CN101775076A

CN101775076A - 羟乙基淀粉的制备方法

Info

Publication number: CN101775076A
Application number: CN201010113904A
Authority: CN
Inventors: 徐世兰; 欧苏; 陶渊; 崔盛
Original assignee: QINGSHAN LIKANG PHARMACEUTICAL INDUSTRY Co Ltd CHENGDU
Current assignee: QINGSHAN LIKANG PHARMACEUTICAL INDUSTRY Co Ltd CHENGDU
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2010-07-14

Abstract

羟乙基淀粉的制备方法，在溶剂介质中对淀粉原料分别进行羟乙基化和酸水解处理，其中先在pH 13～14的碱性条件下，以淀粉摩尔数0.2～1.8倍的环氧乙烷或氯乙醇为羟乙基化试剂进行羟乙基化反应，然后在pH 1～3的酸性条件下对羟乙基化后的淀粉原料进行水解，得到重均分子量为20kD～500kD、摩尔取代度为0.1～0.9，且C2/C6位置的取代比例为3～20及C3/C6位置的取代比例为0.1～8的羟乙基淀粉。该制备方法无需使淀粉糊化，防止淀粉结构被破坏，并能解决产品在酸解时分子量控制不准确，羟乙基化后有机残留溶媒去除困难等问题，利于产业化生产，可以得到不同分子量和/或取代度的羟乙基淀粉产品。

Description

羟乙基淀粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种羟乙基淀粉的制备方法。

背景技术

羟乙基淀粉(hydroxyethyl starch，HES)在临床治疗中用于血容量扩充，目前已成为一种不可替代的血浆代用品。

羟乙基淀粉的生理和化学特性主要是由重均分子量(Mw)、取代度(Ms)和取代方式等参数决定的。例如：临床效果证实，羟乙基淀粉200/0.5(即重均分子量为200kD，葡萄糖残基的平均摩尔取代度为0.5(允许范围0.43～0.55)，且C2/C6位置的取代比例为5∶1)的扩容效力可达100％，扩容时间4～8小时，半衰期3～4小时，过敏反应低，并具防止和堵塞毛细血管渗漏作用。还可减少血管活性物质释放，降低血液粘稠度，维持血容量和改善微循环，使患者心脏指数、氧供和氧耗显著提高，是当前抗休克的重要血浆代用品之一。羟乙基淀粉的种类较多，如早期使用的低分子量羟乙基淀粉产品有羟乙基淀粉20/0.91(“706”代血浆)、羟乙基淀粉40/0.5等；中分子量羟乙基淀粉有羟乙基淀粉200/0.5(贺斯)、羟乙基淀粉130/0.4(万汶)等；高分子量羟乙基淀粉代血浆产品有羟乙基淀粉450/0.5等。

目前对羟乙基淀粉的制备，一般都是先将淀粉原料用酸水解后，再进行羟乙基化得到的相应的羟乙基淀粉产品。例如，澳大利亚专利348548中采用的是部分降解的玉米淀粉在碱性条件下羟乙基化，活性炭脱色后用二甲基甲酰胺溶解、丙酮析盐，然后再经过水溶、活性炭脱色、过滤、加丙酮析出产物。没有水解过程，不符合临床药用要求，其操作复杂，且后处理纯化不彻底，产物损失较大。

DE2700011报道了使玉米淀粉在高温下凝胶化后，再加碱与环氧乙烷进行羟乙基化反应，进而用微酸水解、脱色、过滤、干燥得产品。该方法要求先将淀粉凝胶化，能耗加大，且淀粉的内部结构遭到了破坏。

US4629698采用的是以水为介质对支链淀粉进行水解和羟乙基化的方法。但其水解时采用α-淀粉酶、β-淀粉酶或支链淀粉酶进行水解，而该特异性的酶不易获得，成本较高，危险性大。

中国专利(公开号CN1840547A)公布了一种制备不同分子量和取代度的羟乙基淀粉的方法，首先也是在一定浓度的酸中对玉米淀粉进行水解，然后通过羟乙基化、纯化、干燥得。

中国专利(公开号CN1926155A)公布了一种制备羟乙基淀粉的方法，且对取代位置进行了研究。采用的同样是先用酸对淀粉进行水解，并且水解前先要在高温下让淀粉发生凝胶化，水解完成后再进行羟乙基化及纯化处理。

本发明人通过大量的实验发现，对淀粉原料先进行糊化处理，会对淀粉的结构造成严重破坏。通过对不同制备方法的分析和对比发现，如果对淀粉原料先进行水解，然后再进行羟乙基化反应，则在水解时对淀粉的分子量很难控制，由于水解后还要进行羟乙基化，因此必需提前估算分子量的增大程度，导致了对分子量的控制很不准确。同时，在进行羟乙基化后对有机残留物(如环氧乙烷、乙二醇)的去除难度很大，降低了产品的质量，整个制备工艺过程繁琐，产品质量难以控制。

发明内容

针对上述情况，本发明将提供一种制备羟乙基淀粉的新方法，可以很好地解决目前制备方法存在的上述问题。

本发明羟乙基淀粉的制备方法，同样包括对淀粉原料分别进行羟乙基化和酸水解处理几个阶段。具体制备过程是，先在pH 13～14的碱性条件下，以淀粉摩尔数0.2～1.8倍的环氧乙烷或氯乙醇、并优选环氧乙烷作为羟乙基化试剂，于目前羟乙基化反应的常用温度下(如20℃～40℃)进行淀粉原料的羟乙基化反应，然后在pH 1～3的酸性条件下对羟乙基化后的淀粉原料进行水解，得到重均分子量为20kD～500kD、摩尔取代度为0.1～0.9，且C2/C6位置的取代比例为3～20和C3/C6位置的取代比例为0.1～8的羟乙基淀粉产物。所说的淀粉原料，可以使用目前制备羟乙基淀粉的各常用淀粉，如主要为玉米淀粉和土豆淀粉等，其中优选为玉米淀粉，特别是支化度大于95％的蜡质(糯)玉米淀粉。

上述羟乙基化反应中所说的可溶解所用淀粉原料的溶剂介质，可以采用目前通常使用的甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、水等溶剂介质中的至少一种。其中，更为优选的反应溶剂介质是水，或水-乙醇混合物，如含醇比例为85％～100(v)％的水-乙醇溶液等。试验显示，在相同的碱性条件下，提高混合溶剂中水的比例，有利于提高淀粉的溶解性，但也易增大其糊化的可能性，而羟乙基化反应一般以保证在其不糊化的条件下进行为佳。

进行上述羟乙基化反应时，淀粉原料在溶剂介质中的重量/体积浓度比例一般可以为10％～40％，优选为20％～30％，既有利于反应均衡、充分，又能提高反应效率。

完成羟乙基化反应后的羟乙基化淀粉原料进行的酸水解，通常可以在盐酸等常规的无机酸水溶液中进行。羟乙基化淀粉在这些溶剂介质中的重量/体积浓度一般可以为10％～40％，优选为20％～30％，有利于反应充分进行和提高反应效率。

由淀粉分子的结构可知，在进行羟乙基化反应时，其结构中只有2-、3-、6-位游离羟基可以被羟乙基化。因此，在本发明上述制备方法中，通过改变或调整控制羟乙基化反应时反应环境的pH值，和/或羟乙基化试剂用量等反应条件，可以得到符合所要求的不同取代度和/或不同取代位置比例的羟乙基化淀粉产物。例如，在羟乙基化反应过程中通过调整羟乙基化试剂用量及配合气相色谱仪(GC)的跟踪取样检测，可以对淀粉原料进行羟乙基化反应的摩尔取代度在0.1～0.9范围内实现调整和控制；提高反应温度则可以加快羟乙基化取代的反应速率。另一方面，根据淀粉分子结构的特点，在羟乙基化反应中可被羟乙基化取代的不同位置中，可被优先取代的是2-OH，3-OH，尤其是2-OH。增大反应环境的碱度，即提高pH值后，由于可提高结构中6-OH的反应活性，因此可增加6-OH的羟乙基取代比例，从而可减小产物中C2/C6、C3/C6位置的取代比例。

试验显示，羟乙基化后的淀粉原料在酸性条件下进行水解时，水解环境的酸浓度越大，和/或温度越高，和/或水解时间越长，水解产物的分子量越小。因此，通过控制水解反应环境的pH值和/或水解温度，及配合如高效凝胶渗透-多角度激光光散射联用(HPGPC-MALLS)等折光示差检测器等进行检测，可以准确控制将其水解至20kD～500kD范围内的所需分子量，从而得到所需分子量、取代度和/或不同取代位置比例的羟乙基淀粉产品。

采用本发明上述方法制备得到羟乙基淀粉，优选的是重均分子量为100kD～300kD；摩尔取代度为0.3～0.5，其中C2/C6位置的取代比例为6～15。临床研究发现，具有相同取代度产品的临床效果并不相同，原因在于羟乙基化的取代位置及其取代比例的不同所致。其中，C2/C6的取代比例决定了羟乙基淀粉在体内代谢的快慢。C2/C6比率越高代谢越慢，人体越容易蓄积。因此C2/C6的取代比例是目前对产品质量的主要控制参数。本发明人通过对取代位置的研究发现，在淀粉的羟乙基化反应中，C3与C2的取代比例具有相关关系。因此，本发明特别还提出了C3/C6位置的取代比例为1～5。通过检测C3/C6的取代比例，可以实现对产品质量的更准确控制，有利于提高产品的质量标准。

与目前采用的先酸解后再进行羟乙基化的传统制备方法相比，由于本发明制备方法无需将淀粉加热到100℃进行糊化，从而有效避免了淀粉结构的破坏，并能解决了产品在先进行酸解时分子量控制不准确，羟乙基化后有机残留溶媒去除困难等问题，有利于产业化生产，并可以得到不同分子量和/或取代度、和/或不同取代位置比例的羟乙基淀粉产品。

以下结合附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1是本发明方法制备的HES200/0.5羟乙基淀粉与对照品的分子量和分子量分布的比较图。

图2是本发明方法制备的HES130/0.4羟乙基淀粉与对照品的分子量和分子量分布的比较图。

具体实施方式

实施例1

向反应釜中加入含95％(v/v)乙醇的水溶液25L，搅拌下加入氢氧化钠0.25kg，溶解后加入玉米淀粉10kg(pH＞13，以下同)，将反应釜密闭，通入氮气排空反应釜中空气，加入环氧乙烷，搅拌反应，结束后加入2mol/L的盐酸中和至pH 6～8后，过滤，干燥，得羟乙基化淀粉中间体。

向水解反应釜中加入6％盐酸溶液30L(pH≤1，以下同)，搅拌下加入上述中间体，计时搅拌反应4～4.5小时后，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH 6左右，加入0.05％(w/v)的活性炭，保温搅拌15分钟后，通过1μm钛棒脱炭后，用10KD的超滤膜超滤、喷干得到(HES 200/0.5)产品。本产品与德国费森尤斯卡比股份有限公司同样产品(批号452529)的对照品在分子量和分子量分布的比较如图1所示(图中：1-为对照品，2-为本例产品)。

实施例2

向反应釜中加入异丙醇溶液50L，搅拌下加入氢氧化钠2.0kg，溶解后加入玉米淀粉10kg，将反应釜密闭，通入氮气排空反应釜中空气，加完氯乙醇后，在30℃～35℃，搅拌反应，结束后加入2mol/L的盐酸中和后，调节pH至6～8，过滤，干燥。

向水解反应釜中加入5％的盐酸溶液80L，升温至50℃～55℃后，搅拌下加入上述中间体，计时搅拌反应6～6.5小时后，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH 6左右，加入0.3％(w/v)的活性炭，保温搅拌15分钟后，通过1μm钛棒脱炭后，用无水乙醇精制、喷干得(HES 130/0.4)产品。本产品与德国费森尤斯卡比股份有限公司相同产品(批号C0502013A)的对照品在分子量和分子量分布的比较如图2所示(图中：1-为对照品，2-为本例产品)。

实施例3

向反应釜中加入90％的甲醇的水溶液30L，搅拌下加入氢氧化钠0.5kg，溶解后加入玉米淀粉10kg，将反应釜密闭，通入氮气排空反应釜中空气，加入环氧乙烷，在20℃～25℃，待搅拌反应结束够，加入2mol/L的盐酸中和后，调节pH至6～8，过滤，干燥。

向水解反应釜中加入10％的盐酸溶液50L，升温至55℃～60℃后，搅拌下加入上述中间体，计时搅拌反应7～7.5小时后，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH 6左右，加入0.1％(w/v)的活性炭，保温搅拌15分钟后，通过1μm钛棒脱炭后，用3KD的超滤膜超滤、喷干得(HES 40/0.8)产品。

实施例4

向反应釜中加入90％的甲醇的水溶液30L，搅拌下加入氢氧化钠0.5kg，溶解后加入玉米淀粉3kg，将反应釜密闭，通入氮气排空反应釜中空气，加入环氧乙烷，在30℃～35℃反应，待搅拌反应结束后，加入2mol/L的盐酸中和后，调节pH至6～8，过滤，干燥。

向水解反应釜中加入10％的盐酸溶液30L，升温至55℃～60℃后，搅拌下加入上述中间体，计时搅拌反应5～6.5小时后，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH 6左右，加入0.1％(w/v)的活性炭，保温搅拌15分钟后，通过1μm钛棒脱炭后，用无水乙醇精制、喷干得(HES 110/0.3)产品。

实施例5

向反应釜中加入水30L，搅拌下加入氢氧化钠0.7kg，溶解后加入玉米淀粉11kg，将反应釜密闭，通入氮气排空反应釜中空气，加入环氧乙烷，在35℃～40℃搅拌反应，待反应结束后，加入2mol/L的盐酸中和后，调节pH至6～8，过滤，干燥。

向水解反应釜中加入10％的盐酸溶液45L，升温至55℃℃后，搅拌下加入上述中间体，计时搅拌反应6～6.5小时后，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH 6左右，加入0.1％(w/v)的活性炭，保温搅拌15分钟后，通过1μm钛棒脱炭后，用无水乙醇精制、喷干得(HES 110/0.4)产品。

实施例6

向反应釜中加入水30L，搅拌下加入碳酸钠1.0kg，溶解后加入土豆淀粉10kg，将反应釜密闭，通入氮气排空反应釜中空气，加入氯乙醇，在35℃～40℃反应，待搅拌反应结束后，加入2mol/L的盐酸中和后，调节pH至6～8，过滤，干燥。

向水解反应釜中加入10％的盐酸溶液25L，升温至60℃后，搅拌下加入上述中间体，计时搅拌反应3.5～4.0小时后，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH 6左右，加入0.1％(w/v)的活性炭，保温搅拌15分钟后，通过1μm钛棒脱炭后，超滤、喷干得(HES 200/0.5)产品。

实施例7

向反应釜中加入95％丙酮的水溶液30L，搅拌下加入碳酸钠1.5kg，溶解后加入玉米淀粉10kg，将反应釜密闭，通入氮气排空反应釜中空气，加入环氧乙烷，在45℃待搅拌反应结束后，加入1mol/L的盐酸中和后，调节pH至6～8，过滤，干燥。

向水解反应釜中加入10％的盐酸溶液50L，升温至50℃后，搅拌下加入上述中间体，计时搅拌反应3～3.5小时后，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH 6左右，加入0.1％(w/v)的活性炭，保温搅拌15分钟后，通过1μm钛棒脱炭后，超滤、喷干得(HES 480/0.7)产品。

实施例8

向反应釜中加入85％乙醇的水溶液25L，搅拌下加入氢氧化钾0.5kg，溶解后加入玉米淀粉10kg，将反应釜密闭，通入氮气排空反应釜中空气，加入环氧乙烷，在35℃待搅拌反应结束后，加入1mol/L的盐酸中和后，调节pH至6～8，过滤，干燥。

向水解反应釜中加入10％的盐酸溶液40L，升温至60℃后，搅拌下加入上述中间体，计时搅拌反应5～5.5小时后，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH 6左右，加入0.1％(w/v)的活性炭，保温搅拌15分钟后，通过1μm钛棒脱炭后，超滤、喷干得(HES 120/0.4)产品。

实施例9

向反应釜中加入无水乙醇溶液25L，搅拌下加入碳酸氢钠2.0kg，溶解后加入土豆淀粉11.25kg，将反应釜密闭，通入氮气排空反应釜中空气，加入氯乙醇，在35℃待搅拌反应结束后，加入1mol/L的盐酸中和后，调节pH至6～8，过滤，干燥。

向水解反应釜中加入10％的盐酸溶液40L，升温至60℃后，搅拌下加入上述中间体，计时搅拌反应6.0～6.5小时后，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH 6左右，加入0.1％(w/v)的活性炭，保温搅拌15分钟后，通过1μm钛棒脱炭后，用无水乙醇精制、喷干得(HES 130/0.4)产品。

实施例10

向反应釜中加入水30L，搅拌下加入氢氧化钾0.5kg，溶解后加入玉米淀粉9kg，将反应釜密闭，通入氮气排空反应釜中空气，加入环氧乙烷，在35℃～40℃，待搅拌反应结束后，加入2mol/L的盐酸中和后，调节pH至6～8，过滤，干燥。

向水解反应釜中加入10％的盐酸溶液35L，升温至60℃后，搅拌下加入上述中间体，计时搅拌反应2～2.5小时后，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH 6左右，加入0.1％(w/v)的活性炭，保温搅拌15分钟后，通过1μm钛棒脱炭后，超滤、喷干得(HES 200/0.5)产品。

以本发明方法制备的上述各例羟乙基淀粉产品，与目前使用的德国费森尤斯卡比股份有限公司的同类产品的对照品进行的相关质量指标的比较分析结果如表1所示。由表1结果和附图曲线表明，本发明方法制备的羟乙基淀粉产品的各项质量指标与目前国外进口的同类产品基本一致。

表1按照本实例方法制备的羟乙基淀粉产品主要质控指标比较

注：^*：为德国费森尤斯卡比股份有限公司产品(批号452529)；

^**：为德国费森尤斯卡比股份有限公司产品(批号C0502013A)。

Claims

1.羟乙基淀粉的制备方法，在溶剂介质中对淀粉原料分别进行羟乙基化和酸水解处理，其特征是先在pH 13～14的碱性环境中，以淀粉摩尔数0.2～1.8倍的环氧乙烷或氯乙醇为羟乙基化试剂进行羟乙基化反应，然后在pH1～3的酸性条件下对羟乙基化后的淀粉原料进行水解，得到重均分子量为20kD～500kD、摩尔取代度为0.1～0.9，且C2/C6位置的取代比例为3～20及C3/C6位置的取代比例为0.1～8的羟乙基淀粉。

2.如权利要求1所述的羟乙基淀粉的制备方法，其特征是所说的羟乙基化试剂为环氧乙烷。

3.如权利要求1所述的羟乙基淀粉的制备方法，其特征是所说羟乙基化反应中淀粉与羟乙基化试剂的摩尔比为1∶1～1∶1.1。

4.如权利要求1所述的羟乙基淀粉的制备方法，其特征是所说羟乙基化反应的溶剂介质为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、水等溶剂介质中的至少一种。

5.如权利要求1所述的羟乙基淀粉的制备方法，其特征是进行羟乙基化反应时的淀粉原料在溶剂介质中的重量/体积浓度比为10％～40％。

6.如权利要求5所述的羟乙基淀粉的制备方法，其特征是所说进行羟乙基化反应时的淀粉原料在溶剂介质中的重量/体积浓度比为20％～30％。

7.如权利要求1所述的羟乙基淀粉的制备方法，其特征是对羟乙基化淀粉原料进行水解时，羟乙基化淀粉在溶剂介质中的重量/体积浓度为10％～40％。

8.如权利要求7所述的羟乙基淀粉的制备方法，其特征是所说对羟乙基化淀粉原料进行水解时，羟乙基化淀粉在溶剂介质中的重量/体积浓度为20％～30％。

9.如权利要求1至8之一所述的羟乙基淀粉的制备方法，其特征是制备得到羟乙基淀粉的重均分子量为100kD～300kD，摩尔取代度为0.3～0.5，且C2/C6位置的取代比例为6～15。

10.如权利要求9所述的羟乙基淀粉的制备方法，其特征是制备得到羟乙基淀粉中C3/C6位置的取代比例为1～5。