CN1037343A

CN1037343A - 用中性有机磷(膦)类萃取剂从发酵液中提取抗菌素

Info

Publication number: CN1037343A
Application number: CN 87106079
Authority: CN
Inventors: 卢志生; 蔡继传; 贺协群
Original assignee: Beijing Inst No5 Ministry Of Nuclear Industry
Current assignee: Beijing Inst No5 Ministry Of Nuclear Industry
Priority date: 1987-09-03
Filing date: 1987-09-03
Publication date: 1989-11-22
Also published as: CN1017155B

Abstract

用中性有机磷(膦)类萃取剂从发酵液中提取抗生素，涉及药物(抗生素)的制备方法。其特征是用磷酸三烷基酯、烷基膦酸二烷基酯、二烷基膦酸一烷基酯直至三烷基氧膦作萃取剂(用长链碳氢化合物作稀释剂)萃取发酵液中抗生素。在偏酸性介质中萃取青霉素V、青霉素G，在偏碱性介质中萃取红霉素，麦迪霉素等大环内酯类化合物，在偏碱性介质中萃取洁霉素。

Description

本发明涉及药物制备方法，特别是用萃取法从发酵液中提取抗生素。

目前生产大环内酯类（如红霉素、麦迪霉素、柱晶白霉素、螺旋霉素等）、及β内酰胺类中的青霉素G、V及洁霉素等大都使用萃取法，所用萃取剂有醋酸丁酯、丁醇、苯、甲基异丁基酮等（参看80年版全国原料药工艺汇编）。

用上述萃取剂及其工艺提取抗生素时均存在着提取率低、工序繁多、对人体危害较大等问题。

美国在1963年对洁霉素生产取得了专利（Malcera E，Bergy，Upjohn Co.Belg 619，645，Jan.2.1963，U.S Appl.July 3 and Aug 30.1961.49p.p;The Merck Index An Encyclopedia of Chemicals.Drugs and Biclogicals.Tenth Edition 1983 p5331），经多年改进目前采用的流程为（见80年版全国原料药工艺汇编），经过滤后得清液，用20%NaoH中和至PH9.5～10.5，丁醇三次错流萃取;萃取后乳状物用高速离心机分离两相并得含洁霉素的饱和丁醇;萃余相（废水）蒸馏回收丁醇;饱和丁醇在蒸发器中浓缩10～15倍（温度65～70℃），压力0.3～0.5atm）以增浓洁霉素浓度;用PH11～12NaOH水溶液洗涤浓缩丁醇液（错流五次）;洗涤所得洗水用丁醇萃取以回收水溶液中洁霉素;经洗涤后的浓缩丁醇溶液用PH2.5～3.0的盐酸溶液错流反萃取四次;反萃取后丁醇送蒸馏回收;反萃取液（即含较高浓度的洁霉素溶液）再用丁醇洗涤一次;蒸发浓缩反萃取液（浓缩2～3倍）浓缩液中加入活性炭脱色（每十亿洁霉素加0.5公斤活性炭），脱色液再浓缩（即第二次浓缩）;二次浓缩液再用活性炭脱色;在搅拌条件下往二次脱色液中加入丙酮得洁霉素盐酸盐结晶。对青霉素V，青霉素G等药物则使用醋酸丁酯或甲基异丁基酮作萃取剂，通过清液萃取、反萃取、结晶等过程制得产品。

本发明的主要目的：（1）提高抗菌素提炼收率。（2）减少生产工序，降低提炼车间的设备投资，例如用本发明生产洁霉素，约能降低投资100至200万元。工序下降至6个。（3）减少生产过程使用易燃易爆品，本发明所用萃取剂的闪点在45℃以上。（4）降低试剂消耗，从而降低产品成本。（5）减少易挥发物质对人体的损害。

本发明主要是用中性磷（膦）类萃取剂，配以稀释剂再配以助溶剂或协同剂自抗生素发酵液中萃取抗生素，经萃取、洗涤（亦可不要）反萃取、脱色（亦可不要）、沉淀结晶、过滤、干燥等过程制得合符药典要求的抗生素药物。

中性磷（膦）类萃取剂是指磷酸中三个氢氧基团被烷基（R基团）或-OR基团取代后的化合物，如三个氢氧基团被C₄H₉O取代后则称为磷酸三丁酯（TBP）三个氢氧基团全被烷基取代（可为C₄H₉至C₁₂H₂₅）后则称为三烷基氧膦（TRPO）。亦可一至二个基团被R基取代而其余则被OR基团取代。

稀释剂是指能降低中性磷（膦）萃取剂的粘度、比重（不使萃取能力下降），能使两相在整个工业流程中既能混合得很好又能很好的分离，目前多采用饱和烃类化合物（如磺化煤油）或芳香化合物等。

助溶剂或协同剂是指能帮助中性磷（膦）类萃取剂很好溶解在稀释剂中的有机相，如醇类化合物C₄H₉OH至C₁₂H₂₅OH等。

萃取系指抗生素自发酵液中转入有机相的过程，由于青霉素、大环内酯类抗生素、洁霉素均具有大量羟基，极易与中性磷（膦）类萃取剂以氢键形式络合，从而被萃取入有机相（从本文的十多个实例均可清楚的吹剑腿》峙湎凳淙徊桓撸ü喽文媪鬏腿『缶苁怪咏腿【　?

洗涤系指将有机相含的杂质（如色素、蛋白质、无机盐等）洗入水相的过程，由于发酵液中含有大量色素、蛋白质、无机盐等，在萃取过程中难免进入有机相，选择好一定的洗涤液，能把色素、蛋白质、无机盐等杂质大量洗入水相。

反萃取过程为抗生素自有机相中转入水相的进一步纯化及浓缩过程。利用抗生素盐类极难溶于中性磷（膦）类萃取剂及稀释剂中的原理，调整反萃取液的PH值能将有机相中抗生素转入水相。如用酸性水溶液能很好的把有机物中洁霉素转入水相，用接近中性的NaHCO₃溶液或醋酸钾-乙醇溶液能使青霉素转成钠盐，从而自有机相中转入水相（呈溶液状或直接析出结晶）。

同样，大环内酯类抗生素被萃取后，当用盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、草酸等溶液与之接触后亦能生成相应的盐，由于极性增大，故自有机相转入水相。

例Ⅰ：用磷酸三丁酯的辛烷溶液萃取青霉素，取青霉素V全发酵液500ml，将PH值调至4后用50%磷酸三丁酯的辛烷溶液（即体积比为1∶1）萃取，萃取温度为28℃;相比为2∶1（有机相体积;水相体积），发酵液含青霉素V量为19000单位/毫升在烧杯中进行，搅拌时间为两分钟，分相后分别测定有机相及萃余相青霉素V的含量，计算得单段萃取率为84.21%，发酵液浓度低时，萃取分配系数略有提高，如原液青霉素V浓度为2900U/ml时，按上述条件进行萃取，其单段萃取率为89.6%，因此磷酸三丁酯能很好的萃取青霉素，用醋酸钾-乙醇溶液反萃取即能得青霉素V结晶，若用缓冲液（如1.3%～1.9% NaHCO₃溶液、PH为6.8～7.1）反萃取则得高浓度反萃取液，经脱色、结晶等过程则得高纯青霉素产品。

例Ⅱ：用三烷基氧膦萃取青霉素V。取青霉素V全发酵液300毫升，将其PH调至4后用三烷基氧膦的煤油溶液萃取（TRPO/煤油＝1/1），萃取温度为室温;相比2∶1（有机相对水相的体积比），发酵液中青霉素V浓度为1900U/ml，在烧杯中搅拌5分钟，分相后测得其单段萃取率为90%，因此TRPO能较好的萃取青霉素。

例Ⅲ：用520g（烷基膦酸二烷基酯类萃取剂）萃取青霉素。取青霉素全发酵液200ml，将PH调至～4，用520g的煤油溶液萃取（520g/煤油＝1/1，体积比），萃取温度为室温，萃取相比2∶1（有机相对水相体积），发酵液中青霉素浓度为21000U/ml，在烧杯中搅拌5分钟，分相后测青霉素萃取率为87%，由此可见520g能很好萃取青霉素。

由上述三例可见由T.B.P至TRPO均能很好的萃取青霉素，这些萃取剂浓度愈高则萃取率就愈高，但由于这些萃取剂粘度及比重均较大，故需稀释至一定程度后方能很好在工业上使用，上述三例均选用了50%的浓度。

例Ⅳ：用磷酸三丁酯萃取洁霉素。取洁霉素溶液（发酵液）100ml，用20%NaoH溶液将PH值调至10左右，用磷酸三丁酯的煤油溶液（TBP/煤油＝1/1，体积比）萃取，苹取相比为1∶1，萃取温度室温;发酵液洁霉素浓度3100u/ml，两相在烧杯中混合2分钟，测得单段萃取率为58%，用PH4以下的无机酸水溶液能很好的将有机相中洁霉素反萃取入水相。由此可见磷酸三烷基酯能萃取洁霉素类抗生素。

例Ⅴ：用三烷基氧膦萃取麦迪霉素。取麦迪霉素发酵液100ml，用20%NaoH溶液中和至PH8.5～9.0，用TRPO煤油溶液（TRPO/煤油＝1/1）萃取，萃取相比为1∶5（有机相∶水相）室温下进行，发酵液中麦迪霉素浓度为1000u/ml，搅拌混合2分钟，两相分开后测得单段萃取率为80%，用PH4以下的无机酸水溶液能很好的将有机相麦迪霉素反萃取入水相。

例Ⅵ：用520g萃取洁霉素。取洁霉素溶液（发酵液）200ml，用20%NaoH溶液中和至PH10左右，用520g煤油溶液（520g/煤油＝1/1）萃取，萃取相比为1∶1，萃取温度为室温，发酵液中洁霉素浓度为2500u/ml，搅拌混合2分钟，测得单段萃取率为67.70%，由此可见烷基膦酸二烷基酯类萃取剂能较好的萃取洁霉素。

例Ⅶ：用二丁基膦酸丁酯萃取洁霉素。取洁霉素发酵液250ml，用20%NaoH溶液中和至PH10左右，用二丁基膦酸丁酯的煤油溶液萃取（二丁基膦酸丁酯/煤油＝1/1），萃取相比为1∶1，室温下进行，搅拌2分钟，两相分离后测得单段萃取率为70.2%，由此可见二烷基膦酸-烷基酯能很好的萃取洁霉素类抗生素。

例Ⅷ：用三烷基氧膦萃取洁霉素。取洁霉素发酵液500ml，用20%NaoH溶液中和至PH10左右，用三烷基氧膦的煤油溶液萃取（TRPO/煤油＝1/1，体积比），萃取相比为1∶1，室温下进行，发酵液中洁霉素浓度为3100u/ml，搅拌混合2分钟，两相分离后测得单段萃取率为79.8%，由此可见三烷基氧膦能很好的萃取洁霉素类抗生素。

例Ⅸ：TRPO浓度对萃取洁霉素的影响。取洁霉素发酵液4000ml（PH值已中和至10左右），分为八等份，分别用不同浓度的TRPO煤油溶液进行萃取（TRPO浓度分别为5%、20%、30%、40%、50%、70%、90%、100%）萃取温度为室温，有机相∶水相＝1∶1（体积比），搅拌混合2分钟，所得结果列于下表。

例Ⅹ：发酵液PH值对萃取影响。将发酵液PH值调至5.35、7.17、8.10、8.85、10.00、11.00，用50%TRPO煤油溶液萃取，室温下进行，搅拌混合2分钟，萃取后两相分配如下：

从上列结果可见，萃取控制PH值10左右为宜。

例Ⅺ：多段逆流萃取试验。

基于TRPO萃取抗生素的能力较强，且无毒性，故选用50%TRPO煤油溶液进行十段逆流萃取试验，发酵液浓度为3100u/ml，溶液PH值为10.5，萃取温度为26℃;在设备内进行，连续运转一个月，其代表性数据列于下表：

经十段逆流萃取后，发酵液由3100u/ml降至70u/ml，收率为97.74%。

试验制得的产品（总混合样）纯度完全符合英国药典要求（80年版）亦合符我国药典要求，甚至有个别项目的指标为老方法无法达到的，产品分析结果如下：

湿产品效价841r/mg;水分含量3.94%;

干产品效价877r/mg;烘灼残渣0.07%;

洁霉素B含量0.25%;比旋光度+139;

PH值4.6，安全试验合格;

热源试验合格，降压物质试验合格;

我们提出的中性磷（膦）类萃取剂萃取大环内酯类，β内酰胺类抗生素，从而减化了整个提炼过程，降低了试剂消耗，提高了回收率。以洁霉素为例，目前国内外采用较新的流程为以大孔树脂为核心的提炼流程，需17～18个工序方能制得合符1980年英国版药典要求的产品，但用本发明则仅用6个工序就能制得优于药典要求的高纯药品，如干产品效价能达877r/mg，洁霉素B含量仅0.25%，炽灼残渣仅0.07%;远比旧方法生产出的产品好（无论从外观及产品质量上均为优等）。

更重要的是按本发明提炼洁霉素，其提炼收率达85%～95%之间，比老方法55%～72%高得多。

采用中性磷（膦）类萃取剂与现有医药系统采用的醋酸丁酯或丁醇萃取法比较;

老提炼方案新提炼方案

（1).老提炼流程中所用萃取剂闪点很低，安全防护存在着严重问题，醋酸丁酯闪点为100°F，稍不小心就会引起火灾或爆炸。	（1).中性磷（膦）类萃取剂制成的混合溶剂，闪点＞45℃，故相对是较安全。
		(2).醋酸丁酯在水中溶解度为0.78％(体积百分数，25℃）水在醋酸丁酯中溶解度为2.88％（体积百分数，25℃）丁醇在水中溶解度为7.7％（Wt%),水在丁醇中溶解度为20.1％。	（2).TRPO在水中溶解度在十万分之五以下，水在有机相中溶解度＜7‰。
（3）.溶剂挥发度极大，如醋酸丁酯在25℃下蒸气压为15mmHg,50℃下为45mmHg。不仅溶剂大量逸出造成损失且造成操作间空气污染严重。	（3).蒸汽压极低，操作间没有明显气味。

(4).萃取过程的选择性很差，往往要通过很多步骤方能得到较纯产品，此点对用大孔树脂为核心的提炼方案更是如此。

（4).选择性萃取各种抗生素，往往通过较少的步骤就得出高纯产品。

Claims

1、用中性磷(膦)从发酵液中提取洁霉素的全流程，即包括：萃取、洗涤、反萃取、脱色、结晶等工序(见附图)制得高纯洁霉素的过程。

2、中性磷（膦）类萃取剂包括以下四种类型：

R为C₄至C₁₂，在上述萃取剂中R可以是碳数相同亦可以碳数不等，中性磷（膦）类萃取剂所用稀释剂如煤油或其它碳氢化合物，添加剂为醇（C₄H₉OH至C₁₂H₂₅OH）。

3、中性磷（膦）类萃取剂浓度为5%～100%，加或不加稀释剂及添加剂。在发酵液（或含抗生素的水溶液）偏碱性时能萃取大环内酯类抗生素药物，在偏酸性条件下能萃取青霉素（如青霉素G、青霉素V）类药物，在PH7～11之间萃取洁霉素。在碱性介质中青霉素类药物被反萃取入水相。在酸性介质中大环内酯类抗生素被反萃取入水相。在PH3.5以下洁霉素能很好的被反萃取入水相。