CN109535183A

CN109535183A - 一种制备克拉维酸叔辛胺的制备方法

Info

Publication number: CN109535183A
Application number: CN201710860206.5A
Authority: CN
Inventors: 黄勤; 陈俊良
Original assignee: UNITED LABORATORIES (INNER MONGOLIA) Co Ltd
Current assignee: UNITED LABORATORIES (INNER MONGOLIA) Co Ltd
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2019-03-29

Abstract

本发明公开了一种制备克拉维酸钾的新型中间体盐克拉维酸叔辛胺的制备方法，是以棒酸链霉菌发酵得到克拉维酸发酵液，其发酵液经酸化、膜过滤、萃取、浓缩后，与叔辛胺的丙酮溶液发生反应并结晶，得到克拉维酸叔辛胺。本发明公开了一种新型制备克拉维酸钾的中间体盐的制备工艺，提供了一条全新的制备克拉维酸钾的制备方法。

Description

一种制备克拉维酸叔辛胺的制备方法

技术领域

本发明属于医药技术领域，涉及一种制备克拉维酸叔辛胺的制备方法。

背景技术

克拉维酸，又名棒酸，于1976年由英国Beecham公司率先从棒状链霉菌分离获得，是一种含氧非典型天然β-内酰胺抗生素，是第一个具有临床价值的β-内酰胺酶抑制剂。其本身仅有微弱的抗菌活性，但对各种β-内酰胺酶有强抑制作用，可与大多数的β-内酰胺酶牢固结合，生成不可逆的结合物，从而使不耐酶的青霉素类或头孢菌素类抗生素免遭酶的破坏，增强抗菌活性并扩展抗菌谱。与青霉素类及头孢菌素类药物合用，可大大减少这些药物的剂量。临床上将克拉维酸人工合成克拉维酸钾盐与阿莫西林复合使用，临床证明，克拉维酸可使阿莫西林的抗菌活性增强2048倍之多。

自然界中没有天然的克拉维酸钾盐，必须由人工合成。目前工业化生产克拉维酸钾主要包括括直接成钾盐法，即克拉维酸直接成为克拉维酸碱金属盐，该方法获得的克拉维酸钾产品纯度低，品质差，很不稳定，极易失活，产业化难度极大；还包括由克拉维酸胺盐制备克拉维酸钾的方法，例如专利EP0026044A1公开了克拉维酸在医药学领域可行性的各类盐和酯，并记载了有机胺在不纯溶液中与克拉维酸形成克拉维酸钾胺盐的中间体盐，其中克拉维酸在有机溶剂中可以与克拉维酸叔丁胺或叔辛胺反应，但由于叔丁胺与克拉维酸的结合要比叔辛胺容易，因此工业化合成胺盐首选叔丁胺。

WO9705142公开了一种克拉维酸胺盐的合成方法，并记载了根据克拉维酸反应通式，可形成的盐类包括克拉维酸叔丁胺、克拉维酸叔辛胺等20余种，并推荐使用叔丁胺与克拉维酸反应。

但使用叔丁胺存在毒性较大，生产过程对人体和环境会造成巨大伤害的缺点，此外，由于叔丁胺分子结构特性，与克拉维酸分子所结合的化学键键能较大，化学性质稳定，在生产克拉维酸钾过程中，化学键断裂所需键能较大，不易断裂，所得克拉维酸钾产品收率和纯度较低。

叔辛胺的毒性低，可以减少对人体和环境的伤害，且与克拉维酸分子所结合的化学键键能低，易断裂，在生产克拉维酸钾过程中，能获得较高的产品收率和纯度，例如GB2264944公开了一种克拉维酸叔辛胺制备克拉维酸钾的方法，该发明采用一次性混合异辛酸钾后反应2h的结晶工艺，结晶成核快，晶体多而小，晶型差，易破碎，容易聚结或粘连形成晶簇，包裹杂质，影响成品质量；另外该发明采用的有机溶剂中包含甲基异丁基甲酮，该有机溶剂产量少、价格贵、生产成本高也不利于大批量生产。但是由于叔辛胺存在价格昂贵，且不稳定性，反应工艺条件苛刻、且现有技术文献中多推荐使用克拉维酸叔丁胺作为合成克拉维酸钾的关键中间体，因此、现有技术中对于合成克拉维叔辛胺合成工艺的优化以及如何获得高质量克拉维酸叔辛胺的研究报道较为缺乏。

随着对环境友好要求的不断提升，为了绿色生产克拉维酸钾，有必要开发优化低毒性的克拉维酸叔辛胺中间体盐的合成研究，以满足克拉维酸钾工业化规模的生产。

发明内容

针对以上技术现状，本发明旨在提供一种制备克拉维酸钾中间体克拉维酸叔辛胺的制备方法，以获得工艺更加优化、高质量、低毒性的制备克拉维酸钾的中间体。

本发明所述克拉维酸钾的中间体克拉维酸叔辛胺的制备方法，其包括如下步骤：

1)取克拉维酸发酵液用酸调pH值为至4.0-6.0、优选pH值为4.50～5.50，然后采用孔径约为0.02-0.10μm，优选0.04-0.06μm的滤膜过滤，即得克拉维酸过滤液；

2)向克拉维酸过滤液中加入有机溶剂萃取，将含有克拉维酸的萃取液浓缩，即得克拉维酸浓缩液；

3)将含有叔辛胺的有机溶液加到克拉维酸浓缩液中反应，并进行结晶，然后过滤洗涤干燥、即得克拉维酸叔辛胺。

本发明方法所述克拉维酸发酵液不受本发明方法的任何限制，可以为本领域各种的常规方法制备的发酵液，例如作为示例性的说明，可以为棒酸链霉菌的发酵，采用传统发酵工艺，摇瓶种子培养后接入一级种子罐、二级种子罐、最终至发酵罐培养，培养过程通入空气，发酵培养结束后，发酵液到膜过滤***进行处理；作为实施方案之一，所述发酵液可以包括但不限于效价为3000～10000μg/ml的克拉维酸发酵液。

本发明方法中，由于克拉维酸化学性质不稳定，在碱性环境中极易降解，因此过滤环境需在酸性条件下进行，最优选择有机酸进行酸化。克拉维酸的阴离子可通过阴离子树脂，采用离子交换法提纯，但由于克拉维酸是一种不稳定的化合物，且离子交换周期较长，容易使克拉维酸失活，提取效果不尽人满意。

目前克拉维酸的过滤方法普遍采用膜过滤，膜分离技术兼有分类、浓缩、纯化和精制的功能，具有高效、节能、品质稳定、连续化强的特点。例如：将克拉维酸发酵液稀释、酸化后，通过陶瓷膜、纳滤膜过滤后，保持温度，得到克拉维酸的过滤液。

克拉维酸的萃取过程采用的方法多为加入萃取剂，例如乙酸乙酯，醋酸丁酯，丁醇等，丁醇效果最佳但其与水互溶性大，携带杂质加多。本发明采用乙酸乙酯作为萃取剂。

本发明克拉维酸浓缩采用薄膜蒸发器进行真空蒸馏，其优点是传热效率高，蒸发速度快，物料停留时间短，因此特别适合热敏性物质的蒸发，由于其物料停留时间短，且运行成本低，因此可适用大规模生产。例如：克拉维酸的萃取液在薄膜蒸发器中，通过水温和真空度等工艺指标，克拉维酸在薄膜中的停留时间。

作为实施方案之一，本发明所述步骤1)中的所述酸为碳酸、硼酸、或醋酸；优选为醋酸。

作为实施方案之一，本发明所述步骤1)中克拉维酸发酵液的效价为3000～10000)μg/ml，优选为8000～9000μg/ml；所述步骤1)中克拉维酸过滤的效价为8000～30000μg/ml；所述步骤2)中克拉维酸萃取液效价为2000～8000μg/ml；所述步骤2)中克拉维酸浓缩液的效价为40000～80000μg/m。

作为实施方案之一，本发明所述步骤1)中的滤膜为陶瓷膜或纳滤膜；优选过滤时进料温度为0～20℃。

作为实施方案之一，本发明所述步骤2)中的有机溶剂为乙酸乙酯，乙酸甲酯，乙酸丙酯或乙酸丁酯、或它们的任意混合；所述步骤3)中的有机溶剂为丙酮，甲基异丁基甲酮或甲乙酮。

作为实施方案之一，本发明所述步骤2)中进一步包括用酸调节萃取重相溶液的pH值为1.0～3.50；作为实施方案之一，所述酸可以为硝酸、硫酸等，优选硫酸；作为实施方案之一，萃取液温度0～20.0℃；作为实施方案之一，萃取液的pH值为1.0～3.0，水分为1.0～5.5％；

作为实施方案之一，本发明所述步骤2)中进一步包括浓缩为薄膜浓缩；浓缩时温度为40～70℃，真空度为-0.070～-0.100MPa。

作为实施方案之一，本发明所述步骤3)中有机溶剂为丙酮，优选叔辛胺：丙酮＝1:4.5～5.5；反应温度为5～25℃。

作为实施方案之一，本发明所述步骤3)进一步包括结晶时液的pH终点在5.00～8.00，养晶温度为0～8.0℃，养晶时间为1.0～4.0小时。

作为实施方案之一，本发明所述步骤3)进一步包括干燥为真空干燥；优选真空度-0.070～-0.100MPa，温度35～52℃，干燥2～4小时，水分含量为0.1～0.9％。

作为实施方案之一，本发明所述方法进一步包括：

1)、提取过滤

酸化：向克拉维酸发酵液中加入醋酸进行酸化，将发酵液pH调至4.00～5.00，搅拌均匀；

过滤：所得酸化液依次通过陶瓷膜、纳滤膜过滤，进料温度0～20℃；即得克拉维酸过滤液；

2)萃取浓缩

萃取：得到克拉维酸的纳滤膜过滤液，过滤液效价8000～30000μg/ml，启动离心机，加入乙酸乙酯，将纳滤膜过滤液和乙酸乙酯混合，再加硫酸调节二阶离心机重相pH值至1.0～3.50，萃取液温度5～20℃，离心得到萃取液；

浓缩：萃取液用薄膜蒸发器进行真空蒸馏，热水罐温度为40～70℃，真空度-0.070～-0.100MPa，薄膜浓缩液效价为40000～80000μg/ml，即得克拉维酸浓缩液；

3)结晶反应

反应结晶：将浓缩液加入结晶罐中，加入叔辛胺丙酮溶液(叔辛胺溶于丙酮中，质量比为叔辛胺：丙酮＝1:4.5～5.5，反应温度5～25℃)，保持结晶液的pH终点为5.00～8.00，养晶温度为0～8.0℃，养晶1.0～4.0小时，形成晶体；

过滤洗涤：将结晶液放入离心机进行离心分离，用丙酮洗涤，离心甩干，得到克拉维酸叔辛胺湿粉；

干燥：所得到的克拉维酸叔辛胺湿粉转移至干燥器中，在真空度-0.070～-0.100MPa下，温度30～52℃条件下，干燥2～4小时，水分0.1～0.9％，出粉即得克拉维酸叔辛胺。

本发明利用了克拉维酸的分子极性较大，有氢键的供体和受体特点，利用丙酮作为有机溶剂，选用低毒性的叔辛胺，同时利用羧基易被酯化的化学活泼性，在克拉维酸的羧基官能团上与叔辛胺以内酰胺的方式形成克拉维酸的媒介胺盐克拉维酸叔辛胺，强力的氢键作用能够保证其分子稳定性。

与叔丁胺和克拉维酸的反应相比，本发明难度在于后续结晶和分离处理的难度。叔辛胺(2-氨基-2,4,4-三甲基戊烷)可与克拉维酸形成内酰胺，其制备难点在于，叔辛胺与丙酮的反应比，结晶反应以及后续洗涤过滤。一般而言，包含克拉维酸的溶液至少加等量的丙酮然后再与叔辛胺反应，盐才会沉淀。根据现有的经验，需将叔辛胺溶于丙酮中再进行成盐反应，以及结晶分离。对于再结晶而言，一种简易的溶剂为丙酮水溶液。这样的再结晶，按照常规方式进行，例如将溶剂化合物溶于水，加少量丙酮，过滤，然后加大量的丙酮，搅拌，冷却，得到再结晶的产品。叔辛胺与丙酮的最优反应比为接近1:4.5～5.5，丙酮的量会直接影响结晶收率和产品纯度。

本发明对克拉维酸的提取采用了先进的膜浓缩工艺，提高了克拉维酸发酵液的萃取率。此外，本发明创新性的引入真空薄膜蒸发器大大缩短了提取周期，减少发酵液在空气中暴露的时间，最大限度的降低了克拉维酸失活分解和失活。在结晶反应中，本发明通过优化结晶反应过程中温度、pH、反应物反应比等工艺参数，叔辛胺盐产品的收率和纯度大大提高，并验证了叔辛胺盐工业化生产的可行性，。

因此，本发明提供了一种叔辛胺反应的最优工艺，以及提高纯度和收率的方法，并且解决了以高毒性的叔丁胺作为中间体盐，生产克拉维酸钾过程中所带来的对人体和环境的影响等问题。具体来说包括如下显著的进步性：

1、本发明提供了克拉维酸提纯浓缩的方法和克拉维酸叔辛胺的精制方法，整个工艺过程仅使用了两种沸点差异较大的有机溶剂乙酸乙酯和丙酮，有利于回收，可循环使用降低成本；避免了多种有机溶剂混合而带来的溶剂回收难题。

2、本发明的精制工艺使用了低毒性的叔辛胺代替了高毒性的叔丁胺，大大改善了生产企业员工的职业健康，改善了对企业周边环境的影响，减少了环保的污染问题，使用低毒性的叔辛胺也有利于克拉维酸钾后序废液的回收利用，减少环保污染，为工业生产节约成本。

3、应用本发明提供的制备工艺，可使克拉维酸盐的含量达到98.0％以上，收率提高到77％以上。

4、利用本发明提供的方法制备的克拉维酸叔辛胺产品，经过3个月的加速试验，以及光、湿度、高温强化条件试验，发现产品的稳定性良好。

5、本发明的工艺具有操作简单、收率高、质量好、可提高热敏性物质的稳定性，本发明涉及的工艺方法适用于工业生产。

具体实施方式

本发明通过以下实施例和试验例以进一步阐述本发明，但不以任何的方式限制本发明的有效范围。

实施例1

210L克拉维酸发酵液效价8400μg/ml经酸化、膜过滤后，温度保持20℃内，膜浓缩液加入乙酸乙酯，用稀硫酸调节pH值2.20离心萃取得萃取液，再经薄膜蒸发器浓缩薄膜浓缩液效价在51000μg/ml，加入配比为1:4.5的叔辛胺丙酮溶液，结晶反应温度保持在20℃，结晶终点pH值为7.50，养晶温度为5℃，养晶时间2小时；再经离心机过滤洗涤，真空干燥后得2135g成品，收率73.5％。

所得产品中，克拉维酸叔辛胺含量99.2％，水分0.2％，总杂0.19％，丙酮残留0.35％，乙酸乙酯残留0.17％，pH值5.2，色级<Y2。

实施例2

220L克拉维酸发酵液效价8800μg/ml经酸化、膜过滤后，温度保持在20℃内，膜浓缩液加入乙酸乙酯，用稀硫酸调节pH值1.50离心萃取得萃取液，再经薄膜蒸发器浓缩薄膜浓缩液效价在60000μg/ml，加入配比为1:5.0的叔辛胺丙酮溶液，结晶反应温度为20℃，结晶终点pH值在7.30，养晶温度为5℃，养晶时间2小时；再经离心机过滤洗涤，真空干燥后得2436g成品，收率76.4％。

所得产品中，克拉维酸叔辛胺含量99.0％，水分0.2％，总杂0.15％，丙酮残留0.29％，乙酸乙酯残留0.16％，pH值为5.1，色级<Y2。

实施例3

210L克拉维酸发酵液效价8600μg/ml经酸化、膜过滤后，温度在20℃内，膜浓缩液加入乙酸乙酯，用稀硫酸调节pH值2.00离心萃取得萃取液，再经薄膜蒸发器浓缩薄膜浓缩液效价在55000μg/ml，加入配比为1:5.5的叔辛胺丙酮溶液，结晶反应温度在21℃，结晶终点pH值为7.35，养晶温度为4℃，养晶时间为2小时；再经离心机过滤洗涤，真空干燥后得2225g成品，收率74.8％。

所得产品中，克拉维酸叔辛胺含量98.8％，水分0.2％，总杂0.15％，丙酮残留0.32％，乙酸乙酯残留0.15％，pH5.1，色级<Y2。

试验例1克拉维酸叔辛胺的加速试验

样品：由实施例1制得；

包装：由内及外分别为无色PE袋、黑色PE袋、铝箔袋、瓦楞纸箱。

试验条件：温度：25℃±2℃,相对湿度:60％±5％

从上面的克拉维酸叔辛胺加速试验可以看出，克拉维酸叔辛胺的稳定性良好。

Claims

1.一种克拉维酸叔辛胺的制备方法，其特征在于，所述步骤包括：

1)取克拉维酸发酵液用酸调pH值至4.0～6.0，优选pH值为4.50～5.50，然后采用孔径约为0.02～0.10μm、优选0.04～0.06μm的滤膜过滤，即得克拉维酸过滤液；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中的酸可以为碳酸、硼酸或醋酸，优选为醋酸。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中克拉维酸发酵液的效价为3000～10000μg/ml，优选8000～9000μg/ml；所述步骤1)中克拉维酸过滤的效价为8000～30000μg/ml；所述步骤2)中克拉维酸萃取液效价为2000～8000μg/ml；所述步骤2)中克拉维酸浓缩液的效价为40000～80000μg/ml。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中的滤膜为陶瓷膜或纳滤膜；优选过滤时进料温度为0～20℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中的有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯或乙酸丁酯、或它们的任意混合；所述步骤3)中的有机溶剂为丙酮、甲基异丁基甲酮或甲乙酮。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中进一步包括用酸调节萃取重相溶液的pH值为1.0～3.50；萃取液的温度为0～20.0℃、萃取液的pH值为1.0～3.0，水分为1.0～5.5％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中进一步包括浓缩为薄膜浓缩；浓缩时温度为40～70℃，真空度-0.070～-0.100MPa。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中有机溶剂为丙酮；优选所述叔辛胺与丙酮的用量比为1:4.5～5.5；优选反应温度为5～25℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)进一步包括结晶时溶液的pH值终点为5.00～8.00，养晶温度为0～8.0℃，养晶时间1.0～4.0小时。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)进一步包括干燥为真空干燥；优选真空度-0.070～-0.100MPa，温度为35～52℃，干燥2～4小时，水分含量为0.1～0.9％。

11.根据权利要求1～10任一所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

1)、提取过滤

过滤：所得酸化液依次通过陶瓷膜、纳滤膜过滤，进料温度始终为0～20℃；即得克拉维酸过滤液

2)萃取浓缩

萃取：得到克拉维酸的纳滤膜过滤液，过滤液效价8000～30000μg/ml，过启动离心机，加入乙酸乙酯，将纳滤膜过滤液和乙酸乙酯混合，再加硫酸调节二阶离心机重相pH至1.0～3.50，萃取液的温度为5～20℃，离心得到萃取液；

浓缩：萃取液用薄膜蒸发器进行真空蒸馏，热水罐温度为40～70℃，真空度为-0.070～-0.100MPa，薄膜浓缩液效价为40000～80000μg/ml，即得克拉维酸浓缩液；

3)结晶反应

反应结晶：将浓缩液加入结晶罐中，加入叔辛胺丙酮溶液(叔辛胺溶于丙酮中，质量比为叔辛胺：丙酮＝1:4.5～5.5，反应温度为5～25℃)，结晶液的pH终点在5.00～8.00，养晶温度为0～8.0℃，养晶1.0～4.0小时，形成晶体；

干燥：所得到的克拉维酸叔辛胺湿粉转移至干燥器中，在真空度-0.070～-0.100MPa下，温度30～52℃条件下，干燥2～4小时，水分含量为0.1～0.9％，出粉即得克拉维酸叔辛胺。