具有降低的变黄和变色性能的纤维素醚的制备方法 本发明涉及一种低分子量纤维素醚的改进制备方法。所述方法是在酸催化解聚步骤之后使用酸部分中和。
低分子量纤维素醚工业上常用于药品和食品中。这类应用的优选纤维素醚为甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素。
在低分子量的纤维素醚中经常发现的一个问题就是变黄或变色。在组合物配方的产品中能观察到这种变黄或变色。变黄或变色在透明的药用胶囊和浅色食品组合物中很容易观察到。
人们希望能有一种制备低分子量纤维素醚的方法，在这种方法中变黄或变色可得到降低或减少。降低或减少药物胶囊和食品组合物中的变黄或变色，也是人们所希望的。
根据本发明，提供了一种制备低分子量纤维素醚的方法。该方法包括下述步骤：a)提供一种在20℃时2％水溶液粘度约为200厘泊或更大地高分子量纤维素醚；b)使所述高分子量纤维素醚与一定数量的酸接触，足以使其部分解聚为低分子量纤维素醚，该低分子量纤维素醚在20℃时2％水溶液粘度约为100cP或更小；c)通过使所述低分子量纤维素醚与一种碱性化合物接触，部分或基本上中和上述的酸；d)重复步骤a)-c)，以制备两批或多批低分子量纤维素醚的离散产品批料；和e)混合上述两批或多批的离散产品批料，以形成pH为4-6.8的低分子量纤维素醚的组合产品批料。
此外，根据本发明，提供了一种制备药用胶囊的方法。将上文所述的低分子量纤维素醚的组合产品批料溶解于水形成浸涂溶液。将金属钉浸入到上述浸涂溶液中。使上述溶液经加热在所述钉上胶化并随后干燥，环绕所述钉形成干燥的纤维素醚组合物的薄膜。该薄膜呈两个硬壳胶囊的帽和/或主体形式，接着可将它们从所述钉上取下。然后，所述帽和/或主体偶配以形成完整的胶囊。热钉/冷溶液和冷钉/热溶液方法都是可行的。
在本发明中，已经发现，控制低分子量纤维素醚的酸含量在一定pH值，可显著地降低终产品的变黄和变色。酸性pH是通过在低分子量纤维素醚的制备过程中，酸催化解聚步骤之后保持一部分催化酸而得以维持。在终产品低分子量纤维素醚中有效控制pH的一个观察到的问题，是通过混合两批或多批离散产品批料以形成组合批料而解决的。
在低分子量纤维素醚的常规制备方法中，通过酸催化水解，通常是于一种强无机酸如氯化氢或盐酸中将较高分子量纤维素醚解聚为较低分子量纤维素醚。在达到所希望的解聚程度后，水解通过用一种碱或碱性化合物如碳酸氢钠中和所述酸而停止。所述纤维素醚通常是中和到约为7的中性pH。
在本发明中，通过仅中和一部分催化酸，在终产品纤维素醚中保持一定程度的酸性。与实质上保留的酸含量相关的终产品的物理和化学稳定性问题，如连续的解聚，可通过部分中和所述酸并控制最终pH在4-6.8范围之内而得到减缓。
有用的低分子量纤维素醚通常具有的分子量可使2％的水溶液于20℃时的粘度约为100cP或更低，优选为3-100cP，最优选在2％水溶液于20℃时为3-15cP。
有用的纤维素醚包括下述物质：甲基纤维素(MC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)和羟丁基甲基纤维素(HBMC)。在制备药用胶囊中特别有用的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素。在制备食品组合物中特别有用的纤维素醚为甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素。
低分子量纤维素醚是通过高分子量纤维素醚的酸催化解聚而形成的。高分子量纤维素醚通常在20℃时2％的水溶液粘度约为200厘泊或更大的粘度。
解聚通常是通过使高分子量纤维素醚与强酸，优选无水氯化氢接触而进行。可以将所述酸添加到反应器的上部空间或者是直接加入到纤维素醚粉末中。所述反应器的上部空间可用惰性气体净化以防止粉末燃烧或引燃。
在解聚之后，纤维素醚与碱性化合物，优选基本上无水的化合物如碳酸氢钠接触，其目的是部分中和残余的酸，以保持一定程度的酸含量。尽管中和步骤的目的是为了部分中和而不是基本上或完全中和残余酸，但是，中和步骤的控制，特别是对于工业规模来说，是非常困难的。一些终产品批料可能中和不足或是中和过度。这种控制问题将在下面进行讨论。一种优选的中和方法，是将所述化合物吹入到解聚的微粒纤维素醚处于其中的解聚反应器或其它容器的上部空间或其内部。优选是在中和过程中搅拌或滚动所述解聚反应器或其它容器，以保证与反应器内表面均匀接触。
靶定特定终产品pH或终产品在一个相对狭窄范围之内的pH，即4-6.8，实际上是很困难的。用于中和酸含量的碱性化合物的数量，其相对少量的变化，都会显著地影响pH值。靶定在更为狭窄pH范围之内，相应地就更为困难。根据实际实施的中和程度，部分终产品批料具有的pH可能会低于4。其它具有的pH可能为4-6.8。还有一部分具有的pH可能会大于6.8。
在本发明中，pH控制是维持终产品在所希望的4-6.8pH范围之内，这是通过制备两批或多批低分子量纤维素醚的离散产品批料，接着将它们混合以形成一种具有pH为4-6.8的组合产品批料(基于传统的pH对数标度0-14)。至少有一批所述离散产品批料被部分中和到pH为6.8或更低。混合两批或多批离散产品批料，使得pH能够更为准确地达到目标，从而保证良好的产品质量控制。高于和低于所希望的4-6.8范围的离散产品批料，可经混合形成处于所希望范围内的组合的产品批料，或者可与已经落在所希望的4-6.8范围内的离散产品批料混合，以制备仍在所希望范围之内的组合产品批料。当混合较多批的离散产品批料时，产品质量最好控制。离散产品批料的优选批次数目约为6批或更多，最优选约为10批或更多。根据所靶定的pH或pH范围，离散产品批料可以整体进行混合，也可以部分进行混合。
关于高分子量和低分子量纤维素醚制备的有益教导，可参见下述的专利文献：3,391,135；4,419,510；4,456,751；4,477,657；4,661,589；5,476,668；和1998年12月1日申请的美国专利申请序列号09/203,324。
纤维素醚胶囊一般是通过将热金属钉或棒浸渍于一种冷的含水纤维素醚浸涂溶液中而制造的。所述溶液热胶化在所述钉上，在干燥步骤过程中蒸发水分，从而环绕所述热钉形成干燥纤维素醚薄膜层。所述薄膜呈帽和主体的形式，接着从钉上取下它们。帽与主体经偶配形成胶囊。存在有类似的方法，其中冷钉被浸渍于热的含水纤维素醚溶液中。两种方法都属于本发明的范围之内。用于制造胶囊的方法，可参见美国专利3,617,588；4,001,211；4,917,885；和5,756,036。
低分子量纤维素醚在药物中的应用，除了胶囊外，还可用于如片剂包衣和药物试剂的赋形剂(exipient)和胶囊和片剂中的药物。其它有用的应用包括用于配制增效产品和食品组合物。
实施例实施例1-3
通过高分子量纤维素醚解聚形成单独批次的低分子量纤维素醚的产品批料，并混合以形成所希望pH和粘度水平的终产品(productlots)。终产品的pH和粘度，是在加入每批连续产品批料之后测得的。
解聚是在一个容积为1立方英尺(28.3升)的间歇式反应器中进行的。将整个反应器放置在一个烘箱中，这样，可使得反应器的所有表面都处于均匀的温度下。将纤维素醚粉末装料到反应器中，并将无水氯化氢(HCl)添加到反应器的蒸汽空间或上部空间中。然后将反应器从一端到另一端颠倒滚动19-28分钟，以实现部分解聚。为了部分终止解聚并部分中和HCl，采用增压氮气，向反应器的蒸气空间或上部空间注入一定数量的碳酸氢钠粉末。接着卸料反应器，形成单独的产品批料。所述方法可重复多达7次。称取每次批料约16磅。然后将这些批料一批接一批地输送到一个用于混合的螺条混合器中以形成终产品。在每次批料被加入到混合器之后，对组合批料的粘度(2％水溶液于20℃)和pH进行测量。通过增加或减少待加入到终产品中的下一批产品批料的停留时间控制终产品的粘度。以类似方式，通过增加或减少加入到待加入到终产品中的下一次产品批料中的碳酸氢钠的数量控制终产品的pH。
下表中的数据反映了本发明在控制pH和粘度方面的功效。每批单独产品批料的粘度和pH差异明显(表中未给出)，但是，终产品的粘度和pH通过混合各产品批料到终产品中而得到有效的控制。对应于实施例1-3三种终产品，每种终产品的粘度都控制在4-6厘泊(cP)，pH都是控制在5.5-6.5之间。
表 批料 # 实施例1 实施例2 实施例3 粘度 (cP) pH 粘度 (cP) pH 粘度 (cP) pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 --- --- --- --- 4.89 6.52 4.97 5.96 5.04 6 4.82 6.37 5.2 5.77 --- --- --- --- 4.52 4.11 4.25 6.11 5.79 6.86 5.62 6.31 5.47 6.31 5.23 6.48 --- --- --- --- 5.19 6.07 --- --- 4.25 6.24 4.6 6.24 4.57 6.08 4.65 6.03 4.87 6.55 4.89 6.22 5.01 5.93 --- ---
尽管已经对本发明胶囊及其制备方法作了具体详细的说明，但是，应该理解，对本发明可以作出改进，其仍在本申请所述新颖构思和原理的范围之内。