对可电离的化合物,成盐是改善溶解度、溶出速率与稳定性最常用、成本最低的手段。大量上市药物以盐的形式存在——这不是巧合,而是因为成盐往往是最省事的解决方案。
成盐的基本条件
# pKa 规则:需要足够的 pKa 差才能形成稳定的盐
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# ΔpKa = pKa(碱) - pKa(酸)
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# ΔpKa > 3 → 稳定成盐(质子完全转移)
# ΔpKa 0~3 → 可能形成盐或共晶(连续过渡)
# ΔpKa < 0 → 倾向形成共晶(见 395)
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# 例:
# 碱性药物 pKa 8.5 + 盐酸 pKa -6 → ΔpKa = 14.5,稳定盐
# 碱性药物 pKa 4.0 + 马来酸 pKa 1.9 → ΔpKa = 2.1,边界情况
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# 边界情况需要用固态表征(如单晶结构、固体核磁)
# 确认质子实际在哪一侧
常用反离子
| 碱性药物用(酸) | 特点 |
|---|---|
| 盐酸盐 | 最常用;但可能吸湿、氯离子腐蚀设备 |
| 硫酸盐 | 常用,溶解度好 |
| 马来酸盐、富马酸盐 | 结晶性好,常用于改善固体性质 |
| 柠檬酸盐、酒石酸盐 | 溶解度好,可用手性酸拆分 |
| 甲磺酸盐、苯磺酸盐 | 强酸,适合弱碱;注意磺酸酯基因毒性杂质风险 |
| 磷酸盐 | 溶解度可调 |
| 棕榈酸盐等长链 | 降低溶解度,用于长效制剂 |
| 酸性药物用(碱) | 特点 |
|---|---|
| 钠盐 | 最常用,溶解度高 |
| 钾盐 | 类似钠盐 |
| 钙盐、镁盐 | 溶解度较低,可控制释放 |
| 葡甲胺、氨丁三醇 | 有机碱,结晶性好 |
| 胆碱、赖氨酸 | 生理相容性好 |
「更高溶解度」不总是目标:长链脂肪酸盐反而降低溶解度,用于制备长效注射制剂——通过缓慢溶出实现数周甚至数月的释放。
选择反离子的考量
- 安全性优先:优先选择已被广泛使用、监管认可的反离子(有既往批准记录的)。用新颖反离子需要额外的安全性数据。
- 溶解度与溶出:目标是提高还是降低?
- 结晶性:这是很实际的考量——某些反离子更容易得到结晶性好的固体,便于纯化、干燥、处理。油状或无定形产物是工艺噩梦。
- 吸湿性:盐酸盐等常吸湿,影响储存与工艺。用动态水分吸附(DVS)评估。
- 化学稳定性:某些反离子会催化降解(如酸性反离子加速酯水解)。
- 多晶型倾向:某些盐型的多晶型更少,风险更低。
- 分子量贡献:反离子占据的分子量会降低载药量,影响片剂大小。
- 特殊风险:磺酸盐 + 醇类溶剂可能生成基因毒性的磺酸酯杂质,需专门控制。
盐型筛选流程
# 1) 确定可电离位点与 pKa
# 实验测定或计算预测
# → 判断能成什么类型的盐
# 2) 选择候选反离子(通常 10~20 个)
# 按 pKa 规则筛选可行的
# 优先选监管认可度高的
# 3) 小规模成盐实验(高通量)
# 在多种溶剂中,药物 + 反离子(不同化学计量比)
# 观察是否得到固体
# 典型规模:每个组合几十毫克,96 孔板并行
# 4) 初步表征
# PXRD(是否结晶、是否为新相)
# DSC/TGA(熔点、溶剂/水含量)
# 5) 放大制备有希望的盐型(数百毫克到克级)
# 6) 全面表征与比较
# - 溶解度(水、缓冲液、生物相关介质如 FaSSIF/FeSSIF)
# - 溶出速率
# - 吸湿性(DVS)
# - 化学稳定性(加速条件)
# - 物理稳定性(是否转晶)
# - 结晶性与形态(影响过滤、干燥、流动性)
# - 熔点
# 7) 对候选盐型做多晶型筛选(见 393)
# 每个盐型都可能有自己的多晶型!
# 8) 选定并做体内 PK 验证
第 7 步经常被低估:每一个盐型都是一个新的固体形态,都有自己的多晶型景观。选定盐型后还要对它做完整的多晶型筛选。
盐型改变生物利用度的机制
- 提高溶出速率:盐在溶出时会在扩散层局部改变 pH,提高溶解度;
- 但要注意「盐的歧化」:这是一个容易被忽略的陷阱——盐在胃肠道特定 pH 下可能转变回游离碱/酸并沉淀,反而降低吸收。碱性药物的盐在小肠的中性环境中尤其容易发生。
- 评估方法:在生物相关介质(FaSSIF、FeSSIF、模拟胃液到肠液的 pH 转换)中做溶出实验,观察是否发生沉淀。
什么时候成盐不管用
- 分子没有可电离基团:中性分子无法成盐,需考虑共晶(见 395《共晶 Cocrystal》)、无定形固体分散体或其它增溶手段;
- pKa 太弱:ΔpKa 不足,盐不稳定;
- 溶解度问题源于晶格能而非溶剂化:某些分子的低溶解度来自极强的晶格堆积,成盐帮助有限;
- 渗透性才是瓶颈:如果是 BCS II 类(低溶解度、高渗透)以外的情况,提高溶解度未必改善吸收——需要先搞清楚限制因素到底是什么。
关键要点
- ΔpKa > 3 才能稳定成盐,0~3 是盐与共晶的过渡区;
- 反离子选择要优先考虑安全性与结晶性,不只看溶解度;
- 每个盐型都有自己的多晶型景观,选定后仍需完整筛选;
- 注意「盐的歧化」——盐在肠道 pH 下可能沉淀回游离形式。
延伸资源
- 多晶型:392《晶型预测 CSP》、393《多晶型 Polymorphism》;共晶:395《共晶 Cocrystal》;
- 溶解度:396《溶解度与溶出预测》;理化性质见「成药性」模块。