CN110627671B - 一种门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法，其制备步骤包括：将L‑精氨酸溶于纯化水中，第一次用门冬氨酸调节pH至8‑10，依次加入激活剂、固定化精氨酸酶，搅拌反应，过滤，第二次用门冬氨酸调节滤液的pH至6‑8，减压浓缩，加入溶剂析晶，得门冬氨酸鸟氨酸粗品；将门冬氨酸鸟氨酸粗品溶于纯化水中，加入溶剂析晶，养晶，过滤，得门冬氨酸鸟氨酸产品。本发明的门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法具有制备工艺简单、产品纯度高、杂质含量低、安全性高、成本低、适合工业化生产等优点。

Description

一种门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法
技术领域
本发明涉及医药技术领域，具体涉及一种氨基酸类药物的工业化制备方法。
背景技术
门冬氨酸鸟氨酸是德国麦氏制药研发的一种治疗肝性脑病及其他慢性肝病的药物，主要用于急、慢性肝病，如各型肝炎、肝硬化、脂肪肝、肝炎后综合征引起的血氨升高及治疗肝性脑病，如伴随继发性肝脏解毒功能受损或者发作期肝性脑病，尤其是用于治疗肝昏迷早期或肝昏迷期的意识模糊状态。门冬氨酸鸟氨酸的化学名为(S)-2，5-二氨基戊酸-(S)-2-氨基丁二酸盐，分子式为C9H19N306，分子量为265.27，结构式如下：
Figure BDA0002223766880000011
门冬氨酸鸟氨酸为门冬氨酸和鸟氨酸形成的盐，其制备方法包括化学法和酶法。
化学法制备门冬氨酸鸟氨酸，通常以L-鸟氨酸盐(如盐酸盐、硫酸盐、醋酸盐等)为起始原料，通过离子交换、树脂吸附、电渗析等方式使其游离，游离的鸟氨酸在一定条件下与门冬氨酸成盐，得到门冬氨酸鸟氨酸，如英国专利GB965637、中国专利CN101000435A、CN101798275A、CN101880240A、CN102942498A、CN104058981A等。上述方法存在制备工艺复杂、制备周期长、收率低、不适于工业化生产等缺点。
酶法制备门冬氨酸鸟氨酸，通常利用精氨酸酶使精氨酸转化为鸟氨酸，鸟氨酸与门冬氨酸反应，进而得到门冬氨酸鸟氨酸，如德国专利DE4020980、中国专利CN102102118B、CN105124499B等，但也存在诸多缺点，如：
(1)德国专利DE4020980存在精氨酸酶价格昂贵、易失活、工业化供应困难等缺点。
(2)中国专利CN102102118B采用精氨酸在固定化酶、乙酸锰的作用下转化为鸟氨酸，反应时间15-18小时，经过滤、脱碳、成盐、浓缩、结晶等工序得到门冬氨酸鸟氨酸。该方法存在反应时间长，锰与氨基酸形成络合物难于去除，因内酰胺类杂质与门冬氨酸鸟氨酸结构类似而不易去除等缺点。
(3)中国专利CN105154499B公开了一种L-天门冬氨酸-L-鸟氨酸的制备方法，其利用自制的L-精氨酸固定化酶、去离子水、硫酸锰或醋酸锰(催化剂)、盐酸或硫酸(pH值调节剂)将L-精氨酸转化成L-鸟氨酸和尿素，反应时间2-10小时，过滤除去固定化酶。再通过强酸性阳离子及强碱性阴离子交换树脂吸附洗脱，去除杂离子和尿素，得游离L-鸟氨酸溶液；再与L-天门冬氨酸40℃反应3h，真空浓缩、活性炭脱色、40℃结晶、过滤得产品。该专利虽在一定程度上缩短了反应时间，但引入了离子交换树脂，离子交换树脂中，常含有少量低聚物和未参加聚合反应的单体等有机杂质以及其它铁、铝、铜等无机杂质。并且，树脂使用前需要活化，使用后需要处理，过料液和洗脱料液时，需要开发检验方法、监控产品情况，步骤繁琐、整体工艺时间并未缩短；同时使用锰类激活剂，同样存在引入不易除去的元素杂质的风险。
可见，目前化学法和酶法制备门冬氨酸鸟氨酸均需要游离的鸟氨酸参与，但游离的鸟氨酸性质极不稳定，加热、氧气、pH值等均会导致其发生化学变化，进而导致杂质产生，产品纯度降低，影响用药安全，或者需要复杂的杂质去除工艺，进而导致制备周期长、收率低、成本高等缺点。
因此，本领域技术人员迫切需要开发一种工艺简单、产品纯度高、制备收率高、制备成本低的门冬氨酸鸟氨酸的制备方法。
发明内容
本发明以L-精氨酸为起始原料，以特定的金属氯化物为激活剂，利用固定化精氨酸酶的酶解反应得到L-鸟氨酸溶液后，直接与L-门冬氨酸成盐，经浓缩、析晶、过滤、重结晶便可得到高质量、高收率、成本低廉的门冬氨酸鸟氨酸。
具体地，本发明提供了一种门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法，其制备步骤包括：
(1)将L-精氨酸溶于纯化水中，第一次用门冬氨酸调节pH至8-10，依次加入激活剂、固定化精氨酸酶，搅拌反应，过滤，第二次用门冬氨酸调节滤液的pH至6-8，减压浓缩，加入溶剂析晶，得门冬氨酸鸟氨酸粗品；
(2)将门冬氨酸鸟氨酸粗品溶于纯化水中，加入溶剂析晶，养晶，过滤，得门冬氨酸鸟氨酸产品。
优选地，所述步骤(1)中的激活剂为金属氯化物。
优选地，所述步骤(1)中的激活剂为氯化镁、氯化铁或氯化锌。
优选地，所述步骤(1)中的L-精氨酸与纯化水的重量比为1：(5-15)，更优选为1：(8-15)。
优选地，所述步骤(1)中第一次调节pH值为8.3-9.6。
优选地，所述步骤(1)中的L-精氨酸、激活剂、固定化精氨酸酶的重量比为100：(0.1-0.5)：(10-100)，更优选为100：(0.2-0.5)：(20-50)。
优选地，所述步骤(1)中搅拌反应的时间为0.5-2小时，反应温度为30-40℃。
优选地，所述步骤(1)中第二次调节pH值为6.9-7.1。
优选地，所述步骤(1)、(2)中的溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇，更优选为乙醇。
优选地，所述步骤(2)中的粗品与纯化水的重量比为1：3，纯化水与溶剂的比例优选1：(3-5)，析晶温度优选70-75℃，养晶时间优选0.5-1h。
优选地，所述步骤(2)在加入溶剂析晶前，先加入活性炭过滤。
由于本发明采用金属氯化物作为固定化精氨酸酶的激活剂，并与本发明技术方案中其他工艺步骤、工艺条件、工艺参数的协同配合，本发明取得了如下有益效果：
(1)本发明采用金属氯化物作为固定化精氨酸酶的激活剂，由锰类改为镁、铁等易去除的金属盐，避免氧化杂质的产生、不需加抗氧化剂、设备无需引入氮气系统，同时元素杂质水平降低至原来的十分之一，提高了产品的用药安全性。
(2)本发明制备的门冬氨酸鸟氨酸产品杂质含量低、质量高，可使用门冬氨酸作为pH调节剂，避免了新溶剂的引入，降低了药品的安全风险。
(3)本发明无需使用复杂的树脂纯化工艺，避免开发树脂材质与产品相容性研究方法、减少方法学研究等质量工作，利用重结晶技术便可达到纯化目的，不仅降低了引入外来杂质的风险，而且工艺简单、周期短、产品收率高。
(4)本发明的酶解反应时间仅为0.5-1.5小时，内酰胺类有机杂质含量显著降低，生产消耗和成本更低，更适合工业化生产。
(5)本发明所用设备均为常规生产设备，所用溶剂廉价易得，无特殊操作，无特殊工艺要求，更适合工业化生产。
具体实施方式
本发明的具体实施方式部分仅为进一步阐述本发明，不应被解释为对本发明的任何限制。
具体实施方式部分采用的固定化精氨酸酶购自河北安米诺氨基酸科技股份有限公司，其他原辅料亦为市购。
实施例1
将100克L-精氨酸溶于800ml水中，调整温度至35-40℃，加入门冬氨酸调节pH至8.3，依次加入氯化锌0.2克、固定化精氨酸酶20克，反应1.5小时，HPLC监测反应液精氨酸残留0.1％(反应液中的内酰胺纯度见表1)，过滤，在滤液中加入门冬氨酸调节pH至6.9，减压浓缩至约400mL，于70-75℃下加入800mL甲醇，析晶，得门冬氨酸鸟氨酸粗品。
在门冬氨酸鸟氨酸粗品中加入300mL水，搅拌溶解，加入4克活性炭，搅拌过滤，滤液于70-75℃下加入900mL甲醇析晶，养晶30min，降至常温，过滤，得门冬氨酸鸟氨酸产品。
实施例2
将100克L-精氨酸溶于1000ml水中，调整温度至30-35℃，加入门冬氨酸调节pH至9.6，依次加入氯化镁0.4克、固定化精氨酸酶30克，反应1小时，HPLC监测反应液精氨酸残留0.3％(反应液中的内酰胺纯度见表1)，过滤，在滤液中加入门冬氨酸调节pH至7.1，减压浓缩至约500mL，于70-75℃下加入1500mL乙醇，析晶，得门冬氨酸鸟氨酸粗品。
在门冬氨酸鸟氨酸粗品中加入400mL水，搅拌溶解，加入5克活性炭，搅拌过滤，滤液于70-75℃下加入1400mL乙醇析晶，养晶60min，降至常温，过滤得门冬氨酸鸟氨酸产品。
实施例3
将100克L-精氨酸溶于1500ml水中，调整温度至34-38℃，加入门冬氨酸调节pH至9.0，依次加入氯化铁0.5克、固定化精氨酸酶50克，反应0.5小时，HPLC监测反应液精氨酸残留0.1％(反应液中的内酰胺纯度见表1)，过滤，在滤液中加入门冬氨酸调节pH至7.0，减压浓缩至约300mL，于70-75℃下加入800mL异丙醇，析晶，得门冬氨酸鸟氨酸粗品。
在门冬氨酸鸟氨酸粗品中加入200mL水，搅拌溶解，加入4克活性炭，搅拌过滤，滤液于70-75℃下加入1000mL异丙醇析晶，养晶30min，降至常温，过滤得门冬氨酸鸟氨酸产品。
对照例1
将100克L-精氨酸溶于800ml水中，调整温度35-40℃，加入门冬氨酸调节pH至8.5，加入固定化精氨酸酶50克，反应24小时，HPLC监测精氨酸残留65.4％，反应失败，弃去。
对照例2
将100克L-精氨酸溶于800ml水中，调整温度35-40℃，加入门冬氨酸调节pH至8.5，依次加入乙酸锰0.6克、固定化精氨酸酶50克，料液颜色明显变深，通氮气保护，加入0.3克亚硫酸钠，反应16小时，HPLC监控反应液精氨酸残留0.8％(反应10小时，反应液中的精氨酸残留18.2％，反应液中的内酰胺纯度见表1)，过滤，在滤液中加入门冬氨酸调节pH至6.9，减压浓缩至约400mL，于70-75℃下加入800mL甲醇，析晶，得门冬氨酸鸟氨酸粗品。
在门冬氨酸鸟氨酸粗品中加入300mL水，搅拌溶解，加入4克活性炭，搅拌过滤，滤液于70-75℃下加入900mL甲醇析晶，养晶30min，降至常温，过滤得门冬氨酸鸟氨酸产品。
试验例
根据本领域的常规检测手段，对实施例1-3、对照例1-2的反应液、门冬氨酸鸟氨酸产品进行检测，结果见表1和表2。
表1反应液HPLC监控数据
Figure BDA0002223766880000051
表2门冬氨酸鸟氨酸检验数据表：
实施例1 实施例2 实施例3
反应时间h 1.5h 1h 0.5h
精氨酸残留％ 0.3％ 0.2％ 0.4％
重量g 115 120 126
收率％ 115％ 120％ 126％
纯度 99.9％ 99.9％ 99.9％
马来酸≤0.1％ 未检出 未检出 未检出
尿素≤0.1％ 未检出 未检出 未检出
内酰胺≤0.1％ 0.01％ 0.01％ 0.01％
富马酸≤0.1％ 0.001％ 0.002％ 0.001％
精氨酸≤0.1％ 未检出 未检出 未检出
杂质Ⅱ≤0.1％ 未检出 未检出 未检出
单杂≤0.1％ 未检出 未检出 未检出
其他总杂质≤0.5％ 未检出 未检出 未检出
D-门冬氨酸≤0.5％ 未检出 未检出 未检出
D-鸟氨酸≤0.5％ 未检出 未检出 未检出

Claims (8)

1.一种门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法，包括:
（1）将L-精氨酸溶于纯化水中，第一次用门冬氨酸调节pH至8-10，依次加入激活剂、固定化精氨酸酶，搅拌反应0.5-2小时，过滤，第二次用门冬氨酸调节滤液的pH至6-8，减压浓缩，加入溶剂析晶，得门冬氨酸鸟氨酸粗品；
（2）将门冬氨酸鸟氨酸粗品溶于纯化水中，加入溶剂析晶，养晶，过滤，得门冬氨酸鸟氨酸产品；
其中，所述步骤（1）中激活剂为氯化镁、氯化铁或氯化锌；
其中，所述步骤（1）中固定化精氨酸酶购自河北安米诺氨基酸科技股份有限公司。
2.根据权利要求1所述的门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法，其中所述步骤（1）中L-精氨酸与纯化水的重量比为1:（5-15）。
3.根据权利要求1或2所述的门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法，其中所述步骤（1）中第一次调节pH值为8.3-9.6。
4.根据权利要求1或2所述的门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法，其中所述步骤（1）中L-精氨酸、激活剂、固定化精氨酸酶的重量比为100:（0.1-0.5）:（10-100）。
5.根据权利要求1或2所述的门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法，其中所述步骤（1）中搅拌反应的温度为30-40℃。
6.根据权利要求1或2所述的门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法，其中所述步骤（1）中第二次调节pH值为6.9-7.1。
7.根据权利要求1或2所述的门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法，其中所述步骤（1）、（2）中的溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
8.根据权利要求1或2所述的门冬氨酸鸟氨酸的工业化制备方法，其中所述步骤（2）中粗品与纯化水的重量比为1:3，纯化水与溶剂的比为1:（3-5），析晶温度优选70-75℃，养晶时间为0.5-1h。
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