CN109824697A - 一种头孢替唑酸的制备方法 - Google Patents

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CN109824697A CN201910150141.4A CN201910150141A CN109824697A CN 109824697 A CN109824697 A CN 109824697A CN 201910150141 A CN201910150141 A CN 201910150141A CN 109824697 A CN109824697 A CN 109824697A
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Abstract

本发明公开了一种头孢替唑酸的制备方法,属于制药技术领域。其包括如下步骤:中间体MTZ‑1的生产:加入碳酸二甲酯、无水甲酸、7‑ACA和2‑巯基‑1,3,4‑噻二唑,再加入路易斯酸催化剂,反应,离心,干燥,得到中间体MTZ‑1;MTZ的生产:加入二氯甲烷和四氮唑乙酸,冷却,滴加三乙胺,降温,加入4‑甲基吡啶和特戊酰氯,反应,降温,得到混合酸酐;加入MTZ‑1,再滴加三乙胺,反应;搅拌状态下,加水萃取,搅拌,分层后,将水相脱色,将脱色后的溶液调酸结晶析出后,离心、洗涤、干燥,得到MTZ精品,即为所述头孢替唑酸。本发明将现有技术的三步法改为两步法,能够有效地提高收率,降低成本,减少污水排放。

Description

一种头孢替唑酸的制备方法
技术领域
本发明涉及一种头孢替唑酸的制备方法,属于制药技术领域。
背景技术
头孢替唑钠,别名益替欣,英文名称:Ceftezole Sodium,化学名称:(6R,7R)-3-〔〔(1,3,4-噻唑-2-基)硫〕甲基〕-7-〔(1H-四唑-1-基)乙酰氨基〕-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸钠盐。结构式为:
头孢替唑钠为半合成的头孢菌素衍生物,其作用机理是通过抑制细菌细胞壁的合成而发挥抗菌活性。适应症为呼吸系统感染、泌尿系统感染、败血症、腹膜炎。20世纪70年代在日本、美国、意大利相继生产,属于第一代头孢,因其价格便宜,性能好而在临床上广泛使用。
头孢替唑酸是制备头孢替唑钠的主要原料,其质量的优劣直接影响着头孢替唑钠的质量。
目前,关于头孢替唑酸的制备方法文献报道的不多,主要是以1H-四氮唑乙酸为起始原料,先制得酰氯,然后与7-氨基头孢烷酸(7-ACA)反应制得中间体7-(1H-四氮唑乙酰氨基)头孢烷酸,再与2-巯基-1,3,4-噻二唑在磷酸盐缓冲溶液中发生亲核取代反应制得头孢替唑酸。但是酰氯法对环境造成污染且成本较高、收率较低;其次是在N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)为催化剂作用下7-ACA与1H-四氮唑乙酸反应,生成7-(1H-四氮唑乙酰氨基)头孢烷酸,然后与2-巯基-1,3,4-噻二唑反应生成头孢替唑酸。该路线简单,但收率较低。也有文献报道以混合酸酐法,青霉素酰化酶法等来合成酰化中间体,但是这些方法同样存在收率低、成本高等缺点,另外,以N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)为催化剂,将1H-四氮唑乙酸和2-巯基-1,3,4-噻二唑进行脱水缩合生成1H-四氮唑乙酸-1,3,4-噻二唑-2-硫酯,然后与7-ACA反应直接得到头孢替唑酸。现在用的比较多的合成方法是在路易斯酸催化的条件下,先将7-ACA与2-巯基-1,3,4-噻二唑反应生成中间体,再用混合酸酐法将中间体与1H-四氮唑乙酸反应来制得头孢替唑酸。我公司现在采用的就是这个工艺路线。
现有技术的头孢替唑酸的制备方法为三步法,存在的问题是:工艺流程复杂,步骤繁琐,生产成本高,具体包括如下步骤:步骤1:中间体MTZ-1的生产,包括反应、结晶、离心和干燥;步骤2:MTZ粗品的生产,包括反应、结晶、离心;步骤3:MTZ粗品的精制,包括溶解、氧化铝柱脱色、结晶、离心、干燥;过程较复杂,工时过长且收率偏低。
综上,亟需开发一种新的头孢替唑酸的制备方法,来弥补上述缺陷。
发明内容
本发明的目的,是提供一种头孢替唑酸的制备方法。本发明的头孢替唑酸的制备方法,将现有技术的三步法改为两步法,取消了MTZ粗品合成步骤中的结晶、离心操作;将MTZ粗品的溶液直接脱色、结晶,降低了物料在结晶、离心时的损耗,减少了用于结晶操作中的丙酮、盐酸和洗涤水的用量,能够有效地提高收率、降低成本、减少污水排放。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种头孢替唑酸的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:中间体MTZ-1的生产
在反应釜中加入碳酸二甲酯、无水甲酸、7-ACA和2-巯基-1,3,4-噻二唑,搅拌状态下降温到0℃-20℃;再加入路易斯酸催化剂,控制温度为10℃-30℃,反应50min-75min后,得到MTZ-1反应液;
将MTZ-1反应液转入到所述反应液2.0-3.0倍重量的水中,调节pH值为1.0-3.0,离心,干燥,得到中间体MTZ-1;
其中,所述路易斯酸催化剂与7-ACA的重量比为(3.0-5.0):1.0;所述2-巯基-1,3,4-噻二唑与7-ACA的重量比为(0.4-0.6):1.0;所述碳酸二甲酯与7-ACA的重量比为(3.0-5.0):1.0;所述无水甲酸与7-ACA的重量比为(0.4-0.5):1.0;
步骤2:MTZ的生产
在反应釜中加入二氯甲烷和四氮唑乙酸,冷却到-10℃,搅拌状态下滴加三乙胺至四氮唑乙酸全部溶解,降温到-30℃至-40℃,加入4-甲基吡啶和特戊酰氯,在-20℃至-30℃反应60min-90min,然后降温到-30℃,得到混合酸酐;其中,所述二氯甲烷与四氮唑乙酸的重量比为(15.0-25.0):1.0;所述特戊酰氯与四氮唑乙酸的重量比为(0.8-1.0):1.0;所述4-甲基吡啶与四氮唑乙酸的重量比为0.003:1.0;
搅拌状态下,向混合酸酐中加入步骤1得到的MTZ-1,再滴加三乙胺至MTZ-1全部溶解,然后在-20℃至-30℃反应60min-90min,得到MTZ反应液;
搅拌状态下,加入MTZ反应液体积0.5-1.0倍的水,在-20℃至-30℃搅拌30min,分层后,将水相脱色,将脱色后的溶液转移到结晶釜中,调节pH值为1.0-2.0,待结晶析出后,离心、洗涤、干燥,得到MTZ精品,即为所述头孢替唑酸;其中,所述MTZ-1与四氮唑乙酸的重量比为(2.0-3.0):1.0。
本发明的原理:
本发明的步骤1中,MTZ-1,中文名称:(6R,7R)-3-[(1,3,4-噻二唑-2-基)硫代甲基]-7-氨基-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸,英文名称:
(6R,7R)-3-((1,3,4-thiadiazol-2-ylthio)methyl)-7-amino-8-oxo-5-thia-1-aza-bicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-carboxylic acid。
步骤1涉及的反应式为:
本发明的步骤2中,MTZ,中文名称:(6R,7R)-3-[(1,3,4-噻二唑-2-基)硫代甲基]-8-氧代-7-[2-(1H-四唑-1-基)乙酰氨基]-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸,中文别名:头孢替唑酸,英文名称:
(6R,7R)-3-((1,3,4-thiadiazol-2-ylthio)methyl)-7-(2-(1H-tetrazol-1-yl)acetamido)-8-oxo-5-thia-1-aza-bicyclo[4.2.0]oct-2-ene-2-carboxylic acid。
步骤2中涉及的反应式为:
本发明将MTZ粗品的生产与MTZ粗品的精制合并成了步骤2,省去了粗品生产中的结晶、离心的环节。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,步骤1中,所述调节pH采用碳酸钠、氨水、三乙胺、碳酸氢钠和氢氧化钠中的一种或多种的混合物。
采用上述进一步的有益效果是:可以根据生产工艺的需求来选择合适的碱性试剂。
进一步,步骤1中,所述路易斯酸催化剂为三氟化硼碳酸二甲酯、三氟化硼乙腈或三氟化硼乙醚中的一种。
采用上述进一步的有益效果是:可以根据市场的供应情况或价格来选用合适的反应催化剂。
进一步,步骤1中,所述离心的速度为600-1000转/分钟,时间为5-6小时。
进一步,步骤1中,所述干燥的温度为45-55℃,时间为6-7小时,采用的设备为沸腾干燥床或鼓风干燥箱。
进一步,步骤2中,所述冷却到-20℃以下是采用的液氮降温。
进一步,步骤2中,所述脱色采用装有氧化铝的脱色柱。
采用上述进一步的有益效果是:装有氧化铝的脱色柱,可以反复的活化使用,可以降低生产成本。
进一步,步骤2中,所述调节pH值采用盐酸、硫酸或乙酸中的一种。
进一步,步骤2中,所述离心的速度为500-1000转/分钟,时间为6-7小时;所述洗涤溶剂采用纯化水或乙醇。
进一步,步骤2中,所述干燥的温度为40℃-45℃,时间为8-10小时,采用的设备为沸腾干燥床或鼓风干燥箱。
本发明的有益效果:
(1)本发明的头孢替唑酸的制备方法,将现有技术的三步法改为两步法,取消了MTZ粗品合成步骤中的结晶、离心操作;将MTZ粗品的溶液直接脱色、结晶,降低了物料在结晶、离心时的损耗,减少了用于结晶操作中的丙酮、盐酸和洗涤水的用量,能够有效地提高收率、降低成本、减少污水排放。
(2)采用本发明的头孢替唑酸的制备方法,每生产1kg的MTZ可以节约18.7kg的纯化水、0.1kg的盐酸、0.2kg的碳酸氢钠和1.1kg的丙酮,大大地降低了生产成本。
(3)本发明制备的头孢替唑酸,质量没有明显降低,但是工艺流程简单,成本较低,适合大规模的推广和应用。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例的头孢替唑酸的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:中间体MTZ-1的生产
在反应釜中加入碳酸二甲酯33.0kg、无水甲酸5.0kg、7-ACA 11.0kg和2-巯基-1,3,4-噻二唑5.5kg,搅拌状态下降温到0℃;再加入三氟化硼碳酸二甲酯33.0kg,控制温度为10℃,反应50min后,得到MTZ-1反应液。
将MTZ-1反应液转入到所述反应液2.0倍重量的水中,采用碳酸钠固体调节pH值为1.0,采用转速为600转/分钟离心6小时,采用沸腾干燥床在45℃干燥7小时,得到11.9kg中间体MTZ-1。
步骤2:MTZ的生产
在反应釜中加入二氯甲烷100kg和四氮唑乙酸5.5kg,冷却到-10℃,搅拌状态下滴加三乙胺至四氮唑乙酸全部溶解,用液氮降温到-30℃,加入16.5g 4-甲基吡啶和5.17kg特戊酰氯,在-20℃反应90min,然后降温到-30℃,得到混合酸酐。
搅拌状态下,向混合酸酐中加入步骤1得到的MTZ-1,再滴加三乙胺至MTZ-1全部溶解,然后在-20℃反应90min,得到MTZ反应液。
搅拌状态下,加入MTZ反应液体积的0.5倍水,在-20℃搅拌30min,分层后,将水相通入装有氧化铝的脱色柱中进行脱色,将脱色后的溶液转移到结晶釜中,采用盐酸调节pH值为1.0,待结晶析出后,采用转速500转/分钟离心7小时,用纯化水80L洗涤,采用沸腾干燥床在40℃干燥10小时,得到MTZ精品14.8kg,即为所述头孢替唑酸。
实施例2
本实施例的头孢替唑酸的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:中间体MTZ-1的生产
在反应釜中加入碳酸二甲酯44.0kg、无水甲酸5.5kg、7-ACA 11.0kg和2-巯基-1,3,4-噻二唑4.9kg,搅拌状态下降温到10℃;再加入三氟化硼乙腈37.5kg,控制温度为20℃,反应60min后,得到MTZ-1反应液。
将MTZ-1反应液转入到所述反应液2.5倍重量的水中,采用氨水调节pH值为2.0,采用转速为800转/分钟离心5.5小时,采用鼓风干燥箱在50℃干燥6.5小时,得到12.2kg中间体MTZ-1。
步骤2:MTZ的生产
在反应釜中加入100kg二氯甲烷和4.90kg四氮唑乙酸,冷却到-10℃,搅拌状态下滴加三乙胺至四氮唑乙酸全部溶解,用液氮降温到-35℃,加入14.7g 4-甲基吡啶和特戊酰氯4.50kg,在-25℃反应75min,然后降温到-30℃,得到混合酸酐。
搅拌状态下,向混合酸酐中加入步骤1得到的MTZ-1,再滴加三乙胺至MTZ-1全部溶解,然后在-25℃下反应75min,得到MTZ反应液。
搅拌状态下,加入MTZ反应液体积的0.8倍水,在-25℃搅拌30min,分层后,将水相通入装有氧化铝的脱色柱中进行脱色,将脱色后的溶液转移到结晶釜中,采用硫酸调节pH值为1.5,待结晶析出后,采用转速800转/分钟离心6.5小时,用乙醇80L洗涤,采用沸腾干燥床在42℃干燥9小时,得到MTZ精品15.3kg,即为所述头孢替唑酸。
实施例3
本实施例的头孢替唑酸的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:中间体MTZ-1的生产
在反应釜中加入碳酸二甲酯50.0kg、无水甲酸5.5kg、7-ACA 11.0kg和2-巯基-1,3,4-噻二唑7.0kg,搅拌状态下降温到20℃;再加入三氟化硼乙醚50.0kg,控制温度为30℃,反应75min后,得到MTZ-1反应液。
将MTZ-1反应液转入到所述反应液3.0倍重量的水中,采用三乙胺调节pH值为3.0,采用转速为1000转/分钟离心5小时,采用鼓风干燥箱在55℃干燥6小时,得到12.0kg中间体MTZ-1。
步骤2:MTZ的生产
在反应釜中加入二氯甲烷100kg和四氮唑乙酸4.5kg,冷却到-10℃,搅拌状态下滴加三乙胺至四氮唑乙酸全部溶解,用液氮降温到-40℃,加入4-甲基吡啶13.5g和特戊酰氯4.23kg,在-30℃反应60min,然后降温到-30℃,得到混合酸酐。
搅拌状态下,向混合酸酐中加入步骤1得到的MTZ-1,再滴加三乙胺至MTZ-1全部溶解,然后在-25℃下反应60min,得到MTZ反应液。
搅拌状态下,加入MTZ反应液体积的1.0倍水,在-30℃搅拌30min,分层后,将水相通入装有氧化铝的脱色柱中进行脱色,将脱色后的溶液转移到结晶釜中,采用乙酸调节pH值为2.0,待结晶析出后,采用转速1000转/分钟离心6小时,用乙醇80L洗涤,采用沸腾干燥床在45℃干燥8小时,得到MTZ精品14.9kg,即为所述头孢替唑酸。
对比例
以现有技术的三步法制备头孢替唑酸为对比例。本对比例与实施例2的步骤1相同,步骤2的混合酸酐的制备和MTZ反应液的制备也相同,步骤3的头孢替唑酸的制备不同,具体的制备方法为:
步骤1:中间体MTZ-1的生产
与实施例2相同。
步骤2:MTZ粗品的生产
与实施例2相同,得到混合酸酐。
与实施例2相同,得到MTZ反应液。
搅拌状态下,加入MTZ反应液体积的0.8倍水,在-25℃搅拌30min,分层后,将水相用硫酸调节pH值为1.5,待结晶析出后,采用转速为700转/分钟离心6.5小时,用乙醇80L洗涤,得到MTZ粗品。
步骤3:MTZ粗品的精制
反应釜中加入80L纯化水,投入步骤2得到的MTZ粗品,降温到10℃,开始缓慢加入碳酸氢钠固体,调节pH值为5.9~6.0(碳酸氢钠固体用量约为3kg)。加完碳酸氢钠固体后,开启搅拌溶解澄清。
将水相通入装有氧化铝的脱色柱中进行脱色,将脱色后的溶液转移到结晶釜中,加入15.6kg丙酮。用盐酸调节pH值为1.5,待结晶析出后,采用转速为700转/分钟离心6.5小时,用乙醇80L洗涤,采用鼓风干燥箱在42℃干燥9小时,得到MTZ精品,得到MTZ精品14.0kg,即为所述头孢替唑酸。
本对比例制备得到的头孢替唑酸的具体性能参数(头孢替唑酸溶解在2%碳酸氢钠溶液中,按照头孢替唑钠的国家药典方法检测),结果如表1所示:
表1对比例得到的头孢替唑酸的具体性能参数
批号 质量收率(%) 澄清度 溶液颜色 水分(%) 干品(%) 单杂(%) 总杂(%)
001 116.6 <1# <YG2 1.0 100.8 0.060 0.110
002 117.4 <0.5# <YG1 0.9 100.5 0.066 0.107
003 118.1 <0.5# <YG1 1.7 101.0 0.043 0.042
004 111 <0.5# <YG1 0.4 101.0 0.112 0.260
005 115.5 <0.5# <YG1 1.5 98.2 0.136 0.229
006 117.5 <0.5# <YG1 0.9 100.5 0.152 0.444
007 118.52 <0.5# <YG1 1.5 98.8 0.128 0.379
008 110.76 <0.5# <YG1 1.2 100.5 0.126 0.264
009 111.5 <0.5# <YG1 1.5 100.9 0.083 0.132
010 113 <0.5# <YG1 0.9 101.2 0.096 0.249
平均 115.0 <0.5# <YG1 1.2 100.3 0.100 0.222
实施例2制备得到的头孢替唑酸的具体性能参数,如表2所示:
表2实施例2得到的头孢替唑酸的具体性能参数
批号 质量收率(%) 澄清度 溶液颜色 水分(%) 干品(%) 单杂(%) 总杂(%)
001 122.3 <0.5# <YG1 0.3 99.5 0.160 0.332
002 130.5 <0.5# <YG1 1.1 100.2 0.091 0.091
003 121.2 <0.5# =YG1 0.4 100.4 0.138 0.274
004 126.5 <0.5# =YG1 0.3 100.5 0.099 0.177
005 125 <0.5# <YG1 1.0 99.9 0.093 0.228
006 125 <0.5# =YG1 0.6 99.4 0.114 0.261
007 124 <0.5# <YG1 1.1 99.7 0.108 0.255
008 123.8 <0.5# <YG1 1.4 100.0 0.154 0.375
009 128.33 <0.5# =YG1 0.6 99.8 0.152 0.228
010 126.5 <0.5# <YG1 0.9 99.8 0.122 0.197
平均 125.3 <0.5# <YG1 0.8 99.9 0.123 0.242
由此可见,跟对比例相比,本发明实施例2得到的头孢替唑酸的质量没有明显下降,而收率提高了约8.96%。此外,再加上减少的试剂用量与废水排放量,每生产1kg的MTZ可以节约18.7kg的纯化水、0.1kg的盐酸、0.2kg的碳酸氢钠和1.1kg的丙酮,可以大大的降低生产成本。
总结:本发明的头孢替唑酸的制备方法,将现有技术的三步法改为两步法,取消了MTZ粗品合成步骤中的结晶、离心操作;将MTZ粗品的溶液直接脱色、结晶,降低了物料在结晶、离心时的损耗,减少了用于结晶操作中的丙酮、盐酸和洗涤水的用量,能够有效地提高收率、降低成本、减少污水排放。
采用本发明的头孢替唑酸的制备方法,在质量没有明显下降的情况下,每生产1kg的MTZ可以节约18.7kg的纯化水、0.1kg的盐酸、0.2kg的碳酸氢钠和1.1kg的丙酮,大大地降低了生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种头孢替唑酸的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:中间体MTZ-1的生产
在反应釜中加入碳酸二甲酯、无水甲酸、7-ACA和2-巯基-1,3,4-噻二唑,搅拌状态下降温到0℃-20℃;再加入路易斯酸催化剂,控制温度为10℃-30℃,反应50min-75min后,得到MTZ-1反应液;
将MTZ-1反应液转入到所述反应液2.0-3.0倍重量的水中,调节pH值为1.0-3.0,离心,干燥,得到中间体MTZ-1;
其中,所述路易斯酸催化剂与7-ACA的重量比为(3.0-5.0):1.0;所述2-巯基-1,3,4-噻二唑与7-ACA的重量比为(0.4-0.6):1.0;所述碳酸二甲酯与7-ACA的重量比为(3.0-5.0):1.0;所述无水甲酸与7-ACA的重量比为(0.4-0.5):1.0;
步骤2:MTZ的生产
在反应釜中加入二氯甲烷和四氮唑乙酸,冷却到-10℃,搅拌状态下滴加三乙胺至四氮唑乙酸全部溶解,降温到-30℃至-40℃,加入4-甲基吡啶和特戊酰氯,在-20℃至-30℃反应60min-90min,然后降温到-30℃,得到混合酸酐;其中,所述二氯甲烷与四氮唑乙酸的重量比为(15.0-25.0):1.0;所述特戊酰氯与四氮唑乙酸的重量比为(0.8-1.0):1.0;所述4-甲基吡啶与四氮唑乙酸的重量比为0.003:1.0;
搅拌状态下,向混合酸酐中加入步骤1得到的MTZ-1,再滴加三乙胺至MTZ-1全部溶解,然后在-20℃至-30℃反应60min-90min,得到MTZ反应液;
搅拌状态下,加入MTZ反应液体积0.5-1.0倍的水,在-20℃至-30℃搅拌30min,分层后,将水相脱色,将脱色后的溶液转移到结晶釜中,调节pH值为1.0-2.0,待结晶析出后,离心、洗涤、干燥,得到MTZ精品,即为所述头孢替唑酸;其中,所述MTZ-1与四氮唑乙酸的重量比为(2.0-3.0):1.0。
2.根据权利要求1所述的头孢替唑酸的制备方法,其特征在于,步骤1中,所述调节pH采用碳酸钠、氨水、三乙胺、碳酸氢钠和氢氧化钠中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的头孢替唑酸的制备方法,其特征在于,步骤1中,所述路易斯酸催化剂为三氟化硼碳酸二甲酯、三氟化硼乙腈或三氟化硼乙醚中的一种。
4.根据权利要求1所述的头孢替唑酸的制备方法,其特征在于,步骤1中,所述离心的速度为600-1000转/分钟,时间为5-6小时。
5.根据权利要求1所述的头孢替唑酸的制备方法,其特征在于,步骤1中,所述干燥的温度为45-55℃,时间为6-7小时,采用的设备为沸腾干燥床或鼓风干燥箱。
6.根据权利要求1所述的头孢替唑酸的制备方法,其特征在于,步骤2中,所述冷却到-20℃以下时采用液氮冷却。
7.根据权利要求1所述的头孢替唑酸的制备方法,其特征在于,步骤2中,所述脱色采用装有氧化铝的脱色柱。
8.根据权利要求1所述的头孢替唑酸的制备方法,其特征在于,步骤1中,步骤2中,所述调节pH值采用盐酸、硫酸或乙酸中的一种。
9.根据权利要求1所述的头孢替唑酸的制备方法,其特征在于,步骤2中,所述离心的速度为500-1000转/分钟,时间为6-7小时;所述洗涤溶剂采用纯化水或乙醇。
10.根据权利要求1所述的头孢替唑酸的制备方法,其特征在于,步骤2中,所述干燥的温度为40℃-45℃,时间为8-10小时,采用的设备为沸腾干燥床或鼓风干燥箱。
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