CN113999253B - N-卤代乙酰-7-aca结晶母液中有效成分的综合回收方法 - Google Patents
N-卤代乙酰-7-aca结晶母液中有效成分的综合回收方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于制药技术领域,涉及N‑卤代乙酰‑7‑ACA结晶母液中有效成分的综合回收方法,该方法采用了非极性大孔吸附树脂在pH值2~4的条件下特异性地吸附母液中的N‑卤代乙酰‑7‑ACA,经解吸、结晶,得到合格的N‑卤代乙酰‑7‑ACA成品;吸附余液中的三乙胺盐通过调节pH至12~14将其转化为三乙胺,经分液、精馏,得到合格的三乙胺产品。本发明的综合回收方法为N‑卤代乙酰‑7‑ACA生产过程中产品废液提供了一种环保、经济的处理方法,对降低环境污染和提升经济效益有明显的效果。
Description
技术领域
本发明属于制药技术领域,涉及一种N-卤代乙酰-7-氨基头孢烷酸(下文简称:N-卤代乙酰-7-ACA)结晶母液中有效成分的综合回收方法,更具体而言,涉及在头孢硫脒的制备过程中在N-卤代乙酰-7-ACA制备中从N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中综合回收N-卤代乙酰-7-ACA和三乙胺的方法,所述N- 卤代乙酰-7-ACA可以为N-氯乙酰-7-ACA或N-溴乙酰-7-ACA。
背景技术
头孢硫脒,又名头孢菌素18,是我国自行研制的第一代头孢菌素抗菌剂,它通过抑制细菌细胞壁的合成发挥抗菌作用,对金黄色葡萄球菌、草绿色链球菌、肺炎球菌的作用较强,对肠球菌有独特的抗菌活性,主要用于敏感菌导致的呼吸系统、肝胆系统、五官、尿路。其化学名为:(6R,7R)-3-[(乙酰氧基)甲基]-7-[α-(N,N-二异丙基脒硫基)乙酰氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环 [4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸内铵盐,化学式为C19H28N4O6S2,结构式如下:
目前头孢硫脒的制备工艺均采用以卤乙酰卤(氯乙酰氯或溴乙酰溴)和 7-ACA(7-氨基头孢烷酸)为原料先制备N-卤代乙酰-7-ACA,后再与N,N- 二异丙基硫脲反应制备头孢硫脒粗品,最后经过精制制得头孢硫脒,反应方程式如下:
具体地,在N-卤代乙酰-7-ACA的制备中,一般是在低温下,将7-ACA 与三乙胺混合使7-ACA成盐溶解于水;而后加入有机溶剂和卤乙酰卤反应;反应完成后分液或者蒸馏除去有机溶剂,得到N-卤代乙酰-7-ACA的水溶液;加酸调节pH使其析出晶体,经过滤、洗涤、干燥得到N-卤代乙酰-7-ACA成品。
然而,在过滤出N-卤代乙酰-7-ACA得到的N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中,还含有未结晶的N-卤代乙酰-7-ACA和三乙胺盐,其中N-卤代乙酰-7-ACA 的浓度在2~20g/L,三乙胺盐的浓度在5~160g/L(以三乙胺计)。如果该 N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液不加回收直接排放到环保处理环节,不仅造成了巨大浪费,还会产生巨大的COD,增加了处理费用。因此,有必要对N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中的有效成分进行综合回收,若实现了对结晶母液中卤代乙酰-7-ACA和三乙胺的回收,不仅有利于环境保护,回收得到的卤代乙酰 -7-ACA和三乙胺可以重复再利用,用于头孢硫脒的制备中,从而创造新的经济效益。
发明内容
技术问题
因此,本发明的目的在于提供一种工艺设计合理、操作简便、回收效果好、产品质量优异且环境友好的N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中有效成分的综合回收方法。
技术方案
为了实现本发明的目的,本发明所采用的技术方案为:首先将N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液的pH调节至2~4,采用非极性大孔吸附树脂选择性地吸附N-卤代乙酰-7-ACA,然后采用弱酸盐进行解吸,解吸液收集过程既是N- 卤代乙酰-7-ACA的富集过程,同时也是质量提升过程,富集N-卤代乙酰 -7-ACA的解吸液用酸调pH至0.5~2,N-卤代乙酰-7-ACA结晶析出,经过滤、洗涤、干燥即得到质量合格的N-卤代乙酰-7-ACA产品;而未被非极性大孔吸附树脂吸附的三乙胺盐进入吸附余液,用碱调节pH至12~14,三乙胺盐游离为三乙胺,与水分相,三乙胺有机层经精馏等步骤后可回收质量合格的三乙胺产品,可再次利用于N-卤代乙酰-7-ACA的生产。
根据本发明,本发明提供的N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中有效成分的综合回收方法,包括如下步骤:
(1)N-卤代乙酰-7-ACA的回收
在0~10℃下,用碱调节N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液的pH调节至2~4,然后通过非极性大孔吸附树脂柱床,N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中的N-卤代乙酰-7-ACA被吸附在大孔吸附树脂上,并收集吸附余液;而后采用弱酸盐水溶液解吸吸附在树脂上的N-卤代乙酰-7-ACA,得到含N-卤代乙酰-7-ACA的解吸液;
在0℃~室温下,用酸将上述得到的解吸液的pH调节至0.5~2,N-卤代乙酰-7-ACA结晶析出,经过滤、洗涤、干燥得到N-卤代乙酰-7-ACA成品;
(2)三乙胺的回收
上述步骤(1)中收集得到的吸附余液,用碱调节pH至12~14,三乙胺盐游离为三乙胺,升温至25~50℃,静置分层,取上层,得到粗三乙胺,该粗三乙胺经精馏,得到质量合格的三乙胺。
有益效果
在本发明中,针对N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中有效成分的特殊性质,采用了非极性大孔吸附树脂在pH值2~4的条件下特异性地吸附母液中的N- 卤代乙酰-7-ACA,从而实现了N-卤代乙酰-7-ACA与三乙胺盐及其他杂质的分离;将吸附余液中难以生化处理的三乙胺盐通过调节pH至12~14将其转化为三乙胺,然后升温分液进行粗步回收,再经过精馏塔精馏得到合格的三乙胺产品;吸附在非极性大孔吸附树脂中的N-卤代乙酰-7-ACA,经解吸、结晶,得到合格的N-卤代乙酰-7-ACA成品。
本发明设计的回收方案为N-卤代乙酰-7-ACA生产过程中产品废液提供了一种环保、经济的处理方法,对降低环境污染和提升经济效益有明显的效果。
附图说明
图1为本发明的N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中有效成分的综合回收方法的工艺流程图。
具体实施方式
图1为本发明的N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中有效成分的综合回收方法的工艺流程图,下面结合图1更具体地说明本发明的综合回收方法。
在本发明中,所述N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液是在头孢硫脒制备中在制备N-卤代乙酰-7-ACA时产生的,如上所述,在N-卤代乙酰-7-ACA的制备中,一般是在低温下,将7-ACA与三乙胺混合使7-ACA成盐溶解于水;而后加入有机溶剂和卤乙酰卤反应,其中卤乙酰卤可以为溴乙酰溴或氯乙酰氯,且优选为溴乙酰溴;反应完成后分液或者蒸馏除去有机溶剂,得到N-卤代乙酰 -7-ACA的水溶液;加酸调节pH使其析出晶体,经过滤、洗涤、干燥得到N- 卤代乙酰-7-ACA成品。在过滤出N-卤代乙酰-7-ACA得到的N-卤代乙酰 -7-ACA结晶母液中,还含有未结晶的N-卤代乙酰-7-ACA和三乙胺盐,其中 N-卤代乙酰-7-ACA的浓度在2~20g/L,三乙胺盐的浓度在5~160g/L(以三乙胺计),pH一般为1~2。具体地,对于N-溴乙酰-7-ACA结晶母液中,N- 溴乙酰-7-ACA的浓度在2~20g/L,三乙胺盐的浓度在10~20g/L(以三乙胺计),pH一般为1~2;对于N-氯乙酰-7-ACA结晶母液中,N-氯乙酰-7-ACA 的浓度在5~20g/L,三乙胺盐的浓度在50~140g/L(以三乙胺计),pH一般为1~2。
在所述步骤(1)N-卤代乙酰-7-ACA的回收中,在0~10℃下,且优选在 4~8℃下,用碱调节N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液的pH调节至2~4,优选2.5~3,所述碱可以为固体氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾,或者其水溶液,例如氢氧化钠水溶液,具体地30wt%氢氧化钠溶液。
调节好pH值之后,将N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液通过非极性大孔吸附树脂柱床,N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中的N-卤代乙酰-7-ACA被吸附在大孔吸附树脂上,并收集吸附余液;而后采用弱酸盐水溶液解吸吸附在树脂上的N-卤代乙酰-7-ACA,得到含N-卤代乙酰-7-ACA的解吸液。
所述非极性大孔吸附树脂可选用交联的聚苯乙烯型非极性大孔吸附树脂。例如,在本发明方法中,可以使用上海安澜德生物科技有限公司销售的 AMBERLITETMXADTM大孔吸附树脂系列中的XAD16N型号树脂,或者西安蓝晓科技新材料股份有限公司销售的LX大孔吸附树脂系列中的 LX-1180型号树脂。
所述非极性大孔吸附树脂通过湿法装柱以圆形树脂柱床的形式应用,圆形树脂柱床的高度与直径比(即高径比)为6或更大,优选大于等于9。N- 卤代乙酰-7-ACA结晶母液以0.5~3.0BV/h(柱床体积每小时)的流速通过树脂柱床。
非极性大孔吸附树脂在pH值2~4的条件下特异性地吸附母液中的N-卤代乙酰-7-ACA,而未被非极性大孔吸附树脂吸附的三乙胺盐进入吸附余液。根据需要,在吸附完成后,可以用纯化水流过非极性大孔吸附树脂柱床,冲洗柱床,该洗柱液,并入吸附余液中。而后采用弱酸盐水溶液作为解吸剂解吸吸附在树脂上的N-卤代乙酰-7-ACA,所述弱酸盐水溶液,诸如醋酸钠、碳酸钠或碳酸氢钠水溶液,且优选碳酸氢钠水溶液,且碳酸氢钠浓度优选介于 0.05~0.25mol/L之间;解吸剂流速为0.5~1.0BV/h。通过收集树脂柱床的解吸液,得到含N-卤代乙酰-7-ACA的解吸液,且其中N-卤代乙酰-7-ACA的浓度控制为20~60g/L,特别是,对于含N-溴乙酰-7-ACA的解吸液,其中N- 溴乙酰-7-ACA的浓度控制为30~60g/L;对于含N-氯乙酰-7-ACA的解吸液,其中N-氯乙酰-7-ACA的浓度控制为20~50g/L。
而后,在0℃~室温下,用酸(例如盐酸)将上述得到含N-卤代乙酰-7-ACA 的解吸液的pH调节至0.5~2,N-卤代乙酰-7-ACA结晶析出,经过滤、洗涤、干燥得到质量合格的N-卤代乙酰-7-ACA产品。
在所述步骤(2)三乙胺的回收中,上述步骤(1)中收集得到的吸附余液,用碱调节pH至12~14,三乙胺盐游离为三乙胺,升温至25~50℃,静置分层,取上层,得到粗三乙胺,该粗三乙胺经精馏,得到质量合格的三乙胺。
在所述步骤(2)三乙胺的回收中,可以使用30wt%氢氧化钠溶液将吸附余液的pH调节至12~14,优选13~14,在该pH条件范围内,三乙胺盐游离为三乙胺。而后,升温至25~50℃,静置分层,取上层,得到粗三乙胺,该粗三乙胺经精馏,得到质量合格的三乙胺。
三乙胺,无色或淡黄色透明液体,在18.7℃以下时,可与水混溶,在此温度以上仅微溶于水,为了确保三乙胺与水充分分液,分液温度控制在≥25℃。
所述粗三乙胺再经过精馏即可回收得到质量合格的三乙胺产品。其中,在本发明中通过分液得到的三乙胺的粗品水分在5wt%~15wt%之间,含有部分杂质。通过精馏,得到高品质的三乙胺,水分含量在0.5wt%以下。
下面,通过实施例更具体地说明本发明的N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中有效成分的综合回收方法,但本发明的保护范围不局限于这些实施例中。
实施例1
(1)N-溴乙酰-7-ACA的回收
取N-溴乙酰-7-ACA结晶母液,其中N-溴乙酰-7-ACA浓度为2.2g/L,三乙胺盐浓度为12.1g/L(以三乙胺计),pH为1.5,温度23℃,将其降温至4.0℃,加入30%氢氧化钠溶液调节pH至2.5;然后以3BV/h的流速通过大孔吸附树脂柱床(大孔吸附树脂型号为XAD16N,装量1L,高径比为9),上柱量共计 20L,同时收集吸附余液20L(三乙胺浓度12g/L);然后,使用0.12mol/L的碳酸氢钠溶液以0.75BV/h流速解吸吸附在树脂上的N-溴乙酰-7-ACA,解吸完毕后收集到解吸液1.1L,N-溴乙酰-7-ACA浓度为37.4g/L;将该解吸液升温至23℃,加入6M的盐酸调节体系pH至1.5,N-溴乙酰-7-ACA结晶析出,经离心、洗涤、干燥得N-溴乙酰-7-ACA固体40g,纯度99.1%,收率90.9%。
(2)三乙胺的回收
使用30%(w/w)氢氧化钠溶液调节上述步骤(1)中收集的吸附余液pH 至13.5,升温至35℃,静置1小时,分液,得到上层粗三乙胺,水分8wt%。将该粗三乙胺转入精馏塔,升温精馏,收集88~91℃的馏分得到三乙胺173g,水分0.2wt%,纯度99.7%,收率71.5%。
实施例2
(1)N-溴乙酰-7-ACA的回收
取N-溴乙酰-7-ACA结晶母液,其中N-溴乙酰-7-ACA浓度为3g/L,三乙胺盐浓度为15g/L(以三乙胺计),pH为1.5,温度23℃,将其降温至4.0℃,加入30%氢氧化钠溶液调节pH至2.5;然后以3BV/h的流速通过大孔吸附树脂柱床(大孔吸附树脂型号为XAD16N,装量1L,高径比为9),上柱量共计 20L,同时收集吸附余液20L(三乙胺浓度15g/L);然后,使用0.1mol/L的醋酸钠溶液以0.8BV/h流速解吸吸附在树脂上的N-溴乙酰-7-ACA,解吸完毕后收集到解吸液1.6L,N-溴乙酰-7-ACA浓度为36g/L;将该解吸液升温至20℃,加入6M的盐酸调节体系pH至1.5,N-溴乙酰-7-ACA结晶析出,经离心、洗涤、干燥得N-溴乙酰-7-ACA固体52g,纯度99%,收率86.7%。
(2)三乙胺的回收
使用30%(w/w)氢氧化钠溶液调节上述步骤(1)中收集的吸附余液pH 至13.5,升温至35℃,静置1小时,分液,得到上层粗三乙胺,水分8wt%。将该粗三乙胺转入精馏塔,升温精馏,收集88~91℃的馏分得到三乙胺220g,水分0.2wt%,纯度99.5%,收率73.3%。
实施例3
(1)N-氯乙酰-7-ACA的回收
取N-氯乙酰-7-ACA结晶母液,其中N-氯乙酰-7-ACA浓度为10.7g/L,三乙胺盐浓度为91.5g/L(以三乙胺计),pH为1.0,温度5℃,将其温度控制在4.0℃,加入30%氢氧化钠溶液调节pH至3.0;然后以0.5BV/h的流速通过大孔吸附树脂柱床(大孔吸附树脂型号为LX-1180,装量1L,高径比为15),上柱量共计3L,吸附结束后,用0.5BV的纯化水洗柱,收集吸附余液3.5L(三乙胺浓度78.1g/L);然后,使用0.20mol/L的碳酸氢钠溶液以0.5BV/h流速解吸吸附在树脂上的N-氯乙酰-7-ACA,解吸完毕后收集到解吸液0.6L,N-氯乙酰-7-ACA浓度为48g/L;将该解吸液温度控制在25℃,加入6M的盐酸调节体系pH至1.0,N-氯乙酰-7-ACA结晶析出,经离心、洗涤、干燥得N-氯乙酰-7-ACA固体22g,纯度98.5%,收率71.6%。
(2)三乙胺的回收
使用30%(w/w)氢氧化钠溶液调节上述步骤(1)中收集的吸附余液pH 至14,升温至35℃,静置1小时,分液,得到上层粗三乙胺,水分5wt%。将该粗三乙胺转入精馏塔,升温精馏,收集88~91℃的馏分得到三乙胺198g,水分0.3wt%,纯度99.8%,收率72.1%。
Claims (7)
1.一种N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中有效成分的综合回收方法,包括如下步骤:
(1)N-卤代乙酰-7-ACA的回收
在0~10℃下,用碱调节N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液的pH调节至2~4,然后通过非极性大孔吸附树脂柱床,N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中的N-卤代乙酰-7-ACA被吸附在大孔吸附树脂上,并收集吸附余液;而后采用弱酸盐水溶液解吸吸附在树脂上的N-卤代乙酰-7-ACA,得到含N-卤代乙酰-7-ACA的解吸液;其中所述碱为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、碳酸钠水溶液、碳酸钾水溶液、碳酸氢钠水溶液或碳酸氢钾水溶液,
在0℃~室温下,用酸将上述得到的解吸液的pH调节至0.5~2,N-卤代乙酰-7-ACA结晶析出,经过滤、洗涤、干燥得到N-卤代乙酰-7-ACA成品;
(2)三乙胺的回收
上述步骤(1)中收集得到的吸附余液,用碱调节pH至12~14,三乙胺盐游离为三乙胺,升温至25~50℃,静置分层,取上层,得到粗三乙胺,该粗三乙胺经精馏,得到质量合格的三乙胺,
其中,在所述N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液中,N-卤代乙酰-7-ACA的浓度为2~20g/L,三乙胺盐的浓度以三乙胺计为5~160g/L,pH为1~2;
在所述步骤(1)N-卤代乙酰-7-ACA的回收中,所述非极性大孔吸附树脂选用交联的聚苯乙烯型非极性大孔吸附树脂;所述非极性大孔吸附树脂通过湿法装柱以圆形树脂柱床的形式应用,圆形树脂柱床的高度与直径比即高径比为6或更大,N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液以0.5~3.0BV/h的流速通过树脂柱床;
在所述步骤(1)N-卤代乙酰-7-ACA的回收中,所述弱酸盐水溶液为醋酸钠水溶液、碳酸钠水溶液或碳酸氢钠水溶液,且浓度介于0.05~0.25mol/L之间;所述弱酸盐水溶液解吸剂流速为0.5~1.0BV/h;在含N-卤代乙酰-7-ACA的解吸液中,N-卤代乙酰-7-ACA的浓度控制为20~60g/L。
2.根据权利要求1所述的综合回收方法,其特征是,所述N-卤代乙酰-7-ACA为N-氯乙酰-7-ACA或N-溴乙酰-7-ACA,对于N-溴乙酰-7-ACA结晶母液中,N-溴乙酰-7-ACA的浓度在2~20g/L,三乙胺盐的浓度以三乙胺计在10~20g/L,pH为1~2;对于N-氯乙酰-7-ACA结晶母液中,N-氯乙酰-7-ACA的浓度在5~20g/L,三乙胺盐的浓度以三乙胺计在50~140g/L,pH为1~2。
3.根据权利要求1所述的综合回收方法,其特征是,在所述步骤(1)N-卤代乙酰-7-ACA的回收中,在4~8℃下,用碱调节N-卤代乙酰-7-ACA结晶母液的pH调节至2.5~3。
4.根据权利要求1所述的综合回收方法,其特征是,在所述步骤(1)N-卤代乙酰-7-ACA的回收中,未被非极性大孔吸附树脂吸附的三乙胺盐进入吸附余液,根据需要,在吸附完成后,可以用纯化水流过非极性大孔吸附树脂柱床,冲洗柱床,该洗柱液,并入吸附余液中。
5.根据权利要求1所述的综合回收方法,其特征是,在所述步骤(1)N-卤代乙酰-7-ACA的回收中,在含N-卤代乙酰-7-ACA的解吸液中,对于含N-溴乙酰-7-ACA的解吸液,其中N-溴乙酰-7-ACA的浓度控制为30~60g/L;对于含N-氯乙酰-7-ACA的解吸液,其中N-氯乙酰-7-ACA的浓度控制为20~50g/L。
6.根据权利要求1所述的综合回收方法,其特征是,在所述步骤(1)N-卤代乙酰-7-ACA的回收中,用盐酸将所述含N-卤代乙酰-7-ACA的解吸液的pH调节至0.5~2,N-卤代乙酰-7-ACA结晶析出,经过滤、洗涤、干燥得到质量合格的N-卤代乙酰-7-ACA产品。
7.根据权利要求1所述的综合回收方法,其特征是,在所述步骤(2)三乙胺的回收中,使用30wt%氢氧化钠溶液将吸附余液的pH调节至13~14。
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