CN113563397B - 阿贝卡星的纯化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阿贝卡星的纯化方法。本发明通过纳滤膜过滤获得可用于树脂柱分离的阿贝卡星粗品，使得在进行离子交换树脂柱分离时，使用的树脂、溶剂量大大减少、分离时间缩短、废水废液产生量减少，同时，阿贝卡星纯品的收率和纯度得到改善。本发明的方法可大大提高阿贝卡星的纯化效率，降低其成本，具有很高的经济价值和环保价值，适合在产业上推广使用。

Description

阿贝卡星的纯化方法

技术领域

本发明涉及医药领域，具体而言，本发明涉及一种阿贝卡星的纯化方法。

背景技术

阿贝卡星(Arbekacin，C₂₂H₄₄N₆O₁₀)是一种人工合成的氨基糖苷类抗生素，对庆大霉素、卡那霉素及丁胺卡那霉素耐药菌有强抗菌活性。与其他氨基糖苷类比较，对源于葡萄球菌的各种非活化酶均极稳定，而且对临床上缺少有效治疗药物的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)及耐头孢菌素金黄色葡萄球菌(CR-SA)抗菌活力强。其抗菌作用在当前氨基糖苷类品种中是最好的，并明显强于头孢唑林、头孢美唑、泰能、甲氧西林、红霉素及氧氟沙星等药品，略逊于利福平，但不易产生耐药菌株。适用于呼吸道、泌尿道等的感染以及MRSA所致的败血症。

阿贝卡星的产品专利保护期己过，但是由于其合成路线过长、产率不高、纯化困难，因此在国际市场上阿贝卡星奇缺而且价格非常昂贵。现有阿贝卡星合成工艺中，阿贝卡星粗品含有大量盐，粗品中阿贝卡星的质量含量少，纯化时通常需要用到离子交换树脂，例如：CN101575354A的阿贝卡星合成方法有10个步骤，在步骤1、5、6、9四个步骤中均需要将反应液用大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂(如HD-2)分离纯化；CN102786564A的阿贝卡星合成方法有10个步骤，在步骤6、7、10三个步骤中也需要将反应液用阳离子交换树脂(如CT-180)分离纯化；CN103204887A的9个步骤中，步骤4、5和8、9分别需要用弱酸性阳离子交换树脂CD-180和弱酸性阳离子交换树脂HD-2分离纯化；CN104447908A也在三个步骤中用到了阳离子交换树脂以分离纯化；CN108358983A与CN104447908A的工艺相同，同样在三个步骤中用到了阳离子交换树脂以分离纯化。事实上，由于阿贝卡星粗品含有大量盐，粗品中阿贝卡星的质量含量少，因此选择离子交换树脂进行纯化也是不得以而为之。但是，在纯化时需要用到的离子交换树脂量大，洗脱剂用量也大，对设备、人工、环境、经济性不友好。因此，亟待寻找一种能够有效纯化阿贝卡星产品的方法。

膜过滤是一种精密分离技术，可以实现分子级过滤，它是利用膜孔隙的选择透过性进行两相分离的技术。以膜两侧的压力差为推动力，使溶剂、无机离子、小分子等透过膜，而截留微粒及大分子。膜过滤广泛应用于水质处理、染料提纯、发酵液浓缩等领域。但是，尚未发现在阿贝卡星的纯化过程中使用膜过滤。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种阿贝卡星粗品的纯化方法，所述方法包括：将含有阿贝卡星的粗品溶液进行纳滤的步骤。

在本发明的一个方案中，所述阿贝卡星的纯化方法包括：

1)将含有阿贝卡星的粗品溶液通过纳滤膜，收集纳滤膜截留物粗品；

2)用离子交换树脂纯化步骤1)的截留物粗品，得到纯化的阿贝卡星。

纳滤(Nanofiltration，NF)是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，可截留分子量200-1000道尔顿的有机化合物。本发明发现，在利用离子交换树脂对阿贝卡星的母液进行纯化之前，先利用纳滤膜进行纳滤，可以降低离子交换树脂纯化步骤难度和操作量，提高阿贝卡星纯品的收率。

在一个实施方案中，所述含有阿贝卡星的粗品溶液可以是阿贝卡星生产过程中任一阶段的包含阿贝卡星的母液，尤其是阿贝卡星反应物母液。此外，所述含有阿贝卡星的粗品溶液也可以是阿贝卡星粗品溶于有机溶剂后获得的粗品溶液。

优选的，所述含有阿贝卡星的粗品溶液为含有阿贝卡星和杂质。其中，所述含有阿贝卡星的粗品溶液中，阿贝卡星的含量为0.1～30％，优选0.5～20％，更优选1～10％，最优选1～5％。

优选的，所述含有阿贝卡星的粗品溶液中，所含有的溶质里阿贝卡星的含量在95％以下，优选在80％以下，更优选在70％以下，最优选在55％以下；还优选的，阿贝卡星的含量在5％以上，优选在20％以上，更优选在30％以上，最优选在45％以上。

所述含有阿贝卡星的粗品溶液中，所含有的溶质里杂质的含量在5％以上，优选在20％以上，更优选在30％以上，最优选在45％以上。还优选的，所述杂质的含量在95％以下，优选在80％以下，更优选在70％以下，最优选在55％以下。

本发明中，所述含量在没有其他说明的情况下，指质量百分含量。

优选的，所述含有阿贝卡星的粗品溶液也可以是上述包含阿贝卡星的母液蒸除部分溶剂后获得的含有阿贝卡星的粗品溶液；或者是上述包含阿贝卡星的母液蒸干溶剂后重新溶解于溶剂中获得的含有阿贝卡星的粗品溶液。

优选的，所述含有阿贝卡星的粗品溶液为来源于按照CN101575354A、CN102786564A、CN103204887A、CN104447908A、CN108358983A等文献方法获得的包含阿贝卡星的母液。上述文献以引用的方式全文并入到本发明中。

优选的，所述含有阿贝卡星的粗品溶液为按照CN102786564A的方法获得的包含阿贝卡星的母液，尤其是在步骤(10)中获得的包含阿贝卡星的母液，特别是肼解反应完成以后。根据阿贝卡星合成路线的特点，所述阿贝卡星母液中的杂质主要为盐。

在一个实施方案中，本发明的纯化方法还包括在纳滤之前对含有阿贝卡星的粗品溶液进行前处理的步骤，所述前处理步骤包括将含有阿贝卡星的粗品溶液调整至基本上中性；然后除去不溶物。

优选的，所述将含有阿贝卡星的粗品溶液调整至基本上中性是指将溶液pH值调整至6～8之间，优选6～7之间。

在一个实施方案中，当含有阿贝卡星的粗品溶液呈碱性时，用酸将含有阿贝卡星的粗品溶液调整至基本上中性。优选的，所述酸选自盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸中的至少一种。更优选的，所述酸选自盐酸，特别是稀盐酸。

在一个实施方案中，当含有阿贝卡星的粗品溶液呈酸性时，用碱将含有阿贝卡星的粗品溶液调整至基本上中性。优选的，所述碱选自氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、氨水中的至少一种；所述氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾，所述碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾，所述碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾。

优选的，所述除去不溶物的步骤包括静置、过滤、离心中的一种。所述过滤包括常压过滤、加压过滤以及减压过滤中的一种。

在一个实施方案中，所述纳滤膜可以选用市售常规的纳滤膜，为了便于操作，优选的纳滤膜可以为卷式纳滤膜、管式纳滤膜、中空纤维纳滤膜或平板纳滤膜。具体的纳滤膜的材质根据含有阿贝卡星的粗品溶液中的有机溶剂来确定，即选用对所使用的有机溶剂具有可耐受性材质的纳滤膜，比如聚酰亚胺膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚砜膜、聚二甲基硅烷膜、聚丙烯膜、聚酰胺膜、醋酸纤维素类膜等，本领域技术人员可以根据经验以及现有技术进行选择，在此不再赘述。

优选的，所述纳滤膜为截留分子量为200-500道尔顿，进一步优选300-500道尔顿的纳滤膜。其中，纳滤膜的截留分子量是指膜对被截留物质的截留率大于90％时被截留物质的分子量，其用来表示膜的截留性能。

在一个实施方案中，纳滤时优选在室温下进行。

在一个实施方案中，纳滤时的压强为30-200psi，优选的，所述压强为30-150psi，进一步优选50-125psi。

在一个实施方案中，步骤1)中收集纳滤膜截留物粗品包括用溶剂对被纳滤膜截留的截留物进行冲洗，然后过滤以收集纳滤膜截留物粗品。

优选的，所述溶剂包括醇类溶剂如甲醇或乙醇，醚类溶剂如乙醚、甲基丁基醚、四氢呋喃，烃类溶剂如环己烷、正己烷、石油醚、甲苯，酯类溶剂如乙酸乙酯、乙酸甲酯，以及乙腈、水等，但不限于些。更优选的，所述溶剂为水。

在一个实施方案中，步骤2)中所述离子交换树脂包括阳离子交换树脂，优选弱酸性阳离子交换树脂，更优选大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。所述离子交换树脂的具体型号可以包括HD-1、HD-2、CT-180、CD-180、D113、D151、D152等，但不限于此。

在一个实施方案中，步骤2)中离子交换树脂纯化时洗脱剂为碱性水溶液，优选氨水。优选的，步骤2)中采用梯度浓度的氨水洗脱，梯度浓度的范围为0.01mol/L～1mol/L，优选0.03mol/L～0.5mol/L，更优选0.05mol/L～0.3mol/L。

在本发明的另一方面，本发明还涉及所述阿贝卡星反应物母液的制备方法，所述方法包括：

将1-氮-(L-4-邻苯二甲酰亚胺基-2-羟基丁酰基)-地贝卡星置于有机溶剂中搅拌，加入水合肼进行肼解反应，获得所述阿贝卡星反应物母液。

进一步地，所述1-氮-(L-4-邻苯二甲酰亚胺基-2-羟基丁酰基)-地贝卡星的制备方法包括：

①1-邻苯二甲酰亚胺基-3-羟基丁酰基-氧-邻苯二甲酰亚胺的制备

在有机溶剂中使将γ-邻苯二甲酰亚胺基-α-羟基丁酸、N-羟基邻苯二甲酰亚胺和N,N-二环己基碳酰亚胺反应得到1-邻苯二甲酰亚胺基-3-羟基丁酰基-氧-邻苯二甲酰亚胺；

②在有机溶剂/水体系中使甲硅烷基地贝卡星与1-邻苯二甲酰亚胺基-3-羟基丁酰基-氧-邻苯二甲酰亚胺反应，然后再加入酸继续反应，浓缩后用碱调至中性，过滤并收集滤液，去除溶剂后得到1-氮-(L-4-邻苯二甲酰亚胺基-2-羟基丁酰基)-地贝卡星。

进一步地，所述甲硅烷基地贝卡星的制备方法包括：

在有机溶剂中使地贝卡星、六甲基二硅胺烷、三甲基氯硅烷反应，去除溶剂得到甲硅烷基地贝卡星。

优选的，所述有机溶剂包括醇类溶剂如甲醇或乙醇，醚类溶剂如乙醚、甲基丁基醚、四氢呋喃，烃类溶剂如环己烷、正己烷、石油醚、甲苯，酯类溶剂如乙酸乙酯、乙酸甲酯，以及乙腈等，但不限于些。

优选的，所述酸选自盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸中的至少一种。更优选的，所述酸选自盐酸，特别是稀盐酸。

在本发明的第三方面，本发明还涉及一种阿贝卡星的制备方法，所述方法包括：

在阿贝卡星的制备工艺中，在任何需要离子交换树脂的纯化步骤之前，将待纯化的溶液通过纳滤膜，收集纳滤膜截留物粗品，然后再用离子交换树脂纯化。

优选的，所述需要离子交换树脂的纯化步骤选自但不限于以下的至少一个：

a.阿贝卡星纯化步骤；

b.地贝卡星纯化步骤；

c.3',4'-双脱氧-3'-烯-卡那霉素B纯化步骤；

d.1-氮-(L-4-氨基-2-羟基丁酰)-3',4'-二脱氧-3',4'-二脱氢-卡那霉素B纯化步骤；

e.3',4'-二脱氧-3',4'-二脱氢-卡那霉素B纯化步骤；

f.4”,6”-氧-环亚己基卡那霉素B纯化步骤；

g.2',6'-三-N-叔丁氧羰基-3',4'-双脱氧-3',4'双脱氢-卡那霉素B纯化步骤。

在上述纳滤工艺中，纳滤膜的截留分子量依照待纯化对象的分子量确定；纳滤膜的种类可由本领域技术人员根据经验以及现有技术进行选择。

有益效果：

本发明的纯化方法中，纳滤膜会截留特定分子量的有机化合物，通过前处理以及纳滤膜的过滤，含有阿贝卡星的粗品溶液中溶剂连同溶液中的无机盐、小分子反应物会被除去，阿贝卡星会被截留，能够达到初步纯化的目的，并且无需减压蒸除溶剂即可获得可用于树脂柱分离的阿贝卡星粗品。之后再用离子交换树脂柱分离时，使用的树脂、溶剂量大大减少、分离时间缩短、废水废液产生量减少，同时，阿贝卡星纯品的收率和纯度得到改善。因此，本发明的方法可大大提高阿贝卡星的纯化效率，降低其成本，具有很高的经济价值和环保价值，适合在产业上推广使用。

具体实施方式

以下将对发明的优选实例进行详细描述。所举实例是为了更好地对发明内容进行，并不是发明内容仅限于实例。根据发明内容对实施方案的非本质的改进和调整，仍属于发明范畴。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道购买得到的常规产品。

下面实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售产品。

合成例1：

步骤(1)：甲硅烷基地贝卡星的制备

称取地贝卡星1.8kg，将其置于20L乙腈中搅拌，加入六甲基二硅胺烷7.4L，接着加入三甲基氯硅烷50mL，升温至90℃回流反应2小时，旋干溶剂得到甲硅烷基地贝卡星2982g。

步骤(2)：1-氮-(L-4-邻苯二甲酰亚胺基-2-羟基丁酰基)-地贝卡星的合成

①1-邻苯二甲酰亚胺基-3-羟基丁酰基-氧-邻苯二甲酰亚胺的制备

将γ-邻苯二甲酰亚胺基-α-羟基丁酸1.05kg、N-羟基邻苯二甲酰亚胺685g和N,N-二环己基碳酰亚胺875g依次加入到四氢呋喃中，在60℃下反应1小时，得到1-邻苯二甲酰亚胺基-3-羟基丁酰基-氧-邻苯二甲酰亚胺1481g；

②将步骤(1)得到的甲硅烷基地贝卡星2982g搅拌溶于50L四氢呋喃中，加入5L水搅拌30分钟，然后加入①得到的1-邻苯二甲酰亚胺基-3-羟基丁酰基-氧-邻苯二甲酰亚胺1481g，于30℃反应1小时，过滤收集滤液，往其中加入6N盐酸4.8L，继续反应1小时，停止反应，减压浓缩，用适量氨水将pH调至中性，滤去不溶物，收集滤液，将滤液用旋转蒸发仪旋干，得到1-氮-(L-4-邻苯二甲酰亚胺基-2-羟基丁酰基)-地贝卡星粗品1053g；

步骤(3)：阿贝卡星反应物母液的制备

将步骤(2)的1-氮-(L-4-邻苯二甲酰亚胺基-2-羟基丁酰基)-地贝卡星粗品1053g置于15L乙醇中搅拌，加入40％水合肼至pH为11，升温至90℃回流反应2小时，获得阿贝卡星反应物母液约30L，经检测，内含溶质总量约为1.4kg，其中阿贝卡星约0.7kg。

实施例1：

取制备例1的阿贝卡星反应物母液3L(内含阿贝卡星约70g)，用6N盐酸调节pH至6～7，抽滤除去不溶物，后用纳滤膜(磺化聚砜纳滤膜，500D，截留分子量为500道尔顿)进行过滤(温度20℃，压力50psi)，母液连同大量无机盐被过滤除去，用300mL水对截留物冲洗过滤，收集纳滤膜截留物粗品73g，用HD-2树脂纯化(树脂用量约850g)，用梯度浓度的氨水常压洗脱(氨水用量约4.2L，浓度梯度为0.05mol/L～0.3mol/L)，洗脱时间约1天，将含有阿贝卡星的洗脱液进行浓缩干燥，最终得到阿贝卡星纯品67.0g，收率95.7％，HPLC纯度99.8％。

实施例2：

取制备例1的阿贝卡星反应物母液3L(内含阿贝卡星约70g)，用6N盐酸调节pH至6～7，抽滤除去不溶物，后用纳滤膜(磺化聚砜纳滤膜，300D，截留分子量为300道尔顿)进行过滤(温度20℃，压力80psi)，母液连同大量无机盐及聚合物被过滤除去，用350mL水对截留物冲洗过滤，收集纳滤膜截留物粗品74.3g，用HD-2树脂纯化(树脂用量约900g)，用梯度浓度的氨水洗脱(氨水用量约4.4L，浓度梯度为0.05mol/L～0.3mol/L)常压，洗脱时间约1天，将含有阿贝卡星的洗脱液进行浓缩干燥，最终得到阿贝卡星纯品67.4g，收率96.3％，HPLC纯度99.6％。

实施例3：

取制备例1的阿贝卡星反应物母液3L(内含阿贝卡星约70g)，用6N盐酸调节pH至6～7，抽滤除去不溶物，后用纳滤膜(聚酰胺型纳滤膜，300D，截留分子量为300道尔顿)进行过滤(温度20℃，压力125psi)，母液连同大量无机盐被过滤除去，用350mL水对截留物冲洗过滤，收集纳滤膜截留物粗品75g，用HD-2树脂纯化(树脂用量约950g)，用梯度浓度的氨水洗脱(氨水用量约4.4L，浓度梯度为0.05～0.3mol/L)常压，洗脱时间约1天，将含有阿贝卡星的洗脱液进行浓缩干燥，最终得到阿贝卡星纯品67.8g，收率96.8％，HPLC纯度99.7％。

实施例4：

与实施例1相同，区别仅在于纳滤膜截留物粗品用CT-180树脂纯化(树脂用量约950g)，用梯度浓度的氨水洗脱(氨水用量约4.5L，浓度梯度为0.05mol/L～0.3mol/L)常压，洗脱时间约1天，将含有阿贝卡星的洗脱液进行浓缩干燥，最终得到阿贝卡星纯品65.9g，收率94.1％，HPLC纯度99.7％。

实施例5：

与实施例1相同，区别仅在于纳滤膜截留物粗品用D151树脂纯化(树脂用量约900g)，用梯度浓度的氨水洗脱(氨水用量约4.4L，浓度梯度为0.05mol/L～0.3mol/L)常压，洗脱时间约1天，将含有阿贝卡星的洗脱液进行浓缩干燥，最终得到阿贝卡星纯品66.4g，收率94.8％，HPLC纯度99.6％。

对比例1：

取制备例1的阿贝卡星反应物母液3L(内含阿贝卡星约70g)，用6N盐酸调节pH至6～7，抽滤除去不溶物。滤液旋去大部分乙醇，HD-2树脂纯化(树脂用量约3Kg)，用梯度浓度的稀氨水洗脱(氨水用量约21L，浓度梯度为0.05mol/L～0.3mol/L)常压，洗脱时间约3天，将含有阿贝卡星的洗脱液进行浓缩干燥，最终得到阿贝卡星纯品58.1g，收率83％，HPLC纯度98.7％。

本发明实施例与对比例的对比表明，在使用离子交换树脂柱纯化之前，将阿贝卡星反应物母液预先通过纳滤膜纯化，能够直接获得阿贝卡星粗品，在树脂柱纯化时可大大减少树脂、溶剂的使用量，显著缩短分离时间，并且能够大大提高从阿贝卡星反应物母液中回收阿贝卡星纯品的量，还可提高阿贝卡星纯品的纯度。

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种阿贝卡星的纯化方法，包括：

1)将含有阿贝卡星的粗品溶液通过纳滤膜，收集纳滤膜截留物粗品；

2)用弱酸性阳离子交换树脂纯化步骤1)的截留物粗品，得到纯化的阿贝卡星；

其中，所述含有阿贝卡星的粗品溶液是阿贝卡星反应物母液，所述阿贝卡星反应物母液的制备方法包括：

将1-氮-(L-4-邻苯二甲酰亚胺基-2-羟基丁酰基)-地贝卡星置于有机溶剂中搅拌，加入水合肼进行肼解反应，获得所述阿贝卡星反应物母液；

所述方法还包括在纳滤之前对含有阿贝卡星的粗品溶液进行前处理的步骤，所述前处理步骤包括将含有阿贝卡星的粗品溶液调整至基本上中性；然后除去不溶物；

所述纳滤膜选自磺化聚砜膜、聚酰胺膜，所述纳滤膜为截留分子量为200-500道尔顿的纳滤膜；纳滤时的压强为30-200psi。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子交换树脂包括大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述离子交换树脂的具体型号包括HD-1、HD-2、CT-180、CD-180、D113、D151、D152。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中离子交换树脂纯化时洗脱剂为碱性水溶液。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中离子交换树脂纯化时洗脱剂为氨水。