CN113105500A - 电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺 - Google Patents
电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电渗析法在L‑α‑甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺，涉及手性药物L‑α‑甘磷酸胆碱的分离提纯领域，皆在提供一种生产周期短、污染小、收率高、生产成本低的电渗析法在L‑α‑甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐新工艺。其工艺是将包含氯化钠等盐的L‑α‑甘磷酸胆碱粗品水溶液输入到电渗析设备中进行除盐处理，得到合格产品。本发明的有益效果主要体现缩短了生产周期，操作简便，更重要的是极大地减少了废水的产生量，减轻了环保压力，更能提高生产能力，是适合L‑α‑甘磷酸胆碱规模化的生产新工艺。
Description
技术领域
本发明涉及手性药物L-α-甘磷酸胆碱的分离提纯领域，具体涉及萃取法、酶法、半合成法以及化学合成法制备得到的L-α-甘磷酸胆碱粗品纯化除盐新工艺。
背景技术
L-α-甘磷酸胆碱为化学药物的三类新药，是全合成的一种手性原料药，近几年大批制药公司上市了L-α-甘磷酸胆碱的制剂药物，有片剂、胶囊剂、注射剂等；还有很多制药公司处于临床研究状态。L-α-甘磷酸胆碱被认为是世界上最有效的大脑营养素之一，并且在世界各地涉及记忆的临床环境中被广泛使用，尤其是用于治疗阿兹海默症的方面。从国外多年的临床疗效来看， L-α-甘磷酸胆碱在治疗老年痴呆症方面疗效显著且副作用少，并且具有良好的耐受性与安全性，被医药界称为“大脑的防衰老营养素”，在美国广泛添加在健脑减肥的营养膳食剂与各种保健品和饮料中，是具有强大的生命力和市场前景的药物。
L-α-甘磷酸胆碱的来源主要有两种，一种是天然产物分离提取，但分离产物纯度低(见GB2058792；US2864848；US5100787；US53115023；JP61158990)，杂质多，原料成本高，操作复杂，工业化程度不高。另外一种是化学法合成，以其原料来源广泛，价格低，杂质少的优点，成为目前L-α-甘磷酸胆碱的主要来源。
欧洲专利EP0486100利用2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷和R-甘油醇缩丙酮反应，然后在稀盐酸中脱丙酮叉保护得L-α-甘磷酸胆碱粗品，再经过离子交换树脂得纯品。反应式如下：
本方法缺点是两种原料都不容易得到，2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷性质非常活泼，在空气中不稳定；R-甘油醇缩丙酮价格昂贵，原料成本和市面上商品化的L-α-甘磷酸胆碱价格相当，此条路线工业化不现实。
中国专利CN101544667A利用缩水甘油和对甲基苯磺酰氯反应得到对甲苯磺酸缩水甘油酯然后与磷酰基胆碱四烷基氢氧化铵反应，再水解开环得到L- α-甘磷酸胆碱氯化物，在经过离子交换树脂法处理得到最终产品，收率53％。
反应式如下；
中国专利CN101967160A和CN104844647A利用碳酸钠将氯化磷酰胆碱钙盐置换成钠盐或钾盐，然后和R-3-氯-1，2-丙二醇在乙醇中反应得到L-α- 甘磷酸胆碱氯化物，用离子交换树脂除盐，再重结晶得到L-α-甘磷酸胆碱。反应式如下：
在WO2007145476中，使用R-缩水甘油与磷酰胆碱作为原料，两者之间发生反应，从而得到L-α-甘磷酸胆碱粗品。粗品经过离子交换树脂出处理，得到L-α-甘磷酸胆碱纯品，反应式如下；
中国专利CN102041281A利用磷脂酶对卵磷脂(PC)酰基进行水解，生成 Sn-2-溶血磷脂，发生酰基转移生成Sn-1-溶血磷脂，再次水解得到L-α-甘磷酸胆碱，将没反应物浓缩，脱色，离子交换树脂除盐纯化，得到无色的L- α-甘磷酸胆碱的水溶液，真空条件下除水得到L-α-甘磷酸胆碱。
以上各种合方法，无论是萃取法、酶法、半合成法，还是化学合成法，都采用了离子交换树脂法出去粗品L-α-甘磷酸胆碱中的盐，得到L-α-甘磷酸胆碱粗品内盐。采用离子交换树脂法，就需要使用过大量的水来溶解粗品，同时在活化树脂柱时，还需要大量的酸、碱及纯化水来活化树脂及处理树脂。处理这些大量的废水及增加了生产成本，还造成了对环境的污染；此外，采用离子交换树脂除盐，处理效率很低，大大降低了产能；对大规模生产及产能的扩大带来了不便，无法实现真正的规模化生产。
电渗析(ED)是在直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性，带电离子透过离子交换膜定向迁移，从水溶液和其他不带电组分中分离出来，从而实现对溶液的浓缩、淡化精制和提纯的目的。目前电渗折技术己发展成一个大规模的化工单元过程，在膜分离领域占有重要地位。广泛应用于化工脱盐，海水淡化，食品医药和废水处理等领域，在某些地区已成为饮用水的主要生产方法，具有能量消耗少，经济效益显著；装置设计与系统应用灵活，操作维修方便，不污染环境，装置使用寿命长，原水的回收率高等优点。
发明内容
为了解决现有技术存在的缺点，本发明采用电渗析法替代传统的离子交换树脂来处理各种工艺中粗品L-α-甘磷酸胆碱中的盐，得到L-α-甘磷酸胆碱成品。该电渗析法更为合理、操作简单、产品收率高、纯度高，符合国家大力提倡的清洁环保要求，废水减少10-20倍，另外大大降低了工艺成本，易于实现工业生产。
实现上述目的本发明的技术方案为，电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺，将包含L-α-甘磷酸胆碱的含盐水溶液输入到电渗析设备中进行除盐处理。
优选的，将所述的除盐处理是在一台电渗析设备中处理或两台、多台电渗析设备串联进行除盐处理。
优选的，将所述的除盐处理是将包含L-α-甘磷酸胆碱的含盐水溶液在输入电渗析设备前调整pH＝5～7.
优选的，所述的除盐处理的电渗析设备，在处理时的物料流量控制在 6～12m3/h。
优选的，所述的除盐处理的电渗析设备，电渗析在处理除盐时的电压控制在160～250V。
优选的，所述的除盐处理的电渗析设备，电渗析在处理除盐时的电流控制在50～150A。
优选的，所述的除盐处理的电渗析设备，其内部采用的膜堆可采用均相膜、异相膜以及合金膜中的任意一种或几种的混合。
优选的，所述的除盐处理的电渗析设备，完成时L-α-甘磷酸胆碱的水溶液的电导率达到0.1ms/cm以下。
L-α-甘磷酸胆碱在合成过程中，无论是萃取法、酶法、半合成法，还是化学合成法都先要先制备L-α-甘磷酸胆碱的粗品——L-α-甘磷酸胆碱外盐水溶液，然后经电渗析除盐和精制得到L-α-甘磷酸胆碱成品。
该纯化除盐工艺与离子交换工艺比较：使用离子交换树脂，树脂要进行再生和洗涤，需要使用大量的盐酸、氢氧化钠和纯化水。除了正常处理掉的盐外，在树脂活化过程中，还额外产生了大量高盐废水，导致传统生产工艺不但运行成本高，而且环保问题严重。用离子交换树脂工艺生产周期一批需要40h，而电渗析一批需要3-5h，大大缩短了生产周期，为规模化生产提供了可能。
电渗析工艺比离子交换树脂工艺原辅料也大大降低：
| 序号 | 项目 | 离子交换树脂 | 电渗析 |
| 1 | 进料水液溶度 | 5％以内 | 可以高达50％ |
| 2 | 废水排放(吨/吨料) | 24 | 4 |
| 3 | 活化用水 | 150 | 无 |
| 4 | 盐酸 | 若干 | 无 |
| 5 | 氢氧化钠 | 若干 | 无 |
从除盐收率情况来看，电渗析法采用不同膜，收率略有不同。常用电渗析除盐膜堆可采用如下三种膜，分别为均相膜、异相膜和合金膜。采用均相膜收率高达98-99％，采用合金模的收率可打97-98％，采用异相膜收率可以达到95-97％；而采用离子交换树脂法的收率只有95％，也就是说采用电渗析法除盐的收率要略高于离子交换树脂法。
所述的除盐处理可以是在一台电渗析设备下进行处理，也可以用两台或多台电渗析串联后进行除盐处理。
将各种合成方法制备的含盐L-α-甘磷酸胆碱粗品水溶液，加入适当的酸碱，调节水液的pH值在5-7。
调节电渗析设备的浓水、淡水、极水调节阀使三者压力相等维持在 0.2～0.05MPa左右，此时流量在6～12m3/h，电压控制在160～250V，电流控制在50～150A。
经电渗析处理除盐，直至L-α-甘磷酸胆碱溶液的电导率小于0.1ms/cm 为合格。
从产品质量开看，采用电渗析法除盐和精制后所得L-α-甘磷酸胆碱成品质量符合美国USP标准和韩国药典标准。
本发明的优点及有益效果是：
缩短了生产周期，操作简便，更重要的是极大地减少了废水的产生量，减轻了环保压力，更能提高生产能力，是适合L-α-甘磷酸胆碱规模化的生产新工艺。
附图说明
图1为L-α-甘磷酸胆碱的1H NMR图。
图2为L-α-甘磷酸胆碱的13C NMR图。
图3为L-α-甘磷酸胆碱的红外图。
图4为L-α-甘磷酸胆碱的NEG-MST图。
图5为L-α-甘磷酸胆碱的POS-MS图。
图6为L-α-甘磷酸胆碱的LC图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
将磷酸胆碱钙盐经置换得到磷酸胆碱钾盐和钠盐，然后与R-3-氯-1,2- 丙二醇进行缩合反应，经处理得到L-α-甘磷酸胆碱的粗品水溶液含固量20％左右；调节母液的pH值为6.0；打开电渗析电源，将浓、淡、极水泵以及均相膜膜堆的各个阀门按要求打开；开启进料水泵开，调节浓、淡、极水调节阀使三者压力相等维持在0.2～0.05MPa左右，此时流量在6-12m3/h，电压控制在160～250V，电流控制在50～150A。将含有氯化钠的L-α-甘磷酸胆碱的粗品水溶液在电渗析设备下进行纯化除盐，直至溶液的电导率小于0.1ms/cm，产出流量为2.0～4.0m3/h，完成纯化除盐处理工艺。设备运行时间4小时，收率98.6％；经精制得到L-α-甘磷酸胆碱成品，含量99.6％。
实施例2：
将磷酸胆碱与R-缩水甘油进行缩合反应，经处理得到L-α-甘磷酸胆碱的粗品水溶液含固量30％左右；调节母液的pH值为5～7；打开电渗析电源，将浓、淡、极水泵以及异相膜膜堆的各个阀门按要求打开；开启进料水泵开，调节浓、淡、极水调节阀使三者压力相等维持在0.2～0.05MPa左右，此时流量在6-12m3/h，电压控制在160～250V，电流控制在50～150A。将含有氯化钠的L-α-甘磷酸胆碱的粗品水溶液在电渗析设备下进行纯化除盐，直至溶液的电导率小于0.1ms/cm，产出流量为2.0～4.0m3/h，完成纯化除盐处理工艺。设备运行时间3小时，收率96.6％；经精制得到L-α-甘磷酸胆碱成品，含量 99.7％。
实施例3：
磷脂酶对卵磷脂(PC)酰基进行水解，生成Sn-2-溶血磷脂，发生酰基转移生成Sn-1-溶血磷脂，再次水解得到L-α-甘磷酸胆碱，经处理得到L-α- 甘磷酸胆碱的粗品水溶液含固量15％左右；调节母液的pH值为5～7；打开电渗析电源，将浓、淡、极水泵以及合金膜膜堆的各个阀门按要求打开；开启进料水泵开，调节浓、淡、极水调节阀使三者压力相等维持在0.2～0.05MPa 左右，此时流量在6-12m3/h。电压控制在160～250V，电流控制在50～150A。将含有氯化钠的L-α-甘磷酸胆碱的粗品水溶液在电渗析设备下进行纯化除盐，直至溶液的电导率小于0.1ms/cm，产出流量为2.0～4.0m3/h，完成纯化除盐处理工艺。设备运行时间5小时，收率97.3％；经精制得到L-α-甘磷酸胆碱成品，含量99.5％。
实施例4：
R-缩水甘油和对甲基苯磺酰氯反应得到对R-甲苯磺酸缩水甘油酯然后与磷酰基胆碱四烷基氢氧化铵反应，再水解开环得到L-α-甘磷酸胆碱氯化物，经处理得到L-α-甘磷酸胆碱的粗品水溶液含固量25％左右；调节母液的pH 值为5～7；打开电渗析电源，将浓、淡、极水泵以及均相膜膜堆的各个阀门按要求打开；开启进料水泵开，调节浓、淡、极水调节阀使三者压力相等维持在0.2～0.05MPa左右，此时流量在6-12m3/h。电压控制在160～250V，电流控制在50～150A。将含有氯化钠的L-α-甘磷酸胆碱的粗品水溶液在电渗析设备下进行纯化除盐，直至溶液的电导率小于0.1ms/cm，产出流量为2.0～4.0m3/h，完成纯化除盐处理工艺。设备运行时间4小时，收率98.4％；经精制得到L- α-甘磷酸胆碱成品，含量99.5％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺，其特征在于，将包含L-α-甘磷酸胆碱的含盐水溶液输入到电渗析设备中进行除盐处理。
2.根据权利要求1所述的电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺，其特征在于，将所述的除盐处理是在一台电渗析设备中处理或两台、多台电渗析设备串联进行除盐处理。
3.根据权利要求1或2所述的电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺，其特征在于，将所述的除盐处理是将包含L-α-甘磷酸胆碱的含盐水溶液在输入电渗析设备前调整pH＝5～7。
4.根据权利要求1所述的电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺，其特征在于，所述的除盐处理的电渗析设备，在处理时的物料流量控制在6～12m3/h。
5.根据权利要求1所述的电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺，其特征在于，所述的除盐处理的电渗析设备，电渗析在处理除盐时的电压控制在160～250V。
6.根据权利要求1所述的电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺，其特征在于，所述的除盐处理的电渗析设备，电渗析在处理除盐时的电流控制在50～150A。
7.根据权利要求1和2所述的电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺，其特征在于，所述的除盐处理的电渗析设备，其内部采用的膜堆可采用均相膜、异相膜以及合金膜中的任意一种或几种的混合。
8.根据权利要求1和2所述的电渗析法在L-α-甘磷酸胆碱生产中的纯化除盐工艺，其特征在于，所述的除盐处理的电渗析设备，完成时L-α-甘磷酸胆碱的水溶液的电导率达到0.1ms/cm以下。
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