CN100534998C - 果糖-1,6-二磷酸-钙盐的制备及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及果糖-1，6-二磷酸一钙盐的制备及其在制备治疗或预防骨质疏松症或骨折的药物中的应用。1，6-二磷酸果糖与CaCl₂、Ca(NO₃)₂溶液在摩尔比为1∶1，钙盐浓度低于10mol/L，控制反应溶液pH在2.0～6.5的条件下充分搅拌下反应，结晶干燥即制得果糖-1，6-二磷酸一钙盐。果糖-1，6-二磷酸一钙盐为水溶性钙盐，溶解度高，口服进入胃肠道，在小肠液中呈离子状态，大大增加了在机体内的吸收，提高了生物利用度，同时母体FDP作为高能基质提供金属离子钙通过主动运输进入组织和细胞所需的能量，提高了钙的生物效能。

Description

果糖-1，6-二磷酸一钙盐的制备及其应用

技术领域

本发明涉及一种化学合成方法及其应用，具体的说涉及果糖-1，6-二磷酸一钙盐的制备及其应用

背景技术

钙(Ca)在人体内属常量元素，在人体内含1200g，其中99％集中在骨骼和牙齿中，存在的形式主要为羟磷灰石，其余1％则以游离或结合的离子态存在于软组织细胞及血液中。正常血浆钙浓度为2.25～2.27mmol/L。血钙浓度的稳定在神经、肌肉的应激，神经冲动的传递，心动节律的维持、血液凝固、细胞粘着等生理过程中起着举足轻重的作用。人体存在一个血钙自稳系统，包括一个巨大的骨钙库和参与骨钙一血钙平衡调节的甲状旁腺素、降钙素、维生素D等。正常情况下，血中的钙通过甲状旁腺激素的调节，与骨骼中的钙不断交换，骨钙的沉积与脱钙不断进行，维持着动态平衡。当钙摄入不足时，或小肠吸收不良，甲状旁腺素分泌增加，溶解骨钙，骨钙的沉积就会减弱甚至停滞；而钙质却会悄悄地从骨骼中源源不断“搬迁”到软组织及血液中，以补充血钙，使血钙稳定。由此可见只有钙供应充足，才能维持骨盐代谢，防止负钙平衡，保持血液酸碱平衡，保持机体正常生理功能。

我国膳食结构以谷类为主，含钙量低，蔬菜供应量大，植酸、草酸以及植物纤维等摄入量相应较多，这些物质均可影响钙在肠道内的吸收。富含钙的乳制品摄入量少，近年来饮食结构虽有改善，但还不够。1988年中国营养学会制订的成年人钙日需量800mg，青少年日需量1000mg，孕妇、老年人日需量为1500mg。而目前我国平均每人每天钙摄入量为500mg，还远未达到。

人体从35岁左右开始每天就会丢失30～50mg的钙质，到了50岁骨总量竟减轻到0.7kg左右。人到中老年会个头变矮，就与脊柱脱钙变短有关。

由于骨钙的″搬迁″，骨骼中钙含量减少、软组织及血液中的钙含量增加，就会使人容易疲劳、周身乏力、腰酸背痛。因此补充钙盐，可以更好地解除易感人群的疲劳。

钙除了具有强化骨骼、牙齿等作用，还表现在具有提高人体耐力和爆发力以及治疗和预防骨质疏松等功能。

缺钙能导致骨质疏松。骨质疏松是老年性常见病，目前全世界患骨质疏松总人数超过2亿，是位居第六的常见病、多发病。其病发机理是由于缺钙使机体的PTH分泌亢进，促进骨钙入血，导致钙在软组织特别是在动脉壁沉着增加。另外，在细胞水平上的变化为膜的通透性亢进，Ca²⁺进入细胞内浓度增高，由此引起骨质疏松。

高血压是多因素造成的，但研究表明钙在血压的调节过程中起了一定的作用，Ca²⁺有抑制升压因子的作用，可使Ca²⁺通道关闭。饮食中含有足够的钙质，可有效的调节人体钙代谢平衡，改善负钙平衡，可主动抑制钙通道的活动。所以，补钙对缺钙及控制高血压有重要作用。周长珏等报道了对57轻、中度高血压患者进行为期14周，日服钙剂1g的双盲试验，随机分组，安慰剂对照的临床观察实验。结果显示，服用钙剂14周后，其收缩压与舒张压分别比实验前下降18mmHg及10.5mmHg

钙制剂还可用于长期血钙浓度较低造成的慢性甲状旁腺机能减退，佝偻病、软骨病和慢性肾衰、新生儿低血钙性手足抽搐、甲状旁腺缺乏性手足抽搐。对心脏复苏，特别是心脏手术后增强心肌收缩力，对抗高血钾症造成的心肌抑制作用，缓解心绞痛的急性症状以及一些过敏反应有治疗作用。

目前，国内市场钙制剂的品种繁多，兹将主要情况概述如下：

1无机钙制剂

氯化钙钙制剂的钙含量为27％，水溶性为易溶，由于有效钙含量低，用量较大，口服效果不理想，临床多用其注射剂，作为治疗急性低血钙症及某些过敏性疾病的辅助用药。

氧化钙和氢氧化钙：其钙含量分别为72％和54％。钙含量虽高，由于水溶性差，碱性强，吸收利用率低，且易引起恶心，呕吐等副作用，故临床上一般不用。

碳酸钙：其钙含量高达40％，但由于水溶性差，吸收利用率低，故其应用受限。

2有机钙制剂

乳酸钙：其钙含量为13％，由于有效钙含量低，用量大，口服效果差，其乳酸根长期在人体内蓄积可使人乏力，故临床多用其注射剂，用作治疗急性低血钙症和某些过敏性疾病的辅助用药。

葡萄糖酸钙钙含量9％，水溶性为可溶，由于有效钙含量低，用量较大，口服效果不理想，葡萄糖酸根分解为葡萄糖，对既缺钙又患葡萄糖的患者不利。

单氟磷酸钙：即特乐定，是一种预防及治疗骨质疏松症的有效药物。其活性成分是有机钙盐(葡萄糖酸钙和枸橼酸钙)，此外还含有具刺激成骨作用的单氟磷酸谷氨酰胺。本品的耐受性良好，胃肠道反应极少，骨软化、严重肾衰、高血钙患者禁用。

目前研究表明，以上诸多钙制剂还有一些吸收差、用量大的共有缺点。补钙重在吸收，但植物性食物所含的钙，以及众多钙盐药物往往不易被人体吸收。

这是因为钙盐只有在水溶液/离子状态下才能被吸收；而且钙离子在小肠内的吸收过程是通过主动转动完成的。肠粘膜细胞的微绒毛上有一种与钙高度亲和性的钙结合蛋白(Ca-BP)，它与钙离子结合，借助体内ATP提供的能量，才能最终完成机体对钙离子的吸收利用。因此决定钙离子吸收与否有两个要点：钙的离子状态以及机体的供能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种果糖-1，6-二磷酸一钙盐的稳定的制备方法。

本发明的另一目的在于提供果糖-1，6-二磷酸一钙盐的一种用途，即在制备治疗或预防骨质疏松症或骨折的药物中的应用。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种果糖-1，6-二磷酸一钙盐制备方法，采用1，6-二磷酸果糖(FDP)与CaCl₂、Ca(NO₃)₂溶液在充分搅拌下反应，结晶干燥即制得果糖-1，6-二磷酸一钙盐；反应条件为1，6-二磷酸果糖与钙盐的摩尔比为1∶1，钙盐浓度低于10mol/L，控制反应溶液pH在2.0～6.5的范围内。

上述反应，结晶时使用的有机试剂为乙醇或丙酮，干燥方法使用喷雾干燥技术或冷冻干燥技术。

果糖-1，6-二磷酸一钙盐在制备治疗或预防骨质疏松症或骨折的药物中的应用。

本发明制备的果糖-1，6-二磷酸一钙盐分子式如下：

式(I)果糖-1，6-二磷酸一钙盐

果糖-1，6-二磷酸一钙盐是根据生物产品设计的拼合原理，将两个功能基团：1，6-二磷酸果糖(FDP)和钙离子，利用酶技术结合在一起，使FDP的生理功能得到完全的保留。本品的母体结构为FDP，FDP作为高能基质完全可以提供金属离子钙通过主动运输进入组织和细胞所需的能量(作为高能化合物，FDP的磷酸基团转移势能量为46.5KJ/mol，高于ATP的30.5KJ/mol)，以提高钙的生物效能。

国内外其它单位研究和生产的果糖-1，6-二磷酸二钙盐，水溶性差，生物利用度低。而果糖-1，6-二磷酸一钙盐是水溶性钙盐，溶解度高，口服进入胃肠道，在小肠液中呈离子状态，大大增加了在机体内的吸收，提高了生物利用度。

1，6-二磷酸果糖与钙盐反应，极易生成果糖-1，6-二磷酸二钙盐，这是因为二钙盐的溶解性小于一钙盐，反应容易向二钙盐进行，不会自发生成一钙盐。当反应液pH值接近中性时，易沉淀，这也是二钙盐补钙性能不如一钙盐的问题所在。

而在本发明的反应中通过控制反应PH值，并控制钙盐浓度，滴加速度，保证反应1，6-二磷酸果糖始终处于过量状态，并在反应中维持体系的适宜酸性，促使反应使得生成一钙盐，并使少量生成的二钙盐溶解，保证一钙盐的得率、纯度都分别在95％、99％以上。

果糖-1，6-二磷酸一钙盐并不是1，6-二磷酸果糖和钙两者简单的加合，而是起到了两者功效的协同作用。无论是抗疲劳、耐缺氧、还是单纯补钙，相对于目前市场上相应功能的保健品都有着独特的优势。

本发明化合物合成方法如下：用甲苯，氯仿等有机溶剂改变细胞膜透性，以葡萄糖或蔗糖和无机磷酸盐为底物，利用酵母细胞的酶促磷酸化反映合成FDP(BissoGmM，MecelliF.Processbiochem.1986，21(4)：113；Diana M，bisso GM.USP4,575,549；Leisola，Linko M.Acta chem.Scand，1974，28(5)：555；Compagnoc，Tura A；RanziBm，et al.appl.Microbial.Biotecm.1986，21(4)：113；孙志浩，吴燕，王蕾等.工业微生物，1996，26(2)：7)，然后用沉淀法(Leisola M，Linko M.Actachem..Scand，1974，28(5)：555；Tochi Kura T，Ogata K.JP 71,37,86708；Hiroshi V EP0,385,486；Piccirilli H，Perri G C，Bianco T.Belg 880，610)，或用离子交换法提取FDP(Duncan HJ.Jchannrmatog.1971，62：391：Hiroshi V.EP 0,385,486)(徐汉标，赵山银CN1089655)，然后按一定的比例与钙盐反应，制得果糖-1，6-二磷酸一钙盐。

流程为：以葡萄糖或蔗糖和无机磷酸为底物，利用酵母细胞的酶促磷酸化反应制备FDP，调节溶液pH值为酸性，加入适宜浓度的无机钙盐如CaCl₂、Ca(NO₃)₂等，并控制无机钙盐的加料速度，以防止反应生成白色的果糖-1，6-二磷酸二钙盐沉淀。反应结束后，加入酒精或丙酮或其他有机溶剂沉淀制得式(I)化合物。

本发明化合物可以以任何适当的药物剂型和任何适当的方式给药。制剂包括常规，非毒性药学上可以接受的载体，辅料和溶媒。通过调整具体化合物的给药途径和剂量方案以便于调整本化合物的药物动力学，从而在病人中发挥最佳疗效。

另外，在治疗和/或预防上述疾病时，本发明化合物可以单独给药或其他药物合用。当分别给药时，可以按顺序分别或同时给药。选择上述活性成分和药学活性药物的量和给药的相关时间以获得希望的联合治疗效果。

考虑到剂量，本领域技术人员知道治疗有效量应根据下列情况而改变：待治疗和/或预防的疾病，它的严重程度，使用的治疗方案所用药物的药物动力学以及待治疗的患者(动物或人类)。有效剂量的范围可以从1mg/Kg体重(或更少)到1000mg/Kg体重(或更多)。一般来讲，根据使用的化合物，待治疗和/或预防的疾病和给药的途径，本化合物在制剂中的治疗有效量的范围通常略少于1mg/Kg·d。然而，适当的给药方案应先给予小剂量，然后逐渐增加剂量直到副作用变得难以忍受或者获得预期的效果。

根据本发明制备药用组合物，采用传统药学制剂工艺，优选将治疗有效的一种或多种本发明化合物与一种药学上可接受的载体充分混合得到制剂。根据用于给药所需剂型，载体可采用多种形式。在制备口服剂型的药用组合时，可以使用适当的载体和添加剂包括水、矫味剂、防腐剂、着色剂等。对于固体口服制剂如粉末、片剂、胶囊、和固体制剂，可以使用适当的载体和添加剂包括淀粉、糖类载体(如葡萄糖，甘露糖，乳糖和相关载体)、稀释剂、成粒剂、润滑剂、黏合剂、崩解剂等。如果需要，通过标准工艺可以将片剂或胶囊包肠溶衣或缓释化。

补钙效果

下面的试验结果验证了本发明化合物对大鼠的新骨形成的活性以及补钙效果

SD大鼠60只，随机分为6组，即正常对照组，维甲酸模型组、FDP-Ca 30、100、300、1000mg/kg，除正常对照组外各组动物均每日口服维甲酸70mg/kg，连续14天，给药组动物从维甲酸给药开始时起每日一次口服给药，连续28天，给药结束断头放血分离血清，按试剂盒法测血清中钙、磷含量，取一侧大腿股骨在DPX-L型双能X线骨密度仪作大鼠股骨扫描，测出骨密度(g/cm)，测定结束后股骨110℃干燥1h，干燥股骨置于800℃马福炉中灰化6h，取出后将骨灰溶于3％硝酸溶液中，测定骨钙含量。实验结果见表：

表1.FDP-Ca大鼠股骨骨密度含量的变化

^*P＜0.05，^**P＜0.01与对照组比较^△△P＜0.01与模型组比较

维甲酸可造成大鼠股骨密度下降，与正常大鼠比较有明显差异(P＜0.01)，口服FDP-Ca后低剂量组(30mg/kg)与模型组比较无明显差异，而FDP-Ca 100mg/kg、300mg/kg、1000mg/kg三个剂量组大鼠均能提高大鼠股骨密度(P＜0.05、P0.01)。

果糖-1，6-二磷酸一钙盐为水溶性钙盐，溶解度高，口服进入胃肠道，在小肠液中呈离子状态，大大增加了在机体内的吸收，提高了生物利用度，同时母体FDP作为高能基质提供金属离子钙通过主动运输进入组织和细胞所需的能量，提高了钙的生物效能。

具体实施方式

实施例1

配置FDP溶液58L(浓度86g/L)，调节pH为5.0。加入2L CaCl₂溶液，摩尔浓度7.2mol/L，在250rpm下搅拌30min后，真空浓缩，缓缓加入2倍溶液体积得酒精，并搅拌30min，真空抽滤，用少量的80％酒精水洗涤，然后用无水酒精脱水2次，真空抽滤后，喷雾干燥得果糖-1，6-二磷酸一钙盐5.1kg，纯度为99.0％，收率为理论值的95％。

实施例2

配置FDP溶液50L(浓度为34.5g/L)，调节pH为2.0。加入5L Ca(NO₃)₂(浓度为5.04mol/L)，在250rpm条件下，搅拌反应4h，真空浓缩，加入两倍溶液体积的乙醇，并搅拌15min，待果糖-1，6-二磷酸一钙盐结晶后真空抽滤，用少量的80％酒精水洗涤，然后用无水酒精脱水2次，真空抽滤，在3倍酒精中结晶，冷冻干燥的果糖-1，6-二磷酸一钙盐1.76kg，纯度为99.0％，收率为理论值的96％。

实施例3

配置FDP溶液5L(浓度为92g/L)，调节pH值为6.0后加入500ml CaCl₂溶液(浓度为2.7mol/L)，搅拌反应4h，加入2.5体积的丙酮，并搅拌15min，结晶后真空抽滤，用少量的80％的酒精水洗涤，然后用无水酒精脱水2次，真空抽滤后，喷雾干燥的果糖-1，6-二磷酸一钙盐501.1g，纯度99.0％，收率为理论值的95％。

实施例4

配置FDP溶液27L(浓度为32.6g/L)，调节pH值为4.0，缓缓加入500ml CaCl₂(浓度5.15mol/L)，搅拌反应8h，真空浓缩，加入两倍溶液体积的丙酮，并搅拌45min，待果糖-1，6-二磷酸一钙盐结晶后真空抽滤，用少量的80％丙酮洗涤，然后用无水酒精脱水2次，真空抽滤，在3倍酒精中结晶，冷冻干燥的果糖-1，6-二磷酸一钙盐904.7g，纯度99.0％，收率为理论值的95％。

Claims (4)

1、一种果糖-1，6-二磷酸一钙盐的制备方法，其特征在于用1，6-二磷酸果糖与CaCl₂、Ca(NO₃)₂溶液在充分搅拌下反应，结晶干燥即制得果糖-1，6-二磷酸一钙盐；反应条件为1，6-二磷酸果糖与钙盐的摩尔比为1∶1，钙盐浓度低于10mol/L，控制反应溶液pH在2.0～6.5的范围内。

2、根据权利要求1所述的果糖-1，6-二磷酸一钙盐的制备方法，其特征在于结晶时使用的有机试剂为乙醇或丙酮。

3、根据权利要求1所述的果糖-1，6-二磷酸一钙盐的制备方法，其特征在于干燥方法使用喷雾干燥技术或冷冻干燥技术。

4、果糖-1，6-二磷酸一钙盐在制备治疗或预防骨质疏松症或骨折的药物中的应用。