Die Qualitätskontrolle von pharmazeutisch verwendeten Substanzen ist eine Voraussetzung für die sichere Anwendung von Arzneimitteln. Sie ist eng mit der Bestimmung der Verunreinigungen einer Substanz im Rahmen der Reinheitsanalytik verknüpft. Dabei spielt das Europäische Arzneibuch (Ph. Eur.) eine wichtige Rolle. Die in der vorliegenden Arbeit durchgeführten Untersuchungen zur Bestimmung des Verunreinigungsprofils waren auf die Neuerarbeitung oder Überarbeitung der im Ph. Eur. beschriebenen Prüfungen auf „Verwandte Substanzen“ ausgerichtet. Im Rahmen der Neuerarbeitung einer Monographie für Trimebutin und Trimebutin-Maleat wurde eine RP-HPLC-Methode entwickelt. Neben den bekannten Verunreinigungen war ein weiterer Peak nachweisbar, der N-Desmethyltrimebutin zugeordnet wurde. Die Trennung zwischen N-Desmethyltrimebutin und dem Hauptpeak sowie zwischen zwei bekannten Verunreinigungen ist kritisch. Für beide Peakpaare wurden Systemeignungskriterien festgelegt. Zur Definition von Akzeptanzkriterien in den erarbeiteten Monographieentwürfen wurden Chargen untersucht. Die Quantifizierung erfolgte über die „Externer-Standard“-Methode mit einer Verdünnung der Untersuchungslösung als Referenz. Falls erforderlich, wurden die Korrekturfaktoren in die Berechnung des Gehaltes einbezogen. Die DC-Methode zur Prüfung auf „Verwandte Substanzen“ von Adenosin sollte gegen eine HPLC-Methode ausgetauscht werden. In Übereinstimmung mit Ergebnissen des EDQM-Labors haben die Untersuchungen bestätigt, dass mit einer Ionenpaar-HPLC-Methode die Anwesenheit von Inosin, Guanosin, Uridin und Adenin in Adenosin kontrolliert werden kann. Durch die Festlegung einer Auflösung > 1.5 zwischen Adenin und Inosin als Systemeignungskriterium werden nicht geeignete HPLC-Säulen erkannt. Durch die DC-Prüfung des Ph. Eur. können verschiedene Nucleotide nachgewiesen werden. Die vorgeschlagene HPLC-Methode wurde durch Einführung eines Gradienten so geändert, dass Nucleotide, Nucleoside und Adenin gleichzeitig nachgewiesen werden konnten. Die Analyse der Proben bestätigte die Ergebnisse der DC, dass kleine Mengen Adenosin-5’-monophosphat in den Chargen vorhanden waren. Eine CE-Methode zur Reinheitsprüfung von Glutathion wurde entsprechend der Kommentare zum in Pharmeuropa veröffentlichten Monographievorschlag überarbeitet. Die kritischen Trennungen zwischen dem internen Standard und Cystein sowie zwischen L-γ-Glutamyl-L-cystein und dem Hauptpeak, die durch den Systemeignungstest überprüft werden, waren durch den pH-Wert des Trennpuffers kontrollierbar. Glutathion zeigt beispielhaft, dass das Verunreinigungsprofil fermentativ gewonnener Produkte komplex ist und von den Herstellungs- und Aufreinigungsprozessen abhängt. Gleiches gilt für Aminosäuren, die vermehrt biotechnologisch gewonnen werden. In den Aminosäure-Monographien ist zur Reinheitsprüfung eine DC auf „Ninhydrin-positive Substanzen“ vorgeschrieben. Diese Methode ist auf den Nachweis anderer Aminosäuren, die durch unvollständige Abtrennung bei der Extraktion aus Proteinhydrolysaten stammen können, ausgelegt. Die Analyse von Aminosäuren mittels CE nach Derivatisierung mit FMOC-Cl ermöglicht einen sensitiven und selektiven Nachweis anderer Aminosäuren. Durch den Einsatz von CBQCA als Derivatisierungsreagenz können auch Aminozucker und kleine Peptide erfasst werden. Mit beiden Methoden wurde das Verunreinigungsprofil von Histidin, Isoleucin, Phenylalanin und Serin bestimmt. Während in den Phe- und Ser-Proben keine Verunreinigungen erfasst wurden, wurden in den Ile-Proben nach Derivatisierung mit FMOC-Cl andere Aminosäuren gefunden. Alle untersuchten Aminosäuren zeigten nach Derivatisierung mit CBQCA viele Verunreinigungen. Wegen Peaküberlagerungen konnten Aminosäuren mit dem verwendeten Trennpuffer (25 mM Boratpuffer pH 9.20; 25 mM SDS) nicht bestimmt werden. Durch eine Variation des Puffers (20 mM Tetraboratpuffer pH 9.3; 100 mM SDS) war es möglich, die CBQCA-derivatisierten Aminosäuren zu trennen und zuzuordnen. Im Hinblick auf die Anwesenheit anderer Aminosäuren waren die Ergebnisse der beiden Verfahren vergleichbar. Insbesondere wurden in den Ile-, Phe- und Ser-Proben keine basischen Aminosäuren sowie Cystein gefunden. Deren FMOC-Derivate comigrierten mit einem Peak, der nach Strukturaufklärung mittels NMR-Spektroskopie als Nebenprodukt der Derivatisierungsreaktion mit FMOC-Cl identifiziert wurde. Als Verunreinigungen von biotechnologisch hergestellten Aminosäuren kommen organische Säuren in Frage. Durch eine RP-HPLC unter Zusatz von Heptafluorbuttersäure als Ionenpaarreagenz wurden Aminosäuren und organische Säuren getrennt. Die Detektion erfolgte mittels ELSD. Nach dem Hauptpeak wurden Störsignale detektiert, weshalb sich die Anwendung der Methode zur Reinheitsprüfung als schwierig herausstellte. Die durchgeführten Experimente deuten darauf hin, dass der ELSD mit der großen Substanzmenge überlastet ist und es zur Verschleppung von Substanz kommt. / The quality control of active pharmaceutical ingredients is a prerequisite for the safe use of drug products and is intimately connected with the determination of the impurity profile of the substances. The European Pharmacopoeia (Ph. Eur.) is a key instrument for purity control. Within this work, impurity profiling was aimed at elaboration or revision of the tests for “Related substances” described in the Ph. Eur. For purity control of trimebutine and trimebutine maleate an RP-HPLC method was developed. Beside the known impurities, an additional peak could be detected being due to desmethyl trimebutine. Critical parameters of the method were the separation between desmethyl trimebutine and the main peak as well as the separation between two known impurities. Both should be controlled for system suitability testing. Acceptance criteria described in the draft monograph take account of batch testing. Contents of impurities were calculated by means of external standard method using a dilution of test solution as reference. If necessary the correction factors were used. It was proposed to replace the thin layer chromatography for determination of related substances of adenosine by a HPLC method. In accordance with results of the EDQM laboratory within this work it was confirmed that an ionpair-RP-method was suitable for the determination of inosine, guanosine, uridine and adenine in adenosine samples. A resolution of not less than 1.5 between the adenine and inosine peaks is a measure for adequate performance of the chromatographic system. Nucleotides can be determined by means of the TLC method described in the Ph. Eur. monograph for adenosine. The proposed ionpair-HPLC-method was found to be not suitable for determination of nucleotides. However, using modified chromatographic conditions and gradient elution the detection of nucleotides, nucleosides and adenine was possible. The analysis of adenosine batches confirmed the presence of small amounts of adenosine-5’-monophosphate which is in accordance with TLC results. A CE method can be used for impurity profiling of glutathione. The draft monograph for glutathione published in Pharmeuropa was revised with reference to the given comments. The separations between the internal standard and cysteine as well as L-γ-glutamyl-L-cysteine and the main peak are checked by means of the system suitability tests. Both separations could be controlled by the pH of the electrolyte solution. Glutathione is indicative of the complex impurity profile of fermentatively produced substances, which is particularly dependent on the manufacturing and purification process. Amino acids should be regarded in a similar way. Nowadays, biotechnological processes dominate the industrial production. Monographs in the Ph. Eur. are mainly adapted to amino acids obtained from extraction since the described TLC method for “ninhydrin-positive substances” limits the presence of other amino acids as impurities. Derivatisation with FMOC-Cl in combination with CE is sensitive and selective for determination of other amino acids. In order to broaden the spectrum of detectable impurities towards amino sugars and low molecular peptides derivatisation with CBQCA can be used. Both methods were applied to impurity profiling of histidine, isoleucine, phenylalanine and serine. Amino acids as impurities were only found in Ile batches, but not in Phe and Ser batches. However, analysis of CBQCA labelled samples revealed a number of peaks. Using the standard separation buffer (25 mM borate buffer pH 9.20; 25 mM SDS) the assignment of amino acids was difficult because of comigration. But varying the buffer (20 mM tetraborate buffer pH 9.3; 100 mM SDS) could improve the separation of amino acids and, at the same time, the possibility of assignment. Considering the presence of other amino acids, results of both methods were well comparable. Particularly, Ile, Phe and Ser batches did not contain basic amino acids as well as cysteine. Their FMOC derivatives overlapped with a peak, which was identified by means of NMR spectroscopy to be a by-product of the derivatisation reaction with FMOC-Cl. Nevertheless, putative impurities of biotechnologically produced amino acids include carboxylic acids. For simultaneous detection of amino acids and organic acids a RP-HPLC method using heptafluorobutyric acid as ion-pair in combination with ELSD was developed. However, the application of the method for purity control was not successful because of peaks, which appeared after the main peak disturbing the detection of the putative impurities. Regarding the performed experiments the problem seems to be located in the ELSD. Probably because of the huge amount of substance the detector is overloaded resulting in a carryover of the substance.

Die Kapillarelektophorese (CE), deren Trennprinzip auf der Wanderung geladener Teilchen im elektrischen Feld basiert, ist eine Methode, die in verschiedenen Techniken angewandt werden kann. Sowohl die wässrige Kapillarzonenelektrophorese (CZE) als auch die wasserfreie CE (NACE), aber auch die elektrokinetische Chromatographie mittels Mikroemulsion (MEEKC) wurden in dieser Arbeit für die Reinheitsanalytik der im Europäischen Arzneibuch beschriebenen Wirkstoffe Ethambutol, Quetiapin, Ephedrin sowie Levodopa und deren jeweils strukturverwandter Substanzen benutzt. Der Wirkstoff Ethambutol wird in der (S,S)-Form verwendet, die im Ph. Eur. 7 als Dihydrochlorid aufgeführt ist. Um eine Trennmethode für (S,S)-Ethambutol, sein Enantiomer und die achirale meso-Verbindung entwickeln zu können, wurden die beiden stereoisomeren Verunreinigungen aus 2-Amino-1-butanol und Diethyloxalat synthetisiert. Zur Trennung dieser drei Ethambutol-Isomere wurde CZE als Methode gewählt. In saurem Phosphatpuffer musste eine hohe Probenkonzentration von 1 mg/ml verwendet werden, um die Substanzen mit UV detektieren zu können (λ: 200 nm). In alkalischem Tetraboratpuffer war das Chromophor dank der freien Elektronenpaare der Stickstoff-Moleküle besser ausgeprägt und die Intensität der Peaks deutlich intensiver. Als chirale Selektoren wurden die nativen α-, β- und γ-Cyclodextine (CDs) und verschiedene derivatisierte β-CDs eingesetzt. Die Methode wurde vielfach in Bezug auf Molarität und pH-Wert der Puffer, Konzentration der verschiedenen chiralen Selektoren, Spannung und Temperatur modifiziert. Jedoch konnte keine Trennung der Stereoisomere erreicht werden. Eine CD-modifizierte MEEKC-Methode wurde herangezogen, um die Racemate der Aminosäuren Dopa, Methyldopa, Tyrosin und Phenylalanin voneinander zu trennen. Dazu wurde eine Mikroemulsion (ME) aus Ethylacetat, SDS, 1-Butanol, Phosphatpuffer, sulf. β-CD und, wenn nötig, aus dem organischen Modifier 2-Propanol eingesetzt. Für jede DL-Aminosäure wurde die Zusammensetzung der ME als auch die Geräteeinstellungen (Spannung, Temperatur) optimiert. Die Trennung von DL-Dopa konnte ohne Zugabe eines organischen Modifiers durchgeführt werden. Auf Grundlage dieser individuellen Methoden wurden zwei CD-modifizierte MEEKC-Methoden entwickelt, mit denen alle vier untersuchten Racemate getrennt werden konnten. Die abschließende Validierung in Bezug auf Wiederholpräzision (Auflösung, Migrationszeiten, Verhältnis der korrigierten Peakflächen und Anzahl der theoretischen Böden) und Detektionsgrenzen zeigte, dass die Methoden präzise Ergebnisse liefern. Die Technik der MEEKC wurde auch zur Trennung von Ephedrin-Derivaten genutzt. Wedig et al. konnten die Racemate von Ephedrin, Pseudoephedrin, N-Methylephedrin und Norephedrin mit einer HDAS-β-CD-modifizierten CZE-Methode in einem Lauf basislinientrennen, indem ein 50 mM Phosphatpuffer, pH 3,0 als HGE eingesetzt wurde. Aus diesem HGE und den organischen Bestandteilen, die zur Trennung der Aminosäuren führten, wurde eine ME hergestellt. Entgegen der Methode von Wedig et al. konnte mittels HDAS-β-CD keine zufriedenstellende Trennleistung erreicht werden. Durch Austausch des chiralen Selektors gegen sulf. β-CD und Modifizierung des Phosphatpuffers in Ionenstärke und pH-Wert konnte für alle vier Epedrin-Derivate eine Basislinientrennung erzielt werden. Diese MEEKC-Methode wurde auf weitere Ephedrin-Derivate angewandt, wodurch das racemische 2-(Dibutylamino)-1-phenyl-1-propanol partiell, die Racemate von Adrenalin, 2-Amino-1-phenylethanol und Diethylnorephedrin vollständig voneinander getrennt werden konnten. Während mit der HDAS-β-CD-modifizierten CZE-Methode alle vier Ephedrin-Derivaten in einem Lauf getrennt werden konnten, hat die MEEKC-Methode den Vorteil mit dem kostengünstigeren sulf. β-CD auszukommen. Schlussendlich wurde eine Reinheitsanalytik von Quetiapin und seinen verwandten Substanzen Quetiapindesethanol, Quetiapin-N-Oxid und Quetiapinlactam entwickelt. Da Quetiapinlactam fast ausschließlich in organischen Lösungsmitteln löslich ist, sollte eine wasserfreie CE-Methode (NACE) eingesetzt werden. Zwar konnte eine Methode entwickelt werden, deren HGE aus Methanol, Acetonitril, Ammoniumacetat und Essigsäure bestand, und mit der Quetiapin und seine drei verwandten Substanzen sehr gut getrennt werden konnten. Allerdings konnte sie aufgrund von Stromabbrüchen nicht validiert werden. Alternativ wurde eine wässrige, gut reproduzierbare CZE-Methode gefunden, deren Elektrolytlösung aus einem 80 mM Phosphatpuffer, pH 4.0 bestand. Aufgrund der Wasserunlöslichkeit von Quetiapinlactam konnten so nur Quetiapin und die Verunreinigungen Quetiapindesethanol und Quetiapin-N-Oxid erfasst werden. Abschließend wurde die CZE-Methode validiert, wodurch die hohe Präzision der ermittelten Werte gezeigt werden konnte. / The separation mechanism of capillary electrophoresis (CE) is based on the mobility of ions in an electric field. CE is a versatile technique, which can be operated in different modes. In this work, both aqueous capillary zone electrophoresis (CZE) and nonaqueous CE (NACE) and microemulsion electrokinetic chromatography (MEEKC) were investigated. Using these CE methods, impurity analysis was accomplished for serveral pharmaceuticals, which are described in the European Pharmacopoeia (Ph. Eur.): ethambutol, quetiapine, ephedrine, levodopa and correspondingly related substances. The active agent ethambutol is used in the (S,S)-configuration and in Ph. Eur. 7 the monograph describes the dichloride of the substance. In order to develop a separation method for (S,S)-ethambutol, its enantiomer and the achiral meso-compound were synthesized by the reaction of 2-amino-1-butanol and diethyloxalate. For the separation of these ethambutol compounds the CZE technique was chosen. After using an acid phosphate buffer, the concentration of the sample solution had to be set at 1 mg/ml for an sufficient UV adsorption (λ: 200 nm). After using a basic tetraborate buffer, the chromophore was more sensitive due to the electron pair of the nitrogen molecule, which led to higher peak intensity. Native α-, β- and γ-cyclodextins (CDs) and some derivatives of β-CD were added to the background electrolyte (BGE) as chiral selectors. The CZE method was modified in many ways, e. g. in molarity and pH value of the BGE, in concentration of the chiral selectors, in voltage and in temperature. In spite of various variations, the separation of the stereoisomers was not successful. A CD-modified MEEKC method was applied to separate the racemates of dopa, methyldopa, tyrosine and phenylalanine. For this purpose, a microemulsion (ME) was employed, which consisted of ethyl acetate, SDS, 1-butanol, phosphate buffer, sulf. β-CD and 2-propanol, used as an organic modifier, if necessary. For each DL-amino acid the composition of the ME and the instrument settings (voltage, temperature) were optimized. The separation of DL-dopa was accomplished without an organic modifier. Based on the methods evolved individually, two CD-modified MEEKC methods were developed to separate all four racemates. The concluding validation of these methods with respect of repeatability (resolution, migration time, ratio of the corrected peak areas, and number of theoretical plates) and limit of detection showed that the methods give precise results. The technique of MEEKC was also used for the separation of ephedrine derivatives. By means of a HDAS-β-CD-modified CZE method, Wedig et al. achieved baseline separation of racemic ephedrine, pseudoephedrine, N-methylephedrine and norephedrine in one run. In their experiment the BGE consisted of 50 mM phosphate buffer, pH 3.0. An ME was composed of this buffer as aqueous phase and the organic compounds, which formed the oil-phase of the ME for the amino acids. Contrary to the CZE method of Wedig et al., who used HDAS-β-CD, no satisfying resolution was observed. Replacing the chiral selector HDAS-β-CD with sulf. β-CD and modifying the phosphate buffer in ionic strength and pH value, led to baseline separation of the four mentioned ephedrine derivatives eventually. This MEEKC method was subjected to the separation of other ephedrine derivatives. So racemic 2-(dibutylamino)-1-phenyl-1-propanol could partly be separated, whereas complete separation could be observed for racemic adrenaline, 2-amino-1-phenylethanol and diethylnorephedrine. Whereas the MEEKC method is much cheaper by using sulf. β-CD, the application of the HDAS-modified CZE method resulted in the separation of all four racemic ephedrine alkaloids in one run. Finally, an impurity analysis of quetiapine and its related compounds quetiapine desethanol, quetiapine-N-oxide and quetiapine lactam was develop. The molecular structure of quetiapine lactam needed to be clarified, as this compound had not been described before. By using mass spectrometric (MS) as well as infrared (IR) and NMR investigations, the substance could be identified: Dibenzo[b,f][1,4]thiazepine-11(10H)one. As quetiapine lactam was found to be nearly insoluble in water and aqueous solutions, an NACE method had to be applied. Indeed, a method was developed with a BGE consisting of methanol, acetonitril, ammonium acetate and acetic acid. Thereby, the separation of quetiapine and its three mentioned impurities was observed with high resolution values. However, validation was impossible, because of numerous aborts of the current. Alternatively, an aqueous and highly reproducible CZE method was found with a BGE composed of 80 mM phosphate buffer, pH 4.0. Due to the water insolubility of quetiapine lactam, only quetiapine desethanol and quetiapine-N-oxide could be analysed as impurities. Finally, the aqueous CZE method was validated; the high precision of the results could be verified.