CN102516068B

CN102516068B - 温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体的方法

Info

Publication number: CN102516068B
Application number: CN201110432680.0A
Authority: CN
Inventors: 余卫芳; 徐进; 朱磊; 刘玉明; 孙玉高; 周慧君
Original assignee: Wenzhou University
Current assignee: Wenzhou University
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: CN102516068A

Abstract

本发明公开了一种温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体的方法，包括如下步骤：配制流动相，作为洗脱液；将洗脱液作为溶剂，配制酮洛芬消旋体溶液，作为进料液；将具有温度差或等温的进料液和洗脱液通入开环模拟移动床色谱，对酮洛芬消旋体进行拆分，同时得到纯度均高于98%的左旋酮洛芬溶液和右旋酮洛芬溶液；收集得到的左旋酮洛芬溶液和右旋酮洛芬溶液，各自经过旋蒸、重结晶、干燥，分别得到纯度高于98%的右旋酮洛芬和左旋酮洛芬对映体晶体。该方法具有分离效率高、溶剂用量省、连续生产、操作弹性大等优点，具有良好的商业化应用前景。

Description

温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体的方法

技术领域

本发明涉及2-基丙酸类非甾体抗炎药物的拆分技术，特别涉及一种温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体的方法。

背景技术

酮洛芬 (别称优洛芬，酮基布洛芬，凯托洛芬，Ketoprofen)为芳基烷酸类化合物，化学名2-(3-苯甲酰基苯基)丙酸。它有两种光学异构体，即左旋酮洛芬和右旋酮洛芬，分别具有不同的药物活性。右旋酮洛芬具有镇痛、消炎及解热作用，主要用于治疗类风湿性关节炎、风湿性关节炎、骨关节炎、关节强硬性脊椎炎及痛风。市场上，作为抗炎药的酮洛芬主要以消旋体产品出现。在多种生物模型中，右旋酮洛芬优于酮洛芬消旋体，同时，也有研究表明酮洛芬不良反应的发生与左旋体的存在有相关性（Ossipov et a1., Chem Technol Biotechnol, 2000, 87(2): 193-199; Famaey and Paulus, Therapeutic Applications of NSAIDs, 1992）。另一方面，左旋酮洛芬是一种高效安全的牙科术后止疼药，也被用作牙膏添加剂防止牙周炎、牙龈炎等炎症（Cooper et al., J Clin Pharmacol, 1998, 38(2): 11S-18S）。美国食品药品管理局（US FDA）近年来要求对手性药物每一种对映体的作用分别表述，同时推荐生产单一对映体产品（Nguyen L A et al., Int J of Biomed Sci, 2006, 2(2): 85-100）。鉴于上述原因，对酮洛芬消旋体的分离具有重要意义。

目前，酮洛芬消旋体的合成方法现已非常成熟，并投入了大规模工业生产。然而，单一对映体酮洛芬的制备有一定难度，目前的制备方法主要有不对称合成法、酶法拆分和非对映体结晶拆分法等。欧洲专利EP 0529444报道采用不对称合成法得到对映体过量百分数为80%的右旋酮洛芬，该方法在较高的氢气压力条件下反应，具有一定的危险性，而且反应步骤较多，提纯复杂，收率较低，生产能力不高。世界专利WO 9304190报道从酮洛芬消旋体酯出发，采用一种具有手性选择性的水解酶(Candida Cylindracca Lipase，CCL) ，利用其优先水解右旋构型酯的特性得到对映体过量百分数大于98%的右旋酮洛芬。该方法效率较高，生产条件温和，但也存在一定的局限性，主要是酶的价格较为昂贵，且稳定相较差。此外，酶法拆分采用批次生产，难以对对营养物供应量进行精确控制难，也无法确保稳定的产率和产品质量。美国专利US5162576A报道以辛可尼丁为拆分剂，利用非对映体结晶法得到对映体过量百分数为97%右旋酮洛芬，但该方法在工艺上需使用较高浓度的消旋体盐溶液，而且收率偏低，仅为31%。

近年来，模拟移动床(SMB)色谱在手性分离领域的应用得到日益广泛的关注。SMB兼具固定床吸附操作简单和移动床连续操作的优点，适合大规模工业化生产。与批次色谱法相比，SMB可显著降低溶剂消耗，而且可以实现低选择性体系的完全分离，特别适合进行手性拆分。Ribeiro等(Sep Sci Technol, 2011，46(11): 1726-1739)在实验室采用闭环SMB装置对酮洛芬消旋体进行了拆分，同时得到纯度超过98%的左旋酮洛芬和右旋酮洛芬溶液。但该方法仍存在几个问题：1)采用闭环流程，操作弹性小，各泵流量和进料浓度的扰动会严重影响SMB的分离效能；2)采用等温操作，手性分离体系的低选择性造成完全分离操作区间狭窄，制约产量，同时需要大量的溶剂消耗，这些问题在工业级生产过程中会由于吸附平衡的非线性变得更为突出；3)得到的产品为溶液，没有制备出左旋和右旋酮洛芬对映体晶体，无法直接面对市场。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种温度梯度开环模拟移动床色谱分离酮洛芬对映体的方法，利用温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体，并对所得的左旋酮洛芬溶液和右旋酮洛芬溶液进一步精制，得到左旋和右旋酮洛芬晶体产品。

本发明采用的技术方案如下：一种温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体的方法，包括以下步骤：

(1) 配制流动相，过滤、超声处理后用作洗脱液；将洗脱液作为溶剂，配制酮洛芬消旋体溶液，用作进料液；

(2) 将具有温度差或等温的进料液和洗脱液通入开环模拟移动床色谱，对酮洛芬消旋体进行拆分，同时得到纯度均高于98%的左旋酮洛芬溶液和右旋酮洛芬溶液；

(3)收集得到的左旋酮洛芬溶液和右旋酮洛芬溶液，各自经过旋蒸、重结晶、干燥，分别得到纯度高于98%的右旋酮洛芬和左旋酮洛芬对映体晶体。

其中，所述的进料液的温度低于所述的洗脱液的温度，且温度差小于等于20°C；所述的进料液的温度为20~25°C，所述的洗脱液的温度为25~40°C；所述的进料液中酮洛芬消旋体的总浓度为1g/L~40g/L；所述的流动相为正己烷、乙醇、三氟乙酸的混合溶液或正己烷、三氟乙酸的混合溶液；所述的正己烷、乙醇、三氟乙酸的体积比为80~100 : 0~20 :0.01~0.03。

本发明具有如下优点：

1) 采用模拟移动床(SMB)对酮洛芬消旋体进行拆分，可在连续操作的同时，实现两种异构体的完全分离，达到高纯度和高回收率，较不对称合成法、酶法拆分和非对映体结晶更适合工业化生产；

2) 采用开环操作提高系统的稳定性，相对于传统闭环操作主要有两个优点：一是当进料浓度或者各泵流量（特别是进料泵）发生波动时，能够更有效地维持产率和产品纯度；二是洗脱液经过流动相再生区后不直接与新鲜洗脱液混合，而是先回收，可以进行检测和外部预处理（比如预热）之后再重新利用，尤其适用于梯度操作的SMB过程；

3) 在开环模拟移动床操作工艺中引入温度梯度，可以扩展体系的完全分离操作区，在保证拆分效果的同时提高产量和收率，大幅度降低溶剂消耗，而且操作过程简单易行；

4) 对所得溶液进行精制，得到纯度高于98%的左旋酮洛芬和右旋酮洛芬对映体晶体产品，本工艺具有产量高、溶剂消耗低、流动相可以循环使用、自动化连续生产等优点，可得质量稳定的产品，是一种极具商业化应用前景的手性拆分技术。

附图说明

图1为本发明的开环式模拟移动床色谱系统的流程示意图。

图中所示：1、洗脱液泵，2、萃取液泵，3、进料液泵，4、萃余液泵，5、色谱柱，6、紫外检测器，I区、固定相再生区，II区、右旋酮洛芬富集区，III区、左旋酮洛芬富集区，IV区、流动相再生区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明，此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

1. 设备与操作

本发明采用开环式模拟移动床色谱系统，该系统由洗脱液泵1、萃取液泵2、进料液泵3、萃余液泵4、色谱柱5、紫外检测器6构成，色谱柱数量为4~20根。此外，还包括气动阀、流程控制系统和计算机组成的流程控制系统，以及两个恒温槽分别控制进料液和洗脱液的温度。图1所示为8根色谱柱的开环式模拟移动床色谱系统的流程示意图。温度不同的样品溶液和洗脱液分别按特定位置进入系统，在萃取口和萃余口分别收集右旋和左旋酮洛芬对映体产品溶液。流动相再生区(IV区)出口溶液经检测合格后，回收到洗脱液储槽升温并再次利用。每隔一段时间，所有的进出口位置沿流动相流动方向同时切换，实现固定相与流动相分别相对于进出口位置的反方向运动。

2. 色谱柱填料及流动相

色谱柱商品名为Chiralpak AD柱。填料为表面涂敷的手性多聚物(直链淀粉-三(3,5-二甲苯基氨基甲酸酯))的球形硅胶，由日本Daicel(大赛璐)公司生产，平均粒径20μm。流动相为正己烷、乙醇、三氟乙酸的混合物，体积比为80~100:0~20:0.01~0.03，最适宜的体积比随进料液中酮洛芬消旋体的总浓度不同而不同，进料液中酮洛芬消旋体的总浓度为1g/L时，流动相的适宜配比为80: 20: 0.01；进料液中酮洛芬消旋体的总浓度为40g/L时，流动相的适宜配比为100:0: 0.03。

3. 操作步骤

(1) 预处理：配制流动相，过滤、超声处理后用作洗脱液；将洗脱液作为溶剂，配制酮洛芬消旋体溶液，用作进料液。

(2) 模拟移动床(SMB)分离：将溶解处理后的进料液，经进料泵通入模拟移动床(SMB)色谱系统。该色谱系统由4~20根制备级色谱柱组成。综合考虑分离效果和自动控制的复杂性，适合的柱数为6~12根。这些色谱柱在各区可以有多种分布，需要进行优化。一般在右旋酮洛芬富集区(II区)和左旋酮洛芬富集区(III区)采用较多的柱数，而流动相再生区(IV区)则可采用较少的柱数。通过流程控制系统按照优化后的分离条件对系统进行自动控制操作，同时控制气动阀的周期性切换，使洗脱液进口、萃取液出口、进料液进口和萃余液出口沿流动相的方向周期性变换，从萃取口和萃余口分别获得纯度均高于98%的右旋酮洛芬和左旋酮洛芬溶液。

(3) 后处理：将收集得到的右旋酮洛芬和左旋酮洛芬溶液，分别经过旋蒸、重结晶、干燥等操作处理后，制得纯度高于98%的右旋酮洛芬和左旋酮洛芬对映体晶体。

(4) 产品检测：采用高效液相色谱法测定所得的右旋和左旋酮洛芬溶液及对映体晶体的纯度，操作条件如下：

流动相：正己烷、乙醇、三氟乙酸的混合溶液，体积比80: 20: 0.01

色谱泵：Agilent 1100型高压制备泵

色谱柱：Chiralpak AD-H柱(4.6 mm Ф×250 mm L，5μm)

检测器：紫外检测器

检测波长：254nm

流量：1.0mL/min

实施例1

1. 预处理

采用Chiralpak AD 色谱柱，把色谱级纯的正己烷、乙醇、三氟乙酸按照80: 20: 0.01的体积比混合配成流动相，用0.22 μm的溶剂过滤膜进行过滤，常温下对该流动相超声处理20min，用作洗脱液；再以流动相作为溶剂，准确配制总浓度为1g/L的酮洛芬消旋体溶液，用作进料液。

2. 模拟移动床(SMB)分离

操作条件如下：

流动相：正己烷:乙醇:三氟乙酸= 80: 20: 0.01

进样浓度：C_F=1.0g/L；

色谱柱数：8根( ，2/2/2/2分布)；

洗脱液流量：Q_D=10.0mL/min；

萃取液流量：Q_E=2.9 mL/min；

进料液流量：Q_F=0.4mL/min；

萃余液流量：Q_R=2.1 mL/min；

切换时间： t_s=2.25 min；

进料液温度：25 ^oC；

洗脱液温度：25 ^oC；

15个循环后可达到周期性稳态，在萃取口得到右旋酮洛芬溶液，同时在萃余口得到左旋酮洛芬溶液。

3. 后处理

3.1 右旋酮洛芬对映体晶体的制备：

将步骤2得到的右旋酮洛芬溶液置于旋转蒸发仪中，在45

^oC的温度下蒸发并回收溶剂，用真空干燥箱抽真空干燥24小时，得到微黄色晶体，将其溶于流动相，再加活性炭脱色处理，过滤后，重复上述蒸发和干燥操作，得到白色晶体产品，为右旋酮洛芬对映体晶体，其收率为99.0%。

3.2 左旋酮洛芬对映体晶体的制备：

将步骤2得到的左旋酮洛芬溶液置于旋转蒸发仪中，在45

^oC的温度下蒸发并回收溶剂，用真空干燥箱抽真空干燥24小时，得到微黄色晶体，将其溶于流动相，再加活性炭脱色处理，过滤后，重复上述蒸发和干燥操作，得到白色晶体产品，为左旋酮洛芬对映体晶体，其收率为96.1%。

4. 产品检测：

4.1 右旋和左旋酮洛芬溶液纯度的检测：

采用高效液相色谱法检测步骤2得到的右旋和左旋酮洛芬溶液的纯度，操作条件如下：

色谱泵：Agilent 1100型高压制备泵

色谱柱：Chiralpak AD-H柱(4.6 mm Ф×250 mm L，5μm)

检测器：紫外检测器

检测波长：254nm

流量：1.0mL/min

经检测，制得的右旋酮洛芬溶液纯度为98.2%，左旋酮洛芬溶液纯度为99.6%。

4.2 右旋酮洛芬对映体晶体纯度的检测：

准确称量1mg步骤3得到的右旋酮洛芬对映体晶体，溶于1ml流动相（正己烷、乙醇、三氟乙酸的混合溶液，体积比80: 20: 0.01）中配成样品溶液，采用高效液相色谱法检测该样品溶液的纯度，操作条件如下：

色谱泵：Agilent 1100型高压制备泵

色谱柱：Chiralpak AD-H柱(4.6 mm Ф×250 mm L，5μm)

检测器：紫外检测器

检测波长：254nm

流量：1.0mL/min

经检测，制得的右旋酮洛芬对映体晶体纯度为98.2%。

4.3 左旋酮洛芬对映体晶体纯度的检测：

采用上述与右旋酮洛芬对映体晶体纯度相同的检测方法，测得左旋酮洛芬对映体晶体纯度为99.6%。

实施例2

1. 预处理

采用Chiralpak AD 色谱柱，把色谱级纯的正己烷、乙醇、三氟乙酸按照100: 0: 0.03的体积比混合配成流动相，用0.22 μm的溶剂过滤膜进行过滤，常温下对该流动相超声处理20min，用作洗脱液；再以流动相作为溶剂，准确配制总浓度为40g/L的酮洛芬消旋体溶液，用作进料液。

2. 模拟移动床(SMB)分离

操作条件如下：

流动相组成：正己烷:乙醇:三氟乙酸= 100: 0: 0.03；

进样浓度： C_F=40.0g/L；

色谱柱数：8根(

，2/2/2/2分布)；

洗脱液流量：Q_D=20.0 mL/min；

萃取液流量：Q_E=9.2 mL/min；

进料液流量：Q_F=0.4 mL/min；

萃余液流量：Q_R=2.5 mL/min；

切换时间： t_s=1.85 min；

进料液温度：20 ^oC；

洗脱液温度：40^oC；

3. 后处理

3.1 右旋酮洛芬对映体晶体的制备：

将步骤2得到的右旋酮洛芬溶液置于旋转蒸发仪中，在45

^oC的温度下蒸发并回收溶剂，用真空干燥箱抽真空干燥24小时，得到微黄色晶体，将其溶于流动相，再加活性炭脱色处理，过滤后，重复上述蒸发和干燥操作，得到白色晶体产品，为右旋酮洛芬对映体晶体，其收率为95.6%。

3.2 左旋酮洛芬对映体晶体的制备：

将步骤2得到的左旋酮洛芬溶液置于旋转蒸发仪中，在45

^oC的温度下蒸发并回收溶剂，用真空干燥箱抽真空干燥24小时，得到微黄色晶体，将其溶于流动相，再加活性炭脱色处理，过滤后，重复上述蒸发和干燥操作，得到白色晶体产品，为左旋酮洛芬对映体晶体，其收率为98.8%。

4. 产品检测：

按照与实施例1相同的方法检测右旋和左旋酮洛芬溶液及对映体晶体的纯度，检测结果为：右旋酮洛芬溶液纯度为99.5%，左旋酮洛芬溶液纯度为98.1%，右旋酮洛芬对映体晶体纯度为99.5%，左旋酮洛芬对映体晶体纯度为98.1%。

在相同进料浓度、洗脱液组成、洗脱液最大流量（取决于色谱柱可承受压力）的条件下，实施例2操作与优化后25^oC下恒温操作的SMB流程相比，单位时间单位固定相质量的处理量提高约20%。

Claims

1.一种温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)配制流动相，过滤、超声处理后用作洗脱液；将洗脱液作为溶剂，配制酮洛芬消旋体溶液，用作进料液；

(2)将具有温度差的进料液和洗脱液通入开环模拟移动床色谱，对酮洛芬消旋体进行拆分，同时得到纯度均高于98%的左旋酮洛芬溶液和右旋酮洛芬溶液，所述的进料液的温度低于所述的洗脱液的温度，且温度差等于20℃；

2.根据权利要求1所述的温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体的方法，其特征在于：所述的进料液的温度为20～25℃，所述的洗脱液的温度为25～40℃。

3.根据权利要求1所述的温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体的方法，其特征在于：所述的进料液中酮洛芬消旋体的总浓度为1g/L～40g/L。

4.根据权利要求1所述的温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体的方法，其特征在于：所述的流动相为正己烷、乙醇、三氟乙酸的混合溶液或正己烷、三氟乙酸的混合溶液。

5.根据权利要求4所述的温度梯度模拟移动床色谱拆分酮洛芬对映体的方法，其特征在于：所述的正己烷、乙醇、三氟乙酸的体积比为80～100:0～20:0.01～0.03。