CN102796149B - 一种依替米星的连续分离纯化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硫酸依替米星的连续分离纯化方法,即利用连续离子色谱工艺实现硫酸依替米星的高效分离,将合成所得的硫酸依替米星的水解液,进入连续色谱系统经吸附、洗杂、洗脱硫酸依替米星、收集洗脱液及色谱柱再生,收集的洗脱液经钠滤浓缩、减压真空浓缩,再经成盐脱色得硫酸依替米星,采用本法分离提纯的依替米星收率高,纯度高,成本低,环保,适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于半合成化学制药领域,涉及一种硫酸依替米星的连续分离纯化方法,该方法利用圆盘传送式连续色谱或模拟移动床连续色谱从依替米星水解液中他离纯化依替米星的方法。分离纯化后采用纳滤膜技术,通过控制纯化过程的温度条件,从而减少依替米星的降解产物产生。属于有机化合物连续色谱分离纯化领域结合膜浓缩技术。
背景技术
硫酸依替米星(Etimicin sulfate),结构式如下:
化学名称2R,3R,4R,5R)-2-((1S,2S,3R,4S,6R)-4-amino-3-((2R,3R,6S)-3-amino-6-(aminomethyl)tetrahydro-2H-pyran-2-yloxy)-6-(ethylamino)-2-hydroxycyclohexyloxy)-5-methyl-4-(methylamino)tetrahydro-2H-pyran-3,5-diol。
硫酸依替米星是我国科研人员自行研制的,拥有自主知识产权的高效、低毒、抗耐药菌的新一代半合成氨基糖苷类抗生素,是唯一获得国家一类新药证书的抗感染药物。本品适用于对其敏感的大肠埃希杆菌、克雷伯氏肺炎杆菌、沙雷氏杆菌属、枸橡酸杆菌、肠杆菌属、不动杆菌属、变形杆菌属、流感嗜血杆菌、铜绿假单胞菌和葡萄球菌等引起的各种感染。临床研究显示本品对以下感染有较好的疗效:呼吸道感染:如急性支气管炎、慢性支气管炎急性发作、社区肺部感染等。肾脏和泌尿生殖系统感染:如急性肾孟肾炎、膀胱炎、慢性肾盂肾炎或慢性膀胱炎急性发作等。皮肤软组织和其它感染:如皮肤及软组织感染、外伤、创伤和手术产后的感染及其他敏感菌感染。同时具有较低的耳、肾毒性不良反应发生率,证明了硫酸依替米星是临床应用中高效、安全的新一代半合成氨基糖苷类抗 生素。
目前,生产硫酸依替米星使用的工艺均为专利报道的工艺(申请号:93112412.3)。其主要步骤为:庆大霉素C1a碱在溶剂中加入醋酸钴、乙酸酐,生成3,2″,6″,-三-N-乙酰基庆大霉素C1a(P1),经过提取浓缩,浓缩液通入硫化氢气体除去钴离子,经初步分离得到纯度为90%的P1,然后加入乙醛,在0~5°C冰水浴中用还原剂氢化,得到3,2″,6″,-三-N-乙酰基-1-N-乙基庆大霉素C1a(P2),经吸附型大孔树脂分离后得到纯度较高的P2,纯度较高的P2加入1N的氢氧化钠溶液,水解回流48小时,得到硫酸依替米星的水解液,该水解液经吸附型大孔树脂分离得到纯度为90%以上的1-N-乙基庆大霉素C1a(依替米星)溶液,加酸成盐,活性炭脱色,冷冻干燥,即得依替米星盐。
但是,在P2水解液中含有大量的结构特征以及性质都比较相似的杂质(庆大霉素C1a碱、1-N-乙基加洛糖胺、3-N-乙基庆大霉素C1a碱、1,3-N,N-二乙基加洛糖胺,1,3-N,N-二乙基庆大霉素C1a碱等),并且在层析解析过程中它们之间的极性差比较小。同时目前提纯主要采用的是固定床树脂分离法。该传统分离方法分离得到的依替米星存在纯度低、生产收率低、水和洗脱剂消耗大、周期长、环保压力大等诸多缺点。因此需要开发高效的分离提纯工艺,以提高产品质量,提倡绿色化学。
发明内容
本发明的目的在于提供一种得到高纯度的硫酸依替米星的方法,本发明的方法采用连续色谱分离系统组合纳滤膜技术使硫酸依替米星水解液能够更有效地得到分离纯化。
本发明的目的可以通过以下技术方案得到:
本发明提供一种硫酸依替米星的连续分离纯化方法,其特征在于,分离纯化步骤如下:
a)将制备硫酸依替米星最后步骤得到的含有硫酸依替米星的反应水解液通过连续色谱法进行纯化;
b)再用膜分离浓缩法获得高纯度的硫酸依替米星。
其中步骤a)所述连续色谱法是指采用连续色谱用圆盘传送式连续色谱分离系统或者模拟移动床式连续色谱分离系统对硫酸依替米星水解液进行分离纯化,
其中硫酸依替米星水解液中硫酸依替米星的质量浓度为1%~10%。
其中步骤a)所述连续色谱法所用的色谱柱数量是20~30根,采用的树脂为丙烯酸系列、苯乙烯系列、醇酸系列、酚醛系列、阳离子树脂或者大孔吸附树脂,各区的色谱柱采用串联或并联方式连接;洗杂区用去离子水或氨水洗涤;解析区采用梯度洗脱或者定量浓度洗脱的方式洗脱,解析溶剂为0.1~1.5M的氨水或25wt%~40wt%乙醇溶液;再生活化区采用的活化洗涤剂依次用0.2~3.0M的氨水,水交替活化洗涤或用乙醇洗涤。
其中所述树脂为弱酸性阳离子交换树脂,树脂颗粒直径在30~80目,均匀度95%以上。
其中所述树脂选自:JK006,732,DK110,D110,DK-1,HD-2,HZD-2或D101。
其中步骤b)所述膜分离浓缩法,使用截留相对分子量为400以下的纳滤膜,操作步骤如下:
在操作压力为0.12~0.35Mpa,操作温度为5~40°C的条件下,将硫酸依替米星浓缩到5%~15%;再用蒸汽加热真空薄膜浓缩,其真空度0.02~0.15Mpa,操作温度为30~70°C,浓缩至硫酸依替米星的质量浓度为15%~35%。浓缩后得到的浓缩液用冷冻干燥或喷雾干燥的方法得硫酸依替米星,其纯度≥95%,水分≤5%。其中所述纳滤膜的材质为醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜或聚乙烯醇,截留分子量为150~400。
所述连续色谱用圆盘传送式连续色谱分离系统或者模拟移动床式连续色谱分离系统,均能达到本发明所要的效果。
(1)模拟移动床式连续色谱分离系统分离提纯硫酸依替米星的工艺:
根据硫酸依替米星水解液中各成分的特性,本发明所选择的树脂为弱酸性阳离子交换树脂,树脂颗粒直径在30~80目,均匀度95%以上。
模拟移动床式连续色谱分离系统分为吸附区、洗杂区、解析区、再生清洗区四个区。
1)吸附区:3~8根柱;控制流速,依替米星水解液从2或8号柱进入,1号柱出。
2)洗杂区:3~6根柱;经吸附后,树脂罐转到洗杂区,控制流速,同样为逆向进柱。
3)解析区:7~12根柱;各柱子之间为串、并连接。控制流速,采用不同浓 度的氨水乙醇解析,且全部采用正进料。
4)再生清洗区:4~7根柱;控制流速,正、逆向单独进料;洗脱剂回收利用。
步骤(1)所述的模拟移动床式连续色谱分离系统一般包括恒流泵、带夹套离子交换柱、控制阀、pH计、温度计。
步骤(1)所述的模拟移动床式连续色谱分离系统,需要将各个区的进出口沿着料液流动方向分别进行周期性切换,收集洗脱液。
所述的周期性切换是指,通过调节进料液、洗杂剂、洗脱剂、再生剂的流量,使得各区的第一根柱子处理完全后,同时切换进入下一区,成为下一区的最后一根柱子,执行下一区流程。
所述的各区第一根柱子是指各区液体进口处的柱子。
所述的各区第一根柱子处理完全是指吸附区第一根柱子吸附饱和,洗杂区第一根柱子杂质完全洗掉;解析区第一根柱子P1完全被洗脱;再生区第一根柱子树脂完全被再生,能满足下一轮吸附。
(2)圆盘传送式连续色谱分离系统分离提纯硫酸依替米星工艺:
硫酸依替米星经过连续色谱色谱分离系经,取代了原有的固定床分离设备,使得原有的固定床的吸附、洗杂、洗脱、再生等整个工段整合在圆盘传送式逆流连续色谱分离系统内,它将原有的固定床中的整段树脂分割成若干段,在原工艺方法传质区前面的那部分树脂重新位于一个或几个小的树脂内,这样就可以重新进入吸附、洗脱、再生等循环内,利用起原来未被起用的部分树脂,树脂利用率就大大提高了,同时还可以减少化学试剂、水等的消耗量。圆盘传送式连续色谱分离系统拥有大量的柱(分离)单元,也使得它们能非常有效应用于连续分级生产过程。根据依替米星水解液中各成分的特性,本发明所选择的树脂为弱酸性阳离子交换树脂,树脂颗粒直径在30~80目,均匀度95%以上。
圆盘传送式连续色谱分离系统分为吸附区、洗杂区、解析区、再生清洗区四个区。
1)吸附区:该区共有3~8个单元,通过流速控制,原料首先进入并联的色谱柱组,再通过串联的其余柱单元,1号口的流出液为废液,进三废中心处理。
2)洗杂区(1个单元):经过吸附后,各树脂罐需要水洗,位于吸附区后。树脂罐转到吸附水洗区后,夹带在树指间的料液(主要是澄清液)被水顶出,流 出液与吸附区1号口的流出液混合一同进入4(9)号单元对应的树脂罐。洗去夹在树脂空隙处的料液并尽量带走杂质,防止料液夹带进行解析区,提高解析液的纯度,并将其水液并入吸附区,再次吸附水洗液中的有效成分,通过取4(9)号出口样经TLC检测后以确定洗涤效果。
3)解析区(12~22个单元):在该解析区,用连续、梯度解析方式,解析区全部采取正进料,分别收集各出口解析液,根据工艺方法设计分为如下几个部分:
①首先进0.1~0.3N稀氨水1,解析液收集,主要含C1a碱。
②然后进0.3~0.6N稀氨水2,解析液收集主要为依替米星;
③最后进0.6~0.8N稀氨水3,解析液收集主要为1,3-N,N-二乙基加洛糖胺,1,3-N,N-二乙基庆大霉素C1a碱等。
4)再生清洗区(4~8个单元):均单独进料,且为顺、逆向进料,每一步再生后的冲洗水均运用混合器来配制试剂从而达到再利用。
本发明的益处:1)将固定床工艺的所有步骤都集合在一套工艺系统中,是系统简单化,并减少工艺管道的布置,系统紧凑,可实现自动化控制;占地面积节约80%,厂房高度只需要固定床高度的1/3,同样生产能力的固定资产投资节约30%以上。2)树脂利用率高,是产品浓度、纯度及收率最优化;本发明工艺与固定床树脂分离工艺比较,其生树脂用量为仅为原来的30%,并且在树脂内部可以比较容易进行正、逆流,可以疏松树脂,。防止其结块。3)减少化学试剂与水的用量,减少废水的排放;利用此工艺可以对物料进行回套使用,达到循环利用。4)系统采用自控装置,减少劳动负荷。5)提高生产效率,提高产能,生产周期相对于原固定床树脂分离工艺减少了1/3时间。
附图说明
图1:连续色谱分离纯化硫酸依替米星的流程图
具体实施方式
通过以下具体实施例对本发明进行进一步的说明,但不作为限制作用。
实施例1:
下面结合图1及实施例进行详细说明:
本发明所选树脂为弱酸性阳离子交换树脂,树脂为30~80目,每个树脂罐填装量为0.12m3,树脂罐尺寸为Ф350×600mm,实际填装比为78%。系统总尺寸 约为3m×3m×5m(长×宽×高)。
圆盘传送式连续色谱分离系统分离依替米星分以下几个区域:
1)吸附区:(1~6单元)
该区域共有6个单元(1、2、3、4、5和6号色谱柱),通过流速控制,原料首先进入由5和6号色谱柱并联的色谱柱组,再通过串联其余柱单元,1号口的流出液为废液,进三废中心处理。
2)水洗区:(7单元)
经过吸附后,各树脂需要水洗,位于吸附区后。树脂罐旋转到吸附水洗区后,夹带在树脂间的料液(主要是澄清液)被水顶出,流出液与吸附区1号口的流出液混合一同进入7号单元对应的树脂罐。洗去夹杂在树脂空隙处的料液并尽量带走杂质,防止料液夹带进入解析区,提高解吸液的纯度,并将其水洗液进入到吸附区,再次吸附水洗液中的有效组分,通过7号出口样经TLC检测后以确定洗涤效果。
3)解析区
在该解析区,用连续、梯度解析方式,解析区全部采取正进料,分别收集各出口解析液,根据工艺方法设计分为如下几部分:
1)8~13号串联进0.1~0.3N稀氨水1,解吸液直接排入下水道;
2)14~21号串联进0.3~0.6N稀氨水2,解析液收集主要为依替米星;
3)21~24号串联进0.6~0.8N稀氨水,解析液收集主要为依替米星、加洛糖胺等杂质;
4)再生清洗区(25~30号单元);
该区6个单元均单独进料,且为逆向或顺向进料,每一步再生后的冲洗水均运用混合器来配制试剂从而达到再利用。
其中25号为水;26号为酸;27号为水;28号为氨;29号为水;
本实例主要设计参数如下:
吸附区:进料量0.15m3/hr;树脂总量0.18m3
吸附后水洗1.4m3/hr;
解析区:解析1(0.1~0.3N氨水)4.4m3/hr;解析2(0.3~0.6N氨水2.8.m3/hr;解析区3(0.6~0.8N氨水)0.9m3/hr。
再生区:各单元再生分别为:水洗1.2m3/hr;2N盐酸1.0m3/hr;水洗1.2m3/hr; 2N氨水1.0m3/hr;水洗1.2m3/hr。
分离纯度:解析产品分三部分。14号收集部分能够满足下游工艺的要求;依替米星与其他组分完全分开。依替米星与其他组分的重叠部分通过调节后直接回到料口,作为进料液的一部分。
在本连续色谱分离系统内,可以做到批内回用,吸附后的水洗可重新回到吸附区,这样就减少吸附时的损失,充分交换料液中的有效组分;在各步试剂再生后的水洗过程中的水可以回用到各再生的试剂中,水和试剂都可以回收利用。
实施例2:
下面结合图1及实施例进行详细说明:
本发明所选树脂为弱酸性阳离子交换树脂,树脂为30~80目,每个树脂罐填装量为0.12m3,树脂罐尺寸为Ф350×600mm,实际填装比为78%。系统总尺寸约为3m×3m×5m(长×宽×高)。
模拟移动床式连续色谱分离系统分离硫酸依替米星分以下几个区域:
1)吸附区:1~6单元;
进料液入口和废液出口位于吸附区。该区域中各个单元树脂罐串联为1组,通过流速控制。原料首先进入5、6号柱进口,从1号柱出口流出的液体为废液。
2)水洗区:7单元;
经过吸附后,各树脂需要水洗,位于吸附区后。树脂罐旋转到吸附水洗区后,夹带在树脂间的料液(主要是澄清液)被水顶出,流出液与吸附区1号口的流出液混合一同进入7号单元对应的树脂罐。洗去夹杂在树脂空隙处的料液并尽量带走杂质,防止料液夹带进入解析区,提高解吸液的纯度,并将其水洗液进入到吸附区,再次吸附水洗液中的有效组分,通过7号出口样经TLC检测后以确定洗涤效果。
3)解析区:8~24单元;
洗脱剂入口与洗脱剂出口位于解析区。在该解析区,用连续、梯度洗脱方式,解析区全部采用正进料,分别收集出口解析液,根据工艺方法设计分为如下几个部分:
i8~13号串联进0.1~0.3N氨水,解析液直接排入下水道。
ii14~21号串联进0.3~0.6N氨水,解析液收集主要为依替米星。
iii21~24号串联进0.6~0.8N稀氨水,解析液收集主要为依替米星、加洛糖胺、C1a碱。
4)再生清洗区:25~30单元;
再生剂入口和出口位于再生区。该区6个单元均为单独进料,且为逆向或顺向进料,每一步再生后的冲洗水均用混合器来配制试剂从而达到再利用。
其中25号为水;26号为盐酸;27号为水;28号为氨水;29号为水;30号为水。
模拟移动床系统工作温度20°C。将进料液入口、洗脱剂入口、洗脱液出口及废液出口沿着料液流动方向分别进行周期性切换,收集洗脱液。周期性切换是指通过调节进料液、洗杂剂、洗脱剂、再生剂的流量,使得各区的第一根柱子处理完全后,切换进入下一区,成为下一区的最后一根柱子,执行下一区流程。
“各区第一根柱子处理完全”是指吸附区第一根柱子吸附饱和,水洗区柱子水洗完全洗掉;洗脱区三个部分的第一根柱子完全被洗掉;再生区第一根柱子完全被再生,能满足下一轮吸附。
“各区第一根柱子”是指各区液体入口处的柱子。
本实例主要设计参数如下:
吸附区:进料量0.15m3/hr;树脂总量0.18m3
吸附后水洗1.4m3/hr;
解析区:解析1(0.1~0.3N氨水)0.4m3/hr;解析2(0.3~0.6N氨水)0.5m3/hr;
再生区:各单元再生分别为:水洗1.2m3/hr;2N盐酸1.0m3/hr;水洗1.2m3/hr;2N氨水1.0m3/hr;水洗1.2m3/hr。
在本连续色谱系统内,可以做到批内回用,吸附后的水洗可重新回到吸附区,这样就减少吸附时的损失,充分交换料液中的有效组分;在各步试剂再生后的水洗过程中的水可以回用到各在生的试剂中,水和试剂都可以回收利用。
运行费用分析:
连续色谱分离系统的运行费用主要集中在树脂、酸碱、水这三部分,二主系统的电耗量极少。在进料0.5m3/d的情况下,系统树脂用量为1.8m3,寿命与固定床一样;
酸碱物料:酸3.2m3/d;液氨3.2T/d;水用量16T/d。
经济效益分析:
①减少树脂用量,减少再生试剂和水的消耗;
树脂用量减少了50%,酸碱用量减少了50%,水用量减少了50%。
②纯度提高;原来的纯度一般在90%左右,现在能达到95%以上。
③连续色谱分离系统还将会带来占地面积的减少、操作的简便、生产周期的缩短等诸多益处。
Claims (1)
1.一种硫酸依替米星的连续分离纯化方法,其特征在于,分离纯化步骤如下:
a)将制备硫酸依替米星最后步骤得到的含有硫酸依替米星的反应水解液通过连续色谱法进行纯化;
b)再用膜分离浓缩法获得高纯度的硫酸依替米星;
其中步骤a)所述连续色谱法是指采用模拟移动床式连续色谱分离系统对硫酸依替米星水解液进行分离纯化,
模拟移动床式连续色谱分离系统分离提纯依替米星的工艺:
其中树脂为弱酸性阳离子交换树脂,树脂颗粒直径在30~80目,均匀度95%以上;
模拟移动床式连续色谱分离系统分为吸附区、洗杂区、解析区、再生清洗区四个区;
1)吸附区:3~8根柱;控制流速,依替米星水解液从2或8号柱进入,1号柱出;
2)洗杂区:3~6根柱;经吸附后,树脂罐转到洗杂区,控制流速,同样为逆向进柱;
3)解析区:7~12根柱;各柱子之间为串、并连接,控制流速,采用不同浓度的氨水乙醇解析,且全部采用正进料;
4)再生清洗区:4~7根柱;控制流速,正、逆向单独进料;洗脱剂回收利用;
其中步骤a)所述的模拟移动床式连续色谱分离系统包括恒流泵、带夹套离子交换柱、控制阀、pH计、温度计;所述的模拟移动床式连续色谱分离系统,需要将各个区的进出口沿着料液流动方向分别进行周期性切换,收集洗脱液;
所述的周期性切换是指,通过调节进料液、洗杂剂、洗脱剂、再生剂的流量,使得各区的第一根柱子处理完全后,同时切换进入下一区,成为下一区的最后一根柱子,执行下一区流程;所述的各区第一根柱子是指各区液体进口处的柱子;所述的各区第一根柱子处理完全是指吸附区第一根柱子吸附饱和,洗杂区第一根柱子杂质完全洗掉;解析区第一根柱子P1完全被洗脱;再生区第一根柱子树脂完全被再生,能满足下一轮吸附。
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