CN109836361B - 一种高纯生物缓冲剂HEPES-Na盐的制备方法 - Google Patents

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本发明属于有机合成领域，具体涉及一种高纯生物缓冲剂HEPES‑Na盐的制备方法，包括以下步骤：HEPES与NaOH反应生成HEPES‑Na盐。本发明的产物收率高，且产品纯度高，测得产品的纯度大于99.9％。本发明所制备的1MHEPES‑Na盐水溶液在260nm处的紫外吸光度小于0.05，在280nm处的紫外吸光度小于0.05，可以达到生物缓冲剂的纯度要求。本发明的制备工艺简单，操作方便，具有较高的实用性。

Description

一种高纯生物缓冲剂HEPES-Na盐的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种高纯生物缓冲剂HEPES-Na盐的制备方法。
背景技术
4-羟乙基哌嗪基乙磺酸简称为HEPES，其钠盐简称为HEPES-Na。HEPES和HEPES-Na都是生物制药领域中重要的生物缓冲剂。由于HEPES和HEPES-Na可能与药物一起进入人体血液，因此它们的质量是按针剂药品要求的。生物缓冲剂除针剂的一般要求外，对是否含菌落及内毒素还有要求，并且对其它杂质也有严格的要求(通过检测它的水溶液在260nm、280nm处的紫外吸光度来检测有机杂质)，此外对产品所含阴离子、阳离子也有严格要求。因此，生物缓冲剂不能通过化学合成后的简单精制合成，通常要经过电渗析、离子膜过滤或者离子交换树脂提纯才能除净阴、阳离子，再通过脱色、无菌过滤、浓缩结晶、离心洗涤干燥，才能制备出合格的生物缓冲剂。
关于HEPES-Na盐(4-羟乙基哌嗪基乙烯基磺酸钠盐)的制备及生产方法报道很少，仅有三篇专利报道：(1)专利文献CN104803949报道了以4-羟乙基哌嗪与乙烯基磺酸钠合成HEPES-Na，进而酸化合成HEPES的方法，但得到的化工品不能用于生物制药，因为生物缓冲剂对阴、阳离子的要求是ppm级，使用此方法不能达到要求，因此制备的HEPES不可用于生物制药，并且采用此方法制备的HEPES-Na盐也达不到生物制药的要求。(2)专利文献US20060089509报道了一种HEPES-Na的合成方法，采用羟乙基磺酸、氢氧化钠及4-羟乙基哌嗪高压合成HEPES-Na，但得到的化学品未经纯化不可用作生物缓冲剂。(3)专利文献CN104876892报道了一种HEPES的制备方法，采用纳滤除盐或溶剂重结晶的方法进行提纯，得到的高纯度化学品仍达不到生物缓冲剂的标准(阴、阳离子达不到ppm级)。
以上三篇专利报道得到的产品纯度均达不到生物缓冲剂的要求，不可进入人体血液中。因此，有必要对生物缓冲剂HEPES-Na盐的制备方法进行改进。
发明内容
为了改善上述问题，本发明提供了一种高纯生物缓冲剂HEPES-Na盐的制备方法，包括以下步骤：HEPES与NaOH反应生成HEPES-Na盐，
Figure BDA0001484250350000021
根据本发明，所述反应可以在惰性气体保护下进行，所述惰性气体可以为氮气；
根据本发明，所述反应可以在水溶液中进行；
根据本发明，所述HEPES的纯度可以为90～99％，优选为95～99％，例如98％；
根据本发明，所述NaOH可以为NaOH固体或NaOH溶液，例如离子膜液碱，如48～52％的离子膜液碱；
根据本发明，所述HEPES与NaOH的摩尔比可以为1:(1.0～1.5)，例如为1:(1.2～1.3)；
根据本发明，所述反应的温度可以为约20～100℃，例如30～80℃；
根据本发明，所述反应的时间可以为约0.2～1小时，例如为0.5小时；
根据本发明，反应完成后，还可以将得到的产物进行脱色、过滤、浓缩、除水、结晶、洗涤、干燥；
所述脱色可以为向反应后的溶液中加入活性炭；
优选地，所述活性炭与HEPES的质量比可以为1:(15～25)，例如1:(18～22)；
优选地，所述脱色的温度可以为40～80℃，例如60℃；
优选地，所述过滤可以为减压抽滤；
优选地，所述除水可通过加入低沸点的与水混溶的溶剂，然后进行蒸馏，所述溶剂可以为乙醇；优选在溶液出现不透明、微浑浊时，停止蒸馏；
优选地，所述结晶、洗涤、干燥可通过将物料转移至结晶、洗涤、干燥三合一抽滤器中进行；
优选地，所述结晶、洗涤、干燥可通过如下步骤进行：将物料放入结晶、洗涤、干燥三合一抽滤器中，保温结晶30分钟，然后以每小时降温5℃的速度降至5℃，结晶4小时，上层液澄清透明，测中间物料温度与壁附近物料温度基本一致，迅速抽出滤液，再加入5℃无水乙醇浸泡洗涤一次，抽干，用80℃氮气吹干1小时30分钟，至出气无乙醇味为止，停止干燥。
有益效果
1)本发明的产物收率高，且产品纯度高，测得产品的纯度大于99.9％。
2)本发明所制备的1M HEPES-Na盐水溶液在260nm处的紫外吸光度小于0.05，在280nm处的紫外吸光度小于0.05，可以达到生物缓冲剂的纯度要求。
3)本发明的制备工艺简单，操作方便，具有较高的实用性。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的生产方法做进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
向中和釜中加入去离子水500kg，搅拌下加入HEPES合格品500kg，氮气保护下，滴加50％离子膜液碱约210kg，控温＜80℃，滴加完pH值为9.5～10，搅拌半小时，加25kg药用活性炭，60℃脱色1小时，减压抽滤，滤液减压浓缩控真空0.09MPa，釜内物料的最高温度为80℃，然后加入无水乙醇2000mL，常压蒸馏带水，不断加入无水乙醇保持釜内体积在2500L左右，当釜内物料出现不透明、微混浊时，停止蒸馏，放入结晶、洗涤、干燥三合一抽滤器中，保温结晶30分钟，然后以每小时降温5℃的速度降至5℃，结晶4小时，上层液澄清透明，测中间物料温度与壁附近物料温度基本一致，迅速抽出滤液，再加入5℃无水乙醇浸泡洗涤一次，抽干，用80℃氮气吹干1小时30分钟，至出气无乙醇味为止，停止干燥，打开中间入孔，将底部上面米粒大小的棒状结晶取出，装袋，充氩气，凉至室温，取样封口，得白色米粒大小的均匀棒状结晶437kg，收率80％，纯度99.97％(盐酸滴定)，测得1M HEPES-Na盐水溶液在260nm处的紫外吸光度为0.02，在280nm处的紫外吸光度为0.01。取出靠近抽滤器底层的结晶套用下批浓缩。
实施例2
在中和釜中，加入去离子水500kg，氮气保护下加入HEPES合格品500kg，搅拌控温＜80℃，滴加50％离子膜液碱约210kg，pH值为9.5～10，搅拌半小时，加上批抽滤细结晶30kg，搅拌溶解，必要时补加去离子水溶解，加25kg活性炭，60℃脱色1小时，减压抽滤，滤液控真空0.09MPa，减压浓缩至釜内温达80℃，加入上批滤液常压蒸馏带水，并不断补充无水乙醇，保持2500L体积不变，待釜内物料出现不透明、微混浊时，按实施例1方法转入三合一抽滤器中，结晶，洗涤，干燥，取料，得白色米粒大小的均匀针状结晶530kg，收率98％，纯度99.96％(盐酸滴定)，测得1M HEPES-Na盐水溶液在260nm处的紫外吸光度为0.02，在280nm处的紫外吸光度为0.015。
对照例1
在中和罐中加入750L去离子水，搅拌加入HEPES湿品500kg，搅拌30分钟溶解，滴加48％离子膜液碱，控温≤40℃，终点pH值为9.5～10，搅拌30分钟，复核pH值9.5～10，加入活性炭25kg，40℃搅拌脱色1小时，减压抽滤(二级过滤：一级4～6μm孔径，二级0.5μm孔径)，滤液入浓缩罐，控真空0.09MPa浓缩至粘稠状，取样测含量65～70％，停止加热，降温到20℃，过滤，滤液抽入高位槽，滴入装有2500L无水乙醇的结晶釜中，滴加温度在10℃以下，滴加时间为3～5分钟，滴完后搅拌结晶2小时，离心分离，离心机用20L无水乙醇洗涤2次，甩干，取料入热风循环烘箱中在50～55℃下干燥(热风循环烘箱与除湿机相连)，降低热风循环湿度到相对湿度30％以下，干燥4小时，取样分析，得白色细针状结晶，含量99.7％，测得1MHEPES-Na盐水溶液在260nm处的紫外吸光度为0.08，在280nm处的紫外吸光度为0.09。
对照例2
按对照例1相同的方法，中和浓缩至粘稠液直接放入干燥盘中，放入热风循环风箱于105℃干燥4小时，取出，将料破碎成1cm3小块，再放入热风循环烘箱，开除湿机控相对湿度30％以下，再干燥4小时，至水份合格，取料，进入粉碎机粉碎，过筛，凉至室温，取样，装袋，充氩气密封，得淡黄色粉末，含量98.5％，测得1M HEPES-Na盐水溶液在260nm处的紫外吸光度为0.20，在280nm处的紫外吸光度为0.15。

Claims (4)

1.一种生物缓冲剂HEPES-Na盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：HEPES与NaOH反应生成HEPES-Na盐，
Figure FDA0003275370570000011
所述反应在惰性气体保护下进行，所述惰性气体为氮气；所述反应在水溶液中进行；
所述HEPES的纯度为90～99％；所述NaOH为离子膜液碱；所述HEPES与NaOH的摩尔比为1:(1.2～1.3)；所述反应的温度为30～80℃，所述反应的时间为0.2～1小时；
反应完成后，还将得到的产物进行脱色、过滤、浓缩、除水、结晶、洗涤、干燥；
所述脱色为向反应后的溶液中加入活性炭；所述活性炭与HEPES的质量比为1:(15～25)；所述脱色的温度为40～80℃；
所述过滤为减压抽滤；
所述除水通过加入低沸点的与水混溶的溶剂，然后进行蒸馏，所述溶剂为乙醇；在溶液出现不透明、微浑浊时，停止蒸馏；
所述结晶、洗涤、干燥通过将物料转移至结晶、洗涤、干燥三合一抽滤器中进行；
所述结晶、洗涤、干燥通过如下步骤进行：将物料放入结晶、洗涤、干燥三合一抽滤器中，保温结晶30分钟，然后以每小时降温5℃的速度降至5℃，结晶4小时，上层液澄清透明，测中间物料温度与壁附近物料温度基本一致，迅速抽出滤液，再加入5℃无水乙醇浸泡洗涤一次，抽干，用80℃氮气吹干1小时30分钟，至出气无乙醇味为止，停止干燥。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述HEPES的纯度为95～99％；
所述NaOH为48～52％的离子膜液碱。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为0.5小时。
4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述活性炭与HEPES的质量比为1:(18～22)；所述脱色的温度为60℃。
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