CN100528237C - 多核的氢氧化铁-糖复合物的制备方法 - Google Patents
多核的氢氧化铁-糖复合物的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种多核的氢氧化铁-糖复合物的制备方法。多核的氢氧化铁的制备包括如下步骤：将碱性物质的水溶液在5-20℃的温度下采用滴加的方法加入铁盐水溶液，直至达到pH为6-8的反应终点，然后采用常规的方法从反应产物中收集多核的氢氧化铁；然后将多核的氢氧化铁、糖类和碱性溶液在106～125℃的温度下和pH为10～12的条件下，反应10～40小时，即获得等电点在4.4-5.3之间重均分子量在20000-100000的粗品，然后从反应产物中收集多核的氢氧化铁-糖复合物成品。本发明提供的制备工艺，方便地解决了精确地控制多核的氢氧化铁-糖复合物的分子量，同时不会影响到产品的其他特征如糖含量或等电点等难题，操作方便，便于工业化实施。
Description
技术领域
本发明涉及一种多核氢氧化铁-糖复合物的制备方法，尤其涉及一种可以控制分子量及等电点的多核氢氧化铁-糖复合物的制备方法。
背景技术
缺铁性贫血是指体内贮存铁不足，影响血红蛋白合成所引起的一种小细胞低色素性贫血，是世界各地贫血中最常见的一种。
铁缺乏的原因有铁摄入不足，或需铁量增多，铁的损失过多，铁的吸收不良，游离铁丧失增加等因素。治疗缺铁性贫血最有效的方法就是补充铁剂。补充铁剂的方式有口服和注射，用于口服的铁剂通常为小分子量的铁盐，如硫酸亚铁、葡萄糖亚铁、乳酸亚铁等等；用于注射的铁剂通常为铁与糖类，包括多糖、寡糖和单糖的复合物，如右旋糖酐铁、蔗糖铁(美国，中国药典收载)及葡萄糖铁钠，这是因为它们有良好的溶解性同时有较低的肠胃外给药毒性。
虽然口服是人们补充铁剂的主要方式，但在某些时候，注射铁剂有着特别的优势，如在不宜口服铁剂，口服治疗无效或急需迅速纠正的缺铁性贫血时。特别在治疗肾性贫血的方面，使用注射铁剂已经越来越多的取代口服铁剂，1997年美国国家肾脏病基金会NKF-DOQI在其《治疗肾性贫血的临床指南》里指出：“对慢性肾功能衰竭患者使用促红细胞生成素，需维持Ht值33-36％(Hb值11-12g/dl)，应使用铁剂预防铁缺乏，维持足够的铁储备。对透析前的成人患者、家庭透析患者、腹膜透析患者，口服铁剂不能维持体内足够量的铁。血液透析患者可以口服铁剂，但是达不到TSAT超过20％、血清铁蛋白超100ng/ml、Ht值达到33-36％(Hb值11-12g/dl)的目标值。为了达到并维持Ht值在33-36％(Hb值11-12g/dl)范围，许多血液透析患者有必要经常使用静脉注射铁剂。”然而，使用较多的右旋糖酐铁，有(0.7％-1％)与剂量无关的严重危及生命的过敏反应，在1991-1999年间，美国共有30余例病人因右旋糖酐铁过敏导致死亡。而蔗糖铁和葡萄糖酸铁钠发生严重过敏反应的发生率明显较右旋糖酐铁小，在1992到1999年间在使用过商品名为
的蔗糖铁注射液的450,000的病人中，有27例报道有过敏反应，其中只有8例较严重(http://www.hcfa.gov/coverage/8b3-11.htm)，因此，蔗糖铁目前已经逐渐取代右旋糖酐铁。
本发明所涉及的多核的氢氧化铁-糖复合物，如果没有特别的说明，不包括右旋糖酐等高分子量的多糖和氢氧化铁的复合物。
蔗糖铁是一种高分子量的多核的氢氧化铁-蔗糖复合物，上市的产品(Venofer)相对分子量Mw(重均分子量)为34000-60000。有文章研究显示，铁-糖复合物的分子量对其临床应用的药物动力学参数以及过敏等副作用有关系，过于大或过于小均会带来不良的影响，因此，对于这类铁-糖复合物来说，把分子量控制在合适的范围内，无论是对保证其临床应用的安全性和有效性还是保证生产的产品质量的均一性都是非常重要的。美国药典27版收录有蔗糖铁注射液的质量标准，对其相对分子量(Mw34000-60000道尔顿，Mw/Mn＜1.7)的范围及其测定方法有详细的规定。
然而，尽管蔗糖铁已经上市了很多年，其制备方法报道的并不多。Nissim(The Lancet April 23 1949 p686-689)报道了一种制备蔗糖铁的方法，提到了对蔗糖铁等电点的控制，并证明过大或过小的等电点均会增大其的毒性，然而没有提到分子量的控制。美国药典27版收录有蔗糖铁注射液的质量标准规定等电点为4.4-5.3。
专利WO2005000210描述了一种控制制备绝对分子量在25000以上的铁-糖复合物的方法，该专利披露的技术的特点是：在含有铁离子和氢氧根离子的水溶液或分散体中与糖类在碱性条件下加热一定时间到铁-糖复合物聚合达到一定的分子量，然而除了对绝对分子量做了测定，其制备工艺同已有公布的文献没有明显的变化，没有说明如何更精确的控制分子量，也没有提到如何控制等电点，因此，本领域一般的技术人员无法采用专利披露的技术制备达到美国药典的要求的产品，也不能很好的保证产品的安全性。
在已经公布的专利WO2005000210中，控制分子量靠的是铁与糖类在碱性条件下加热一定时间达到所需的分子量，如果分子量高于所需，用添加过量的糖来向下调节，然而这种方法在药物制造过程中是不利的，因为这样就改变了产品中糖的含量，由于产品中的糖含量是有一定限制的，如美国药典27版中蔗糖铁注射液的糖含量就要求在26％-34％之间，显然该专利提供的方法对分子量的控制范围是有限的；而且上述专利还提到在加热铁-糖混合物到聚合点时，糖含量的不同会导致产品分子量随时间有增加或降低两种不同的变化趋向，显然该工艺在在较高糖含量时难以制备较高的分子量的铁-糖复合物。
发明内容
本发明需要解决的技术问题之一是公开一种可以控制分子量及等电点的多核氢氧化铁-糖复合物的制备方法，以克服现有技术存在的无法较精确地控制相对分子量和等电点的缺陷，满足人们的需要。
本发明需要解决的技术问题之二是公开一种多核的氢氧化铁，用于制备所说的多核的氢氧化铁-糖复合物。
本发明的技术构思是这样的：
发明人发现，在参与反应的糖类是单糖或双糖等小分子糖类物质的情况下，精确控制最终铁-糖复合物分子量的关键步骤不是以前人们认为的铁的氢氧化物同糖的聚合或复合这一步。
通常来说，制备铁-糖复合物的步骤一种是先制备氢氧化铁，然后与糖在一定的条件下反应，另一种是在原位生成氢氧化铁与糖类直接反应。在以往专利报道的技术中如WO2005000210提到氢氧化物或含水氧化物的制备在20-75摄氏度任意温度均可，并没有提到制备氢氧化物的温度等反应条件对铁-糖复合物的分子量有何重大影响，而发明人发现，制备氢氧化铁的条件对最终铁-糖复合物分子量有着非常大的影响，远比铁的氢氧化物与糖复合/聚合的影响大。
多核的氢氧化铁的制备通常是将铁盐用碱性物质中和形成的，在较低的pH时，形成单核的氢氧化铁水合物，如Fe(OH)2+、Fe(OH)2 +等，随着pH的升高，逐渐形成了多核的氢氧化铁水合物，即多个铁原子的聚合体。从已有的文献来看，铁盐的水解是非常复杂的，受到反应物浓度、反应温度、陈化时间、滴加时间、碱性物质的种类和数量以及pH等等因素的影响，不同的条件，会形成不同的水解产物，从而也会导致最终的铁-糖复合物有不同的性质。最近的研究发现，铁-糖复合物的结构是由中间的多核的氢氧化铁形成的“铁核”同外层的碳水化合物如蔗糖等组成的“壳”通过非共价键结合的大分子复合物，那么铁核的大小形状对铁-糖复合物的分子量是有很大影响的。发明人的实验显示，即便是制备氢氧化铁的温度变化5摄氏度，最终的铁-糖复合物的分子量就会有20000道尔顿以上的变化，对于要求在较窄的分子量范围的铁-糖复合物来说，如34000-60000道尔顿，显然制备多核的氢氧化铁的条件必须受到非常严格的控制，才能保证多批产品之间质量的稳定性。
根据上述的构思，本发明提出的方法包括如下步骤：
(1)多核的氢氧化铁的制备；
(2)多核的氢氧化铁与糖类在碱性条件下反应，获得所说的多核的氢氧化铁-糖复合物。
其特征在于，多核的氢氧化铁的制备包括如下步骤：将碱性物质的水溶液在5-20℃的温度下采用滴加的方法加入铁盐水溶液，此时有大量的二氧化碳产生，溶液颜色也由浅棕色变为深棕色，直至达到pH为6-8的反应终点，然后采用常规的方法从反应产物中收集多核的氢氧化铁；
多核的氢氧化铁与糖类的反应为一种常规的技术，在众多的文献中已经有公开的报道，本发明不再赘述，本领域一般的技术人员完全可参照如Nissim(The Lancet April 23 1949 p686-689)提到的方法进行实施；
优选的反应温度为10～17℃；
滴加反应时间为1分钟～5小时，优选25～35分钟；
所说的铁盐选自FeCl3 6H2O、FeCl3、硫酸铁或硝酸铁中的一种或其混合物，优选FeCl3 6H2O；
所说的碱性物质选自碱金属的碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐、碱金属的氢氧化物或碱土金属的氢氧化物；
优选的碱性物质为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾；
所说的碱性物质水溶液的重量浓度为5～25％，优选饱和的碱性物质水溶液；
所说的铁盐水溶液的重量浓度为5～50％；
按照本发明优选的方案，在反应过程中，温度的变化范围不能太大，控制在5℃以内，优选控制在2℃以内；
本发明将多核的氢氧化铁的制备温度控制在5-20℃之间，温度越高，最终铁-糖复合物的分子量就越高。当温度高于20摄氏度时，温度的变化对铁-糖复合物的分子量影响太大，从而使工业化生产上控制起来很困难，难以保证多批产品质量的均一性。滴加的速度对铁-糖复合物的分子量也有重大影响，滴加速度越快，最终铁-糖复合物的分子量就越小，反之就越大。从工业化生产上可操作性考虑，配合上述对温度的控制，滴加时间在1分钟-5小时都是可行的，优选在30±5分钟。当中和反应结束时，通过过滤、离心或沉降，得到的多核的氢氧化铁沉淀，沉淀用水洗涤除去NaCl等副产物，即可投入下一步反应。
根据前述，采用常规的方法，将反应获得的多核的氢氧化铁或与糖类在碱性条件下加热，即可获得预定分子量的多核氢氧化铁-糖复合物；
但是，发明人发现，通过控制氢氧化铁与糖的反应温度和时间，能够使最终所得的多核的氢氧化铁-糖复合物的等电点控制在4.4-5.3的范围中，同时不会影响到所得产品的分子量。
术语“等电点”指的是在铁-糖复合物水溶液滴加稀盐酸溶液，至某一pH时产生浑浊，此pH就称为该复合物的等电点。这个指标和毒性有关：人体血浆的pH在7左右，当铁-糖复合物的等电点在5.5到7时，会在血管里产生沉淀，从而造成严重的后果。美国药典27版蔗糖铁注射液要求等电点在4.4-5.3之间。因此，必须严格的控制反应使产品达到这个范围。如果铁-糖混合物的反应温度过低，比如100摄氏度以下，短时间的反应如2小时，所得的铁-糖复合物等电点一般在6-7左右。
因此，本发明将反应获得的多核的氢氧化铁与糖类在碱性条件下制备目标产物的方法包括如下步骤：
将氢氧化铁糖类和碱性溶液在106～125℃的温度下和pH为9～12的条件下，反应10～30小时，即获得等电点在4.4-5.3之间的粗品，然后从反应产物中收集铁-糖复合物成品。
上述复合物通过凝胶色谱GPC测定的重均分子量为50000道尔顿。
所说的糖类选自单糖、双糖或其混合物；
所说的单糖选自果糖、葡萄糖或甘露糖；
所说的双糖选自蔗糖、麦芽糖或海藻糖；
优选的糖类为蔗糖；
碱性溶液为碱土金属或碱金属的氢氧化物的水溶液，优选氢氧化钠、氢氧化钾中的一种的水溶液；
本发明提供的制备工艺，可以得到重均分子量在20000-100000道尔顿的任意分子量的多核氢氧化铁-糖复合物产品，每批产品的分子量差异可以控制在±5000道尔顿以内，同时等电点可以控制在4.4-5.3之间。铁糖质量比率在1∶18～1∶13之间。铁含量在1％-10％之间。含水量＜10％。
由上述公开的技术方案可见，本发明的方法方便的解决了精确地控制多核氢氧化铁-糖复合物的分子量这一难题，克服了传统的偏见，同时不会影响到产品的其他特征如糖含量或等电点等，操作方便，便于工业化实施。
具体实施方式
实施例1
多核的氢氧化铁的制备：
将50g六水三氯化铁加入2L的烧杯中，加入0.5L蒸馏水，搅拌，使其溶解。保持温度在15℃，在搅拌状态下滴加饱和碳酸钠溶液，此时有大量的二氧化碳产生，溶液颜色也由浅棕色变为深棕色。滴加时间为32分钟，pH为7时反应到达终点，停止滴加，反应过程控制温度的波动不超过5℃。
多核的氢氧化铁的精制：
将上述混悬液离心，将沉淀物放入3L的烧杯中，加入2L蒸馏水，搅拌洗涤40分钟，然后再离心；重复上述洗涤的步骤共4次。最后所得的棕色的沉淀物，测定铁含量及氯化物合格后，立即投入下步反应中。多核的氢氧化铁与蔗糖复合物的制备：
将上述制备的沉淀物放入500mL烧杯中，加入166g蔗糖和30mL的，106℃的温度下和pH为12的条件下，反应25小时，停止反应，得粗品，过滤，滤液经喷雾干燥即得棕色粉末状成品。
上述产品通过凝胶色谱GPC测定的重均分子量为50000道尔顿。
采用美国药典27版蔗糖铁注射液质量标准中公开的方法测得其等电点为4.4。铁糖质量比率为1∶16，铁含量为5.5％，含水量为8％。
实施例2～6
本例对5个不同的反应条件进行了对比，除了氢氧化铁制备的温度不同，其他反应条件均和实施例1相同。所得的结果见下表。
| 实施例 | 制备氢氧化铁的温度(℃) | 重均分子量 | 等电点 | 铁糖质量比率％ | 铁含量％ |
| 2 | 5 | 24000 | 4.8 | 1∶15 | 5.2 |
| 3 | 10 | 30000 | 4.7 | 1∶14 | 5.6 |
| 4 | 15 | 48000 | 5.0 | 1∶15.5 | 6 |
| 5 | 20 | 80000 | 4.5 | 1∶16 | 5 |
| 6 | 25 | 150000 | 4.6 | 1∶17 | 5.3 |
上述结果可知，制备氢氧化铁的温度对铁糖复合物分子量影响巨大，严格的控制温度，可以得到所需的分子量的产品。
实施例7～10
本例在5个反应条件进行了对比，除了下面列出的反应条件，其他同实施例1。
| 实施例 | 滴加时间(分钟) | 制备氢氧化铁的温度(℃) | 铁糖反应的温度(℃) | 重均分子量(道尔顿) | 铁糖反应的时间(小时) | 等电点 |
| 7 | 32 | 15±2 | 80 | 54000 | 36 | 5.8 |
| 8 | 30 | 15±2 | 100 | 50000 | 36 | 5.4 |
| 9 | 30 | 15±2 | 110 | 48000 | 16 | 4.8 |
| 10 | 31 | 15±2 | 120 | 47000 | 13 | 4.7 |
从上述结果可以看出，严格控制制备氢氧化铁的温度、滴加时间，可以得到批间均一性很好的铁糖复合物，而铁糖反应的条件对分子量影响相对不大，但对等电点影响大，温度在100摄氏度以下，长时间的反应也难以达到要求如5.3以下。
实施例11
多核的氢氧化铁的制备：
将25g硫酸铁和30g硝酸铁加入2L的烧杯中，加入0.4L蒸馏水，搅拌，使其溶解。保持温度在15℃，在搅拌状态下滴加重量浓度为30％的氢氧化钠水溶液，此时有大量的二氧化碳产生，溶液颜色也由浅棕色变为深棕色。滴加时间为15分钟，pH为7.1时反应到达终点，停止滴加，反应过程控制温度的波动不超过2℃。
多核的氢氧化铁的精制：
将上述混悬液离心，将沉淀物放入3L的烧杯中，加入2L蒸馏水，搅拌洗涤40分钟，然后再离心；重复上述洗涤的步骤共4次。最后所得的棕色的沉淀物，测定铁含量及氯化物合格后，立即投入下步反应中。多核的氢氧化铁与果糖复合物的制备：
将上述制备的沉淀物放入500mL烧杯中，加入160g果糖和30mL的，125℃的温度下和pH为10的条件下，反应10小时，停止反应，得粗品，过滤，滤液经喷雾干燥即得棕色粉末状成品。
上述产品等电点为5.2，重均分子量为30000道尔顿。铁含量为10％，含水量为5％。
Claims (8)
1.一种铁-糖复合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)多核的氢氧化铁的制备；
(2)多核的氢氧化铁与糖类在碱性条件下反应，然后从反应产物中收集铁-糖复合物成品，其特征在于：多核的氢氧化铁的制备方法包括如下步骤：将碱性物质的水溶液在5-20℃的温度下采用滴加的方法加入铁盐水溶液，直至达到pH为6-8的反应终点，然后采用常规的方法从反应产物中收集多核的氢氧化铁，其中，所说的碱性物质选自碱金属的碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐、碱金属的氢氧化物或碱土金属的氢氧化物；所说的碱性溶液为碱金属的氢氧化物的水溶液；所说的糖类为单糖或双糖。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多核的氢氧化铁的制备时的反应温度为10～17℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多核的氢氧化铁的制备时滴加反应时间为25分钟～5小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的铁盐选自FeCl36H2O、FeCl3、硫酸铁或硝酸铁中的一种或其混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的碱性物质为碳酸钠。
6、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：反应温度的变化范围控制在5℃以内。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多核的氢氧化铁与糖类在碱性条件下反应制备多核的氢氧化铁-糖复合物的方法包括如下步骤：将多核的氢氧化铁与糖类和碱性溶液在106～125℃的温度下和pH为9～12的条件下，反应10～30小时，然后从反应产物中收集铁-糖复合物成品；
碱性溶液为碱土金属的氢氧化物或碱金属的氢氧化物的水溶液。
8.权利要求7所述的方法，其特征在于，所说的碱性溶液为氢氧化钠水溶液。
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