CN101463040A - 一种头孢唑林钠无菌原料药的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种头孢唑林钠无菌原料药的制备方法，其步骤为：将头孢唑林悬浮在去离子水中，在搅拌、密闭容器中，减压条件下采用含钠离子的碱溶液进行中和反应，反应液经过粗滤和无菌过滤后冻干得到头孢唑林钠无菌原料药。本发明解决了现有生产工艺中头孢唑林钠澄清度、水分不易控制以及有关物质偏高的技术难题，提高了产品质量，适于工业化大生产。

Description

一种头孢唑林钠无菌原料药的制备方法

技术领域

本发明涉及一种头孢唑林钠的制备方法，具体是关于头孢唑林钠无菌原料药的制备方法。

背景技术

头孢唑林钠的化学名称为(6R，7R)-3-[[(5-甲基-1，3，4-噻二唑-2-基)硫]甲基]-7-[(1H-四唑-1-基)乙酰氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸钠盐，英文名称为Cefazolin sodium salt；Ancef；Kefzol；Zolicef，英文化学名称为：5-Thia-1-azabicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-carboxylic acid，3-[[(5-methyl-1，3，4-thiadiazol-2-yl)thio]methyl]-8-oxo-7-[(1H-tetrazol-1-ylacetyl)amino]-，monosodium salt，(6R，7R)-，分子式，C₁₄H₁₃N₈NaO₄S₃，分子量476.48，CA登记号：27164-46-1，其化学结构式：

头孢唑啉钠为第一代头孢菌素，抗菌谱广。除肠球菌属、耐甲氧西林葡萄球菌属外，本品对其他革兰阳性球菌均有良好抗菌活性，肺炎链球菌和溶血性链球菌对本品高度敏感。白喉杆菌、炭疽杆菌、李斯特菌和梭状芽胞杆菌对本品也甚敏感。本品对部分大肠埃希菌、奇异变形杆菌和肺炎克雷伯菌具有良好抗菌活性，但对金葡菌的抗菌作用较差。伤寒杆菌、志贺菌属和奈瑟菌属对本品敏感，其他肠杆菌科细菌、不动杆菌和铜绿假单胞菌耐药。产酶淋球菌对本品耐药；流感嗜血杆菌仅中度敏感。头孢唑啉钠适用于治疗革兰氏阳性菌，革兰氏阴性菌如葡萄球菌、大肠杆菌、肺炎杆菌变形杆菌等引起的感染。尿道感染：肾盂炎、膀胱炎。胆道感染：胆管炎、胆囊炎。呼吸道感染：支气管炎、细菌性肺炎。妇产科感染：子宫感染、盆腔和乳房脓肿。耳鼻喉科感染：中耳炎、乳窦炎、咽炎、窦炎。外伤、皮肤和软组织感染，严重感染和败血症。由于本品对各类感染均有较高疗效，并且价格低廉，头孢唑啉至今仍是临床上一个重要的抗感染药物，仍占有广阔的市场。

在现有生产技术中，头孢唑林钠的来源主要由头孢唑林在溶剂体系下成盐、析晶所得。如万平等在“头孢唑啉钠和头孢哌酮钠结晶的制备”(现代食品与药品杂志，2006，6(16)，p44-45.)中采用碳酸氢钠固体，调温至25—30℃后加入丙酮进行析晶的方法。陈艳荣等在“头孢唑啉钠合成工艺改进”(现代食品与药品杂志，2006，6(16)，p44-45.)中采用加入碳酸氢钠固体，在调温至25—30℃搅拌1h，微孔薄膜过滤，滤液降温至5—10℃，加入丙酮析晶的方法。胡昌勤等在“一种具有螯合结晶水合物的头孢菌素及其制备方法”(CN03123813.0)中先将头孢唑啉悬浮在蒸馏水中，在20℃下搅拌至pH7.0左右，室温下加入溶剂如异丙醇、丙酮等析晶的方法制备头孢唑啉钠。Martin Wolfgang DR在“Process for thepreparation of cefazolin sodium salt”(DE3911321)中将头孢唑林悬浮在水中采用1N NaOH调节pH8.5，活性炭脱色，维持溶液浓度30-40％再用乙醇析晶过夜的工艺。Bonfanti Glovanni在“Method for producing pure crystallineproducts.”(EP273156)中合成出来的头孢唑林钠在乙醇—水的混合溶剂中进行析晶，降至0℃，析晶4h，过滤，在真空50℃下干燥。成品的残余水分在3.2％。王静康等在“五水头孢唑林钠晶体结构及晶体分子组装制备方法”(CN200510016123.5)先加入一定量的溶剂和水中，再加入头孢唑啉酸和碳酸氢钠、碳酸钠、乙酸钠、氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠、异辛酸钠等固体，并加热至50℃左右，控制pH4-9左右至反应溶液澄清，再加入有机溶剂进行析晶的方法。在溶剂体系下成盐析晶所得头孢唑啉钠溶剂残留和水分含量均高，收率较低，因此生产成本居高不下。

目前报导的头孢唑啉钠干燥的方法有冻干法、减压干燥法和喷雾干燥法。如王保丽等的头孢唑啉钠喷干法成盐工艺初探(黑龙江医药1997，6(10)，p341-342.)中采用喷雾干燥法成盐，该方法不用溶剂，操作简单，生产成本低。由于头孢唑林钠热不稳定性，采用该工艺干燥时，上板温度127℃左右，下板温度72℃左右，所得结晶型式为非结晶型，水分为2％左右。缺点：水分较高，干燥时局部温度高，有关物质偏高，聚合物也将随着温度的增高而增加。MichaelBornstein和Michael D.Cise在“Method of preparing a rapidly dissolvingpowder of sterile crystalline cefazolin sodium for parenteraladministration”(US4146971)中合成出来的头孢唑林钠在乙醇—水的混合溶剂中进行冻干，先在3h缓慢将溶液降至-10℃，然后迅速降至-30℃，并保持1h，升温至10℃升华乙醇与水，最后升温至25℃，出箱。成品的残余水分在2％左右，乙醇为0.4％。但这些干燥工艺需要特殊的冻干机，能同时冻干水和溶剂，否则容易损坏机器。另外，Bornstein Michael和Carone Sandra M.在“Method ofpreparing steril eessentially amorphous cefazolin for reconstitution forparenteral administration”(US4002748)中合成出来的头孢唑林钠在浓度10-25％，无菌过滤，预冻-50℃，真空度小于100mmHg，升温至10℃，最后升温至35℃，出箱。成品的残余水分不大于6％。Cise Michael D.在“Method ofpreparing stable sterile ampoules of crystalline cephalosporins forparenteral administration”(US4104391)中合成出来的头孢唑林钠在浓度15-40％，无菌过滤，先将溶液迅速降至-15℃，并保持3h，真空度最大为1mmHg，最后升温至50℃，出箱。成品的残余水分不大于6％。山崎浩在“医藥品の凍結乾燥方法”(JP61-68412)中将头孢唑林钠溶于注射用水中，配制浓度28％，先将溶液在1h内降至-10℃，再在2h内降至-30℃，后在3h、150Torr下减压升温至13℃并恒温干燥14h，出箱。这些工艺均是以水为溶剂进行冻干得到无定型头孢唑林钠，但是其冻干曲线只能保证制品的水分达到6％左右，存在一定的技术缺陷。据中国药品生物制品检定所的杨利红和胡昌勤在“固体状态下头孢唑林钠的晶体转变分析”(药物分析杂志，2005，25(6)，p666-669)中表明，目前USP、EP、BP和中国药典等各国现行版药典中仅收载有无定型头孢唑林钠，仅日本药局方从14版起同时收载有无定型和结晶型头孢唑林钠。由于环境中的水分子直接参与头孢菌素的降解反应，对无定型头孢唑林钠，维持其低水分状态是保证其产品稳定的关键因素，探讨如何保证产品含水量的稳定，对保证头孢唑林钠产品的稳定性具有重要意义。

头孢唑林钠和头孢唑林在溶解性能方面的存在明显差异，如头孢唑林钠在水中易溶(中国药典2005版标准)，而头孢唑林在水中几乎不溶，若反应不完全，则头孢唑林钠的澄清度很难小于1号标准浊度液。由头孢唑林和碱制备头孢唑林钠时，若pH和温度较高则有利于反应的完成，但容易引起有关物质、pH和聚合物偏高，严重影响产品的质量。据福建省药品检验所郑丽莉等在“头孢唑啉钠澄清度考察初探”(海峡药学，I997，1(9)，p48-49.)的统计研究中，日本、意大利、西班牙几个厂家的澄清度存在差异，有的在溶解即刻均表现为澄清，继而发生不同状况的变化，有的产生针状结晶，有的变为凝胶状，有的变为絮状沉淀等。但是澄清度将影响注射或输液时安全性的重要指标。采用本专利的方法，与国内外相同样品同时进行检测时，澄清度远小于1号标准浊度液，且放置时间较长。

总之，现有技术中的头孢唑林钠的制备工艺普遍存在产品的水分偏高，其有关物质、澄清度、pH和聚合物不易控制，有时会严重影响产品的质量；有的生产工艺生产成本过高，甚至需要特殊的生产设备，大生产困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种头孢唑林钠无菌原料药的制备方法，解决现有生产工艺中头孢唑林钠水分、澄清度不易控制以及有关物质偏高的问题。

本发明是通过这样的技术方案实现的，包括如下步骤：

步骤1、将头孢唑林样品悬浮在去离子水中，在搅拌、密闭容器中，减压条件下采用含钠离子的碱溶液进行中和反应，溶液澄清后继续反应15—120min，pH控制到4.5—8.0。

步骤2、反应液在万级洁净区进行粗步过滤后，在局部百级的无菌区采用0.22μm微孔滤膜或滤棒进行无菌过滤；

步骤3、滤液在局部百级的无菌区中倒入冻干容器中进行冷冻干燥，冻干后进行无菌包装即得头孢唑林钠成品。

上述的中和反应中的含钠离子碱溶液可选择为NaOH、NaHCO₃、Na₂CO₃、NaAC等水溶液。

在头孢唑林样品的中和反应过程中，也可以不加入去离子水中，直接将头孢唑林样品在搅拌、密闭容器中，减压条件下与含钠离子的碱溶液进行中和反应。在中和反应溶液澄清透明时，可加入活性炭继续搅拌。

冷冻干燥的步骤：滤液在局部百级的无菌区中倒入冻干容器中进行冷冻干燥，控制冻干容器中溶液厚度为1.0—2.0cm，将制品冻至-30—-55℃，保持1—5小时，抽真空，维持真空度在0—50Pa，升温至40—55℃，保持5—12小时，冻干结束，出箱，粉碎，无菌包装。

上述工艺中，减压操作是本发明的关键，可以保证在较低的温度和pH值较小的情况下完全反应，能够保证产品的澄明度远小于1号标准浊度液，颜色和有关物质明显低于现有的工艺。同时通过对冻干条件的优化，产品的水分低于1.5％，优于现有工艺。

现有技术主要存在颜色偏黄、澄清度不易控制，质量不稳定等工艺缺陷。与现有技术相比，本发明采用在搅拌、密闭容器中，减压条件下采用碱溶液在一定温度条件下进行中和反应，经粗步过滤后、无菌过滤、冷冻干燥后所得头孢唑林钠成品，该工艺能有效保证了头孢唑林钠的澄清度远小于1号标准浊度液，水分<1.5％，有关物质：最大杂质可以小于0.3％，总杂质可以小于1.5％，其他指标可达到中国药典2005版中头孢唑林钠无菌原料药的纯度要求。本发明方法简便，质量稳定，易于操作，适于工业化大生产。

附图说明

图1：实施例2所得头孢唑林钠有关物质的HPLC图谱

图2：对比实施例2所得头孢唑林钠有关物质的HPLC图谱

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

将头孢唑林5.0g悬浮在50ml去离子水中，在搅拌、密闭容器中，水浴恒温45℃、减压条件下(水泵压力表指示为0.01Mpa)采用饱和碳酸氢钠溶液中和至pH＝4.5，溶液澄清透明，加入活性炭0.1g继续搅拌脱色15min，滤布过滤除去活性炭后，滤液再用0.22μm微孔滤膜过滤，所得滤液在局部百级的无菌区中倒入冻干盘中，控制溶液厚度为1.0cm，将制品冻至-30℃，保持1小时，抽真空，维持真空度在0—10Pa，升温至40℃，保持5小时，冻干结束。出箱，粉碎，无菌包装，得头孢唑林钠5.2g。收率99.0％，(理论值5.25g)，水分为0.9％，以干燥品计含量为99.5％；有关物质为：单一杂质为0.29％，总杂质为1.48％；pH＝4.86；颜色<2号黄色标准比色液，澄清度<1号标准浊度液；聚合物为0.014％。

实施例2

将头孢唑林2500g在搅拌、密闭容器中，水浴恒温35℃、减压条件下(水泵压力表指示为0.082Mpa)采用8％碳酸氢钠溶液中和至pH＝5.4，溶液澄清透明，继续恒温反应30min，反应液在万级洁净区用钛棒过滤除去活性炭后，滤液在局部百级的无菌区中用0.22μm微孔滤膜过滤，所得滤液倒入冻干盘中，控制溶液厚度为2.0cm，将制品冻至-40℃，保持3小时，抽真空，维持真空度在20—35Pa，后升温至50℃，保持5小时，再维持真空度在0—10Pa恒温4h，冻干结束。出箱，粉碎，无菌包装，得头孢唑林钠2586g。收率98.5％，(理论值2625g)，水分为1.1％，以干燥品计含量为99.9％；有关物质为：单一杂质为0.12％，总杂质为0.96％；pH＝5.14；颜色<2号黄色标准比色液，澄清度<1号标准浊度液；聚合物为0.01％。

实施例3

将头孢唑林2500g在搅拌、密闭容器中，水浴恒温30℃、减压条件下(水泵压力表指示为0.062Mpa)采用1％氢氧化钠溶液中和至pH＝8.0，溶液澄清透明，加入活性炭65g继续搅拌脱色120min，反应液在万级洁净区用钛棒过滤除去活性炭后，滤液再在局部百级的无菌区中用0.22μm微孔滤膜过滤，所得滤液倒入冻干盘中，控制溶液厚度为1.5cm，将制品冻至-35℃，保持9小时，再维持真空度在0—10Pa恒温3h，抽真空，维持真空度在20—35Pa进行升华，后升温至50℃，保持12小时，冻干结束。出箱，粉碎，无菌包装，得头孢唑林钠2520g。收率96.0％，(理论值2625g)，水分为1.0％，以干燥品计含量为99.4％；有关物质为：单一杂质为0.21％，总杂质为1.46％；pH＝6.23；颜色<2号黄色标准比色液，澄清度<1号标准浊度液；聚合物为0.012％。

实施例4

将头孢唑林100g在搅拌、密闭容器中，水浴恒温28℃、减压条件下(水泵压力表指示为0.10Mpa)采用饱和碳酸钠溶液中和至pH＝5.8，溶液澄清透明，继续恒温反应30min，反应液经滤棒过滤后，滤液在局部百级的无菌区中用0.22μm微孔滤膜过滤，所得滤液倒入冻干盘中，控制溶液厚度为1.5cm，将制品冻至-45℃，保持2小时，抽真空，维持真空度在20—35Pa进行升华，后升温至45℃，保持10小时，冻干结束。出箱，粉碎，无菌包装，得头孢唑林钠100g。收率95.2％，(理论值105g)，水分为1.2％，以干燥品计含量为99.2％；有关物质为：单一杂质为0.29％，总杂质为1.34％；pH＝5.91；颜色<2号黄色标准比色液，澄清度<1号标准浊度液；聚合物为0.011％。

实施例5

将头孢唑林100g悬浮在100ml去离子水中，在搅拌、密闭容器中，水浴恒温10℃、减压条件下(水泵压力表指示为0.02Mpa)采用8％碳酸氢钠溶液中和至pH＝5.2，溶液澄清透明，加入活性炭17.5g继续搅拌脱色30min，反应液在万级洁净区用滤棒过滤除去活性炭后，滤液在局部百级的无菌区中用0.22μm微孔滤膜过滤，所得滤液倒入冻干盘中，控制溶液厚度为2.0cm，将制品冻至-55℃，保持3小时，抽真空，维持真空度在20—35Pa进行升华，后升温至40℃，保持12小时，冻干结束。出箱，粉碎，无菌包装，得头孢唑林钠99g。收率94.3％，(理论值105g)，水分为1.1％，以干燥品计含量为99.1％；有关物质为：单一杂质为0.15％，总杂质为0.89％；pH＝5.11；颜色<2号黄色标准比色液，澄清度<1号标准浊度液；聚合物为0.011％。

对比实施例1

将头孢唑林100g在搅拌、密闭容器中，水浴恒温30℃下采用8％碳酸氢钠溶液中和至pH＝5.4，溶液澄清透明，继续恒温反应30min，反应液在万级洁净区进行粗步过滤后，滤液再在局部百级的无菌区中用0.22μm微孔滤膜过滤，所得滤液倒入冻干盘中，控制溶液厚度为2.0cm，将制品冻至-40℃，保持3小时，抽真空，维持真空度在20—35Pa进行升华，后升温至50℃，保持9小时，冻干结束。出箱，粉碎，无菌包装，得头孢唑林钠102g。收率97.1％，(理论值105g)，水分为1.3％，以干燥品计含量为98.9％；有关物质为：单一杂质为0.26％，总杂质为1.43％；pH＝5.14；颜色<2号黄色标准比色液，澄清度>2号标准浊度液；聚合物为0.012％。由于样品澄清度不合格，对制得的头孢唑林钠样品进行了以下处理。

继续反应：取上述头孢唑林钠样品20g，加去离子水200ml充分搅拌溶解，在水浴恒温30℃下用8％碳酸氢钠溶液调节至pH＝7.0，溶液澄清透明，继续恒温反应60min，反应液用0.22μm微孔滤膜过滤，所得滤液倒入冻干盘中，控制溶液厚度为2.0cm，采用上述相同的冻干曲线，得头孢唑林钠19g。收率95.0％，pH＝6.28；颜色<2号黄色标准比色液，澄清度>2号标准浊度液。

重结晶：取上述头孢唑林钠样品20g，加去离子水20ml充分搅拌溶解，缓慢加入40ml的无水乙醇至体系澄清，反应液用0.22μm微孔滤膜过滤，所得滤液缓慢降温至5℃析晶1h后，样品放置在冰箱冷藏室中过夜析晶，抽滤，滤饼在45℃下干燥4-8h，得样品17.2g，pH＝5.21；颜色<2号黄色标准比色液，澄清度>2号标准浊度液。

活性炭脱色：取上述头孢唑林钠样品20g，加去离子水80ml充分搅拌溶解，在水浴恒温30℃下加入活性炭3g搅拌60min，反应液进行粗步过滤后，用0.22μm微孔滤膜过滤，所得滤液倒入冻干盘中，控制溶液厚度为2.0cm，采用上述相同的冻干曲线，得头孢唑林钠18g。收率90.0％，pH＝5.28；颜色<2号黄色标准比色液，澄清度>2号标准浊度液。

经过以上三种后续处理后，样品的澄清度仍然不合格。

对比实施例2

将头孢唑林酸100g在搅拌、密闭容器中，水浴恒温55℃下采用8％碳酸氢钠溶液中和至pH＝5.4，溶液澄清透明，继续恒温反应30min，反应液在万级洁净区进行粗步过滤后，滤液再在局部百级的无菌区中用0.22μm微孔滤膜过滤，所得滤液倒入冻干盘中，控制溶液厚度为2.0cm，将制品冻至-40℃，保持3小时，抽真空，维持真空度在20—35Pa进行升华，后升温至50℃，保持9小时，冻干结束。出箱，粉碎，无菌包装，得头孢唑林钠101g。收率96.2％，(理论值105g)，水分为1.4％，以干燥品计含量为94.5％；有关物质为：单一杂质为2.04％，总杂质为4.50％；pH＝5.14；颜色<4号黄色标准比色液，澄清度<1号标准浊度液；聚合物为0.042％。样品质量很差。

小结：

由于头孢唑林钠易溶于水，而头孢唑林不溶于水。若不减压进行中和反应，反应不完全易引起产品的澄清度远大于1号标准浊度液，其澄清度不合格的样品再继续加碱反应或重结晶提纯，仍不能改善澄清度指标；若提高反应温度，如55℃可以充分反应，样品可以澄清度<1号标准浊度液的指标，但有关物质明显超标，严重影响产品的质量。

Claims (9)

1.一种头孢唑林钠无菌原料药的制备方法，包括如下步骤：

a)将头孢唑林样品悬浮在去离子水中，在搅拌、密闭容器中，温度10—45℃，减压条件下与含钠离子的碱溶液进行中和反应，溶液澄清后继续搅拌反应15—120min，pH控制到4.5—8.0；

b)反应液在万级洁净区进行过滤后，在局部百级的无菌区采用0.22μm微孔滤膜或滤棒进行无菌过滤；

c)滤液在局部百级的无菌区中倒入冻干容器中进行冷冻干燥。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a)去离子水的加水量占头孢唑林钠的0—10倍。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a)中和反应温度为28-35℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a)减压条件为0.01mPa—0.1mPa。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b)中含钠离子的碱溶液为NaOH、NaHCO₃、Na₂CO₃或NaAC的水溶液。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a)中和反应pH控制到5.2-5.8。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a)中，在中和反应溶液澄清后加入活性炭。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b)万级洁净区进行的过滤采用滤纸、滤布或钛棒过滤。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c)中冷冻干燥的步骤为：滤液在局部百级的无菌区中倒入冻干容器中进行冷冻干燥，控制冻干容器中溶液厚度为1.0—2.0cm，冻至-30—-55℃，保持1—5小时，抽真空，维持真空度在0—50Pa，升温至40—55℃，保持5—12小时，冻干结束，出箱，粉碎，无菌包装。

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