CN110791538A - 一种适用于酶法合成磷酸西格列汀的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于酶法合成磷酸西格列汀的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）通过发酵培养具有催化活性的转氨酶细胞，离心得到菌泥后破碎2次直接投入反应釜与底物进行催化反应；投入量45%～85%wt（以菌泥/底物量计）；（2）催化反应中使用部分回收的DMSO，其总杂质含量≤5%、比重要求1.0～1.1，与加入的新鲜二甲基亚砜（DMSO）比例为1：0.2～0.8；（3）通过调节酸性后加入乙酸乙酯萃取，保证母液中杂质含量低于0.1%；（4）使用回收异丙醇（含量70%‑90%）投入成盐反应。本工艺方法相对于一般报道酶催化方法可以保证成品符合原料药质量要求，并最大限度的节约生产成本，可适用于大生产应用。
Description
技术领域
本发明属于制药技术领域，具体涉及一种适用于酶法合成磷酸西格列汀的生产工艺方法改进。
背景技术
西格列汀是首个由美国默克公司研制的一种DPP-IV抑制剂类药物，它是治疗Ⅱ型糖尿病用药，其药用形式是磷酸西格列汀一水合物，其具有如下结构：
目前，国际市场合成西格列汀普遍使用的是全化学合成方法，生产过程中需在高温高压条件下用到贵重金属催化加氢，催化剂不易回收，操作危险系数高，其关键手性结构合成难度大，不易分离，产率低，导致成本较高。随着默克公司首先开发了使用转氨酶法合成西格列汀路线，相继有许多企业和机构对酶法进行了研究，其大致工艺均与默克报道的相似。以默克公司常见的合成专利方法为例，如下：
西格列汀第二代合成方法是利用联萘二苯基膦-氯化钌配合物催化β-酮酸酯进行不对称氢化，得到手性醇进一步反应得到手性胺。此方法两次都需用到金属催化，成本昂贵。因此默克公司发明了酶法催化合成工艺路线，如专利（200480017544.3）采用的酶法合成西格列汀专利方法与本发明采用的路线一致，但在其专利（US.9133445B2）中报道的工艺制备过程有区别，如其发酵得到含转氨酶的菌液需经过离心，破碎，悬浮，离心，纯化等多个步骤得到纯度较高的酶，然后投入催化；催化完毕后调节酸性并加热过滤变性蛋白，再调节碱性，萃取西格列汀。通过对其工艺的研究发现：（1）酶的纯化会导致催化效率变低、周期过长，废水和成本均会大幅增加；（2）调节酸性除蛋白后继续调碱性再萃取，会萃取出大量的其它杂质（如底物、中间体、辅酶、蛋白脂溶性杂质等），造成后期成盐和结晶达不到原料药质量要求；（3）未提及到废溶剂（DMSO、异丙醇）的重新利用方案。其它有关文献和专利报道的利用了生物酶法合成西格列汀方法，未见与本专利报道的工艺方法一致内容。
发明内容
本发明提供一种适用于酶法合成磷酸西格列汀的生产方法，本工艺方法相对于一般报道酶催化方法可以最大限度的节约生产成本，并保证最终产品质量，可适用于大批量生产。
为实现上述技术目的，按照本发明的一个方面，提供一种适用于酶法合成磷酸西格列汀的生产方法，包括以下步骤：
通过发酵培养具有催化活性的转氨酶细胞，离心得到菌泥在1000-1200bar压力下破碎2次直接投入反应釜与底物进行催化反应；菌泥45%～85%wt（以底物量计）；
催化反应中使用回收的DMSO，其要求总杂质含量≤5%，溶液比重1.01～1.1，与加入的新鲜DMSO比例为1：0.2～0.8；
通过调节酸性后加入乙酸乙酯或乙酸异丙酯萃取，保证母液中杂质含量低于0.1%。
在西格列汀成盐时使用回收的异丙醇，其含量为70%-90%
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明提供一种适用于酶法合成磷酸西格列汀的生产方法，可以最大限度的节约生产成本，并保证成品符合原料药质量要求，可适用于大批量生产。
附图说明
图1为催化反应后的产物HPLC检测图；
图2为萃取母液的HPLC检测图；
图3分别为标准对照品和成品的HPLC检测图；
图4为磷酸西格列汀核磁共振图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下为实施例：
一种适用于酶法合成磷酸西格列汀的生产方法，包括以下步骤：
（1）用100L发酵罐培养一批具有催化活性的转氨酶细胞，采用管式离心机得到菌泥4820g，取一定量的菌泥，加5℃ PBS溶液混匀后在1000-1200bar压力下破碎2次得到用于催化的酶液加入反应釜中;
（2）反应釜中加入上一批回收的DMSO，气相含量为96.1%，其比重为1.03，采用新鲜的DMSO 30%- 40%溶解5kg底物，控制反应温度45℃，滴加速度180ml/min，16h完成催化反应。取样，通过HPLC检测，结果如图1所示，转化率为93.8%;
（3）用1M盐酸调节反应液pH值2-3，每次加入三分之一比例乙酸乙酯萃取3次（回收溶剂）。取样，通过HPLC检测母液杂质含量小于0.1%，结果如图2所示;
（4）采用3M氢氧化钠溶液调节PH至9-10，每次加入三分一比例的乙酸乙酯（使用回收溶剂），直到萃取后的母液中产物含量低于0.5%即可。浓缩乙酸乙酯得到中间体西格列汀;
（5）采用上一批回收的异丙醇（卡尔费休法检测含水量为17%），按反应要求的比例补充少量新鲜异丙醇，与西格列汀混合并滴加入磷酸反应3h，加入1%活性炭趁热过滤，冷却结晶得到磷酸西格列汀，过滤烘干得到磷酸西格列汀一水合物5.61kg。经过HPLC检测其含量≥99.99%，无异构体，核磁共振结构确定。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于酶法合成磷酸西格列汀的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）发酵产生的转氨酶细胞离心得到菌泥在1000-1200bar压力下破碎2次直接投入反应釜与底物进行催化反应；菌泥以底物量计投入45%～85%wt；
（2）催化反应中使用部分回收的DMSO，其总杂质含量≤5%、比重要求1.01～1.1，与加入的新鲜DMSO比例为1：0.2～0.8；
（3）通过调节反应液酸性后加入有机溶剂萃取，保证其中杂质含量低于0.1%；
（4）使用回收异丙醇（含量75%-85%）投入成盐反应。
2.如权利要求1所述的磷酸西格列汀的生产方法，其特征在于，步骤（1）所述的菌泥在1000-1200bar压力下破碎2次得到酶液。
3.如权利要求1所述的磷酸西格列汀的生产方法，其特征在于，步骤（1）将破碎后得到的酶液直接投入反应釜与底物进行催化反应，投入量以菌泥/底物量计45%～85%wt。
4.如权利要求1所述的磷酸西格列汀的生产方法，其特征在于，步骤（2）所述的催化反应中使用的二甲基亚砜为上一批生产得到的废液通过减压蒸馏回收得到，总杂质含量≤5%，其比重要求控制在1.01～1.1。
5.如权利要求1所述的磷酸西格列汀的生产方法，其特征在于，步骤（2）催化反应中回收二甲基亚砜与加入的新鲜溶剂比例为1：0.2～0.8。
6.如权利要求1所述的磷酸西格列汀的生产方法，其特征在于，步骤（3）所述的通过调节酸性后需要使用萃取溶剂杂质，保证母液中杂质含量低于0.1%。
7.如权利要求1所述的磷酸西格列汀的生产方法，其特征在于，步骤（4）在西格列汀成盐时使用回收异丙醇，要求其含量为70%-90%。
8.如权利要求1所述的磷酸西格列汀的生产方法，其特征在于权利要求1中所述的（1）（2）（3）（4）步骤的组合为本工艺路线的关键生产技术。
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