CN106883227A

CN106883227A - 通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法

Info

Publication number: CN106883227A
Application number: CN201710278526.XA
Authority: CN
Inventors: 刘冠锋; 黄浩喜; 吴鲜财; 陈垌晖; 任俊锋; 李英富; 苏忠海
Original assignee: CHENGDU BRILLIANT PHARMACEUTICAL Co Ltd
Current assignee: Chengdu Beite Pharmaceutical Co., Ltd
Priority date: 2017-04-25
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2017-06-23
Anticipated expiration: 2037-04-25
Also published as: CN106883227B

Abstract

本发明公开了一种通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，所述方法包括（1）在含水的碱性条件下，使用有机溶剂对麦角菌发酵废料进行萃取，所得萃取物备用；（2）将步骤（1）的萃取物在异构化溶剂中，碱作用下加热发生异构化反应，分离纯化，得到麦角新碱。本发明过程简单、稳定性好、生产成本低，得到的产物纯度高，产率大，适于工业化放大生产，同时本发明可有效提高废料的利用率，降低药用麦角新碱的制备成本。

Description

通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法

技术领域

本发明涉及麦角新碱的制备方法。

背景技术

麦角新碱的化学结构简式如下：

，

其可用于治疗妇科产后出血等多种症状，一度是妇产科临床常用的重要药物。其原料药生产工艺始于20世纪60年代，但因原料短缺、市场需求量相对于可有效降低生产成本的批量生产的生产量偏低等原因，至1985年已正式全面停产。

但因其见效快，且效果持续性好、持续时间长，在临床上仍有不可替代的需求，众多产科专家也一直呼吁其恢复上市。

麦角新碱常见的制备方法包括以麦角作为原料进行提取或利用麦角菌进行生物合成，其中提取法受原料产地、气候条件等限制明显，不能在短期内进行大量生产，且提取时需要损耗大量的原料，对种植田的资源浪费极其显著，通过麦角菌发酵的生物合成法能够有效克服提取法的上述缺陷，但在发酵过程中，体系内除药用麦角新碱外，还存在不同构型的麦角酸和其它构型的麦角新碱，除了作为药物的部分被提取出之外，剩余的部分通常作为废料处理。

为了有效降低麦角新碱制造成本，从而恢复其上市，对麦角菌发酵废料的利用显然非常必要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法。

本发明的技术方案如下：

通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其包括以下步骤：

（1）在含水的碱性条件下，使用有机溶剂对麦角菌发酵废料进行萃取，所得萃取物备用；

（2）将步骤（1）的萃取物在异构化溶剂中，碱作用下加热发生异构化反应，分离纯化，得到麦角新碱；其中，步骤（2）所述碱选自DBU、DBN、DMAP中的一种或多种。

实验发现，步骤（2）的碱选择DBU、DBN或DMAP时，目标产物的光学纯度可以达到90%以上，尤其是选择DBU或DBN时，光学纯度更高。

步骤（1）中，所述有机溶剂选自氯代甲烷或氯代甲烷与C1-C5醇类溶剂的混合溶液。

所述醇类溶剂中的“醇”，是指分子中含有跟烃基或苯环侧链上的碳结合的羟基的化合物，本发明所述溶剂主要是指液态溶剂。常见的C1-C5的醇类溶剂有甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、1-戊醇等，本发明一个具体实施方式中选自C1-C3的醇类溶剂，如甲醇或乙醇。

异构化反应，是指由一个化合物转变为其异构体的反应。本发明中是将麦角菌发酵废料中的麦角新碱异构体通过异构化反应转化为麦角新碱。

其中，所述氯代甲烷为二氯甲烷或三氯甲烷，醇类溶剂选自甲醇或乙醇。

其中，C1-C5醇类溶剂在混合溶液中的含量大于0%小于等于20%（体积比）。本发明一个具体实施方式中，含量选自10%~20%。

其中，步骤（1）中，使用的碱应选自水溶性碱，可以选自无机碱或/和叔丁醇钾；进一步选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾；本发明一个具体实施方式中，使用了碳酸钠或碳酸氢钠。

其中，步骤（1）中，所述碱性条件的pH为8-10，进一步选择使用的pH为8-9。

其中，所谓异构化溶剂，是指用于本发明异构化反应的溶剂。步骤（2）中，使用不同的异构化溶剂，得到的麦角新碱的纯度和产率存在一定的差异，本发明研究发现，若使用DCM作为溶剂，其光学纯度仅有约70%，从光学纯度考虑，弃用DCM。基于对光学纯度的考虑，本发明中所述异构化溶剂选自三氯甲烷、甲醇、异丙醇、异丙醚、二恶烷、DMF、THF中的一种或多种，进一步选择甲醇、三氯甲烷、异丙醇、THF中的一种或多种，又以甲醇、三氯甲烷、THF中的一种或多种。当然，若结合产率，可以选择THF、二恶烷、三氯甲烷，进一步选择THF、三氯甲烷。

其中，步骤（2）中，异构化反应的pH控制在8-10。本发明研究发现，pH的波动对目标产物有一定的影响，pH在8-10之间时，pH越小，产率越高，因此，本发明步骤（2）中异构化反应的pH进一步控制在8-9，更进一步选自8。其中，步骤（2）中，反应温度对异构化效果有一定影响，温度较低时光学纯度和收率都有所降低，本发明中异构化反应温度选自50-80℃。本发明一个具体实施方式中，选择反应温度约60℃，在此温度下，目标化合物光学纯度和收率较高。

异构化反应的时间，通过简单的结果对比即可找到较为合适的时间范围。

其中，步骤（1）中，萃取后加入不良溶剂进行分离纯化。不良溶剂是指对麦角新碱异构体溶解度低的溶剂，包括异丙醚。反之，良性溶剂就是指对麦角新碱异构体溶解性好的溶剂。本发明一个具体实施方式中，所述不良溶剂选自异丙醚或甲基叔丁基醚。

其中，步骤（2）中，所述分离纯化为萃取和打浆两个步骤，其中萃取选用水-有机溶剂系统，有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、甲基四氢呋喃或者以上溶剂与甲醇、乙醇的混合物，进一步选自二氯甲烷或其与甲醇的混合物，更进一步地，混合物中甲醇、乙醇的含量大于0%小于等于20%。本发明一个具体实施方式中，其含量约为10%。

打浆溶剂选自二氯甲烷、乙酸乙酯、三氯甲烷或者与甲醇、乙醇的混合物，进一步选自二氯甲烷或其与甲醇的混合物，更进一步地，混合物中甲醇、乙醇的含量大于0%小于等于20%。本发明一个具体实施方式中，其含量约为10%。

本发明中打浆的次数可以选自1~3次，实际生产过程中可以综合考虑目标产物的收率和纯度，选择适合的打浆次数。

发明人在长期的研究中发现，麦角菌发酵物中除麦角新碱外，通常还存在不同构型的麦角酸、异麦角新碱、双键异构化的麦角新碱及其它异构化的麦角新碱，如在某个实施方案中，发明人发现在发酵废料中除仍含有5wt%的麦角新碱外，该废料中还含有10wt%的不同构型的麦角酸、5wt%的异麦角新碱、5wt%的双键异构化麦角新碱及10wt%的其它异构化的麦角新碱。

所述萃取，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作；即，是利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。

本发明萃取过程中，就是利用了麦角新碱的异构体在碱水和有机溶剂中的不同溶解度或分配系数，来实现对这些异构体的提取分离。该过程中，通常是在室温条件下进行，但只要能够满足本发明对麦角新碱异构体的萃取分离，温度上的适当改变也能达到相同的目的。

本发明的优选方案中对步骤（2）萃取得到的有机相先进行析晶纯化的处理，在于降低过程中不相关杂质的影响，提高终产物的纯度。

本发明的另一优选的方案中将步骤（2）中加热后的混合物进行降温、浓缩，再将得到的固体打浆纯化的目的在于提高终产物的纯度。

可以理解的是，在实际操作中，为了进一步提高终产物的纯度，显然也可在上述制备方法或其优选实施方案的步骤中插入其它纯化操作，如萃取、洗涤、过滤、浓缩、结晶/重结晶、蒸馏、分液、浮选等等。

本发明具备以下有益效果：

（1）本发明可以将废料提取物中包含的麦角新碱异构体进行构型转变，生成可供药用的麦角新碱，使废料在极简单、安全可控的条件下，转化出具有实用价值的麦角新碱，实现了麦角菌发酵废料的再利用，显著降低了麦角新碱的生产成本；

（2）当前麦角菌发酵废料必须强制破坏化合物结构后才能排放，按申请人每年马来酸麦角新碱的产量为例，其每年大概需处理的发酵废料达50-80吨，用于处理发酵废料的总成本为40-50万左右，即单独处理麦角菌发酵废料的成本极高，本发明可将发酵废料进行回收利用，在进一步的制备中将其转化为马来酸麦角新碱注射液，产物的收益可完全抵消废料的处理成本，甚至带来更巨大的经济效益。

（3）本发明过程简单、反应易操作、稳定性好、制造成本低廉，易于大量生产。

（4）本发明仅通过在碱性条件下直接加热的方法就达到了将废料中回收的异构体转化为麦角新碱的目的，得到的纯化后产物光学纯度可以达到90%以上（最高可以达到99%），产率较高，适合工业化应用。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

（1）向发酵废料中加入水及萃取剂；萃取剂为一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或多种或其与C1-C5醇类溶剂的混合溶液，C1-C5醇类溶剂中优选甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇中的一种或多种，使用氯代甲烷与醇的混合溶液时，氯代甲烷与醇的体积比为5：1~50：1；其后向混合物中加入无机碱和/或叔丁醇钾，无机碱优选碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种，至混合物pH为8~9，其后对混合物进行搅拌，萃取出有机相；

（2）将萃取得到的有机相进行洗涤、干燥、浓缩，再加入不良溶剂，如异丙醚或甲基叔丁基醚进行析晶纯化；

（3）将得到的晶体在异构化溶剂中溶解，再加入碱B，至混合溶液pH为7~9，其后将混合溶液在50~80℃的加热温度下连续搅拌12~18h，再冷却至室温，浓缩除去溶剂，再洗涤、干燥、浓缩，得到灰色固体麦角新碱，碱B优选自氨水、三乙胺、吡啶、DBU、DBN、DMAP、DIPEA中的一种或多种。

实施例2

按实施例1的制备方法进行麦角新碱的制备，并进一步将得到的灰色固体麦角新碱进行步骤（4）打浆纯化，步骤（3）中使用到的异构化溶剂、碱B、混合溶液pH、加热温度/时间、及步骤（4）中使用到的打浆溶剂、打浆次数与最终制得的麦角新碱的产率及光学纯度的关系如下表所示：

实施例3

称取5公斤麦角菌发酵废料，经测试该发酵废料中含5wt%的麦角新碱、10wt%的不同构型的麦角酸、5wt%的异麦角新碱、5wt%的双键异构化麦角新碱及10wt%的其它异构化的麦角新碱，向该发酵废料中加入20L水、30 L二氯甲烷和1.5L甲醇，搅拌混合，其后缓慢加入碳酸氢钠固体至混合溶液pH为8~9，将混合溶液在室温下搅拌12h，其后滤出固体杂质、分离有机相，将剩余的水相再使用总体积为10L、体积比为10:1的二氯甲烷与甲醇的混合溶剂进行2次萃取，将得到的全部有机相合并，并使用饱和氯化钠溶液对其进行3次洗涤；其后使用无水硫酸钠将有机相充分干燥，再将其浓缩至5L左右，向浓缩后的有机相中加入异丙醚进行析晶，抽滤得到各种相关异构体组成的混合物粗品；将该混合物粗品通过加热回流的方式重新溶解于10L二氯甲烷与甲醇（v/v=10：1）的混合溶剂中，其后缓慢降温至-15℃并保温析晶，其后抽滤、干燥，得到各种相关异构体组成的白色混合物480g。

实施例4

准确称取10g由实施例3制备得到的相关异构体混合物，向其中加入100mLTHF搅拌溶解，向得到的混合溶液中再加入三乙胺至其pH为8~9；其后将混合溶液在60℃下搅拌15h，再冷却至室温、浓缩除去有机溶剂，其后加水100mL进行稀释，水相用二氯甲烷萃取（100mL x3），合并有机相用饱和氯化钠溶液洗涤2次，每次50mL，用无水硫酸钠充分干燥，浓缩至干得到灰色固体，此固体用二氯甲烷每次50 mL、打浆3次即可得到1.0g麦角新碱，为白色固体,产率为10%，经HPLC分析光学纯度为86.7%。

实施例5

准确称取10g由实施例3制备得到的相关异构体混合物，向其中加入100mL THF搅拌溶解，向得到的混合溶液中加入氨水至pH为9左右；其后将混合溶液在60℃下搅拌15h，再冷却至室温、浓缩除去有机溶剂，并加水100 mL稀释，水相用二氯甲烷萃取（100mL x 3），合并有机相用饱和氯化钠溶液洗涤2次，每次50mL，用无水硫酸钠充分干燥，浓缩至干得到灰色固体，此固体用二氯甲烷（50 mL）打浆3次即可得到1.1g麦角新碱，为白色固体, 产率为11%，经HPLC分析光学纯度为76.5%。

实施例6

准确称取10g由实施例3制备得到的相关异构体混合物，向其中加入100mLTHF搅拌溶解，向得到的混合溶液中加入DBU至pH为8左右；其后将混合溶液在60℃下搅拌15h，再冷却至室温、浓缩除去有机溶剂，并加水（100 mL）稀释，水相用二氯甲烷萃取（100mL x 3），合并有机相用饱和氯化钠溶液洗涤2次，每次50mL，用无水硫酸钠充分干燥，浓缩至干得到灰色固体，此固体用二氯甲烷（50 mL）打浆3次即可得到2.4g麦角新碱，为白色固体, 产率为24%，经HPLC分析光学纯度为98.9%。

实施例7

准确称取10g由实施例3制备得到的相关异构体混合物，向其中加入100mL异丙醚搅拌溶解，然后再依次加入DBU至pH为9左右；其后将混合溶液在60℃下搅拌15h，再冷却至室温、浓缩除去有机溶剂，并加水（100 mL）稀释，水相用二氯甲烷萃取（100mL x 3），合并有机相用饱和氯化钠溶液洗涤2次，每次50mL。用无水硫酸钠充分干燥，浓缩至干得到灰白色固体，此固体用二氯甲烷（50 mL）打浆3次即可得到0.9g麦角新碱，为白色固体, 产率为9%，经HPLC分析光学纯度为94.2%。

实施例8

准确称取10g由实施例3制备得到的相关异构体混合物，向其中加入100mLTHF搅拌溶解，然后再依次加入DBU至pH为10；上述反应混合物在60 ℃下搅拌15小时，冷却至室温之后，浓缩除去有机溶剂并加水（100 mL）稀释，水相用二氯甲烷萃取（100mL x 3），合并有机相用饱和氯化钠溶液洗涤2次，每次50mL，用无水硫酸钠充分干燥，浓缩至干得到灰色固体，此固体用二氯甲烷（50 mL）打浆3次即可得到0.5g麦角新碱，为白色固体, 产率为5%，经HPLC分析光学纯度为99.1%。

实施例9

准确称取10g由实施例3制备得到的相关异构体混合物，向其中加入100mLTHF搅拌溶解，其后再依次加入DBU至pH为8；上述反应混合物在40 ℃下搅拌15小时，冷却至室温之后，浓缩除去有机溶剂并加水（100 mL）稀释，水相用二氯甲烷萃取（100mL x 3），合并有机相用饱和氯化钠溶液洗涤2次，每次50mL。用无水硫酸钠充分干燥，浓缩至干得到灰色固体，此固体用二氯甲烷（50 mL）打浆3次即可得到2.6g麦角新碱，为白色固体, 产率为26%，经HPLC分析光学纯度为68.2%。

实施例10

准确称取500g由实施例3的方法制备得到的相关异构体混合物，加入5 L THF搅拌溶解，然后再依次加入DBU至pH为8，上述反应混合物在60 ℃下搅拌15小时，冷却至室温之后，浓缩除去有机溶剂并加水（5 L）稀释，水相用二氯甲烷萃取（500mL x 3），合并有机相用饱和氯化钠溶液洗涤2次，每次500mL，用无水硫酸钠充分干燥，浓缩至干得到灰色固体，此固体用二氯甲烷（300 mL）充分打浆3次即可得到150g麦角新碱，为白色固体, 产率为30%，经HPLC分析光学纯度为99.4%。

对上述各实施例制备得到的麦角新碱进行HNMR谱图测试，测试结果为：

¹HNMR(400 MHz, DMSO-d6): δ 1.07 (3H, d, J = 6.8 Hz), 2.47 (3H, s), 3.01-3.05 (2H, m), 3.16-3.27 (1H, m), 3.31-3.51 (4H, m), 3.36-3.64 (1H, m), 3.78-3.84 (1H, m), 4.73 (1H, t, J = 5.8 Hz), 6.34 (1H, s), 7.03-7.05 (3H, m), 7.18(1H, dd, J = 6.8 Hz, 1.6 Hz), 7.78 (1H, d, J = 7.6 Hz), 10.72 (1H, s)。

Claims

1.通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（2）将步骤（1）的萃取物在异构化溶剂中，碱作用下加热发生异构化反应，分离纯化，得到麦角新碱；其中，所述碱选自DBU、DBN或DMAP。

2.根据权利要求1所述的通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其特征在于：步骤（2）中所述碱选自DBU或DBN。

3.根据权利要求1所述的通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述有机溶剂选自氯代甲烷或氯代甲烷与C1-C5醇类溶剂的混合溶液；进一步地，所述氯代甲烷为二氯甲烷或三氯甲烷，醇类溶剂选自甲醇或乙醇；更进一步地，氯代甲烷与C1-C5醇类溶剂的混合溶液中，C1-C5醇类溶剂在混合溶液中的含量大于0%小于等于20%，进一步选自10%~20%。

4.根据权利要求1所述的通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其特征在于：步骤（1）中，使用的碱为选自无机碱或/和叔丁醇钾；进一步选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾；进一步优选碳酸钠或碳酸氢钠。

5.根据权利要求1所述的通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述碱性条件的pH为8-10。

6.根据权利要求1所述的通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述异构化溶剂选自氯代甲烷、甲醇、异丙醇、异丙醚、二恶烷、DMF、THF中的一种或多种，进一步选自THF、氯代甲烷、异丙醇、甲醇中的一种或多种，优选为THF、三氯甲烷中的一种或两种的混合。

7.根据权利要求1所述的通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其特征在于：步骤（2）中，异构化反应的pH控制在8-10，进一步选自8-9。

8.根据权利要求1所述的通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其特征在于：步骤（2）中，异构化反应温度选自50-80℃，进一步选自约60℃。

9.根据权利要求1所述的通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其特征在于：步骤（1）中，萃取后加入不良溶剂进行分离纯化；所述不良溶剂选自异丙醚或甲基叔丁基醚。

10.根据权利要求1所述的通过麦角菌发酵废料制备麦角新碱的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述分离纯化为萃取和打浆两个步骤，其中萃取选用水-有机溶剂系统，有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、甲基四氢呋喃或者以上溶剂与甲醇、乙醇的混合物，进一步选自二氯甲烷或其与甲醇的混合物，更进一步地，混合物中甲醇、乙醇的含量大于0%小于等于20%，优选为约10%；打浆溶剂选自二氯甲烷、乙酸乙酯、三氯甲烷或者与甲醇、乙醇的混合物，进一步选自二氯甲烷或其与甲醇的混合物，更进一步地，混合物中甲醇、乙醇的含量大于0%小于等于20%，优选为约10%。