CN106317132A - 一种氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1陶瓷膜除悬浮物：将化学合成的氨基糖苷类抗生素母液通过陶瓷膜过滤设备过滤，得陶瓷膜透析液；步骤2连续色谱分离提纯：将陶瓷膜透析液进入连续色谱分离设备，把氨基糖苷类抗生素和杂质进行分离，对产品进行纯化，得氨基糖苷类抗生素溶液；步骤3蒸馏结晶：将连续色谱流出的氨基糖苷类抗生素溶液进行减压蒸馏，然后进行结晶，即可得到氨基糖苷类抗生素产品。本发明所述的氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法，具有绿色环保、减少能耗、降低成本、资源回收利用及简化操作的优点。

Description

一种氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法

技术领域

本发明涉及氨基糖苷类抗生素提取领域，特别涉及一种氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法。

背景技术

氨基糖苷类抗生素是由二个或三个氨基糖分子和一个非糖部分称苷元的氨基环醇通过醚键连接而成，分为天然和半合成两大类。天然来源的包括由链霉菌属培养液中提取获得的链霉素、卡那霉素、妥布霉素、新霉素、大观霉素等，由小单孢菌属培养液中提取获得的庆大霉素、西索米星、小诺米星等。人工半合成的主要有阿米卡星、奈替米星等。氨基糖苷类抗生素对于细菌的作用主要是抑制细菌蛋白质的合成，作用点在细胞30S核糖体亚单位的16SrRNA解码区的A部位。研究表明：此类药物可影响细菌蛋白质合成的全过程，妨碍初始复合物的合成，诱导细菌合成错误蛋白以及阻抑已合成蛋白的释放，从而导致细菌死亡。

氨基糖苷类抗生素是临床上重要的一类抗感染药物，具有水溶性好、化学性质稳定、抗菌谱广、抗菌能力强和吸收排泄良好等特点，虽然近年受到口内酰胺类和喹诺酮类抗感染药物的挑战，但仍是治疗G菌和结核杆菌感染的首选药物一。对某些革兰阳性也有良好的杀菌作用。被用于治疗需氧革兰阴性杆菌所致的严重感染，如脑膜炎、呼吸道、泌尿道、皮肤软组织、胃肠道、烧伤、创伤及骨关节感染等。

如图1所示，目前工业上对化学合成法制得的氨基糖苷类抗生素分离提纯的方法主要是先通过板框去除母液中的悬浮物，再将澄清的料液通过固定床树脂柱进行分离提纯，得到纯度较高的产品溶液再进行减压蒸发结晶。由于板框过滤精度较低会影响后一部的分离提纯的收率和纯度，固定床单树脂柱分离提纯氨基糖苷类抗生素水耗、碱耗等较大，处理效率较低；其主要方法流程图1所示；该工艺在进行单树脂柱分离提纯时，对物料的损耗较大，生产效率较低，另外经过两次结晶后，产品的收率低，产品纯度低，导致处理成本较大。

发明内容

针对目前氨基糖苷类抗生素分离提纯的收率及纯度低，并且成本大等缺点，本发明的目的在于基于连续色谱分离装置先进分离方法，提供一种改良的氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法，以达到降低生产成本，简化生产方法、缩短生产周期、提高总收率的目的。

为达到上述目的，本发明的提出的技术方案为：一种氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1陶瓷膜除悬浮物：将化学合成的氨基糖苷类抗生素母液通过陶瓷膜过滤设备过滤，得陶瓷膜透析液；

步骤2连续色谱分离提纯：将陶瓷膜透析液进入连续色谱分离设备，把氨基糖苷类抗生素和杂质进行分离，对产品进行纯化，得氨基糖苷类抗生素溶液；

步骤3蒸馏结晶：将连续色谱流出的氨基糖苷类抗生素溶液进行减压蒸馏，然后进行结晶，即可得到氨基糖苷类抗生素产品。

优选的，步骤2所述的连续色谱分离提纯所采用的连续色谱分离提纯装置，包括30个分离单元，每个分离单元填充有弱酸性阳离子树脂，且将30个分离单元设计如下：

进料区：包括五个分离单元，该区域分为串联原料进料区和串联的稀料进料区，所述的原料进料区包括2个分离单元，其中第一个分离单元进口连接原料液，第二个分离单元的出口连接稀液罐，所述的稀料进料区的进料为稀液罐料液；

进料后水洗区：包括3个串联分离单元，位于进料区后，第一个分离单元进口进纯水，进料后水洗区流出液进入稀料罐中；

0.4N氨水解析区：包括10个串联的分离单元，第一个分离单元进料为0.4N氨水；

0.6N氨水解析区：包括六个分离单元，分成串联的两组，每三根为一组，每组进料为0.6N氨水；其中第一组为产品洗脱区，第一组第三个分离单元出料为产品氨基糖苷类抗生素；第二组为后杂洗脱区；

解析后水洗区：包括六个分离单元组成，进料为纯水，分为三组，每组两根进行串联，其中中间那组采用反进纯水的方式；经过氨水解析后，树脂需要经过去离子水的冲洗，将树脂中残留的氨水全部洗出，使树脂的pH值达到8-9，才能进入进料区进行吸附。

优选的，还包括对0.4N氨水解析区中解析液的第一个分离单元转动前5分钟取瞬时样，分析整个周期平均样的产品损失和杂质洗脱情况，分析瞬时样的杂质洗脱情况，是否达到进入0.6N氨水解析区的标准的步骤。

优选的，还包括对0.6N氨水解析区第一个分离单元转动前5分钟取瞬时样，分析整个周期平均样的产品纯度，分析瞬时样的产品洗脱情况，是否达到进入解析后水洗的标准的步骤。

优选的，还包括对解析后水洗区的第一个分离单元转动前5分钟取瞬时样，检测流出的废水pH值是否降到8-9的步骤。

采用上述技术方案，本发明所述的氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法，具有绿色环保、减少能耗、降低成本、资源回收利用及简化操作的优点；具体体现在：

本发明方法对氨基糖苷类抗生素进行分离提纯，其优点在于：

1)通过陶瓷膜系统对母液进行除悬浮物，其运行效率高，除悬浮物效果好，可以大幅提高母液的澄清度；

2)在过滤该废水过程中，陶瓷膜过滤速度稳定，速度快，且陶瓷膜系统具有耐高温、耐酸碱、耐氧化等优点，因此在后续清洗过程中通过一定手段可以有效恢复通量；

本发明方法采用的连续色谱分离提纯氨基糖苷类抗生素，其优点在于：

1)因连续生产，中转罐及配套很小，设备紧凑，易于安装在任何位置，易与旧的生产过程和设备匹配，占地仅为相同规模的10％左右；

2)相对固定床系统，树脂用量可减少约85％；由于采用逆流再生方式和接近当量比的再生剂，使再生剂的用量大幅度减少，洗涤水的用量最高可节约50-60％；

3)同时可去除或者分离具有不同特性的物质，因此可将复杂的方法简单化；

4)根据生产过程的需要随流入流体的质量和流量的变化可自动调节旋转速度；因此能保证经济上最佳状态下运行；

5)根据生产过程要求，流体的流向可联接成逆流或者并流方式；

6)由于采用多个分离单元，可灵活变更生产方法流程。

附图说明

图1为现有技术氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法示意图；

图2为本发明所述的氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法示意图；

图3为本发明所述的连续色谱分离提纯装置结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明方法先将氨基糖苷类抗生素反应液废水经过陶瓷膜过滤后，进入连续色谱分离设备，吸附其中的氨基糖苷类抗生素后用氨水分步解吸，得到产品溶液，然后对产品溶液进行减压蒸发结晶。

具体操作过程如下：

步骤1陶瓷膜系统除悬浮物

所用料液为氨基糖苷类抗生素反应母液，温度25℃，压力2bar，共进行了3批次实验，具体结果如表2：

表2陶瓷膜过滤实验数据

批次	过滤时间/h	进料液/KG	透析液/KG	产水率	平均膜通量/LMH
						1	6.9	27	26.5	98.1％	151
2	7.5	37	36	97.8％	149
						3	6.6	18	17.7	98.3％	146

从实验数据可以看出采用陶瓷膜过滤该废水具有过滤速度快，产水率高等优点，可以保证系统的连续运行。

步骤2连续色谱分离提纯及蒸发结晶

如图3所示，本实例所采用的树脂为弱酸性阳离子树脂，根据前期单柱实验的经验，每根树脂的填充量为200ml；分为以下几个分段区：

进料区(4-8#)：

该区域分为原料进料区(4-5#)和稀料进料区(6-8#)，稀料区为原料进料区的吸附余液和进料后水洗区的水洗液；控制原料进料的流速，使进料区的分离单元处于饱和状态，控制稀料进料区的流速使中间稀料罐的水位趋于平衡；

进料后水洗区(1-3#)：

经过吸附后，分离单元需要水洗，该区域位于吸附区后；分离单元旋转到吸附水洗区后，夹带在树脂间的料液被水洗出，流出液进入稀料罐中，最后由稀料泵打到预吸附区的分离单元，最终从废液出口排出；

0.4N氨水解析区(21-30#)：

该区域十根分离单元用四台泵中间接力串联起来；在该解析区域中，是采用梯度解析的原理，含杂质量最高的树脂首先接触含量弱的氨水，其解析过程是逐渐加强的，直到树脂柱转到进0.4N氨水的第一根分离单元时，树脂接触新鲜的氨水，保证杂质完全解析干净的效果；

0.6N氨水解析区(15-20#)：

该区域有六个分离单元，分成两组，每三根为一组进行串联，每组进新鲜的0.6N氨水；第一组(18-20#)为产品洗脱区，该区域为要求产品纯度达到95％以上，所有的产品尽量在这个区域洗脱出来；第二组(15-17#)为后杂洗脱区，如果该区域产品含量较多，那就将这一组的出料液当做第一组的进料液，并适当加大该区域流速；该做法也是采用梯度解析的方法，确保产品尽量洗出来并且尽量少带出后杂；

解析后水洗区(9-14#)：

该区域由六个分离单元组成，分为三组，每组两根进行串联，中间那组采用反进纯水的方式，主要目的是排空和疏松树脂；经过氨水解析后，树脂需要经过去离子水的冲洗，将树脂中残留的氨水全部洗出，使树脂的pH值达到8-9，才能进入预吸附区进行吸附。

实施例：原料液为经过陶瓷膜过滤后的料液，料液呈黄褐色，pH在8左右，设备转动周期为3600s即60min。按照批次实验原料总进料流量为0.67ml/min，分离单元转动一格90min，单柱进料总量60ml，单根分离单元树脂装填量为200ml，30根分离单元的总装填量为6L。可计算出树脂的生产能力为160ml料液/天/L树脂；采用上述方法进行氨基糖苷类抗生素的提取纯化的结果如下：

表2连续色谱分离纯化实验数据

需要说明的是，本实施例仅仅以采用30个分离单元的连续离子交换系统为实施例，进行说明本发明采用连续离子交换系统吸附没食子酸所能达到的技术效果，对于本领域的技术人员来说，根据需要设置不同数据的分离单元来实现本发明，均为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1陶瓷膜除悬浮物：将化学合成的氨基糖苷类抗生素母液通过陶瓷膜过滤设备过滤，得陶瓷膜透析液；

步骤2连续色谱分离提纯：将陶瓷膜透析液进入连续色谱分离设备，把氨基糖苷类抗生素和杂质进行分离，对产品进行纯化，得氨基糖苷类抗生素溶液；

步骤3蒸馏结晶：将连续色谱流出的氨基糖苷类抗生素溶液进行减压蒸馏，然后进行结晶，即可得到氨基糖苷类抗生素产品。

2.根据权利要求1所述的一种氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法，其特征在于，步骤2所述的连续色谱分离提纯所采用的连续色谱分离提纯装置，包括30个分离单元，每个分离单元填充有弱酸性阳离子树脂，且将30个分离单元设计如下：

进料区：包括五个分离单元，该区域分为串联原料进料区和串联的稀料进料区，所述的原料进料区包括2个分离单元，其中第一个分离单元进口连接原料液，第二个分离单元的出口连接稀液罐，所述的稀料进料区的进料为稀液罐料液；

进料后水洗区：包括3个串联分离单元，位于进料区后，第一个分离单元进口进纯水，进料后水洗区流出液进入稀料罐中；

0.4N氨水解析区：包括10个串联的分离单元，第一个分离单元进料为0.4N氨水；

0.6N氨水解析区：包括六个分离单元，分成串联的两组，每三根为一组，每组进料为0.6N氨水；其中第一组为产品洗脱区，第一组第三个分离单元出料为产品氨基糖苷类抗生素；第二组为后杂洗脱区；

解析后水洗区：包括六个分离单元组成，进料为纯水，分为三组，每组两根进行串联，其中中间那组采用反进纯水的方式；经过氨水解析后，树脂需要经过去离子水的冲洗，将树脂中残留的氨水全部洗出，使树脂的pH值达到8-9，才能进入进料区进行吸附。

3.根据权利要求2所述的一种氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法，其特征在于，还包括对0.4N氨水解析区中解析液的第一个分离单元转动前5分钟取瞬时样，分析整个周期平均样的产品损失和杂质洗脱情况，分析瞬时样的杂质洗脱情况，是否达到进入0.6N氨水解析区的标准的步骤。

4.根据权利要求2所述的一种氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法，其特征在于，还包括对0.6N氨水解析区第一个分离单元转动前5分钟取瞬时样，分析整个周期平均样的产品纯度，分析瞬时样的产品洗脱情况，是否达到进入解析后水洗的标准的步骤。

5.根据权利要求2所述的一种氨基糖苷类抗生素的分离提纯方法，其特征在于，还包括对解析后水洗区的第一个分离单元转动前5分钟取瞬时样，检测流出的废水pH值是否降到8-9的步骤。