CN102675175B - 一种西司他丁的分离纯化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种西司他丁的分离纯化方法。本发明提供的方法，是采用电渗析来分离纯化西司他丁，具体包括反应得到化合物西司他丁后，采用酸化—电渗析除盐—浓缩—结晶的操作步骤得到西司他丁纯品，具有流程具有简便、收率高、成本低、产品质量好、灼烧残渣低等优点，适合西司他丁的工业化生产。

Description

一种西司他丁的分离纯化方法

技术领域

本发明涉及一种西司他丁（Cilastatin）的分离纯化方法，具体涉及采用电渗析分离纯化西司他丁的方法。

背景技术

西司他丁的化学名为[R-[R*,S*(Z)]]-7-[(2-氨基-2-羧基乙基)硫]-2-[[(2,2-二甲基环丙基)羰基]氨基]-2-庚烯酸，其化学结构如式（I），分子式为C₁₂H₂₆N₂O₅S，分子量为380.4。将其钠盐与碳青霉烯类抗生素亚胺培南（Imipenem）联合使用，可以抑制肾脱氢肽酶对亚胺培南的降解，增加泌尿系统中亚胺培南的浓度，从而提高亚胺培南的活性，降低其肾毒性。亚胺培南/西司他丁钠作为一种广谱抗菌药物于1985年上市，被广泛应用。

西司他丁的制备方法已有广泛报道，其中最后一步是将式（V）所示化合物（Z）-7-氯-2-（（S）-2,2-二甲基环丙基甲酰基）-2-庚烯酸与半胱氨酸盐酸盐在碱水溶液中反应得到式（I）所示化合物西司他丁，具体的反应式如下所示。

在上述反应中，由于在后处理过程中需要调节pH值，会产生大量氯化钠。在产品西司他丁溶于水的情况下，如何有效去除氯化钠，使得最终产品灼烧残渣合格，就成为西司他丁制备工艺中的一个关键因素。

US5147868和J.Med.Chem.1987；30：1083中均公开了使用了离子交换树脂来达到分离去除氯化钠等盐类杂质的方法。前者通过阳离子交换树脂、以氨水洗脱得到西司他丁，其缺陷在于所得西司他丁为铵盐形式，无法得到游离态，如果以盐酸酸化得到游离态西司他丁，则又会产生氯化铵等无机铵盐；后者采用的两步离子交换法不仅步骤冗长，解析时产生的放热现象还会造成西司他丁的降解，不适合工业化生产。

在WO2008138228和CN1592737中均公开了使用大孔吸附树脂来进行除盐纯化的方法。与离子交换树脂相比，底物与大孔吸附树脂之间为物理吸附作用，减少了放热分解现象，使得西司他丁的质量收率得以提高。但其过程仍较繁琐，大生产过程中较难控制，所用吸附树脂的价格不菲。

为了解决树脂纯化存在的问题，WO2007054771中公开了一种西司他丁的纯化方法，采用在醇类溶剂中进行（V）-（I）的反应，继而通过过滤除盐——浓缩——调酸——长链醇萃取——结晶的过程得到西司他丁纯品。该方法虽然避免了使用树脂纯化，但其长链醇萃取过程中，由于西司他丁在两相中均溶解，又存在萃取效率低的问题，大大影响了收率。

鉴于上述方法所存在的问题，仍然需要开发一种简便、高效、适合工业化生产的西司他丁纯化除盐方法。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种西司他丁的分离纯化方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。一种西司他丁（式（I）所示化合物，[R-[R*,S*(Z)]]-7-[(2-氨基-2-羧基乙基)硫]-2-[[(2,2-二甲基环丙基)羰基]氨基]-2-庚烯酸）的分离纯化方法，所述方法包括采用电渗析分离纯化西司他丁的步骤。

优选的，电渗析设备电压在10～100V之间，工作至电导率为600～800μS/cm。

优选地，所述西司他丁是采用（Z）-7-氯-2-（（S）-2,2-二甲基环丙基甲酰基）-2-庚烯酸与半胱氨酸盐酸盐在碱溶液中反应得到的。

优选地，所述碱溶液为无机碱或有机碱溶液，选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和甲醇钠，优选为氢氧化钠；更优选地，所述反应温度为30～90℃，优选45～55℃；更优选地，所述碱用量与（Z）-7-氯-2-（（S）-2,2-二甲基环丙基甲酰基）-2-庚烯酸的质量比为1:3～1:1，优选为1:2。

优选地，在采用电渗析分离纯化西司他丁之前，所述方法还包括酸化西司他丁的步骤。

优选地，所述酸为无机酸，选自盐酸和硫酸；更优选地，所述酸化至pH2～3。

优选地，在采用电渗析分离纯化西司他丁之后，所述方法还包括浓缩西司他丁的步骤。

优选地，所述浓缩在减压条件下进行，浓缩至重量为原西司他丁含量的2～10倍，优选为5倍。

优选地，在浓缩西司他丁之前，所述方法还包括先用有机溶剂萃取西司他丁的步骤；所述有机溶剂优选选自二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丙酯和乙酸丁酯，优选二氯甲烷。

优选地，在浓缩西司他丁之后，所述方法还包括结晶西司他丁的步骤。

优选地，所述结晶是先用有机溶剂溶解经浓缩的西司他丁，再用活性炭脱色，最后再于-20～10℃，优选-15～-5℃下结晶。

优选地，所述有机溶剂选自丙酮、环己酮、丁酮和乙腈，优选为丙酮；更优选地，所述有机溶剂与浓缩物的重量比为5～20：1，优选为9～12：1。

在本发明的一个优选实施方案中，所述制备化学结构式（I），化学名为[R-[R*,S*(Z)]]-7-[(2-氨基-2-羧基乙基)硫]-2-[[(2,2-二甲基环丙基)羰基]氨基]-2-庚烯酸的方法，包含以下步骤：1）将式（V）所示化合物（Z）-7-氯-2-（（S）-2,2-二甲基环丙基甲酰基）-2-庚烯酸与半胱氨酸盐酸盐在碱水溶液中反应得到式（I）所示化合物西司他丁；2）采用酸化——电渗析除盐——浓缩——结晶的工艺得到西司他丁纯品。

步骤1）中，所用碱为无机碱或溶于水的有机碱，如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、甲醇钠等，优选氢氧化钠；反应温度范围在30～90℃之间，优选45～55℃；所用碱量与（V）的质量比为1:3～1:1，优选1:2。步骤2）中，调酸步骤所用酸为无机酸，如盐酸、硫酸等，调至pH范围在2～3之间。步骤2）中，所用电渗析设备由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等部件组成。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择性透过。阳膜只允许通过阳离子，阴膜只允许通过阴离子。利用氯化钠的强电解质性质，在外加电场作用下，使钠离子、氯离子从水溶液中分离出来。而西司他丁为一种大分子化合物，几乎不会透过离子交换膜，从而达到将氯化钠从西司他丁水溶液中去除的目的。

步骤2）中，电渗析设备电压在10～100V之间，工作至电导率在600～800μS/cm为止。步骤2）中，电渗析除盐过程结束后，可直接进行浓缩处理，也可以先用溶剂萃取西司他丁水溶液后再进行浓缩。所用溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丙酯、乙酸丁酯等，优选二氯甲烷。步骤2）中，浓缩步骤在减压条件下进行，浓缩至重量为西司他丁溶液外标含量的2～10倍，优选5倍。步骤2）中，结晶步骤采用有机溶剂在高温下溶解上步浓缩物后，活性炭脱色，然后在一定温度下结晶，必要时可进一步加入一定量有机溶剂，提高结晶收率。所用结晶溶剂选自酮类，如丙酮、环己酮、丁酮等；腈类，如乙腈。优选丙酮。丙酮量与浓缩物质量比在5～20，优选9～12。结晶温度在-20～10℃，优选-15～-5℃。在上述步骤完成后，析出的西司他丁晶体经过干燥得到西司他丁纯品。

本发明提供的工艺流程具有简便、收率高、成本低、产品质量好、灼烧残渣低等优点，适合工业化生产。为了进一步证明其优越性，采用WO2007054771所公开的采用反应——萃取——调酸——过滤洗涤——重结晶工艺，以及在醇类溶剂中进行（V）-（I）的反应，继而通过过滤除盐——浓缩——调酸——长链醇萃取——结晶的工艺进行了重复，并且与本发明提供的电渗析工艺进行了比较，结果显示，本发明在灼烧残渣、杂质和含量方面与文献工艺相比均有提高，而且在收率方面大幅度提高。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

以下各实施例中所用的各种试剂如无特别说明均为市售购买。化合物（V）[（Z）-7-氯-2-（（S）-2,2-二甲基环丙基甲酰基）-2-庚烯酸]，可以参照文献方法合成，如WO2008138228。

实施例1

将200g化合物（V）溶于1kg10%氢氧化钠溶液中，0℃下加入半胱氨酸盐酸盐一水合物150g，0℃左右搅拌反应半小时，升温至55℃继续反应5小时。加入5kg水和300g30%盐酸，测量溶液pH值为2.4。将溶液加入电渗析设备除盐，约半小时后停止，电导率为750μS/cm。洗脱液浓缩至1kg，加入丙酮在50℃溶解后用活性炭脱色30min，过滤后控温-5℃，加入10kg丙酮。保温搅拌10小时，过滤干燥，得到西司他丁纯品185g，产率92.5%，无水含量94.8%。

实施例2

将10g化合物（V）溶于40g10%氢氧化钠溶液中，0℃下加入半胱氨酸盐酸盐一水合物8g，0℃左右搅拌反应半小时，升温至60℃继续反应3小时。加入200g水和15g30%盐酸，测量溶液pH值为2.54。将溶液加入电渗析设备除盐，约半小时后停止，电导率为700μS/cm。洗脱液用20×3ml二氯甲烷洗涤后，浓缩至50g，加入丙酮在55℃溶解后用活性炭脱色30min，过滤后控温-15℃，加入400g丙酮。保温搅拌5小时，过滤干燥，得到西司他丁纯品9.1g，产率91%，无水含量94.8%。

实施例3

将200g化合物（V）溶于1kg10%氢氧化钠溶液中，0℃下加入半胱氨酸盐酸盐一水合物150g，0℃左右搅拌反应半小时，升温至52℃继续反应5小时。加入5kg水和300g30%盐酸，测量溶液pH值为2.4。将溶液加入电渗析设备除盐，约半小时后停止，电导率为740μS/cm。洗脱液用400ml×3乙酸乙酯洗涤后，浓缩至1kg，加入丙酮在55℃溶解后用活性炭脱色30min，过滤后控温-5℃，加入10kg丙酮。保温搅拌10小时，过滤干燥，得到西司他丁纯品180g，产率90%，无水含量94.9%。

以下是采用现有技术中西司他丁的分离纯化方法作为对比例。

对比例1

将96g半胱氨酸盐酸盐一水合物加入到120g化合物（V）与1000ml9%氢氧化钠溶液的混合体系中，25℃下反应至化合物（V）消失。反应混合物用500ml二氯甲烷萃取后，10g活性炭脱色。加入1000ml水，用盐酸调pH至3，搅拌24小时。过滤，滤饼用200ml水和500ml丙酮洗涤、干燥，得到110g纯度97%的白色固体。将此固体溶于700ml水，加入700ml二氯甲烷和100ml乙酸乙酯，搅拌10小时。过滤、100ml水和200ml丙酮洗涤、干燥，得到92g西司他丁。无水含量93.8%，收率76%。

对比例2

将121g化合物（V）溶于88g氢氧化钠在1500ml甲醇中的溶液，加入97g半胱氨酸盐酸盐一水合物，60℃下反应至化合物（V）消失。过滤除去不溶物，浓缩至干。溶于500ml水，用500ml二氯甲烷萃取后，调pH至3，用500ml正丁醇萃取。正丁醇相用水洗后浓缩至干。残留物溶于100ml水，于50℃加入1500ml乙腈，80℃搅拌1小时。过滤，所得固体用100ml乙腈洗涤后，再用1500ml水和乙腈（1:9）回流1小时，冷却，得到西司他丁纯品55g，无水含量93.5%，收率45.5%。

测定并比较了实施例1、对比例1和2所得产品的以下各参数：

从表中数据可以看出本工艺在灼烧残渣、杂质和含量方面与对比例相比均有提高，而且在收率方面大幅度提高。

Claims (24)

1.一种西司他丁的分离纯化方法，所述方法包括采用电渗析分离纯化西司他丁的步骤；

其中，所述电渗析的条件如下：膜对电压10～100V，工作至电导率为600～800μS/cm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述西司他丁是采用（Z）-7-氯-2-（（S）-2,2-二甲基环丙基甲酰基）-2-庚烯酸与半胱氨酸盐酸盐在碱溶液中反应得到的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碱溶液为无机碱或有机碱溶液，选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和甲醇钠溶液。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应温度为30～90℃。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反应温度为45～55℃。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述碱用量与（Z）-7-氯-2-（（S）-2,2-二甲基环丙基甲酰基）-2-庚烯酸的质量比为1:3～1:1。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述碱用量与（Z）-7-氯-2-（（S）-2,2-二甲基环丙基甲酰基）-2-庚烯酸的质量比为1:2。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采用电渗析分离纯化西司他丁之前，还包括酸化西司他丁的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述酸为无机酸，选自盐酸和硫酸。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述酸化至pH2～3。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在采用电渗析分离纯化西司他丁之后，还包括浓缩西司他丁的步骤。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述浓缩在减压条件下进行，浓缩至重量为原西司他丁含量的2～10倍。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述浓缩至重量为原西司他丁含量的5倍。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在浓缩西司他丁之前，还包括先用有机溶剂萃取西司他丁的步骤。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丙酯和乙酸丁酯。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂为二氯甲烷。

18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在浓缩西司他丁之后，还包括结晶西司他丁的步骤。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述结晶是先用有机溶剂溶解经浓缩的西司他丁，再用活性炭脱色，最后再于-20～10℃下结晶。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述结晶是先用有机溶剂溶解经浓缩的西司他丁，再用活性炭脱色，最后再于-15～-5℃下结晶。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自丙酮、环己酮、丁酮和乙腈。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮。

23.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂与浓缩物的重量比为5～20：1。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂与浓缩物的重量比为9～12：1。