CN115536710B - 一种高品质胞苷硫酸盐晶体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高品质胞苷硫酸盐晶体的制备方法，将胞苷粗品加水溶解，加入硫酸溶液调节pH＝1.0～2.5，过滤，得到滤液；将滤液加入至结晶器中，搅拌，采用降温+溶析耦合结晶方式得到胞苷硫酸盐晶浆；将胞苷硫酸盐晶浆抽滤，冲洗、取固体部分干燥，得到白色结晶性胞苷硫酸盐固体。本发明通过调控体系的pH及溶剂协同作用对胞苷硫酸盐晶体成核和生长过程产生影响，采用降温耦合特定反溶剂结晶制备高品质胞苷硫酸盐晶体产品。本发明所制备的胞苷硫酸盐具有纯度高、晶体粒度大、流动性好等特性，显著提升了产品品质。
Description
技术领域
本发明属于医药中间体的精制领域，涉及一种高品质胞苷硫酸盐晶体的制备方法。
背景技术
胞苷(Cytidine)，全称为5’-胞嘧啶核苷，是由胞嘧啶的N-1和D-核糖的C-1位置通过β糖苷键连接而成的化合物，是生命体内核糖核酸的重要组成部分。胞苷主要以胞苷酸的形式存在，诸如胞苷一磷酸(CMP)、胞苷二磷酸(CDP)和胞苷三磷酸(CTP)的形式在细胞内发挥生理作用。胞苷参与了许多生命体内的反应，更是合成核糖核酸与脱氧核糖核酸的重要前体物质。同时，研究发现胞苷可以干扰核糖核酸的合成，因此可以用于开发抗病毒与抗肿瘤等方面的药物。工业上常用的生产胞苷的方法有核糖核酸水解法、前体物添加发酵法和直接发酵法，胞苷的硫酸盐形式具有稳定性，高品质的胞苷硫酸盐在医药中间体领域具有良好的应用前景。
胞苷硫酸盐，别名：硫酸胞苷、硫酸胞啶、胞啶硫酸盐、硫酸胞嘧啶核苷，分子式为2CAS号为32747-18-5，熔点为224～225℃(分解)。目前，国内对高品质胞苷硫酸盐的制备方法鲜有报道，市场上的胞苷硫酸盐存在产品颗粒不均匀、纯度低、收率较低等问题。因此，开发适合工业化生产的高品质胞苷硫酸盐产品具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高品质胞苷硫酸盐晶体的制备方法，以胞苷粗品为原料，制备纯度高、颗粒好、流动性好、收率高的高品质胞苷硫酸盐晶体。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种高品质胞苷硫酸盐晶体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将胞苷粗品加水溶解，加入硫酸溶液调节pH值，搅拌混匀，抽滤，得到滤液；
(2)将步骤(1)得到的滤液倒入结晶器，搅拌，设置第一温度后向体系中加入无水乙醇-异丙醇二元溶剂；第一次降温至第二温度后向体系中加入胞苷硫酸盐晶种，维持第二温度养晶；第二次降温至第三温度后向体系中加入无水乙醇，维持第三温度析出晶体；
(3)将步骤(2)析出晶体的体系进行抽滤，冲洗，取固体部分干燥，即得。
具体地，步骤(1)中，所述的胞苷粗品纯度为89.5％～90.5％；所述的水为自来水、纯水、超纯水中的任意一种；所述的胞苷粗品在水中的浓度为250～400g/L；所述的溶解，溶解温度为50～65℃。
具体地，步骤(1)中，所述的硫酸溶液中溶剂为水，溶质为硫酸，硫酸的浓度为5～8mol/L，优选为6mol/L。
其中，所述的硫酸溶液的浓度和使用量的控制与体系的pH紧密相关，浓度过高，体系pH调节的空间较小不易控制，浓度过低会导致原体系体积大幅度变化，影响料液初始浓度。
具体地，步骤(1)中，所述的pH值，范围为1.0～2.5；所述的搅拌混匀，搅拌速率为60～100r/min。
具体地，步骤(2)中，第一温度为50～60℃，第二温度为40～45℃，第三温度为9.5～10.5℃；二次降温，降温速率为0.2～0.5℃/min。
其中，步骤(2)中，降温速率的控制是为了规避冷却结晶中爆发成核的产生。
具体地，步骤(2)中，维持第二温度养晶40～60min；维持第三温度2～3h析出晶体。
具体地，步骤(2)中，所述的搅拌，搅拌速率为180～220r/min，优选为200r/min。
具体地，步骤(2)中，所述的无水乙醇-异丙醇二元溶剂中无水乙醇与异丙醇的体积比为2：1；所述的无水乙醇-异丙醇二元溶剂与所述的滤液的体积比为0.1～0.2：1。
其中，步骤(2)中，无水乙醇-异丙醇二元溶剂在晶体成核前加入，有利于胞苷硫酸盐晶体成核，缩短结晶诱导期。
具体地，步骤(2)中，所述的胞苷硫酸盐晶种用量为胞苷粗品质量的0.1％～0.4％。
具体地，步骤(2)中，所述的无水乙醇与所述的滤液的体积比为1～2：1。
其中，步骤(2)中，无水乙醇的添加有助于晶体熟化阶段提高胞苷硫酸盐的晶体收率，无水乙醇的加入方式优选为缓慢滴加，对于200mL的物料体系，优选无水乙醇的滴加速率为0.4mL/min。
具体地，步骤(3)中，所述的冲洗，冲洗溶液为90vol.％乙醇溶液；所述的干燥为真空干燥，干燥温度为40～60℃，干燥时间为6～12h。
有益效果：
(1)本发明通过调控体系的pH及溶剂协同作用对胞苷硫酸盐晶体成核和生长过程产生影响，采用降温耦合特定反溶剂结晶制备高品质胞苷硫酸盐晶体产品。
(2)本发明所制备的胞苷硫酸盐具有纯度高、结晶度高、晶体粒度大、流动性好等特性，显著提升了产品品质。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为胞苷硫酸盐晶体沿a轴方向的晶胞堆积图；
图2为胞苷硫酸盐晶体的X射线衍射(XRPD)图谱；
图3为胞苷硫酸盐晶体的红外光谱图；
图4为不同实验条件下的胞苷硫酸盐晶体的镜检图(10×10)；
图5为胞苷硫酸盐晶体的烘干后固体形态图；
图6为胞苷硫酸盐晶体的粒度分布图；
图7为胞苷硫酸盐晶体的TG-DSC图。
具体实施方式
本发明胞苷硫酸盐晶体的表征方法及仪器如下：
粉末X-ray衍射：研磨后的胞苷硫酸盐晶体粉末，取约0.100g，通过粉末X射线衍射仪(日本理学Smartlab或Bruker D8 Advance)在室温下进行衍射数据收集，光源为Cu Kα射线扫描步长为0.02°，设定扫描电压为40kV，电流40mA，扫描速率0.2s/0.02°，扫描范围2θ为5～70°，数据通过JADE软件进行分析，使用Origin软件进行作图处理。
红外图谱：研磨后的胞苷硫酸盐晶体粉末，取约0.001g，通过傅里叶红外光谱仪(美国Thermo Fisher Scientific)在室温下进行背景扣除及数据采集，分辨率为4cm-1，采集范围为4000～600cm-1。
热重分析及差示扫描量热法：研磨后的胞苷硫酸盐晶体粉末，分别取约0.030g,放入热重分析仪和差示扫描量热仪样品盘中，进行室温至500℃的重量变化跟踪，使用气氛为氮气，升温速率为20℃/min。
粒度分析：取约0.100g的胞苷硫酸盐的晶体固体，通过颗粒粒度分析仪(Malverninstruments)进行粒度测定，室温测定，分散剂为无水乙醇。
结晶度分析：结晶度即结晶的完整程度，结晶完整的晶体，晶粒较大，内部质点的排列比较规则，衍射线强，尖锐且对称，衍射峰的半高宽接近仪器测量的宽度，结晶度差的晶体，往往是晶粒过于细小，晶体中有位错等缺陷，使衍射线峰形宽而弥散，结晶度越差，衍射能力越弱，衍射峰越宽，直到消失在背景之中。通过PXRD测定的图谱，根据Materialsstudio 7.0软件中Reflex模块中的Powder crystallinity进行模拟作为结晶度计算结果参考。
结晶度计算公式如下：
其中，Xc为晶体的结晶度，Ia及Ic为实测样品中的衍射(散射)谱中分离出来的非晶散射强度和晶体衍射强度(各峰的积分强度之和)。
纯度分析：采用HPLC法测定其纯度，色谱柱为Agilent HC-C18，流动相：以0.02mol/L磷酸二氢钾缓冲液为流动相A，乙腈为流动相B，以流动相A-流动相B(40：60)进行梯度洗脱，柱温25℃，流速为0.6mL/min，进样量为5μL。
收率计算：收率是指在化学反应或相关的化学工业生产中，投入单位数量原料获得的实际生产的产品产量与理论计算的产品产量的比值，在此实验中，收率计算公式为：
其中，YR代表胞苷硫酸盐的收率，m0是指理论计算得到的胞苷硫酸盐晶体的质量，m1指的是实际得到的胞苷硫酸盐晶体的质量。
实施例中使用的胞苷粗品来源于南京同凯兆业生物技术有限责任公司，胞苷粗品的纯度为89.5％～90.5％；所用的纯度为90.1％的胞苷粗品，结晶度为86.9％。
实施例中使用的胞苷硫酸盐晶种，购自梯希爱化成工业发展有限公司，纯度为98％。
实施例1
取150g胞苷粗品(90.1％)溶于500mL的纯水中，用6mol/L的硫酸溶液调节pH为1.5，在60℃下以80r/min搅拌至溶解完全，稳定10min后将溶液进行热抽滤，得到的滤液倒进1000mL的结晶器中。以200r/min的转速开始搅拌，采用程序控温模式且初始温度(第一温度)设定为50℃，以1.0mL/min的滴加速率向体系中泵入滤液体积0.1倍的无水乙醇-异丙醇二元溶剂(无水乙醇与异丙醇的体积比为2：1)；以10℃/30min的降温速率，继续降温至44±0.5℃(第二温度)，向体系中缓慢加入0.3g的胞苷硫酸盐晶种进行诱导，维持第二温度恒定40min，发现晶体数量明显增多；继续以相同速率降温，当温度降至10±0.5℃(第三温度)时，以1.0mL/min的滴加速率向体系中泵入滤液体积2倍的无水乙醇，继续保持搅拌2h，下罐，产品照片如图4。
将晶浆进行抽滤，并用90mL体积分数为90vol.％的乙醇洗涤后，放入40℃真空环境下干燥6h，获得流动性较好的白色结晶性固体颗粒，如图5b所示。
其中，胞苷硫酸盐单位晶胞如图1所示，胞苷硫酸盐晶体属于三斜晶系，空间群为P1，晶胞参数α＝104.14°，β＝105.43°，γ＝68.61°，晶胞体积/>晶胞内最小不对称单元数Z＝1，在一个最小不对称单元中，含有两个胞苷阳离子和一个硫酸根离子。
相应的XRPD谱图如图2所示，特征峰位于8.22°、15.05°、21.31°、22.83°、38.85°、51.32°；相应的红外谱图如图3所示，特征峰位于3308cm-1、3057cm-1、1724cm-1、1068cm-1等；相应的粒度分布曲线如图6b可知，中值粒径为216μm，TG-DSC热分析图如图7所示。
实施例2
取150g胞苷粗品(90.1％)溶于500mL的纯水中，用6mol/L的硫酸溶液调节pH为2.5，在60℃下以80r/min搅拌至溶解完全，稳定10min后将溶液进行热抽滤，得到的滤液倒进1000mL的结晶器中。以200r/min的转速开始搅拌，采用程序控温模式且初始温度(第一温度)设定为50℃，以1.0mL/min的滴加速率向体系中泵入滤液体积0.1倍的无水乙醇-异丙醇二元溶剂(无水乙醇与异丙醇的体积比为2：1)；以10℃/30min的降温速率，继续降温至42±0.5℃(第二温度)，向体系中缓慢加入0.3g的胞苷硫酸盐晶种进行诱导，维持第二温度60min，发现晶体数量明显增多；继续以相同速率降温，当温度降至10±0.5℃时，以1.0mL/min的滴加速率向体系中泵入滤液体积2倍的无水乙醇，继续保持搅拌2h，下罐，产品照片如图4。
将晶浆进行抽滤，并用90mL体积分数为90vol.％的乙醇洗涤后，放入40℃真空环境下干燥6h，获得白色粉末，相应的粒度分布曲线如图6a可知，中值粒径为3.91μm。
实施例3
取180g胞苷粗品(90.1％)溶于500mL的纯水中，用6mol/L的硫酸溶液调节pH为2.3，在60℃下以100r/min搅拌至溶解完全，稳定15min后将溶液进行热抽滤，得到的滤液倒进1000mL的结晶器中。以200r/min的转速开始搅拌，采用程序控温模式且初始温度(第一温度)设定为50℃，以1.0mL/min的滴加速率向体系中泵入滤液体积0.1倍的无水乙醇-异丙醇二元溶剂(无水乙醇与异丙醇的体积比为2：1)；以10℃/30min的降温速率，继续降温至43±0.5℃(第二温度)，向体系中缓慢加入0.36g的胞苷硫酸盐晶种进行诱导，维持第二温度恒定50min，发现溶液中晶核数量增多；继续以相同速率降温，当温度降至10±0.5℃(第三温度)时，以1.0mL/min的滴加速率向体系中泵入滤液体积2倍的无水乙醇，继续保持搅拌2h，下罐，产品照片如图4。
将晶浆进行抽滤，并用90mL体积分数为90vol.％的乙醇洗涤后，放入40℃真空环境下干燥6h，获得白色粉末。
对比例1
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于pH的调节范围不同，具体调节pH为3.0。
对比例2
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于不向体系中加入晶种。
对比例3
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于成核前期不加入滤液体积0.1倍的无水乙醇-异丙醇二元溶剂。
对比例4
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于成核前期加入滤液体积0.1倍的无水乙醇。
对比例5
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于成核前期加入滤液体积0.1倍的异丙醇。
对比例6
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于成核前期加入滤液体积0.4倍的无水乙醇-异丙醇二元溶剂(无水乙醇与异丙醇的体积比为2：1)。
对比例7
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于成核前期加入滤液体积0.1倍的无水乙醇-异丙醇二元溶剂(无水乙醇与异丙醇的体积比为5：1)。
对比例8
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于是在纯水相中连续降温，不加入晶种以及反溶剂，烘干后胞苷硫酸盐晶体如图5a所示。
对比例9
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于降温速率为1℃/min。
对以上实施例所得的精制胞苷硫酸盐不同实验条件进行检测对比，结果如表1所示。
表1不同条件下获得的胞苷硫酸盐实验参数对比
本发明提供了一种高品质胞苷硫酸盐晶体的制备方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种高品质胞苷硫酸盐晶体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将胞苷粗品加水溶解，加入硫酸溶液调节pH值，搅拌混匀，抽滤，得到滤液；
（2）将步骤（1）得到的滤液倒入结晶器，搅拌，设置第一温度后向体系中加入无水乙醇-异丙醇二元溶剂；第一次降温至第二温度后向体系中加入胞苷硫酸盐晶种，维持第二温度养晶；第二次降温至第三温度后向体系中加入无水乙醇，维持第三温度析出晶体；
（3）将步骤（2）析出晶体的体系进行抽滤，冲洗，取固体部分干燥，即得；
步骤（1）中，所述的硫酸溶液中，硫酸的浓度为5~8 mol/L；所述的pH值，范围为1.0~2.5；
步骤（2）中，第一温度为50~60℃，第二温度为40~45℃，第三温度为9.5~10.5℃；二次降温，降温速率为0.2~0.5℃/min；
步骤（2）中，所述的无水乙醇-异丙醇二元溶剂中无水乙醇与异丙醇的体积比为2：1；所述的无水乙醇-异丙醇二元溶剂与所述的滤液的体积比为0.1~0.2：1；
步骤（2）中，所述的胞苷硫酸盐晶种用量为胞苷粗品质量的0.1％~0.4％；
步骤（2）中，所述的无水乙醇与所述的滤液的体积比为1~2：1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的胞苷粗品纯度为89.5%~90.5%；所述的水为纯水、超纯水中的任意一种；所述的胞苷粗品在水中的浓度为250~400 g/L；所述的溶解，溶解温度为50~65℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的硫酸溶液中溶剂为水，溶质为硫酸；所述的搅拌混匀，搅拌速率为60~100 r/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，维持第二温度养晶40~60min；维持第三温度2~3 h析出晶体。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的搅拌，搅拌速率为180~220 r/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的冲洗，冲洗溶液为90 vol.％乙醇溶液；所述的干燥为真空干燥，干燥温度为40~60℃，干燥时间为6~12 h。
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