CN113121646B - 一种结晶工艺制备多粘菌素甲磺酸钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于合成抗生素提取纯化技术领域，具体涉及一种结晶工艺制备多粘菌素甲磺酸钠的方法，(1)粘菌素、甲醛和亚硫酸氢钠在一定条件下反应得到多粘菌素甲磺酸钠溶液，干燥后，得到多粘菌素甲磺酸钠粗品；(2)将多粘菌素甲磺酸钠粗品用溶剂A在30‑45℃搅拌溶解，多粘菌素甲磺酸钠粗品与溶剂A的质量体积为1:3‑10，搅拌溶解时间为0.5‑5h，保温过滤得到不溶物钠盐，得到滤液；(3)滤液缓慢降温至0‑20℃，然后加入不良溶剂B，溶剂B体积为滤液体积的20‑50％，搅拌结晶，转速20‑60转/min，时间0.5‑3h；(4)过滤，滤饼干燥得到多粘菌素甲磺酸钠，步骤短、操作简单、收率高，适合商业化推广生产。
Description
技术领域
本发明属于合成抗生素提取纯化技术领域，具体涉及一种结晶工艺制备多粘菌素甲磺酸钠的方法。
背景技术
多粘菌素甲磺酸钠是硫酸粘菌素的前体药物，是硫酸粘菌素引入甲烷磺酸基后的产物，目的是降低硫酸粘菌素的毒性。因为硫酸粘菌素毒性太大，在美国作为非肠道给药是不允许的，一般口服用于治疗肠道感染，经化学修饰后的磺粘菌素毒性会大大降低，LD50降低了50倍以上，因此可以作为静脉给药，是治疗绿脓杆菌感染的首选药物。
关于多粘菌素甲磺酸钠的合成方法已属公知技术，即以硫酸多粘菌素E为原料，用水溶解后，先加甲醛溶液，然后再加亚硫酸氢钠溶液进行反应，即得粘菌素甲磺酸钠粗品溶液。在粗品溶液中存在大量杂质，未反应完全的硫酸多粘菌素E原料，及由该原料引入的硫酸根和过量的反应物甲醛和亚硫酸氢钠。因此，要想得到纯度较高的目的产物，必须最大程度地去除这些杂质，这样才能得到高活性的多黏菌素E甲磺酸钠。CN102161694B该专利提供了一种使用树脂进行分离纯化的工艺，生产操作繁琐，而且需要使用大量的酸碱来再生树脂，对环境造成一定的负担。CN101525377B该专利提供了一种使用超滤膜进行分离纯化的工艺，该方法操作周期长，且收率受到超滤膜设备死体积限制，在实际生产中很难达到较高收率。
根据FREEMANH.McMILLAN的文献《SodiumColistimethateI:DissociationsofAminomethanesulfonatesinAqueousSolution》，认为多粘菌素甲磺酸钠的中性水溶液各组分处于一种复杂的平衡状态。我们的初步实验也证实在多粘菌素甲磺酸钠在水溶液中各组分的含量很不稳定，对pH和时间比较敏然。因此以上两个专利提到的多粘菌素甲磺酸钠的制备方法存在一个明显的缺点：极易造成多粘菌素甲磺酸钠的组分变化，影响成品质量。并且以上两种制备都是小批量制备，不适合大规模生产，因此，有必要发明一种操作简单、工艺稳定，且制得的产品符合药典要求的多粘菌素甲磺酸钠，并使其生产量及质量达到工业化生产要求。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种结晶工艺制备多粘菌素甲磺酸钠的方法，能够缩短操作时间、简化操作步骤，提高收率，同时还能够满足质量要求，适合工业化大规模生产。
本发明采用的具体技术方案是：一种结晶工艺制备多粘菌素甲磺酸钠的方法，关键是，包括以下步骤：
(1)粘菌素、甲醛和亚硫酸氢钠在一定条件下反应得到多粘菌素甲磺酸钠溶液，干燥后，得到多粘菌素甲磺酸钠粗品；
(2)将多粘菌素甲磺酸钠粗品用溶剂A在30-45℃搅拌溶解，多粘菌素甲磺酸钠粗品与溶剂A的质量体积为1:3-10，搅拌溶解时间为0.5-5h，保温过滤得到不溶物钠盐，得到滤液，其中溶剂A为甲醇+水混合溶剂或者乙醇+水混合溶剂；
(3)滤液缓慢降温至0-20℃，然后加入不良溶剂B，溶剂B体积为滤液体积的20-50％，搅拌结晶，转速20-60转/min，时间0.5-3h；其中溶剂B为丙酮、乙腈或乙醚其中一种或至少两种；
(4)过滤，滤饼干燥得到多粘菌素甲磺酸钠。
优选的，所述的步骤(2)甲醇+水混合溶剂甲醇含量95-97％，多粘菌素甲磺酸钠粗品与甲醇+水混合溶剂的质量体积1:3-5。
优选的，乙醇+水混合溶剂乙醇含量85-90％，粘菌素甲磺酸钠粗品与乙醇+水混合溶剂的质量体积1:5-10。
优选的，所述的步骤(2)溶解时间为0.5-1h。
优选的，所述的步骤(3)滤液降温5-10℃，降温速率5℃/h。
优选的，所述的步骤(3)转速30-40转/min，时间为1-2h。
本发明的有益效果是：本发明使用的结晶工艺，将多粘菌素甲磺酸钠的提取纯化基本在有机溶剂的环境下进行，能够有效的避免多粘菌素甲磺酸钠在水溶液提取纯化过程中水解，解决多粘菌素甲磺酸钠制备过程中组分的变化问题，使多粘菌素甲磺酸钠中各组分符合EP 9.2药典要求，且该工艺步骤短、操作简单、收率高，适合于推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
(1)粘菌素、甲醛和亚硫酸氢钠在一定条件下反应得到多粘菌素甲磺酸钠溶液，干燥后，得到多粘菌素甲磺酸钠粗品；同时除去过量的反应物甲醛。
(2)将多粘菌素甲磺酸钠粗品用溶剂A在30-45℃搅拌溶解，多粘菌素甲磺酸钠粗品与溶剂A的质量体积为1:3-10，搅拌溶解时间为0.5-5h，保温过滤得到不溶物钠盐，得到滤液，其中溶剂A为甲醇+水混合溶剂或者乙醇+水混合溶剂；该不溶物为原料引入的硫酸根和过量的反应物亚硫酸氢钠等钠盐，进一步纯化多粘菌素甲磺酸钠粗品，使其质量标准中的硫酸化灰分达到合格要求。
(3)滤液缓慢降温至0-20℃，然后加入不良溶剂B，溶剂B体积为滤液体积的20-50％，搅拌结晶，转速20-60转/min，时间0.5-3h；其中溶剂B为丙酮、乙腈或乙醚其中一种或至少两种；该步骤通过降低温度和加入多粘菌素甲磺酸钠的不良溶剂，降低多粘菌素甲磺酸钠在溶剂中的溶解度，得到多粘菌素甲磺酸钠晶体。经过该结晶步骤，可以除去原料中引入的细菌内毒素。
(4)过滤，滤饼干燥得到多粘菌素甲磺酸钠。
实施例1
多粘菌素甲磺酸钠水溶液提取过程各组分稳定性考察
由粘菌素、甲醛和亚硫酸氢钠在一定条件下反应，得到多粘菌素甲磺酸钠粗品溶液，然后参考专利CN 102161694 B和CN 101525377 B的工艺，得到多粘菌素甲磺酸钠成品，对比粗品溶液和成品的各组分(EP9.2药典规定的组分)见表1。
表1.多粘菌素甲磺酸钠粗品溶液和成品组分含量对比(％)
从上表可看出，水相常规提取过程会导致多粘菌素甲磺酸钠各组分含量变化。因此研究结晶工艺，缩短多粘菌素甲磺酸钠在水溶液中的时间，避免各组分变化。
实施例2
多粘菌素甲磺酸钠溶解度研究
使用多粘菌素甲磺酸钠原粉进行溶解度研究，为确定多粘菌素甲磺酸钠的结晶方式提供数据。
实验1：考察常温下多粘菌素甲磺酸钠的溶解度。100mL水在20℃搅拌状态下可溶解70g以上的多粘菌素甲磺酸钠，说明蒸发结晶和降温结晶不适用。
实验2：考察多粘菌素甲磺酸钠在常用溶剂中的溶解度。常温(20℃)下，甲醇和乙醇微溶，100mL水溶解0.5-1g；常温(20℃)和40℃温度下，多粘菌素甲磺酸钠在丙酮、乙腈、乙醚、丁酮、乙酸丁酯、二氯甲烷、正丁醇均不溶。实验得到多粘菌素甲磺酸钠的不良溶剂。
实施例3
多粘菌素甲磺酸钠结晶方式选择
根据实验1和实验2的结果，考察溶析结晶的可能性。
实验3：考察溶析结晶的可能性。配置溶液：使用100mL水溶解50g多粘菌素甲磺酸钠。然后加入可与水互溶的不良溶剂：甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、丙醇、异丙醇各500mL，均无明显固体析出，该方案不可行。分析实验现象：①丙酮、乙腈、丙醇、异丙醇与多粘菌素甲磺酸钠水溶液混合不均匀，下次为浅黄色，上次白色；③甲醇和乙醇能与多粘菌素甲磺酸钠水溶液混溶。
经过对实验3现象的分析，认为多粘菌素甲磺酸钠在水中的溶解性过高，导致溶析结晶不适用，因此考虑更换多粘菌素甲磺酸钠的溶剂。根据实验2的溶解度情况，多粘菌素甲磺酸钠在水中溶解度过大，在有机溶剂中溶解度过小，无合适的溶剂使用。创新性的考虑使用有机溶剂+水的混合溶剂来作为多粘菌素甲磺酸钠的溶剂，然后用不良溶剂进行结晶。
实验4：多粘菌素甲磺酸钠的混合溶剂筛选。本专利结晶工艺的目的是减少多粘菌素甲磺酸钠的水解，因此限定混合溶剂的水含量在20％以下。甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、丙醇和异丙醇，分别与水混合后，在常温下(20℃)每100mL混合溶剂中溶解多粘菌素甲磺酸钠的质量见表2。
表2.常温下(20℃)每100mL混合溶剂中溶解多粘菌素甲磺酸钠的质量(g)
| 混合溶剂水含量 | 20％水 | 15％水 | 10％水 | 5％水 | 3％水 | 2％水 |
| 甲醇+水混合溶剂 | ＞20 | ＞20 | 20 | 16 | 6 | 微溶 |
| 乙醇+水混合溶剂 | ＞20 | 18 | 10 | 5 | 微溶 | 不溶 |
| 丙酮+水混合溶剂 | 微溶 | 微溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 |
| 乙腈+水混合溶剂 | 微溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 |
| 丙醇+水混合溶剂 | 微溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 |
| 异丙醇+水混合溶剂 | 微溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 |
根据表2的数据，多粘菌素甲磺酸钠在甲醇+水混合溶剂和乙醇+水混合的溶解度适合进行溶析结晶。表明有机溶剂+水的作为多粘菌素甲磺酸钠的溶剂可行。
实施例4
由粘菌素100g、甲醛和亚硫酸氢钠在一定条件下反应得到多粘菌素甲磺酸钠溶液，干燥后，得到多粘菌素甲磺酸钠粗品216g，单步质量收率216％。
然后将100g多粘菌素甲磺酸钠粗品加入到95％的甲醇水溶液300mL中，45℃搅拌溶解，搅拌0.5-1h，然后保温过滤，除去不溶物(钠盐28g)，得到滤液。滤液缓慢降温至降温至10℃，然后分别加入丙酮60mL，搅拌2h，转速50转/min，缓慢降温(降温速率5℃/h)，析出晶体，过滤，滤饼干燥可得到多粘菌素甲磺酸钠66g，单步质量收率66％。总收率142％，对比多粘菌素甲磺酸钠粗品和成品组分含量基本无变化，见表3。
表3.多粘菌素甲磺酸钠粗品和成品组分
| 组分含量 | EP9.2药典 | 粗品 | 成品 |
| CMS E1ASM8 | 5.0-9.5 | 8.73 | 8.84 |
| CMS E1ASM6 | 6.5-9.5 | 7.21 | 7.19 |
| CMS E1ASM4 | 2.0-5.0 | 3.65 | 3.59 |
| CMS E2ASM8 | 0.5-2.0 | 1.41 | 1.38 |
| CMS E2ASM6 | 0.5-2.5 | 2.18 | 2.04 |
| CMS E2ASM4 | ≤1.5 | 1.24 | 1.15 |
实施例5
由粘菌素100g、甲醛和亚硫酸氢钠在一定条件下反应得到多粘菌素甲磺酸钠溶液，干燥后，得到多粘菌素甲磺酸钠粗品218g，单步质量收率218％。
然后将50g多粘菌素甲磺酸钠粗品加入到95％的甲醇水溶液200mL中，40℃搅拌溶解，搅拌0.5-1h，然后保温过滤，除去不溶物(14.3g)，得到滤液。
滤液缓慢降温至降温至10℃，然后分别加入丙酮、乙腈和乙醚40mL-100mL，搅拌2h，转速30转/min，缓慢降温(降温速率5℃/h)，析出晶体，过滤，滤饼干燥可得到多粘菌素甲磺酸钠。不同不良溶剂的收率见表4。
表4.多粘菌素甲磺酸钠收率
实施例6
由粘菌素100g、甲醛和亚硫酸氢钠在一定条件下反应得到多粘菌素甲磺酸钠溶液，干燥后，得到多粘菌素甲磺酸钠粗品210g，单步质量收率210％。
然后将100g多粘菌素甲磺酸钠粗品加入到90％的乙醇水溶液400mL中，45℃搅拌溶解，搅拌0.5-1h，然后保温过滤，除去不溶物(钠盐27g)，得到滤液。滤液缓慢降温至降温至10℃，然后分别加入乙腈100mL，搅拌2h，转速40转/min，缓慢降温(降温速率10℃/h)，析出晶体，过滤，滤饼干燥可得到多粘菌素甲磺酸钠58.0g，单步质量收率58％。总收率121％，对比多粘菌素甲磺酸钠粗品和成品组分含量基本无变化，见表5。
表5.多粘菌素甲磺酸钠粗品和成品组分
| 组分含量 | EP9.2药典 | 粗品 | 成品 |
| CMS E1ASM8 | 5.0-9.5 | 8.61 | 8.81 |
| CMS E1ASM6 | 6.5-9.5 | 7.67 | 7.74 |
| CMS E1ASM4 | 2.0-5.0 | 3.95 | 4.05 |
| CMS E2ASM8 | 0.5-2.0 | 1.21 | 1.25 |
| CMS E2ASM6 | 0.5-2.5 | 2.03 | 1.94 |
| CMS E2ASM4 | ≤1.5 | 1.14 | 1.07 |
由上述实施例可明显看出，本发明的技术方案工艺步骤短、操作简单、收率高，适合于推广应用，适合大规模工业化生产，质量与产量均有保障，弥补了现有技术中难以大规模生产质量统一的多粘菌素甲磺酸钠的短板。
Claims (4)
1.一种结晶工艺制备多粘菌素甲磺酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)粘菌素、甲醛和亚硫酸氢钠在一定条件下反应得到多粘菌素甲磺酸钠溶液，干燥后，得到多粘菌素甲磺酸钠粗品；
(2)将多粘菌素甲磺酸钠粗品用溶剂A在30-45℃搅拌溶解，多粘菌素甲磺酸钠粗品与溶剂A的质量体积为1:3-10，搅拌溶解时间为0.5-5h，保温过滤得到不溶物钠盐，得到滤液，其中溶剂A为甲醇+水混合溶剂或者乙醇+水混合溶剂；
(3)滤液缓慢降温至0-20℃，然后加入不良溶剂B，溶剂B体积为滤液体积的20-50％，搅拌结晶，转速20-60转/min，时间0.5-3h；其中溶剂B为丙酮、乙腈或乙醚其中一种或至少两种；
(4)过滤，滤饼干燥得到多粘菌素甲磺酸钠；
所述的步骤(2)甲醇+水混合溶剂甲醇含量95-97％，多粘菌素甲磺酸钠粗品与甲醇+水混合溶剂的质量体积1:3-5；乙醇+水混合溶剂乙醇含量85-90％，粘菌素甲磺酸钠粗品与乙醇+水混合溶剂的质量体积1:5-10。
2.根据权利要求1所述的一种结晶工艺制备多粘菌素甲磺酸钠的方法，其特征在于：所述的步骤(2)溶解时间为0.5-1h。
3.根据权利要求1所述的一种结晶工艺制备多粘菌素甲磺酸钠的方法，其特征在于：所述的步骤(3)滤液降温5-10℃，降温速率5℃/h。
4.根据权利要求1所述的一种结晶工艺制备多粘菌素甲磺酸钠的方法，其特征在于：所述的步骤(3)转速30-40转/min，时间为1-2h。
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