CN104356160A - L-α-甘油磷酰胆碱的纯化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种L-α-甘油磷酰胆碱（L-α-GPC）结晶新工艺。首先将粗产品L-α-甘油磷酸胆碱溶解于醇类溶剂中，加热至回流，再降温至0～5℃，加晶种保温析晶即得甘油磷酸胆碱结晶产物。将结晶产物过滤、烘干，即可得到纯度在99.5%以上的L-α-甘油磷酸胆碱的白色结晶粉末。同现有技术相比，本发明工艺中采用的结晶法替代现有技术中的柱层析法，对工艺作了极大的改进，单一的结晶溶剂，用量小，易回收，可得到纯度在99.5%以上的L-α-甘油磷酸胆碱的白色结晶粉末，且更能符合环保要求，从而最终实现工业化生产。

Description

L-α-甘油磷酰胆碱的纯化工艺

技术领域

本发明涉及手性药物L-α-甘油磷酰胆碱的分离纯化领域，具体涉及经化学全合成法制备得到的L-α-甘油磷酰胆碱粗品的纯化新工艺。

背景技术

L-α-甘油磷酰胆碱(英文名L-α-glycerophosphorylcholine，以下简称为GPC)作为一种胆碱前体，临床上被应用于脑血管疾病的治疗，比如作为治疗老年痴呆症药物。在国外，GPC已被开发成保健品上市销售，主要用于改善青少年记忆力等。另外，除了在医药及保健品领域的应用，GPC还可以作为美白成分被应用在化妆品领域中，以及作为食品添加剂应用在某些功能性食品中。其结构式如下：

国外关于GPC的研究始于上个世纪30年代，早期的GPC主要来源于生物组织萃取法，即从各种生物组织中直接进行提取，但该方法处理量小，操作困难，得到的产品纯度不高，成本也非常高，随着科学技术的发展，该法早已被淘汰，取而代之的是更为先进的方法。

鉴于近些年来GPC的广泛应用，国内外有越来越多的研究者开始研究GPC的合成及纯化方法。关于GPC的合成方法，总结一下大致可以分为以下两类：

第一类可称为半合成法，指的是以天然的卵磷脂(phosphatidylcholine，亦称磷脂酰胆碱，简称PC)为原料，经过化学水解或者生物酶解法，将卵磷脂结构中的脂肪酰基水解掉，得到GPC的方法。半合成法的反应方程式如下:

半合成法中的卵磷脂主要是从大豆及蛋黄中获取，国内目前高纯卵磷脂尚未实现规模化生产。市售的大豆粉末磷脂中，其磷脂酰胆碱PC含量在20～30％左右。从纯化的角度考虑，磷脂酰胆碱含量越高，反应后处理相对越简单，产品的纯化也更简单，但是，PC含量越高，原料成本就越高。例如，目前市售的PC20(磷脂酰胆碱含量在20～30％)，每公斤的价格在40～50元之间；PC50(磷脂酰胆碱含量在20～30％)，每公斤的价格为350～450元之间，而PC90(磷脂酰胆碱含量在90％以上)每公斤的市场价格则高达3000元以上，因此，从成本的角度考虑，半合成法的起始原料多为大豆磷脂。由于大豆磷脂成分复杂，PC含量较低，反应过程中除了需要消耗大量的溶媒外，还因为副反应太多，使得后处理较为复杂，另一方面，因磷脂酰胆碱的平均分子量在750～780，而水解后所得GPC的分子量为257，这些因素都直接导致最终产品的低收率，高成本，因而以大豆磷脂为起始原料的半合成法无法大批量生产，满足不了原料药及保健品市场需求。

第二类可称为化学全合成法，是指以化学小分子物质为起始原料，通过一系列化学反应来合成GPC的方法。化学全合成法与半合成法相比，具有收率高，操作简便，成本低廉，易于实现规模化生产等优点，因此，越来越受到研究者们的青睐。化学全合成法有多种工艺路线，国内外主要的研究路线有如下几条。

方法一：欧洲专利EP0486100提出用D-亚异丙基甘油与2-氧-2-氯-1,3,2-环氧磷戊烷，再与三甲胺开环缩合:

然而要制备D-亚异丙基甘油与2-氧-2-氯-1,3,2-环氧磷戊烷，需要经过多步反应，工艺复杂，污染环境，且后者很不稳定，极易被空气中的水分分解，保存困难，另外三甲胺的反应需要在加压条件下完成，对设备要求苛刻。

方法二：欧洲专利EP0502357提出用D-亚异丙基甘油对甲苯磺酸酯与磷酸胆碱四甲基铵盐进行缩合制备L-α-GPC(A可以是Li⁺,Na⁺,K⁺，或N⁺(CH₃)₄):

其优点是D-亚异丙基甘油对甲苯磺酸酯易分离纯化，缩合一步收率高达75％。但是，起始原料D-亚异丙基甘油(D-甘油醇缩丙酮)是用D-甘露醇经与丙酮缩合，NaIO₄氧化断链，再经NaBH₄还原而制成，成本较高。

方法三：世界专利WO2007145476应用Sharpless环氧开环反应原理，提出用(R)-(+)缩水甘油((R)-(+)-glycidol)与磷酸胆碱在异丙胺存在下进行亲核加成，再经离子交换树脂纯化制备L-α-GPC:

该工艺方法相对简洁，但收率较低，总收率低于50％。另外，缩水甘油的价格较高，工艺的生产成本较高，再加上缩水甘油(2,3-环氧-1-丙醇)不稳定，需要在-20℃条件下冷冻保存，以避免自身缩合，对运输和储存条件要求较高，这些因素决定了该路线不适合作为商业化大生产路线。

方法四：中国专利CN200810024585将(S)-缩水甘油制成(2R)-缩水甘油对甲苯磺酸酯，然后与磷酸胆碱四乙基铵盐缩合，再经纯化得L-α-GPC:

该工艺中将不易保存的液态缩水甘油制备成固态的易保存的(2R)-缩水甘油对甲苯磺酸酯，同时因为引入的基团中含有苯环，有利于TLC及HPLC跟踪监测。但是，首先缩水甘油价格较高，其次，由于新增了反应步骤，工艺成本也增加了，因此该路线也同样不适合应用于工业化生产中。

方法五：文献Bμll.Korean Chem.Soc.2010,31,9,2689～2691和J.Org.Chem.2002,67,1,194～199报道了用(S)-缩水甘油与三氯氧磷反应，再与胆碱对甲苯磺酸盐反应，最后水解得到L-α-GPC，但是总收率较低为34％。

该路线与路线四、路线五存在着同样的问题，此外，该路线中，终产品的纯化采用的柱层析方法，同样不适合应用于生产中。

方法六：中国专利CN101967160采用3-氯代-1,2-丙二醇为原料与磷酸基胆碱钙盐反应，得到外消旋体DL,D或L-α-GPC。操作比较简单，只需一步反应便可得到外消旋体DL,D或L-α-GPC，得到理想的收率和纯度。甘磷酸胆碱收率为75％以上，纯度为99％以上，旋光为-2.4～-3.0(C＝10％,H₂O)。

该方法的主要原料手性氯代丙二醇属于剧毒品(参见剧毒化学品目录2012版)，是可疑的致癌物，在实际生产中存在健康隐患，另外磷酰胆碱钙盐制备工艺(中国专利CN201210009394与中国专利CN201310632623中有详细报道)较复杂，生产周期长，能耗高，且产生大量的胶装磷酸盐沉淀，污染环境。

方法七：中国专利CN201110332224采用R-3-氯代-1,2-丙二醇与磷酰胆碱四甲基铵盐为起始原料，得到L-α-GPC,再经离子树脂除处理得到纯品GPC。

该路线中虽然无需用到不易制备的磷酰胆碱钙盐，但是同样要使用到剧毒品3-氯代-1,2-丙二醇，因此，也不适合应用于工业化生产中。

方法八：中国专利CN201310730881公开了以磷酰胆碱钙盐与手性卤代环氧丙烷为起始原料，所合成环氧中间体在酸性条件下经开环反应得到L-α-GPC粗品，然后再依次经硅胶柱层析初步除杂，离子树脂除盐得到纯品GPC。

该路线中未使用到R-3-氯代-1,2-丙二醇剧毒品，而是以毒性相对较低的手性环氧氯丙烷为原料与磷酰胆碱钠盐反应来制备L-α-GPC,相对于以R-3-氯代-1,2-丙二醇为原料的路线来说，从环保角度考虑有了很大的改进，但是该专利中最大的不足在于纯化过程中采用了硅胶柱层析法，需要消耗大量的硅胶。同时由于采用了丙酮、甲醇、水、冰醋酸四种溶剂的混合溶剂作为洗脱液，也不易实现回收套用。大量溶媒和硅胶的使用，不但大大增加了成本，还造成了对环境的污染，因此，该工艺最终也将无法实现工业化生产。

发明内容

本发明针对上述全合成方法八制备得到的L-α-甘油磷酰胆碱粗品的后处理工艺，目的在于提供一种L-α-GPC的纯化新工艺，该工艺采用结晶的方法，操作简便，不涉及到大量有毒溶媒的使用，相对于硅胶柱层析而言，结晶的方法可以避免大量硅胶及溶媒的使用，符合国家大力提倡的清洁环保要求，另外很大程度上也降低了工艺成本，易于实现工业生产。

本发明的L-α-甘油磷酰胆碱的纯化工艺，其是将L-α-甘油磷酰胆碱粗品过离子树脂除盐，再将除盐后的L-α-甘油磷酰胆碱粗品溶解于醇类溶剂中，加热回流至溶液澄清透明，再降温至0～5℃，加晶种保温析晶得结晶产物，过滤、真空干燥，得到白色结晶粉末。

所述醇类溶剂可以为C2～C4的醇，如为无水乙醇、无水异丙醇或无水正丁醇等，优选无水乙醇。

所述醇类溶剂体积与粗品质量的比例为2～5(ml/g)为佳。

所述晶种为L--α-甘油磷酰胆碱晶种，晶种用量为粗品质量的4％～6％为宜。

所述析晶温度在0～5℃，析晶时间1～3h为佳。晶种纯度在99.5％以上为佳。

本发明选择以专利CN201310730881中实施例1方法制得的L-α-甘油磷酰胆碱粗品为起始原料；同时本发明所述将L-α-甘油磷酰胆碱粗品过离子树脂除盐时采用强酸型(001×7)和强碱型(201×7)混合的离子交换树脂，质量份数比强酸型：强碱型＝1:2，以去离子水洗脱。

同现有技术相比，本发明工艺中采用的结晶法替代现有技术中的柱层析法，对工艺作了极大的改进，单一的结晶溶剂，用量小，易回收，可得到纯度在99.5％以上的L-α-甘油磷酸胆碱的白色结晶粉末，且更能符合环保要求，从而最终实现工业化生产。

附图说明

图1是结晶得到的L-α-GPC的核磁共振氢谱(¹H NMR)谱图；

图2是结晶得到的L-α-GPC的HPLC-ELSD液相色谱图。

具体实施方式

下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。

实施例1

将8g L-α-甘油磷酰胆碱粗品，采用强酸型(001×7)和强碱型(201×7)混合的离子交换树脂(质量比强酸型：强碱型＝1:2)除盐，以去离子水洗脱，干燥，将干燥后产品加入24mL的无水乙醇，开启搅拌，加热至回流澄清，降温至0～5℃，加入晶种，此温度下保温析晶2小时，大量白色固体析出，过滤，真空干燥，得到6.5g白色粉末状L-α-甘油磷酰胆碱，经HPLC-ELSD检测如图2，化学纯度99.8％，mp：142～145℃，【α】_D ²⁰＝-2.8°(C＝10,H₂O,pH＝5.8)。核磁共振氢谱(¹H NMR)谱图如图1，¹H NMR(400MHz,D₂O):3.26(s,9H),3.91～3.78(m,3H),3.68～3.52(m,4H),4.26(s,2H)。

实施例2

将8g L-α-甘油磷酰胆碱粗品，采用强酸型(001×7)和强碱型(201×7)混合的离子交换树脂(质量比强酸型：强碱型＝1:2)除盐，以去离子水洗脱，干燥，将干燥后产品，加入32mL的无水异丙醇，开启搅拌，加热至回流澄清，降温至0～5℃，加入晶种，此温度下保温析晶2小时，大量白色固体析出，过滤，真空干燥，得到6.8g白色粉末状L-α-甘油磷酰胆碱，经HPLC-ELSD检测，化学纯度99.7％，mp：142～145℃，【α】_D ²⁰＝-2.8°(C＝10,H₂O,pH＝5.8)。

实施例3

将8g L-α-甘油磷酰胆碱粗品采用强酸型(001×7)和强碱型(201×7)混合的离子交换树脂(质量比强酸型：强碱型＝1:2)除盐，以去离子水洗脱，干燥，将干燥后产品，加入40mL的无水正丁醇，开启搅拌，加热至回流澄清，降温至0～5℃，加入晶种，此温度下保温析晶2小时，大量白色固体析出，过滤，真空干燥，得到7.3g白色粉末状L-α-甘油磷酰胆碱，经HPLC-ELSD检测，化学纯度99.5％，mp：142～145℃，【α】_D ²⁰＝-2.8°(C＝10,H₂O,pH＝5.8)。

比较例1

将8g L-α-甘油磷酰胆碱粗品采用强酸型(001×7)和强碱型(201×7)混合的离子交换树脂(质量比强酸型：强碱型＝1:2)除盐，以去离子水洗脱，干燥，将干燥后产品，加入16mL的无水甲醇，开启搅拌，无需加热即能在室温25℃溶清，降温至0～5℃，加入晶种，此温度下保温2小时，无产品析出，继续降温至-10℃，保温2小时后仍无产品析出。由于甲醇是L-α-甘油磷酰胆碱的室温良溶剂，因此不适合作为L-α-甘油磷酰胆碱的结晶溶剂。极性较小的其他醇类，即使加热至回流状态，也无法将产品溶清，因此，也不适合作为L-α-甘油磷酰胆碱的结晶溶剂。

比较例2

将8g L-α-甘油磷酰胆碱粗品采用强酸型(001×7)和强碱型(201×7)混合的离子交换树脂(质量比强酸型：强碱型＝1:2)除盐，以去离子水洗脱，干燥，将干燥后产品，加入80mL的无水乙醇，开启搅拌，加热至回流澄清，降温至0～5℃，加入晶种，此温度下保温析晶4小时，有白色固体析出，过滤，真空干燥，得到3.6g白色粉末状L-α-甘油磷酰胆碱，经HPLC-ELSD检测，化学纯度99.6％，mp：142～145℃，【α】_D ²⁰＝-2.8°(C＝10,H₂O,pH＝5.8)。析晶溶剂量较大时，产品收率较低。

比较例3

将8g L-α-甘油磷酰胆碱粗品采用强酸型(001×7)和强碱型(201×7)混合的离子交换树脂(质量比强酸型：强碱型＝1:2)除盐，以去离子水洗脱，干燥，将干燥后产品，加入24mL的无水乙醇，开启搅拌，加热至回流澄清，降温至20～25℃，加入晶种，此温度下保温析晶2小时，有白色固体析出，过滤，真空干燥，得到4.2g白色粉末状L-α-甘油磷酰胆碱，经HPLC-ELSD检测，化学纯度99.8％，mp：142～145℃，【α】_D ²⁰＝-2.8°(C＝10,H₂O,pH＝5.8)。析晶温度较高，产品收率较低。

比较例4

将8g L-α-甘油磷酰胆碱粗品采用强酸型(001×7)和强碱型(201×7)混合的离子交换树脂(质量比强酸型：强碱型＝1:2)除盐，以去离子水洗脱，干燥，将干燥后产品，加入24mL的无水乙醇，开启搅拌，加热至回流澄清，降温至0～5℃，加入晶种，此温度下分别保温析晶6小时，有大量白色固体析出，过滤，真空干燥，得到6.7g白色粉末状L-α-甘油磷酰胆碱，经HPLC-ELSD检测，化学纯度99.5％，mp：142～145℃，【α】_D ²⁰＝-2.8°(C＝10,H₂O,pH＝5.8)。

Claims (6)

1.L-α-甘油磷酰胆碱的纯化工艺，其特征在于，将L-α-甘油磷酰胆碱粗品过离子树脂除盐，再将除盐后的L-α-甘油磷酰胆碱粗品溶解于醇类溶剂中，加热回流至溶液澄清透明，再降温至0～5℃，加晶种保温析晶得结晶产物，过滤、真空干燥，得到白色结晶粉末。

2.如权利要求1所述L-α-甘油磷酰胆碱的纯化工艺，其特征在于，所述醇类溶剂为C2~C4的醇。

3.如权利要求2所述L-α-甘油磷酰胆碱的纯化工艺，其特征在于，所述C2~C4的醇为无水乙醇、无水异丙醇或无水正丁醇。

4.如权利要求1所述L-α-甘油磷酰胆碱的纯化工艺，其特征在于，所述醇类溶剂体积与粗品质量的比例为2~5（ml/g）。

5.如权利要求1所述L-α-甘油磷酰胆碱的纯化工艺，其特征在于，所述晶种为 L--α-甘油磷酰胆碱晶种，晶种用量为粗品质量的4%~6%。

6.如权利要求1所述L-α-甘油磷酰胆碱的纯化工艺，其特征在于，所述析晶温度0~5℃，析晶时间为1~3h。