CN108864227A - 利用泰乐菌素发酵液生产替米考星及磷酸替米考星的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于制药领域，具体公开了一种利用泰乐菌素发酵液生产替米考星及磷酸替米考星的方法。所述方法将泰乐菌素发酵液进行水解预处理过滤，得到泰乐菌素B滤液，然后将泰乐菌素B滤液经过萃取分离后催化合成替米考星，再经水相萃取、脱色、结晶、固液分离得到替米考星湿固体，干燥后得到替米考星产品，或用浓磷酸溶解替米考星湿固体，制备磷酸替米考星产品。本发明直接以泰乐菌素发酵液为起始原料提取和合成得到替米考星或磷酸替米考星产品，简化了生产工艺，显著缩短了生产时间，提高了生产效率，并提高了产品得率和产品质量，降低了生产成本，减少了有机溶媒损耗，显著减少三废排放，具有节能降耗，环境安全，质量优秀，成本降低等优势。

Description

利用泰乐菌素发酵液生产替米考星及磷酸替米考星的方法

技术领域

本发明属于制药领域，具体地说，涉及利用泰乐菌素发酵液生产替米考星及磷酸替米考星的方法。

背景技术

替米考星是一种非处方药，是20世纪80年代开发的半合成大环内酯类畜禽专用抗生素，由泰乐菌素的一种水解产物半合成的畜禽专用抗生素，药用形式为其磷酸盐或碱，分子量869.15。替米考星是泰乐菌素脱糖后进行醛基的胺化反应得到的产物，该胺化反应采用以甲酸作催化剂进行的催化合成反应。其抗菌作用与泰乐菌素相似，主要抗革兰氏阳性菌，对少数革兰氏阴性菌和支原体也有效其对胸膜肺炎放线杆菌、巴斯德氏菌及畜禽支原体的活性比泰乐菌素强。内服或皮下注射后吸收快，组织穿透力强，分布容积大。主用于防治敏感菌引起的牛肺炎和乳房炎，也用于猪、鸡的支原体病。

泰乐菌素目前主要存在泰乐菌素碱、磷酸泰乐菌素、酒石酸泰乐菌素等三种产品形式。典型的泰乐菌素碱或盐的生产工艺是溶媒萃取法。其主要步骤包括通过微生物发酵法生产得到泰乐菌素发酵液后，通过预处理加入助滤剂过滤得到滤液，然后通过乙酸丁酯等溶媒调节pH至碱性萃取，萃取后分离得到溶媒相，再在溶媒相中通过酒石酸或磷酸溶液调节pH值为酸性将泰乐菌素提取至水相，再脱色，过滤得到脱色液，脱色液再用纳滤膜浓缩至20～40％浓度，然后喷雾干燥得到泰乐菌素盐。如果不进行纳滤浓缩，直接将脱色液调碱性沉淀过滤干燥后则得到泰乐菌素碱。

目前，国内外替米考星的合成路线主要是从这三种产品开始，经过水解、溶媒提取、催化合成反应、水相提取、结晶、过滤干燥得到替米考星碱，磷酸溶解后喷雾干燥得到磷酸替米考星这种生产方式。例如申请号为200610048425.5的一种替米考星的制备方法，和美国专利申请pat4921947，均描述了从泰乐菌素盐开始制备替米考星的生产工艺。采用从泰乐菌素碱或者盐的办法生产替米考星的主要特点是工艺路线长，耗费时间多，成品收率低，三废排放多，进而造成生产成本高，造成社会资源的浪费。

为了解决这一问题，专利号为ZL201210104513.8的中国专利提出了一种利用泰乐菌素发酵液合成替米考星及磷酸替米考星的方法试图解决这一问题，其主要工艺路线为将泰乐菌素发酵液进行预处理，得到泰乐菌素滤液，然后将泰乐菌素滤液经过萃取、氨化反应、反萃取、水解反应、酸化液萃取、真空干燥得到替米考星干燥得到替米考星；所得替米考星经过磷酸化反应和喷雾干燥得到磷酸替米考星。该工艺的特点是尽管工艺路线比典型生产工艺简短，但是还是要经过两次溶媒萃取，造成溶媒损耗大，步骤比较长；而且最终通过真空干燥溶媒萃取液得到替米考星，工艺难度大，安全要求高，造成生产成本高，不适于大规模工业化生产；而且该工艺主要是通过相转移进行产品纯化，最终通过完全蒸发溶媒得到产品，部分发酵中残留在溶媒中的杂质、未参加反应的前体物质及反应副产物，会伴随溶媒的去除完全残留在最终产品中，产品质量不易保证。

因此，目前本领域需要提供一种可以大规模工业化制备低成本、高质量的替米考星及磷酸替米考星的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种利用泰乐菌素发酵液生产替米考星及磷酸替米考星的方法，该方法具有工艺路线简短高效，操作简便，三废排放低，生产收率高，产品质量好，生产成本低，环境友好的特点。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：

首先，本发明提供一种利用泰乐菌素发酵液生产替米考星的方法，所述方法将泰乐菌素发酵液进行水解预处理过滤，得到泰乐菌素B滤液，然后将泰乐菌素B滤液经过萃取分离后催化合成替米考星，再经水相萃取、脱色、结晶、固液分离得到替米考星湿固体，干燥后即得到替米考星产品。

本发明所使用的泰乐菌素发酵液为本领域常规使用的泰乐菌素发酵液，一般情况下，要求其中的泰乐菌素A大于80％，含量超过10000u/ml，但并不局限于此。

本发明将泰乐菌素发酵液仅进行水解预处理和过滤，即可得到用于后续步骤的泰乐菌素B滤液，无需将预处理和水解分步进行，也无需在水解中反复调节溶液pH值。

所述水解预处理具体为：调节泰乐菌素发酵液pH值至1.0～4.0，优选1.5～3.0，然后升温至40～90℃，优选65～75℃，保温0.1～3小时，优选0.5～1小时，通过高效液相色谱法测定泰乐菌素A残余1.5％以下，即98.5％泰乐菌素A水解为泰乐菌素B(CAS号11032-98-7)。

所述过滤具体为：在水解预处理后的发酵液中加入助滤剂，通过过滤得到泰乐菌素B滤液。

其中，所述助滤剂包括但不限于珍珠岩和/或硅藻土；作为优选，加入助滤剂后搅拌约0.5小时。

过滤的方式可采用本领域常规的过滤方式，例如转鼓过滤、板框过滤等。

在此基础上，本发明进一步提供所述方法的具体步骤，包括：

S1、将泰乐菌素发酵液进行水解预处理和过滤，得到泰乐菌素B滤液；

S2、将泰乐菌素B滤液加入有机溶媒，调节pH值至9～13，搅拌，静置分层，收集溶媒相萃取液；

S3、向所述溶媒相萃取液加入3，5-二甲基哌啶，升温到60～80℃，然后流加甲酸进行合成反应，加入甲酸时间控制0.5～2小时，其中3，5-二甲基哌啶的加入摩尔数为泰乐菌素B摩尔数的1.0～1.05倍，甲酸加入摩尔数为泰乐菌素B的摩尔数的1～2倍；

S4、甲酸流加结束后，用高效液相色谱测定反应体系中泰乐菌素B的量，面积归一化法测定泰乐菌素B含量低于2％，则反应结束。否则继续保温反应直至泰乐菌素B含量低于2％。反应结束后，加入等体积的水，调节pH值至3.0～5.0，收集水相，得到替米考星水溶液；

S5、向所述替米考星水溶液中加入0.01％～0.5％(W/V)的活性炭进行脱色处理，将活性炭去除后得到替米考星脱色液；

S6、加水调节所述替米考星脱色液单位8000-12000u/ml(优选10000u/ml)，调节pH值至10～13，得到替米考星混悬液；此步骤中，替米考星发生结晶；

S7、将所述替米考星混悬液进行固液分离，得到替米考星湿固体；

S8、将所述替米考星湿固体进行干燥，得到替米考星产品。

在本发明所述方法中，调节pH值使用酸性溶液或碱性溶液进行，例如，调节泰乐菌素发酵液pH值时使用酸性溶液，调节替米考星脱色液pH值时使用碱性溶液。所述酸性溶液可以是硫酸、盐酸或磷酸等。

所述碱性溶液可以是5％～20％的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，优选10％氢氧化钠溶液，若氢氧化钠溶液的浓度过高，容易造成局部pH值过高，导致析出过快。

以下针对各操作条件进行优化后，提供一个具体的完整方案，包括如下步骤：

S1、将泰乐菌素发酵液加入酸调节发酵液pH值至1.0～4.0，优选1.5～3.0，然后升温至40～90℃，优选65～75℃，保温0.1～3小时，优选0.5～1小时，通过高效液相色谱法测定泰乐菌素A残余1.5％以下，即98.5％泰乐菌素A水解为泰乐菌素B(CAS号11032-98-7)，然后在发酵液中加入助滤剂珍珠岩或者硅藻土；继续搅拌0.5小时；其中酸可以使用硫酸，盐酸及磷酸等酸，优选硫酸。

需要说明的是，在上述优选pH、优选温度和保温时间下，可以使反应后的泰乐菌素A残余达到1.5％以下，在本发明中，通过利用HPLC检测确认，但其并不属于必不可少的步骤。

S2、将所述泰乐菌素B滤液加入有机溶媒，有机溶媒与泰乐菌素B滤液的体积比约为1：2～1：6，优选1：3，用碱控制pH值在9～13，优选pH值11～12，调节pH过程中操持搅拌速度5～20转/分钟，pH达到控制范围后继续搅拌0.5小时；停止搅拌，静置分层，收集萃取液溶媒相；有机溶媒可以使用乙酸丁酯，乙酸戊酯，三氯甲烷，优选乙酸丁酯。

S3、向所述溶媒相萃取液加入3，5-二甲基哌啶，升温到60～80℃，然后流加甲酸进行合成反应，加入甲酸时间控制0.5～2小时，其中3，5-二甲基哌啶的加入量控制在1.0～1.05倍泰乐菌素B的摩尔数，甲酸加入摩尔数为泰乐菌素B的摩尔数的1～2倍。

S4、反应完毕后，加入适量的水至反应液中，水与有机溶媒的体积比为1：1，用酸调节pH值至3.0～5.0，收集水相，得到替米考星水溶液。

S5、向所述替米考星水溶液中加入0.01～0.5％(W/V)的活性炭搅拌0.5小时过滤去除活性炭，得到替米考星脱色液。其中酸可以使用硫酸，盐酸及磷酸等酸，优选硫酸。

S6、加水调节所述替米考星脱色液单位为8000-12000u/ml，用碱溶液调节pH值至10～13，得到替米考星混悬液。所用碱溶液为5％～20％的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，优选10％氢氧化钠溶液。

S7、将所述替米考星混悬液通过离心机或板框过滤进行固液分离，得到替米考星湿固体。

S8、将所述替米考星湿固体60～90℃干燥得到替米考星产品；干燥可以采用双锥真空干燥器或者流化床气流干燥器，优选双锥真空干燥器。

进一步地，本发明提供一种利用泰乐菌素发酵液生产磷酸替米考星的方法，利用前述方法生产得到替米考星湿固体后，将所述替米考星湿固体用浓磷酸溶解后得到磷酸替米考星溶液，干燥后即得到磷酸替米考星产品。

具体地说，将所述替米考星湿固体用浓磷酸溶解后得到磷酸替米考星溶液，通过控制浓磷酸加入量将溶液PH值控制在5.5-6.5之间。控制喷雾干燥塔进风温度150～180℃，出风温度为40～60℃，经过喷雾干燥得到磷酸替米考星产品。

本发明根据泰乐菌素和替米考星的生产工艺原理，将泰乐菌素和替米考星的生产有机的结合在一起，形成了一条合理的替米考星或者磷酸替米考星的生产工艺。同典型的生产工艺相比，具有以下技术优势：

生产工艺路线简短高效，缩短生产时间，减少设备投资，提高了产品得率和产品质量，减少三废排放。

目前大规模使用的工业化生产技术中以泰乐菌素成品开始生产替米考星的典型工艺路线为：

该工艺的生产步骤多达14步，即使每步收率达到98％，总收率也仅有75.36％，实际收率在70％以下。该工艺使用两次溶媒提取，两次水提，两次脱色，两次干燥，溶媒损耗高，废水和废气排放量大，工业化生产设备及厂房需要量多，生产成本高。

而中国专利ZL201210104513.8中公开的工艺路线为：

该工艺相比传统工艺虽有改进，工艺步骤仅有9步，但是由于有两步溶媒提取，且第二步溶媒萃取相全部干燥以得到替米考星，造成萃取相中的副产物、反应中间体等杂质全部残留在最终产品中，造成产品质量不易控制，且溶媒消耗较多。该技术方案的主要特点是泰乐菌素发酵液萃取得到泰乐菌素萃取液，该萃取液中泰乐菌素A与3，5-二甲基哌啶在甲酸催化下直接反应生产一种化学中间体，该中间体经酸水提取后再水解得到替米考星，工艺过程中无泰乐菌素B的产生步骤。

化学反应路线可以表示为：

而本发明的主要工艺路线为：

本发明的工艺路线缩短为8步，通过在发酵液过滤步骤水解泰乐菌素首先形成泰乐菌素B，然后溶媒萃取分离后泰乐菌素B与3，5-二甲基哌啶在甲酸的催化下直接合成替米考星，因而减少了处理工序，而且在工艺路线中存在一步结晶过程，通过结晶后固液分离使合成反应中产生的副产物、中间体及未参加反应的前体、催化剂等杂质可以得到有效分离，产品质量易于得到保证，尤其是仅使用一步溶媒提取步骤，将有效的减少溶媒消耗，减少废水废气排放，可以显著降低生产成本。

化学反应路线可以表示为：

因此，本发明直接以泰乐菌素发酵液为起始原料提取和合成得到替米考星或磷酸替米考星产品，通过将泰乐菌素生产工艺与替米考星的生产工艺结合，简化了生产工艺，显著缩短了生产时间，提高了生产效率，并提高了产品得率和产品质量，降低了生产成本，减少了有机溶媒损耗，显著减少三废排放，具有节能降耗，环境安全，质量优秀，成本降低等优势。

本发明涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的解释说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

通过发酵方法得到的泰乐菌素发酵液100m³，泰乐菌素效价15600u/ml，边搅拌边加入浓硫酸，调节发酵液pH值至2.5，然后升温至65～75℃，保温1小时，通过高效液相色谱法测定泰乐菌素A残余1.21％，泰乐菌素B面积比达到98.79％。然后在发酵液中加入助滤剂硅藻土0.5％(W/V)；继续搅拌0.5小时；通过板框过滤并通入一定数量的水洗涤滤饼得到泰乐菌素B滤液125m³,效价为11826u/ml。

将泰乐菌素B滤液加入约40m³乙酸丁酯，边搅拌边加入20％氢氧化钠溶液，控制水相pH值在11～12，调节pH过程中操持搅拌速度15转/分钟，pH达到控制范围后继续搅拌0.5小时；停止搅拌，静置分层，收集萃取液溶媒相；萃余水相泰乐菌素B单位180u/ml，溶媒相泰乐菌素B单位为36880u/ml，体积约为39.8吨；将乙酸丁酯相加入3，5-二甲基哌啶190kg，升温到70℃，然后流加130kg甲酸进行合成反应，加入甲酸时间控制1.5小时，测定反应溶液中泰乐菌素B的比例达到1.3％，合成反应完成。

反应完成后，加入约40吨纯化水至乙酸丁酯反应液中，用浓硫酸调节pH值至3.5，边调节边搅拌，pH达到3.5后继续搅拌0.5小时，静置分层，收集水相得到替米考星水溶液约40.8吨，替米考星效价约为34640u/ml；替米考星水溶液加入0.05％(W/V)的活性炭搅拌0.5小时过滤去除活性炭，得到替米考星脱色液；加入约80吨水调节替米考星脱色液单位，用10％氢氧化钠溶液调节pH值至12.5，得到替米考星混悬液；替米考星混悬液通过离心机离心进行固液分离，并用适量的水洗涤滤饼，得到替米考星湿固体4600kg，测定效价为296u/mg；替米考星湿固体85℃双锥真空干燥6小时得到替米考星1512kg，经测定替米考星含量为88.2％，产品收率为85.5％。

实施例2

通过发酵方法得到的泰乐菌素发酵液102m³，泰乐菌素效价13600u/ml，加入浓硫酸边搅拌，调节发酵液pH值至2.5，然后升温至65～75℃，保温1小时，通过高效液相色谱法测定泰乐菌素A残余1.25％，泰乐菌素B面积比达到98.75％。然后在发酵液中加入助滤剂珍珠岩0.5％(W/V)；继续搅拌0.5小时；通过板框过滤并通入一定数量的水洗涤滤饼得到泰乐菌素B滤液129m³,效价为10216u/ml。

将泰乐菌素B滤液加入约40m³乙酸丁酯，边搅拌边加入20％氢氧化钠溶液，控制水相pH值在11～12，调节pH过程中操持搅拌速度15转/分钟，pH达到控制范围后继续搅拌0.5小时；停止搅拌，静置分层，收集萃取液溶媒相；萃余水相泰乐菌素B单位150u/ml，溶媒相泰乐菌素B单位为32996u/ml，体积为39.5吨；将乙酸丁酯相加入3，5-二甲基哌啶170kg，升温到70℃，然后流加130kg甲酸进行合成反应，加入甲酸时间控制1.5小时，测定反应溶液中泰乐菌素B的比例达到1.38％，合成反应完成。

反应完成后，加入约40吨纯化水至乙酸乙酯反应液中，用浓硫酸调节pH值至3.4，边调节边搅拌，pH达到3.4后继续搅拌0.5小时，静置分层，收集水相得到替米考星水溶液约41吨，替米考星效价约为30690u/ml；替米考星水溶液加入0.05％(W/V)的活性炭搅拌0.5小时过滤去除活性炭，得到替米考星脱色液；加入约80吨水调节替米考星脱色液单位，用10％氢氧化钠溶液调节pH值至12.3，得到替米考星混悬液；替米考星混悬液通过板框过滤进行固液分离，并用适量的水洗涤滤饼，得到替米考星湿固体5100kg，测定效价为241u/mg；替米考星湿固体用165kg 85％浓磷酸溶解得到磷酸替米考星溶液，溶解液pH测定为6.1左右；控制喷雾干燥塔进风温度150～180℃，出风温度为40～60℃，经过喷雾干燥得到1544.9kg磷酸替米考星，替米考星含量为77.1％，产品收率为85.86％。

应当理解的是，对上述实施例所用试剂或原料的用量进行等比例扩大或者缩小后的技术方案，与上述实施例的实质相同。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种利用泰乐菌素发酵液生产替米考星的方法，其特征在于，所述方法包括：

将泰乐菌素发酵液进行水解预处理后，过滤获得泰乐菌素B滤液：

所述水解预处理为：调节泰乐菌素发酵液的pH值至1.0～4.0，升温至40℃～90℃，保温；

所述过滤为：加入助滤剂，过滤得到泰乐菌素B滤液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测定水解预处理后的溶液中泰乐菌素A的含量，当泰乐菌素A含量在1.5％以下，进行过滤。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述助滤剂包括但不限于硅藻土和/或珍珠岩。

4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将泰乐菌素发酵液进行水解预处理和过滤，得到泰乐菌素B滤液；

S2、将泰乐菌素B滤液加入有机溶媒，调节pH值至9～13，搅拌，静置分层，收集溶媒相萃取液；

S3、向所述溶媒相萃取液加入3，5-二甲基哌啶，升温到60～80℃，然后流加甲酸进行合成反应，加入甲酸时间控制0.5～2小时，其中3，5-二甲基哌啶的加入摩尔数为泰乐菌素B摩尔数的1.0～1.05倍，甲酸加入摩尔数为泰乐菌素B的摩尔数的1～2倍；

S4、测定反应体系中泰乐菌素B的含量，当泰乐菌素B的含量低于2％时，结束反应，加入等体积的水，调节pH值至3.0～5.0，收集水相，得到替米考星水溶液；

S5、向所述替米考星水溶液中加入0.01％～0.5％(W/V)的活性炭进行脱色处理，将活性炭去除后得到替米考星脱色液；

S6、加水调节所述替米考星脱色液单位8000-12000u/ml，调节pH值至10～13，得到替米考星混悬液；

S7、将所述替米考星混悬液进行固液分离，得到替米考星湿固体；

S8、将所述替米考星湿固体进行干燥，得到替米考星产品。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S2中，有机溶媒与泰乐菌素B滤液的体积比为1：2～1：6，优选1：3。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调节pH值至11～12，调节pH过程中以5～20转/分钟的速度搅拌，pH达到控制范围后继续搅拌0.5小时。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S8中，将所述替米考星湿固体60～90℃干燥得到替米考星产品。

8.一种利用泰乐菌素发酵液生产磷酸替米考星的方法，其特征在于，在权利要求4所述方法的基础上，替换S8为：将所述替米考星湿固体用浓磷酸溶解后得到磷酸替米考星溶液，干燥后即得到磷酸替米考星产品。