在API生产中，几乎都会使用到水，由于水中含有一定量的亚硝酸盐，因此也是作为药品亚硝胺基毒评估的重要一环。
水中亚硝胺的评估最常遇见三种类型：
痕量亚硝酸盐、痕量仲胺；
痕量亚硝酸盐、高浓度仲胺；
痕量仲胺、高浓度亚硝酸盐。
第四种（高浓度亚硝酸盐、高浓度仲胺）不需要评估，因为不会给你评估的机会。
三种情形造成的风险不一，具体需要先了解各种的反应机理和反应动力学。
一、水中的亚硝化活性试剂
在不同的条件下，含有亚硝酸的水溶液中会产生不同种类的亚硝化试剂。
1：酸性条件（4MH+,pH-0.6），高浓度的亚硝酸会两分子聚合成三氧化二氮，三氧化二氮是一种活性亚硝化试剂，聚合平衡常数在25℃为3×10-3M-1
2：在更酸的条件下(4MH+,pH-0.6)，亚硝酸会转化成亚硝基正离子，不过实际通常不会达到这么强的酸度，因此亚硝基正离子不是主要亚硝化途径。
3：在最常见的条件（中等酸性和低浓度亚硝酸）下体系中主要存在两种活性试剂，一是质子化的亚硝酸根离子，一个是痕量的亚硝基离子。
4：其余比较常见的活性物种来源于水中的亲核试剂，形成亚硝酰类，亲核试剂有卤离子、硫氰酸盐、硫脲和硫代硫酸盐，经常遇到的是含有盐的体系，氯离子作为亲核试剂，得到亚硝酰氯，25℃平衡常数为1.1×10-3M-2
二、不同试剂的亚硝化反应动力学
1：三氧化二氮亚硝化
在二级胺的浓度较低的情况下，亚硝酸生成三氧化二氮的速度大于消耗的速度，整体遵循三级反应方程
实际上，在水中由于亚硝酸和胺在不同PH条件下电离程度不同，因此反应会更加复杂一些。
对修正的反应速率方程可以得到亚硝化速率（log）和PH的函数图，从图上可以看出，在亚硝酸的pKa=3.15附近，有着最大的亚硝化速率。
2：亚硝酸离子的亚硝化
弱酸性条件下该方程修正为：
速率-PH函数图表明，在PH小于亚硝酸的pKa部分，亚硝化速率几乎不变，PH高于亚硝酸的pKa时，反应速率随着PH增加而下降。
3：亚硝酰卤化物亚硝化
亚硝酰物种亚硝化反应速率依赖于亚硝酸、氢离子、卤离子和胺的浓度，
PH和反应速率的函数图，基本和亚硝酸离子的亚硝化速率-PH图保持一致。
4：亚硝酸盐的亚硝化
在中性到碱性的条件下，亚硝酸盐通常很难发生亚硝化，但是水中存在的一些醛类，比如甲醛、三氯乙醛和苯甲醛，可以诱导发生亚硝化。
三、叔胺和季胺的亚硝化机理
1：叔胺在水中亚硝化机理
一般认为叔胺无法发生亚硝化，但是在实验中观察到，叔胺通过亚硝基离子活化，消除一分子次硝酸，之后水解生成仲胺，再继续亚硝化得到亚硝胺。
研究了三乙胺的亚硝化动力学，在74.8℃和PH＞3.1的条件下，三乙胺迅速水解得到乙醛和二乙胺，之后生成NDEA。
一些含有三级胺结构的药物，使用亚硝酸处理，均可以快速释放出亚硝胺：
氨基比林释放出NDMA
芦竹碱和类替丁片段释放NDMA
2：季胺在水中的亚硝化机理
作为常用的一种相转移催化剂，季铵盐的烷基通常会发生亲核反应（通常是甲基和苄基部位）以及霍夫曼消除脱除烷基得到三级胺，之后经历三级胺亚硝化的历程得到亚硝胺杂质。
四、亚硝化试剂的清除
如果在存在亚硝化试剂的体系中加入一定的清除淬灭试剂，可以减少产生亚硝胺的风险，一般有两种方案：
和亚硝化试剂反应生成一种稳定的亚硝化产物
将亚硝化试剂还原成没有活性的氮氧化物。
常用的清除剂有叠氮酸、脲素、氨基磺酸和羟胺，脲素在高PH条件下效果较差。
五、水中亚硝胺的风险评估
1：痕量亚硝酸盐和痕量仲胺
在API的生产中，使用级别最差的水为饮用水，WHO规定饮用水中亚硝酸盐不能超过3mg/L，典型的饮用水中亚硝酸盐含量为0.01mg/L.
因为工艺中经常会使用到氯化钠后处理，所以假设存在氯离子（1M，会加速亚硝化反应），微量亚硝酸盐（0.01mg/L），微量二甲胺（1mM）。
模拟该反应发现速率非常缓慢，3.2年以后，转化率为2.5%.
在最佳条件下（25℃，PH=3.15）经过24h，有0.%的亚硝酸生成了NDMA。
2：痕量亚硝酸盐和高浓度仲胺
氯离子（1M），微量亚硝酸盐（0.01mg/L），高浓度二甲胺（1M）进行反应模拟，发现反应速率大大提高。
25℃，PH=3.15，在天左右可以将亚硝酸盐完全转化成NDMA，在开始的高浓度阶段，转化速率更快。
反应受PH影响很大，在pH提高到7左右，反应速率大大降低。
3：痕量仲胺和高浓度亚硝酸盐
25℃，PH=3.15条件，氯离子（1mM），二甲胺（1mM），亚硝酸盐浓度提高到1M，反应速率大大提高，10min二甲胺转化了50%.高浓度亚硝酸盐、痕量仲胺的亚硝化速度是高浓度仲胺、痕量亚硝酸盐的倍以上。
随着PH增加反应速率也会大大下降：
根据亚硝胺杂质的限度以及短于LTL计算，可以得到不同条件下生成亚硝胺杂质的风险图：
在药品评估亚硝胺杂质中，水中的亚硝胺评估通常都是采用最保险值（最大值）计算，但是对于有些大量用水的药品，可能存在超过限度的风险，因此基于此篇可以适当参考一些转化速率作为一个科学论证依据。
参考文献：PotentialfortheFormationofN-NitrosaminesDuringtheManufactureofActivePharmaceuticalIngredients:AnAssessmentoftheRiskPosedbyTraceNitriteinWater
DoI:10./acs.oprd.0c24
科研文献拆解
