反應(yīng)結(jié)晶制備頭孢菌素類抗生素研究進(jìn)展

陳 輝，陳立宗，丁尚志，林云良，李福偉，江 婷，李景超，李 剛

(1. 齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)，山東省分析測試中心，山東 濟(jì)南 250014；2. 山東財(cái)經(jīng)大學(xué) 體育學(xué)院， 山東 濟(jì)南 250014)

1 概述

反應(yīng)結(jié)晶是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的可溶性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成一種難溶物質(zhì)并析出晶體的結(jié)晶方法。反應(yīng)結(jié)晶一般由以下三步組成：由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力(過飽和度)、形成晶核與晶核生長。該類反應(yīng)過程非常迅速，產(chǎn)品物質(zhì)的溶解度非常小,同時(shí)結(jié)晶過程的過飽和度相對高。

頭孢菌素類藥物是臨床上抗細(xì)菌感染的重要治療藥物，占抗生素藥物銷售總額的45%，是繼青霉素后又一重要的、使用最廣泛的抗生素藥物，具有抗菌譜廣、抗菌效果好，副作用小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于臨床[1]。由于頭孢基團(tuán)往往遇熱不穩(wěn)定，因此該類藥物的結(jié)晶多在低溫或常溫下進(jìn)行。目前，反應(yīng)結(jié)晶技術(shù)在頭孢類藥物生產(chǎn)過程中應(yīng)用愈發(fā)廣泛，本文主要介紹不同頭孢藥物反應(yīng)結(jié)晶制備方法。

2 反應(yīng)結(jié)晶在制備頭孢藥物中的應(yīng)用

2.1 頭孢拉定

頭孢拉定的結(jié)晶采用反應(yīng)結(jié)晶法，工業(yè)以酸溶堿析法為主；2013年，孫海嵐[2]將頭孢拉定反應(yīng)液恒溫在40℃下，滴加三乙胺至pH值=2.8，加入4%wt的晶種，繼續(xù)滴加三乙胺至pH值=4.9，養(yǎng)晶30分鐘后降溫至0～5℃，過濾得產(chǎn)品；該研究主要討論了結(jié)晶溫度、晶種的加入量、結(jié)晶pH值等工藝條件對頭孢拉定結(jié)晶產(chǎn)品色級的影響。

2016年，蔣翠媛等[3]設(shè)計(jì)了頭孢拉定雙股進(jìn)料結(jié)晶體系，結(jié)晶過程為：首先制備晶種母液，然后分別用蠕動(dòng)泵將頭孢拉定鹽酸水溶液與濃氨水同時(shí)勻速滴入晶種母液中，調(diào)節(jié) pH值為2.5～2.7，養(yǎng)晶1h后，降溫過濾得頭孢拉定結(jié)晶產(chǎn)品，該工藝所得產(chǎn)品晶習(xí)好、粒度分布均勻；同時(shí)通過單因素實(shí)驗(yàn)研究了結(jié)晶液初始濃度、料液流加速率、攪拌速率、結(jié)晶pH值 范圍、晶種添加量以及養(yǎng)晶時(shí)間對結(jié)晶產(chǎn)品收率、晶習(xí)及粒度分布的影響，研究表明當(dāng)結(jié)晶液初始濃度過高、料液流加速率過快、析晶 pH值 偏低或偏高以及晶種量過多時(shí)，均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品粒度分布不均勻，產(chǎn)品粒度偏小。

2.2 頭孢羥氨芐

1980年，Daniel等[4]提出了頭孢羥氨芐的三種結(jié)晶方法：第一種方法即首先通過反應(yīng)結(jié)晶制備頭孢羥氨芐DMF溶劑化物，結(jié)晶過程為：向上一步反應(yīng)所得頭孢羥氨芐水解液中加入異丙醇與三乙胺，調(diào)pH值=4.4～4.5，滴加DMF，滴畢后降溫，析晶3h制得頭孢羥氨芐DMF溶劑化物；然后將DMF溶劑化物溶于稀鹽酸與有機(jī)溶劑的混合溶液中，調(diào)pH值=2.0～2.4，過濾除雜，加熱濾液，滴加三乙胺調(diào)pH值=4.4～4.5，析晶得頭孢羥氨芐一水合物；并考察了當(dāng)結(jié)晶溫度為40～45℃，滴加反溶劑乙腈或者加入晶種能有效提高結(jié)晶收率。第二種方法同樣采用反應(yīng)結(jié)晶法先制備DMF溶劑化物，然后將DMF溶劑化物分批溶于酸性溶媒中，析晶得頭孢羥氨芐一水化合物，通過考出不同體系的酸性溶媒得出最佳的酸性溶媒的種類及比例為水∶乙腈∶正丁醇=1∶2∶1；第三種方法直接向頭孢羥氨芐水解液中滴加三乙胺，調(diào)pH值=2.8，過濾，濾液升溫30℃以上，繼續(xù)滴加三乙胺，調(diào)pH值=5.7～5.8，冷卻，析晶半小時(shí)得無定型狀頭孢羥氨芐，該產(chǎn)物水溶性好。

2011年，龔俊波[5]等人將頭孢羥氨芐的DMF溶劑化物溶于DMF與水的中，滴加氨水調(diào)pH值=4.5～5.0，降溫養(yǎng)晶約半小時(shí)后洗滌、干燥得頭孢羥氨芐單水化合物；通過考察反應(yīng)過程中的操作參數(shù)，優(yōu)化并確定了頭孢羥氨芐單水化合物反應(yīng)結(jié)晶工藝的最佳操作條件為：溶劑體積配比DMF∶水=1∶10，加料過程中，體系溫度控制在25℃左右，攪拌速率為600r/min。

2.3 頭孢唑啉鈉

1998年，萬平等[6]在30℃下，首先制備頭孢唑啉酸懸浮水溶液，分批加入碳酸氫鈉，調(diào)pH值=6.2～6.5，然后加入丙酮，攪拌均勻使其固體全部溶解后停止攪拌，靜止3h后得到針狀的頭孢唑啉鈉晶體；該法具有產(chǎn)物結(jié)晶性好、干燥時(shí)間短、工藝穩(wěn)定的優(yōu)勢，其收率高達(dá)95%，且已用于工業(yè)生產(chǎn)。

2016年，曹威凱等[7]在20～25℃下，將頭孢唑啉酸溶于V(丙酮)∶V(水) =80∶20的混合溶劑中，滴加成鹽劑，滴畢，降溫至5℃，析晶得頭孢唑啉鈉，該研究主要考察了不同種類的成鹽劑對反應(yīng)收率及色度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)成鹽劑為異辛酸鈉時(shí)，收率最高且色度最好。

2.4 頭孢呋辛鈉

2018年，李亞卿等[8]通過對比碳酸氫鈉、異辛酸鈉等不同成鹽劑，優(yōu)化結(jié)晶pH值、結(jié)晶溫度、攪拌強(qiáng)度和結(jié)晶體系等工藝參數(shù)，確定了最佳工藝路線：在20℃下，將頭孢呋辛酸溶于丙酮與水混合溶劑中，然后滴加碳酸氫鈉溶液，調(diào)pH值=8.0±0.2，然后滴加一定量乙醇，養(yǎng)晶20min得到頭孢呋辛鈉，該產(chǎn)品晶型與原研產(chǎn)品一致，產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性接近于原研。

2018年，郭明輝等[9]在20℃下，將頭孢呋辛酸溶于一種有機(jī)溶媒A與水混合溶液中，滴加異辛酸鈉，出現(xiàn)微混時(shí)停止滴加，養(yǎng)晶0.5h，在繼續(xù)滴加異辛酸鈉，滴畢，在滴加一定量的有機(jī)溶媒A，析晶頭孢呋辛鈉，該工藝通過調(diào)整頭孢呋辛酸的溶解液體系，明顯改善了該產(chǎn)品的色級及pH值穩(wěn)定性，且收率提高至95%。

2.5 頭孢克肟

2010年，付德才等[10]將頭孢克肟甲磺酸鹽復(fù)合物懸浮于水溶液中，用4%氨水調(diào)pH值至6.8～7.2，加入活性炭脫色后，濾液升溫至30～35℃，用4N鹽酸調(diào)pH值至2.0～2.5，攪拌1h后降溫至0～5℃，慢速攪拌2h，析晶得頭孢克肟晶體，所得產(chǎn)品純度高、外觀顏色淺，總收率80%。

2019年，于帥等[11]通過在線過程分析技術(shù)對頭孢克肟反應(yīng)結(jié)晶過程進(jìn)行了測量和分析，考察了反應(yīng)結(jié)晶過程溫度、鹽酸滴加速度等工藝條件對頭孢克肟粒度分布、白度、結(jié)晶度和雜質(zhì)含量的影響，探尋反應(yīng)結(jié)晶過程晶型轉(zhuǎn)變的規(guī)律，并確定了最佳工藝路線：在25℃下，將頭孢克肟鹽溶于V(水)∶V(丙酮) = 86∶14的混合溶劑中，控制攪拌速率為250r/min，以5mL/min滴加鹽酸(4%)至溶液渾濁，并調(diào)整加酸速率為2mL/min繼續(xù)滴酸至pH值低于析晶點(diǎn)一定值后停止加酸并養(yǎng)晶1h；繼續(xù)加鹽酸溶液直至溶液pH值=2.20后，并將攪拌速率調(diào)至100r/min，溶液線性降溫到5℃后，養(yǎng)晶2h得頭孢克肟晶體。該方法操作簡單，產(chǎn)品質(zhì)量易于控制，適用于工業(yè)生產(chǎn)。

3 結(jié)語

反應(yīng)結(jié)晶在頭孢菌素類抗生素制備領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，對藥物制備過程結(jié)晶工藝的研究可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大收益。研究頭孢菌素藥物反應(yīng)結(jié)晶具有重要的工業(yè)價(jià)值。