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依达拉奉合成工艺研究

2023-08-08马宁宁刘晓莲杨藏军魏蒙蒙

煤炭与化工 2023年6期
关键词:无水乙醇达拉纯度

马宁宁,刘晓莲,杨藏军,韩 啸,魏蒙蒙,康 倩

(河北冀衡药业股份有限公司,河北 衡水 053400)

0 引 言

依达拉奉(edaravone) 化学名为3- 甲基-1-苯基-2- 吡唑啉-5- 酮,是一种脑保护剂(自由基清除剂),可清除自由基,抑制脂质过氧化,抑制脑细胞、血管内皮细胞、神经细胞的氧化损伤。脑梗死急性期给予依达拉奉,可抑制梗死周围局部脑血流量减少,阻止脑水肿和脑梗死的进展,缓解神经症状,抑制迟发性神经元死亡。适用于改善急性脑梗死所致的神经症状、日常生活活动能力和功能障碍。

依达拉奉的主要制剂为依达拉奉注射液,主要用于渐冻症、脑卒中的药物,随着被纳入医保和实现国产化,依达拉奉注射液市场需求持续攀升,行业得到快速发展。此外,依达拉奉也是合成安替比林、氨基比林和安乃近的主要中间体。

工业级依达拉奉的制备一般采用苯肼与乙酰乙酸乙酯合成法,可用乙醇、水或醋酸为溶剂,在酸性环境(酒石酸、盐酸、硫酸、亚硫酸氢钠等)或碱性环境(不加任何催化剂或辅助剂) 下加热回流反应2~3 h,冷却析晶,即得依达拉奉。此方法所用原料廉价、易得,反应操作简单,是目前合成粗品依达拉奉较通用的方法。

依达拉奉粗品的纯度相对较低,需经过处理才能符合药用标准,本研究采用无水乙醇为溶剂,降温结晶得医药级产品。该工艺简单,反应条件温和可控,能耗低,后处理容易,适宜工业化生产。

1 主要实验仪器与试剂

1.1 主要实验仪器

(1) 高效液相色谱:UltiMate 3000 型,赛默飞世尔科技(中国) 有限公司。

(2) 超纯水仪:IQ7000 型,密理博中国有限公司。

(3) 电子分析天平:BSA224S 型,赛多利斯科学仪器(北京) 有限公司。

(4) 数控超声波清洗器:KQ-250DB 型,昆山市超声仪器有限公司。

(5) 集热式恒温加热磁力搅拌器:DF-101T型,上海耀裕仪器设备有限公司。

(6) 电子天平:上海浦春计量仪器有限公司。

(7) 加热套:北京中兴伟业仪器有限公司。

(8) 循环水式多用真空泵:郑州长城科工贸有限公司。

1.2 主要实验试剂

(1) 依达拉奉:工业级,河北冀衡药业股份有限公司。

(2) 无水乙醇:分析纯,天津市大茂化学试剂厂。

(3) 甲醇:色谱纯,美国迪马科技有限公司。

(4) 磷酸二氢铵:优级纯,天津市大茂化学试剂厂。

(5) 活性炭:河北冀衡药业股份有限公司。

2 方法与结果

本实验对依达拉奉在乙醇的溶解度、反应温度、依达拉奉反应浓度、乙醇溶液浓度、活性炭用量及搅拌转速等方面进行了分析和讨论。

2.1 依达拉奉溶解度的测试

由文献可知,依达拉奉在甲醇中易溶,在乙醇中溶解,在水中极微溶解或几乎不溶,根据实际情况以及工业生产条件,最终选择无水乙醇作为依达拉奉精制的溶剂。

2.1.1 依达拉奉在乙醇中的溶解度

将依达拉奉依次加入装有100 g 无水乙醇的四口烧瓶中,放入磁力搅拌子进行搅拌,并观察在不同温度下依达拉奉的溶解度。

依达拉奉溶解度的测试结果见表1。

表1 依达拉奉溶解度的测试结果Table 1 Test results of edaravone solubility

由表1 可以看出:

(1) 当温度为20 ℃时,依达拉奉的溶解度相对较差,10 g 用量的依达拉奉,即出现液体浑浊情况。

(2) 当温度为25 ℃时,100 g 无水乙醇可溶15 g 依达拉奉。

(3) 当温度为70 ℃时,100 g 无水乙醇可溶75 g 依达拉奉。

(4) 当温度为80 ℃时,100 g 无水乙醇可溶95 g 依达拉奉。

(5) 当温度为80℃,依达拉奉用量为105 g时,出现了浑浊情况,依达拉奉并未溶解完全。因此,100 g 的无水乙醇在80 ℃时最多可溶解95 g的依达拉奉。

2.1.2 温度对依达拉奉纯度的影响

(1) 将80 g 依达拉奉、100 g 无水乙醇加入500 mL 的反应容器中。

(2) 升温至80 ℃,回流搅拌0.5 h,此阶段不加活性炭。

(3) 继续搅拌约0.5 h 后,降温结晶。

(4) 抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤。

(5) 在60 ℃下烘干3 h,即得依达拉奉成品。

(6) 取上述样品,进行HPLC 分析,检测依达拉奉的纯度。

温度对依达拉奉纯度的影响见表2。

本实验所用依达拉奉的纯度为99.74%,升温至80 ℃时,重结晶的依达拉奉纯度分别为99.89%、99.91%、99.89%。由此可知,高温对依达拉奉不会造成破坏,对纯度影响不大。

2.2 依达拉奉浓度对重结晶工艺的影响

(1) 分别将不同量的依达拉奉、100 g 无水乙醇加入500 mL 的反应容器中。

(2) 升温至80 ℃,回流搅拌0.5 h,加入5 g活性炭。

(3) 继续搅拌约0.5 h 后,抽滤,抽滤滤饼用无水乙醇洗涤。

(4) 将滤液降温至20 ℃后结晶。

(5) 将结晶在60 ℃下烘干3 h。

(6) 取上述样品,进行HPLC 分析,检测依达拉奉的纯度以及收率。

依达拉奉浓度对重结晶工艺的影响见表3。

表3 依达拉奉浓度对重结晶工艺的影响Table 3 Effects of edaravone concentration on the recrystallization process

由表3 可以看出,无水乙醇与依达拉奉的不同配比用量对产物的纯度影响较小,但对产物的收率影响较大,随着依达拉奉用量的增加,其产物的收率也将逐渐增加。

(1) 当100 g 无水乙醇所用依达拉奉的量为95 g 时,依达拉奉的收率最高。

(2) 当依达拉奉量为95 g 时,浓度较高,结晶速度过快,导致结晶效果差。

(3) 当100 g 无水乙醇所用依达拉奉的量为80 g 时,在68 ℃时开始析出晶体,结晶效果较好。因此,综合产物收率、产物纯度以及结晶晶粒的影响,最终选用无水乙醇与依达拉奉的用量分别100 g 和80 g。

2.3 乙醇溶液浓度对依达拉奉重结晶工艺的影响

将无水乙醇换为90%乙醇- 水溶液、80%乙醇- 水溶液,其余条件不变,考察水的加入对依达拉奉重结晶的影响。

乙醇水溶液对依达拉奉重结晶工艺的影响见表4。

表4 乙醇水溶液对依达拉奉重结晶工艺的影响Table 4 Effect of ethanol aqueous solution on recrystallization process of edaravone

由表4 可以看出,随着溶剂中水的用量的增加,对产物的纯度影响较小,但对产物的收率影响较大。

(1) 当溶剂为无水乙醇时,收率为83.1%,最终所得产品为类白色。

(2) 当溶剂为90%乙醇- 水时,收率为78.3%,最终所得产品为类白色。

(3) 当溶剂为80%乙醇- 水时,收率为67.4%,最终所得产品发黄。

因此,最终选择依达拉奉重结晶所用溶剂为无水乙醇。

2.4 活性碳的用量对依达拉奉重结晶工艺的影响

(1) 将80 g 依达拉奉、100 g 无水乙醇加入500 mL 的反应容器中。

(2) 升温至80 ℃,回流搅拌0.5 h,加入活性炭。

(3) 继续搅拌约0.5 h 后,抽滤,抽滤滤饼用无水乙醇洗涤。

(4) 将滤液降温至20 ℃后结晶。(5) 将结晶在60 ℃下烘干3 h。(6) 取上述样品,进行HPLC 分析,检测依达拉奉的纯度以及收率。

本研究改变活性碳的加入量,考察不同活性碳的加入量(2.5、5、7.5 g) 对依达拉奉精制的影响。

活性碳的用量对依达拉奉重结晶工艺的影响见表5。

表5 活性碳的用量对依达拉奉重结晶工艺的影响Table 5 Effect of the amount of activated carbon on recrystallization process of edaravone

由表5 可以看出,当活性炭的用量为每80 g依达拉奉使用5 g 的活性炭时,纯度较高,总杂与单杂都相对较少,且活性炭也无过多的浪费。

2.5 搅拌速率对依达拉奉重结晶工艺的影响

(1) 将80 g 依达拉奉、100 g 无水乙醇加入500 mL 的反应容器中。

(2) 升温至80 ℃,回流搅拌0.5 h,投入5 g活性炭。

(3) 继续搅拌0.5 h 后,抽滤。

(4) 将滤液降温至20 ℃结晶,抽滤滤饼用无水乙醇洗涤。

(5) 将结晶在60 ℃下烘干3 h。

(6) 取上述样品,进行HPLC 分析,检测依达拉奉的纯度和收率。

本研究改变搅拌速度,考察不同搅拌速度对依达拉奉重结晶的影响,实验结果见表6。

表6 搅拌速率对依达拉奉重结晶工艺的影响Table 6 Effect of stirring rate on recrystallization process of edaravone

由表6 可以看出:

(1) 当搅拌速度为100 r/min 时,纯度较低,所得晶型较大。

(2) 当搅拌速度为300 r/min 时,纯度较高,但晶型较小,不易抽滤。

因此,综合考虑,选择最佳的搅拌速度约为200 r/min。

3 结 语

以无水乙醇为溶剂,对工业级依达拉奉进行了精制。研究了影响重结晶反应的因素,优化的工艺条件为100 g 无水乙醇中加入80 g 依达拉奉、5 g活性炭,反应温度为80 ℃,反应时间为0.5 h,搅拌转速为200 r/min。经HPLC 检测,产品质量符合中国药典2020 年版要求,为医药级依达拉奉的工业化生产提供了理论依据。

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