de 1H se muestran 18 protones, y se observó una diferencia menor entre los datos de RMN de 1H de DP-2 y DP-4, es decir, falta el protón alcohólico, en DP-4, el metileno H25 se muestra como un singlete a 4,93 ppm. Los protones del anillo de furano se mostraron a 6,82 y 7,31 ppm con J = 3,6 Hz. Dos fuertes dobletes H9, H13 y H10, H12 se muestran a 7,15, 6,86 ppm, los protones H1, H2 y H3 se encuentran entre 7,5 y 7,9 ppm, y los protones alifáticos se muestran entre 1 y 5 ppm. En 13C NMR, el número de carbonos es 19, debido a la naturaleza simétrica en el anillo disustituido en 1,4 en lugar de las 6 señales observadas. La mayor parte del carbono campo abajo es cetona está resonando a 180,21 ppm, el resto de los carbonos se muestran a 110–160 ppm. En la región alifática se mostraban cuatro carbonos, el carbono de metileno clave en C25 está a 36,88 ppm, los carbonos O-etoxi están a 14,63 y 62,86 ppm, el carbono de metileno C7 está a 37,37 ppm. Mediante el experimento HSQC validado los carbonos protonados, los cambios de carbono protonado del anillo de furano se muestran en 122,26 y 112,62 ppm. En los experimentos de HMBC observados, dos conectividades importantes en ese protón H25 muestran una correlación 2J con el carbono C23 y una correlación 3J con el carbono C22. La segunda conectividad importante son los protones H1, H3 que muestran la conectividad del carbono C18. Toda la información importante de los datos de RMN confirma que el anillo bicíclico se ha reorganizado y se ha formado un anillo de furano 1,5 sustituido. Como resultado, en las Figs. 7 y S6. Los cambios químicos estaban en la Tabla 3 y el mecanismo de degradación propuesto se mostró en la Fig. 5.

El espectro FTIR indica la presencia de la señal 1649 cm-1 indica la presencia del grupo ceto, y las señales en 1305 y 1246 cm-1 indican la presencia de grupos C-O. La frecuencia de estiramiento a 841.703 cm−1 dirige la presencia del grupo C–Cl. Ninguno en la región de 3400–3000 cm−1 confirma que los protones OH y NH no están presentes en la estructura. Las señales FT-IR en el espectro conforman la estructura que incluye los grupos funcionales cloro y ceto, como se muestra en la Tabla 4. Para DP-4, el espectro HRMS/MS y el mecanismo tentativo propuesto para los iones de fragmentación protonados se muestran en las Figs. 4 y S1.

El producto de degradación 5 se formó tratando el compuesto API con peróxido de hidrógeno. Para obtener información estructural de DP-5, se realizó un análisis HRMS y se observó la molécula protonada [M + H]+ de 409,1037 con un error de -2,9086 ppm para la fórmula molecular C20H21ClO7 que se muestra en la Fig. 4. A partir de los datos de masa, se entiende que 28 unidades eran menores que el compuesto API original y tenían un átomo de cloro en la estructura. Los estudios de RMN han hecho la caracterización completa de DP-5. Hemos registrado experimentos de RMN obligatorios para una muestra disuelta en DMSO-d6. Experimentos primarios de NMR 1H y D2O que dicen que, en los datos de 1H-NMR que muestran 21 protones, en el experimento de intercambio de D2O se intercambiaron 5 protones y muestran 16 protones. Por tanto, se confirmó la presencia de cinco protones lábiles en el compuesto. La principal diferencia entre el compuesto DP-5 y el compuesto original es que falta el grupo O-etoxi y la presencia del protón OH fenólico a 9,24 ppm; los 4 protones lábiles restantes están mostrando entre 4,5 y 5,5 ppm (1° y 2° alcohólico). En la región aromática 1,4, los protones del anillo disustituidos están en 6,66 y 6,97 ppm, los protones del anillo sustituidos con cloro están en 7,1–7,5 ppm, los protones alifáticos de metino y metileno están mostrando entre 3 y 4 ppm. En 13C NMR, se mostraban 7 carbonos en la región alifática y 11 señales en la región aromática. El carbono más desprotector es el carbono cuaternario localizado en OH fenólico, las señales aromáticas restantes se mostraron entre 100 y 140 ppm. En la región alifática, el carbono de metileno y metino unido a O mostraba entre 55 y 90 ppm, los carbonos de metileno aromáticos están en 37,70 ppm. en el experimento HSQC confirmó los cambios de carbonos de metileno y metino. En el experimento COSY, el protón H24 mostró conectividad con H19, H23 muestra con H20, el protón H22 está con el protón H21 y H28 muestra correlación con los protones H25. Estas conectividades ayudan a identificar los protones de metino y metileno. En el experimento HMBC, se observan pocas correlaciones 3J importantes. Los protones H1, H3 y H27 muestran conectividad con el carbono C16. Además, protones H7 que muestran conectividad 3J a C3, C5 y C9, C13; Conectividad 2J a carbonos C4, C8. Los datos de RMN y de masa confirmaron que el grupo etoxi se separó del padre y formó OH fenólico en el anillo 1,4 disustituido. La estructura de la DP-5 ha sido dilucidada y el espectro de RMN representado en las Figs. 7 y S7. Los cambios químicos se encuentran en la Tabla 3 y el mecanismo de degradación propuesto se muestra en la Fig. 5. El análisis FT-IR también confirma la presencia del grupo OH a una frecuencia de estiramiento de 3443 cm−1. La frecuencia de estiramiento a 755 cm−1 dirige la presencia del grupo C–Cl. Ninguna señal en la región de 1750–1600 cm−1 confirma la ausencia del grupo ceto en la estructura. Las frecuencias centrales establecieron la presencia de alcohol, grupos funcionales de cloruro y los datos se tabulan en la Tabla 4. Para DP-5, el espectro HRMS/MS y el mecanismo tentativo propuesto para los iones de fragmentación protonados se capturan en las Figs. 4 y S1.

El estudio de degradación de ertugliflozina en condiciones de estrés se examinó siguiendo las directrices de la ICH. El API se sometió a condiciones de degradación oxidativa, ácida, alcalina, neutra, fotolítica y termolítica. El fármaco fue estable en condiciones básicas, neutras, térmicas y fotolíticas, y no se observaron productos de degradación. Sin embargo, se formaron cinco productos de degradación en condiciones de hidrólisis ácidas y de estrés oxidativo. Estos degradantes se desarrollan debido al reordenamiento del anillo, que es lábil a la hidrólisis ácida (DP-1, DP-2, DP-3 y DP-4), y el DP-5 se formó eliminando el grupo etilo en presencia de condiciones de peróxido. Todos los productos de degradación se separaron y caracterizaron por completo utilizando varias técnicas analíticas como RMN (experimentos 1D y 2D) y experimentos HRMS/MS. Los datos de FT-IR dieron un complemento adicional para confirmar las estructuras. Los cinco DP son productos nuevos y no se informan en ninguna literatura. El estudio actual proporciona la interpretación estructural completa de Ertugliflozin y los 5 productos de degradación mediante estudios HRMS, FTIR y 2D-NMR. También informa un método UHPLC-MS bien desarrollado para separar todos los productos de degradación con buena resolución.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado y sus archivos de información complementaria.

Ertugliflozina

Ingrediente farmacéutico activo

consejo internacional para la armonizacion

Cotransportador de glucosa sódica 2

Cromatografía líquida de ultra alta resolución-espectrometría de masas

Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier

Espectrometría de masas de alta resolución

Espectroscopía de resonancia magnética nuclear bidimensional

Detector de cuadrupolo simple

Detector de matriz de fotodiodos

Ionización por electropulverización

Espectroscopía correlacionada filtrada cuántica doble de gradiente

Espectroscopía de coherencia cuántica simple heteronuclear de gradiente

Espectroscopía de coherencia de enlace múltiple heteronuclear de gradiente

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Descargar referencias

Un sincero agradecimiento a Aragen Life Sciences Pvt. Ltd. y la gerencia de GITAM para apoyar y proporcionar las instalaciones de laboratorio para realizar esta investigación.

Química analítica de descubrimiento, Aragen Life Sciences Pvt. Ltd., IDA Nacharam, Hyderabad, 500076, India

Suresh Salakolusu, Muralidharan Kaliyaperumal, Umamaheshwar Puppala y Mahesh Ranga

Departamento de Química, Facultad de Ciencias GITAM, Universidad considerada GITAM, Visakhapatnam, 530045, Andhra Pradesh, India

Suresh Salakolusu y Ganapavarapu Veera Raghava Sharma

Departamento de Química, Escuela de Ciencias GITAM, Universidad considerada GITAM, Hyderabad, 502329, Telangana, India

Naresh Kumar Katari

Escuela de Química y Física, Facultad de Agricultura, Ingeniería y Ciencias, Campus de Westville, Universidad de KwaZulu-Natal, P Bag X 54001, Durban, 4000, Sudáfrica

Naresh Kumar Katari y Sreekantha Babu Jonnalagadda

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SS llevó a cabo todos los análisis experimentales en este trabajo de investigación, incluida la purificación y el análisis HRMS. NKK participó en el diseño del trabajo, realizó el análisis estadístico, redactó el manuscrito y supervisó. GVRS contribuyó al análisis teórico y ayudó a comparar los resultados de las pruebas teóricas y experimentales. MK ayudó en la recopilación de literatura y la ejecución del trabajo. UP ha participado en la interpretación de productos de degradación. MR fue compatible con el análisis de RMN de productos de degradación. SB Jonnalagadda fue revisado y editado el manuscrito. Autorizamos a la publicación del artículo sin ningún conflicto.

Correspondencia a Naresh Kumar Katari o Ganapavarapu Veera Raghava Sharma.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Salakolusu, S., Katari, NK, Sharma, GVR et al. Identificación, aislamiento y caracterización estructural de nuevos productos de degradación forzada de ertugliflozina utilizando técnicas analíticas avanzadas. Informe científico 13, 9472 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-36289-9

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Recibido: 15 enero 2023

Aceptado: 31 de mayo de 2023

Publicado: 10 junio 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-36289-9

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