提纯氨苄青霉素前药酯溶液的方法 【技术领域】
本发明涉及一种提纯氨苄青霉素前药酯溶液而除去源于其制备中的污染物(contaminams)的新的改进方法。这种新方法由于除去碱性组分而具有特殊价值，这种碱性组分用于中和在合成所述氨苄青霉素前药酯中释出的酸。
【发明背景】
氨苄青霉素碳酯或其盐(如氨苄青霉素碳酯盐酸盐)是一种工业上重要的氨苄青霉素的前药酯。以上制备的最后步骤通常可用下面的反应图示：这样，在低温下使青霉素G酯Ⅱ与五氯化磷反应，然后与醇(如甲醇)、水反应，接着使生成的6-氨基青霉烷酸(6-APA)的1-乙氧甲酰氧乙酯(式Ⅲa)与苯基甘氨酰氯的盐酸盐(式Ⅳ)在这样的条件下反应，生成式Ⅰa的氨苄青霉素碳酯盐酸盐，所述反应条件是在DMA(N，N-二甲基苯胺)或其它碱的存在下进行，以阻止反应中盐酸的释放。如果在氨苄青霉素碳酯盐酸盐的分离中不能充分除去碱，将会污染用于制备药物的最终产物。而且，由于已证实DMA对健康有潜在危险，所以必须尽可能地除去所述的污染物。
尽管从其它角度来看，单独使用现有的几种提纯技术似乎有效，但是尚未开发出在实践中能满足要求的方法。除了最终产物的纯度不够外，这些技术也使得所述的酯在一定程度上失活。
瑞典专利第7810122-7号公开了一种改进的提纯操作方法，其中，通过应用一种特殊的阳离子交换剂除去一些氨苄青霉素前药酯中的DMA。
本发明与所述地离子交换树脂操作相比，简单而有效，不仅所需最终产物的纯度得到提高，而且收率也增加，尽管要求保护的这种新方法涉及到先有技术并不认同的结晶操作。
本发明概述
本发明是基于这一发现，即有可能在工业规模上简单而有效地对上述氨苄青霉素前药酯的粗有机溶液进行连续结晶操作。出乎意料的是，进入结晶操作的有机相不稳定，意味着这种方法中的结晶不具有操作性和/或有缺陷。
然而本发明发现，通过正确控制上述连续结晶过程中有机溶剂的蒸发速率，蒸发有机粗溶液进行所需产品的连续结晶。通过这种方法得到所需的最终产物收率高，纯度好。而且，根据本发明的提纯方法得到的产品具有匀质性(homogeneous quality)，这样也容易进行离心操作并在结晶操作中不易失活。
更具体讲，本发明的第一个方面涉及提纯式Ⅰ氨苄青霉素前药酯或其酸加成盐的溶液而除去源于其制备中的污染物的方法，式Ⅰ如下所示：特别是当R基团引入到所述的式Ⅰ的酯时尤其要除去使用的碱，例如从其中R为苯乙酰基(PhCH2CO)的对应的酯中除去碱，该方法包括对在有机溶剂中的所述氨苄青霉素前药酯(式Ⅰ)或其酸加成盐的粗溶液进行蒸发，通过控制有机溶剂的蒸发速率来完成所需的提纯的前药酯或其盐的结晶的连续操作。换句话说，本方法通常适用于氨苄青霉素碳酯、酞氨苄青霉素和匹氨青霉素或其酸加成盐，如其盐酸盐的提纯。根据本发明一个特别的优选实施方案，本方法适用于对氨苄青霉素碳酯或其酸加成盐，优选盐酸盐的提纯。
要求保护的本方法中待提纯的氨苄青霉素前药酯通常由青霉素G或其盐，尤其钾盐来制造，它与试剂R1-X(R1定义同式(1)，X为卤原子)进行反应，生成青霉素G酯，R1酯基的定义如上。然后所述酯与五氯化磷在低温下反应，接着与醇(如甲醇)和水反应，然后与试剂R-Y(其中R定义同式(Ⅰ)，Y为卤原子)反应，在这种条件下基团R取代苯乙酰基。在所述反应中使用了如N，N-二甲基苯胺的有机碱，这在本专利说明书的开头已有描述，这样所述的有机碱成为主要污染物之一，它们必须从以用作后续医疗目的的氨苄青霉素前药酯中除去。通过本方法更优选的实施方案，可以基本除去所有或至少大部分来自整个制造过程中的污染物。从本领域的技术文献查到整个制造方法和与之相关的污染物的详细情况，同所述的本领域己知的生产方法一样，都不属于本发明的部分。
如上所述，本发明主要是基于连续化结晶操作的思路，因其有许多优点。通过正确控制有机溶剂的蒸发速率可以进行连续的结晶操作。在本文中不能用准确的具体数字对所述的控制进行定义，但由于已公开本发明的思路，在每一个具体实例中本领域的技术人员应能容易建立正确的控制条件。然而优选的蒸发速率通常定义为每小时连续结晶的蒸发量是对应于连续加入待提纯溶液体积的0.1-0.6倍，更优选所述蒸发速率对应为0.3-0.5倍，更优选约为0.4倍的所述体积(每小时)。
连续结晶优选在真空如低于一大气压下进行操作，主要是因为在足够低的温度下操作，想要的产物不会分解或变质。
通常连续结晶操作的温度应不使所需的产物分解或变质。众所周知，温度取决于操作中的压力。通常温度优选为25-75℃，更优选为25-50℃。与产品质量一样，由于费用和投资额的原因，尤其在真空下操作时，温度更优选为25-35℃的低温，尤其约30℃。
如上所述，连续结晶操作的主要目的是除去或基本除去所述的碱如DMA，但由于在本方法起始粗酯溶液的制备中使用了几种不同的试剂，因此也要除去许多其它污染物以得到高品质的氨苄青霉素前药酯。进一步讲，通过进一步在所述结晶反应之前除去大部分的DMA或其它碱，可以在结晶操作后或如下更详细描述的整个方法后获得优异结果。
根据本方法的要求保护的一个优选实施方案，涉及在连续结晶前通过水相萃取从待提纯的溶液中除去其它污染物(更具体讲为极性污染物)。
这个方面的一个特别优选的实施方案，以这样一个例子为代表，其中水相萃取步骤连续进行。与分批萃取方式相比，发现通过这种连续萃取有可能将极性污染物的量减少至极低的水平。此外，在此类方法中，只有一次单一的批萃取才是可能的，因为不同相间分离一次，而不是两次或三次。
根据本发明如果所述的连续萃取步骤在逆流塔(尤其优选粗滤柱)中进行，萃取操作将非常有效。
待提纯的有机溶液相与水萃取相的体积流量比优选为2∶1-1∶2，最优选约1∶1。
如果使用含有无机酸盐的水，这个实施方案的萃取效率将非常高，这样，除了可足够快地进行相分离外，还可获得合适的密度差。尽管许多金属盐可用于这个方面，但通常使用碱金属盐，优选碱金属的卤化物。尤其使用氯化物，如氯化钠。
通过使用含有5-30％，优选5-20％，更优选8-18％(w/w)所述盐的水介质，可得到有效萃取。
在所述的水相萃取步骤中采用的pH值以控制在2-5之间为宜，优选3-4，更优选3.4-3.7。
根据本发明方法中另一个优选实施方案，在连续结晶操作之前，通过用有机相萃取也可除去有机污染物。在有机相萃取步骤中使用的有机溶剂只要能除去想要的有机污染物即可，有机溶剂优选乙酸丁酯、甲基异丁基酮和乙酸乙酯，尤其优选乙酸丁酯。
由上面不难理解，在要求保护的本方法中最重要的一个方面是与有机相萃取一样，水相萃取也是在结晶操作之前，所有上述步骤优选连续进行。从这个意义上说，本发明的一个有利的实施方案涉及所述的水相萃取在所述的有机相萃取之前进行。
进一步讲，可以对整个方法的不同步骤进行优化排列，这样离开有机相萃取操作的水相与其中浓缩的所需的产物一起，经过盐析萃取步骤，其中随后结晶的所需产物从所述的水相转移至新的有机相。然后所述的新有机相，与其中浓缩的所需的产物一起，进入连续结晶操作步骤。
重要的是通过正确的方式生成有机相，以便在后续结晶操作中获得最好的结果。这样含有在连续结晶操作中结晶的产物的有机溶液是过饱和的，结晶在早期阶段开始。根据本发明中的盐析萃取新技术，与先有技术相比，不会产生任何相分离问题或水相中所需的最终产物的大量损失。进一步讲，这个盐析萃取步骤促进了后续的结晶操作，并使最后提到的操作更加有效得多。
所指的盐析萃取步骤也优选连续操作方式。术语“盐析”萃取步骤源于这样一个事实，即所述步骤优选在盐(如无机盐)的存在下进行，以使所需的前药酯的盐从水相转移到新的有机相。所述盐的作用是改变两相间的分配系数，使用任何其它的“相转移剂”-而不是盐来改进所述的转移也属于本发明的范畴。然而在这方面优选无机酸的金属盐，尤其是其水溶液形式。许多金属盐都可选用，优选碱金属盐(如钠盐)。卤化物盐(如氯化物盐)尤其优选，如氯化钠。进一步骤讲，尤其优选采用所述盐的饱和水溶液。
选择盐析萃取步骤中使用的有机溶剂时，通常既要考虑在后续的结晶操作中所述产品的结晶，还要考虑对所需的产物的溶解能力。优选乙酸丁酯、甲基异丁基酮、二氯甲烷和乙酸乙酯，尤其优选乙酸丁酯。
在这个方面，本发明的一个有利的实施方案为这样的例子，其中前药酯溶液∶盐溶液∶有机溶剂的体积流量比为1.0-1.5∶1.5-2.0∶1，尤其为1.3∶1.6∶1。
此外，本方法的另一个有利的实施方案包括在所述的水溶液萃取步骤和所述的有机相萃取步骤之间的一个蒸发步骤，蒸发含有产物的有机相中的有机溶剂，这个有机相从所述的水相萃取中脱离出来，该有机溶剂被后续用于有机相萃取的另一种有机溶剂所置换，以用于萃取其中的有机污染物。
这样的一个蒸发步骤，可以适当地控制待除去的有机污染物。也就是说，在这种特殊的方法中，可以通过选择合适的置换溶剂，调整污染物的去除效率。优选的置换溶剂可参考上述有机相萃取中提及的那些溶剂。
根据本发明的另外一个方面，提供除去上面所述污染物，提纯氨苄青霉素前药酯式Ⅰ或其酸加成盐的新方法，该方法包括用水相萃取所述酯或盐的粗溶液来除去极性污染物步骤，而所述的萃取是连续操作的。
也就是说，不管是否进行上述的其它步骤，它代表了本领域的一种新的有优势的技术，其本身并不是显而易见的，但却可获得意想不到的结果，原因上面已有描述。
通常所述的连续萃取是在逆流塔中进行，优选粗滤柱，并且还可优选用含有无机酸盐的水介质进行萃取，有关此类盐的详述与上面所述的一致。
至于本发明在这方面的其它优选实施方案，可参考上述与水相萃取步骤相关的优选实施方案。因此，这类实施方案可不必在此复述。
在本发明所述的第二个方面，水相萃取之后也可进行有机相萃取和/或蒸发步骤和/或盐析萃取步骤和/或如上定义的连续结晶操作，上述最后两步骤的所有优选实施方案与上面所述的优选实施方案相同。
由上可总结为，本方法的一个有利的应用涉及在碱(尤其如N，N-二甲基苯胺)的存在下，通过将式Ⅰ中的R基团引入式Ⅲ的6-APA-酯中来制造粗的起始溶液，
其中R1的定义同上，R作为一种反应物，优选通过苯基甘氨酰卤，尤其是苯基甘氨酰氯，或其盐酸盐引入。
根据本发明的一个重要的实施方案，待提纯的氨苄青霉素前药酯为氨苄青霉素碳酯或其酸加成盐，优选其盐酸盐。
通过连续结晶操作获得的提纯的最终产物最后进行传统的回收操作，如离心，干燥等，在此不再详述。图
根据本发明的方法通过下面的图和实施例作进一步的举例说明，所述示例不具有限制性。
所示图为根据本发明的新方法的一个实施方案的流程图。
这个流程图所示的方法为使待提纯的氨苄青霉素前药酯的粗溶液(通常命名为A)通过第一个萃取操作1，该操作为水相萃取。更具体讲，通过水相2在上述粗溶液中萃取极性污染物，而以水相3排出。
接着，离开第一个萃取操作1的有机相4进入蒸发步骤5，从中通过6脱除(withdrawn)有机溶剂，残留物7进入有机相萃取8，新的有机溶剂和水分别通过管道9和10加入所述的有机相萃取8中。
有机污染物以有机相11排除，同时上述萃取中的水相12进入在有机溶剂和饱和盐水溶液的存在下进行的盐析萃取13，有机溶剂和饱和盐水溶液分别通过管道14和15加入。
排掉上述盐析萃取中的水相16，而有机相17由此进入结晶操作18。从所述操作18可得到有机溶剂19和所需的结晶产物20，然后产物20通过传统方法进行回收。
如前所述，实施方案中的所有步骤都采用连续操作方式。实施例1氨苄青霉素碳酯1’-乙氧甲酰基氧乙基6-(D-α-氨基苯基乙酰胺基)青霉酸酯(penicillanate)盐酸盐的合成和提纯
在-45℃下往1’-乙氧甲酰基氧乙基6-(苯基乙酰胺基)青霉酸酯(54g，0.12mol)在二氯甲烷(420ml)的搅拌溶液中加入N，N-二甲基苯胺(36.3g，0.30mol)。保持温度为-45℃，以每隔6分钟5次等份加入五氯化磷(29.7g，0.142mol)，加完后过45分钟，再在45分钟内往混合物中滴加甲醇(49.7g，1.55mol)，滴加速度以使温度不超过-24℃为限。搅拌30分钟后，在15分钟内加入水(26.8g，1.49mol)，将温度调到-45℃并加入N，N-二甲基苯胺(64.7g，0.535mol)，然后加入D-α-苯基甘氨酰氯盐酸盐(25.6g，0.124mol)。
用70ml的二氯甲烷稀释该混合物，并加入7g盐酸，得到的溶液在逆流萃取塔中用稀盐水(作为水相)进行萃取。蒸发二氯甲烷相，用碳酸氢钠调节残留物的pH≈3后，使残留物在乙酸丁酯(255ml)和水(580ml)间进行分配，用乙酸丁酯(100ml)洗涤水相，合并的有机相用水(120ml)萃取。
合并的水相用饱和氯化钠溶液(760ml)和乙酸丁酯(480ml)进行连续掺和，然后进行连续分离。通过在浴温40-45℃下进行真空的脱盐操作，连续蒸发有机相，其中产物开始结晶。在室温下经过约4小时后，产物进行过滤并用190ml乙酸丁酯和190ml乙酸乙酯进行洗涤。在50-60℃下干燥湿物料，可得到白色至约显黄色晶体(47g，基于青霉素G酯收率为78％)。经GC分析，N，N-二甲基苯胺污染物含量＜10ppm。实施例2(比较例)氨苄青霉素碳酯1’-乙氧甲酰基氧乙基6-(D-α-氨基苯基乙酰胺基)青霉酸酯盐酸盐的合成和提纯
在-35℃下往1’-乙氧甲酰基氧乙基6-(苯基乙酰胺基)青霉素酸酯(54g，0.12mol)的二氯甲烷(440ml)的搅拌溶液中加入N，N-二甲基苯胺(31g，0.256mol)。保持温度为-35℃，以每隔6分钟5次等份加入五氯化磷(27.6g，0.132mol)，加完后过6分钟，往混合物中滴加甲醇(24g，0.75mol)，滴加速度以使温度不超过-20℃为限。在10分钟内加入水(21.6g，1.2mol)，将温度调到-35℃并加入N，N-二甲基苯胺(62.2g，0.514mol)，然后加入D-α-苯基甘氨酰氯盐酸盐(27.2g，0.132mol)。搅拌混合物1小时，其间温度升至-23℃。然后将其倒入碳酸氢钠(8.2g)的水溶液(360ml水)。
搅拌几分钟后，分离水相，并用200ml的二氯甲烷萃取。合并有机相，溶解的物质从溶剂中脱除，残留物在甲基异丁基酮(240ml)和水(600ml)间进行分配，用乙酸丁酯(100ml)洗涤水相，合并的有机相用水(60ml)萃取。
合并的水相与氯化钠(130g)和乙酸丁酯(320ml)搅拌几分钟，经过分离，水层再一次用乙酸丁酯(160ml)进行萃取。通过硅藻土(4g)干燥有机相，在浴温40-45℃下真空蒸发约1/3的溶剂，产物开始结晶。在室温下经过10-15小时后，过滤产物，用2×50ml乙酸乙酯进行洗涤。在50℃下进行真空干燥，得到白色至约显黄色晶体(36g，基于青霉素G酯收率为53.7％)。经GC分析，N，N-二甲基苯胺污染物为1100ppm。
上面所述的比较例是在瑞典专利第7810122-7号(参考说明书的开头部分)公开的非连续技术。尽管所述瑞典专利公开了使用离子交换树脂对产物作进一步提纯，但通过比较，可以清楚发现，根据本发明的新方法仍具有较大的优势。
进一步讲，通过所述瑞典专利所述的离子交换树脂技术所得到的纯度达不到本发明的水平。不仅如此，从工艺技术的角度来看，这种新方法还可以是离子交换技术的非明显和有利得多的替代方法，除此之外，这个新方法能够得到十分均匀的高品质产物。