Separation and Characterization of Byproducts from Iodixanol Synthesis by HPLC-UV, LC-MS and UPLC-MS

Abstract

Dimeren iodixanol er et virkestoff i kontrastmiddel og et av hovedproduktene til GE HealthCare Lindesnes. Noen biprodukter fra iodixanolproduksjon er ikke identifisert, selv om de blir kvantifisert for hver batch. Disse ukjente biproduktene har lignende retensjonstider ved bruk av eksisterende metoder. I denne avhandlingen ble det utviklet en UPLC-MS og en LC-MS-metode for å analysere biprodukter, og prøver av iodixanol-biprodukter og iodixanol-prosessløsninger ble analysert, karakterisert og sammenlignet for å identifisere tidligere ukjente analytter.

Biproduktkategorien "baktopper" består av biprodukter som eluerer sammen etter produkttoppene i kvantitative RP-HPLC-metoder, og det ble fastslått at disse består av flere iodixanol-relaterte overalkyleringsprodukter, metylestere, trimere og til og med tetramere. Strukturene til åtte ukjente biprodukter ble foreslått basert på teoretiske reaksjoner og eksisterende litteratur. Blant disse var acetylert iodixanol av spesiell betydning, da det ble bestemt å være en av forbindelsene med høyest forekomst i baktoppgruppen. Sammenligning av sammensetningen av baktopper ved bruk av de to aktuelle løsemidlene for dimerisering av iodixanol, vann og 2-metoksyetanol, viste at løsningsmidlene gir noe forskjellig biproduktsammensetning.

En sammenligning av iodixanol-produktfraksjoner fra kromatografisk rensing viste variasjoner i biproduktsammensetning. Mens begge iodixanol-prøvene hadde flere dimeriske biprodukter som koeluerte med iodixanol, var det forskjeller i monomer- og primær o-alkyl iodixanol trimer ved sammenligning av to etterfølgende fraksjonsprøver.

The contrast agent API dimer iodixanol is one of the main products of GE HealthCare Lindesnes. Some minor iodixanol byproducts are not identified, although they are quantified. These unidentified byproducts posses similar retention times using existing analytical methods. In this thesis, a UPLC-MS and a LC-MS method for analyzing byproducts were developed and iodixanol byproduct samples and iodixanol process solution samples were analyzed, characterized and compared to determine previously unknown analytes.

The byproduct category "backpeaks" consist of byproducts eluting together after the product peaks in quantitative RP-HPLC methods, and these were determined to consist of several iodixanol-related over-alkylation products, methyl esters, trimers and even tetramers. The structures of eight unknown byproducts were proposed based on theoretical reactions and existing literature. Among these, acetylated iodixanol was of particular importance, as it was found to be one of the compounds of higher abundance in the backpeak group. Comparison of backpeak composition using the two different relevant iodixanol dimerization solvents, water and 2-methoxyethanol, revealed that the solvents yield somewhat different byproduct compositions.

A comparison of iodixanol product fractions from chromatographic purification displayed variations in byproduct composition. While both iodixanol samples shared several dimeric byproducts which coeluted with iodixanol, there were differences in monomer and the primary o-alkyl iodixanol trimer presence when comparing two adjacent fraction samples.