鹽酸及丁醇加量對林可霉素鹽酸結(jié)晶的影響及其最佳控制方案確定

李 丹

(江西國藥有限責任公司)

鹽酸林可霉素是對林可霉素的改進，作為一種酸性抗生素，在鹽酸林可霉素的各個生產(chǎn)工序中，林可霉素鹽酸結(jié)晶是非常重要的一步，而且其收率在工藝生產(chǎn)中還有待提高。為了使鹽酸林可霉素能夠達到較好的結(jié)晶質(zhì)量和結(jié)晶收率，需要分析林可霉素鹽酸結(jié)晶中鹽酸加量及丁醇加量對鹽酸林可霉素生產(chǎn)的影響，通過實驗和實踐進行確認，并找出兩者的最佳控制方案，使林可霉素鹽酸結(jié)晶能夠達到理想的效果。

實驗方法、結(jié)果及實踐論證：

林可霉素發(fā)酵液通過板框過濾、丁醇萃取、丁醇濃縮、堿性純水洗滌及減壓濃縮，成為單位濃度在28—35萬u/ml，透光度≥50%的堿性林可霉素丁醇濃縮液。將質(zhì)量合格的堿性林可霉素丁醇濃縮液壓入鹽酸結(jié)晶罐中，首先加入一定量的鹽酸，使林可霉素在酸性條件下與鹽酸生成鹽酸林可霉素，接著加入一定量的丁醇，因鹽酸林可霉素在丁醇中溶解度很小而形成過飽和溶液(丁醇可以飽和鹽酸中帶來的水分)，通過結(jié)晶原理，使鹽酸林可霉素晶體從丁醇相中析出，同時某些與林可霉素極性相似的有機堿性雜質(zhì)停留在丁醇相中從而被清除。

1 實驗方法及數(shù)據(jù)分析

(1)對鹽酸加量控制的實驗方法及數(shù)據(jù)分析

由于在林可霉素鹽酸結(jié)晶過程中，加入鹽酸不但使鹽酸與林可霉素化學(xué)反應(yīng)生成鹽酸林可霉素，同時能夠降低鹽酸林可霉素溶液的pH值，由于其pH值的高低與鹽酸林可霉素在水相與丁醇相中的分配系數(shù)K值密切相關(guān)，而在理論上可以證明，鹽酸林可霉素在水相與丁醇相的分配系數(shù)K值越大，則林可霉素鹽酸結(jié)晶效果最為理想。因此，要確定對結(jié)晶過程中鹽酸加量的控制，首先應(yīng)確定鹽酸林可霉素溶液PH值與鹽酸林可霉素在水和丁醇之間的分配系數(shù)K值的關(guān)系。

在不同pH值條件下，將鹽酸林可霉素溶解液(以丁醇飽和)與丁醇(以水飽和)以(1：1，V/V)混合，于30℃恒溫條件下充分震蕩混合20min，使鹽酸林可霉素在兩相間的分配達到平衡。靜置分層，分別用旋光法測定兩相中鹽酸林可霉素的單位濃度，并用pH計測定平衡水相的pH值，計算并記錄各種pH值所對應(yīng)的分配系數(shù)K的值，作表如下：

平衡水相pH5.55.04.54.03.53.02.52.01.51.0水相單位(u/ml)22160227682398626056279432897829282291002824726604丁醇相單位(u/ml)3078288228222772261125642503253025672687K值7.27.98.59.410.711.311.711.511.09.9

pH值對鹽酸林可霉素在水相和丁醇相的分配系數(shù)K值影響很大。由上表可以看出，隨著pH值的降低，分配系數(shù)K值不斷加大，當pH值等于2.5時，鹽酸林可霉素在水和丁醇間的分配系數(shù)呈現(xiàn)最大值(K=11.7)，pH值繼續(xù)降低，分配系數(shù)K值存在下降趨勢。因此可確定在林可霉素鹽酸結(jié)晶過程中，當鹽酸林可霉素平衡水相pH值控制在2.5左右時進行結(jié)晶，其結(jié)晶效果在理論上是最為理想的。

將同一批號質(zhì)量合格的林可霉素丁醇濃縮液各500ml分別裝入10個1000ml燒杯中，控制其溫度30℃，按不同CP鹽酸(濃度36%)加量均勻加入鹽酸，進行鹽酸結(jié)晶操作(加完CP鹽酸后，適量加入丁醇以飽和CP鹽酸中的水分)，測量pH值、粗粉效價、重量，計算出結(jié)晶收率，記錄數(shù)據(jù)并作表如下：

編號濃縮液總億ml×u/mlCP鹽酸加量kg/十億pH值粗粉效價103u/g粗粉重量g粗粉總億103u結(jié)晶收率%1500×3166000.154.7837134.98112978.2671.372500×3166000.204.2840141.28118675.2074.973500×3166000.253.2833167.44139477.5288.114500×3166000.303.0836168.81141125.1689.155500×3166000.352.6831171.77142740.8790.176500×3166000.402.2844167.02140964.8889.057500×3166000.452.0829169.60140598.4088.828500×3166000.501.7839166.28139508.9288.139500×3166000.551.3834165.97138418.9887.4410500×3166000.601.0841163.97137898.7787.11

CP鹽酸的加入使其與林可霉素反應(yīng)生成了鹽酸林可霉素，同時降低了溶液的pH值，形成了鹽酸林可霉素的過飽和溶液，從而使得鹽酸林可霉素得以從丁醇相中析出。從上表中可以看出：當CP鹽酸加量在0.25—0.45kg/十億時，其pH值范圍正好控制在2.0—3.2之間，根據(jù)前一實驗的分析論證，此時其理論結(jié)晶效果應(yīng)該最好，實驗數(shù)據(jù)也正好證實了這一點，鹽酸林可霉素結(jié)晶收率在CP鹽酸加量控制在0.25—0.45kg/十億范圍內(nèi)時，其結(jié)晶收率都達到了88.5%以上，結(jié)晶效果最為理想。而當CP鹽酸加量低于0.25kg/十億或高于0.45kg/十億時，隨著溶液pH值的偏高和偏低，鹽酸林可霉素的結(jié)晶收率都有不同程度的下降。

由此可見，當CP鹽酸(36%)加量控制在0.25—0.45kg/十億時，pH值也能控制在2.5左右，此時林可霉素鹽酸結(jié)晶收率達到最高。

(2)對丁醇加量控制的實驗方法及數(shù)據(jù)分析

在林可霉素鹽酸結(jié)晶過程中加入丁醇的作用主要體現(xiàn)在三個方面：首先，加入一定量的丁醇可以飽和鹽酸結(jié)晶過程中加入的CP鹽酸中的水分，降低純水相的在兩相中的百分比，從而有利于林可霉素鹽酸結(jié)晶收率的提高；其次，加入一定數(shù)量的丁醇可以使鹽酸林可霉素晶核之間的間隙適宜相互之間的碰撞，促進鹽酸林可霉素晶體的生長，從而有利于鹽酸林可霉素晶體的質(zhì)量；最后，加入一定數(shù)量的丁醇能夠較多的吸收與林可霉素極性相似的有機相雜質(zhì)，同時能夠起到洗滌鹽酸林可霉素晶體的作用，從而有利于林可霉素鹽酸結(jié)晶的質(zhì)量。

取同一批號質(zhì)量合格的林可霉素丁醇濃縮液各500ml分別裝入10個1000ml燒杯中，控制其溫度30℃，加入CP鹽酸(濃度36%)并調(diào)節(jié)pH值到2.5，隨后按不同丁醇加量均勻加入丁醇，進行林可霉素鹽酸結(jié)晶實驗，測量粗粉效價、粗粉重量，觀察粗粉質(zhì)量，計算出結(jié)晶收率，記錄各項數(shù)據(jù)并作表如下：

編號濃縮液總億ml×u/ml丁醇加量L/十億粗粉效價103u/g粗粉重量g粗粉總億103u結(jié)晶收率%粗粉質(zhì)量1500×3166001.0833121.83101484.3964.11顆粒細小2500×3166001.2834141.77118236.1874.69顆粒細小3500×3166001.4839158.24132763.3683.87顆粒不均勻4500×3166001.6841161.76136040.1685.94顆粒不均勻5500×3166001.8840166.08139507.2088.13顆粒粗大均勻6500×3166002.0837170.12142390.4489.95顆粒粗大均勻7500×3166002.2841169.67142692.4790.14顆粒粗大均勻8500×3166002.4844169.10142720.4090.16顆粒粗大均勻9500×3166002.6840169.89142707.6090.15顆粒粗大均勻10500×3166002.8835170.79142609.6590.09顆粒粗大均勻

在鹽酸林可霉素溶液pH值控制在一定時，丁醇加量的多少對鹽酸林可霉素粗粉結(jié)晶收率存在一定的影響，同時丁醇加量的多少還對鹽酸林可霉素粗粉的外觀影響巨大。通過圖表可以看出：當丁醇加量較低時，林可霉素鹽酸結(jié)晶收率完全達不到生產(chǎn)工藝要求，生成的鹽酸林可霉素晶體質(zhì)量也不合格(為細粉狀白色顆粒)；隨著丁醇加量的不斷增加，林可霉素鹽酸結(jié)晶的收率不斷提高，而且鹽酸林可霉素晶體質(zhì)量也隨之變好，當丁醇加量達到2.0L/十億時，林可霉素鹽酸結(jié)晶收率已經(jīng)達到了89.95%，晶體顆粒均勻，在此條件下的實驗結(jié)果完全達到生產(chǎn)工藝的要求；而當丁醇加量進一步加大時，其結(jié)晶收率提高不明顯，甚至稍有下降。

由以上分析可以確定，當丁醇加量控制在≥2.0L/十億時，林可霉素鹽酸結(jié)晶收率及結(jié)晶效果最為理想，也符合經(jīng)濟生產(chǎn)的要求。

2 實踐方法及結(jié)果論證

通過實驗可以初步確定在林可霉素鹽酸結(jié)晶過程中，理想的鹽酸加量為0.25—0.45kg/十億，丁醇加量為≥2.0L/十億，為了確定它們在實際生產(chǎn)中的效果，需要通過實踐生產(chǎn)來進行驗證。

選取鹽酸林可霉素生產(chǎn)中的連續(xù)5個生產(chǎn)批號在鹽酸結(jié)晶崗位進行林可霉素鹽酸結(jié)晶生產(chǎn)實驗，控制鹽酸加量為0.25—0.45kg/十億，丁醇加量為≥2.0L/十億，記錄結(jié)晶收率及晶體質(zhì)量，監(jiān)控最終成品質(zhì)量并作表如下：

生產(chǎn)批號鹽酸加量丁醇加量結(jié)晶收率晶體質(zhì)量090200470.31kg/十億2.0 L/十億90.21%顆粒均勻090200480.31kg/十億2.1 L/十億89.54%顆粒均勻090200490.33kg/十億2.1 L/十億90.54%顆粒均勻090200500.33kg/十億2.0 L/十億90.43%顆粒均勻090200510.33kg/十億2.0 L/十億90.29%顆粒均勻

生產(chǎn)批號成品檢測結(jié)果性狀結(jié)晶度色級鑒別比旋度pH值水分含量B組分09020047符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定+141.7°4.34.1%83.9%4.1%09020048符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定+139.9°4.24.0%84.3%4.1%09020049符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定+141.4°4.24.0%84.2%4.0%09020050符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定+141.2°4.24.0%84.0%4.2%09020051符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定符合規(guī)定+141.0°4.24.2%84.2%4.2%

在林可霉素鹽酸結(jié)晶的實際生產(chǎn)中，按照實驗中確定的鹽酸及丁醇加量進行生產(chǎn)實踐，其實際生產(chǎn)中效果非常理想，其結(jié)晶收率達到了90%，晶體質(zhì)量均勻；而且最終產(chǎn)品質(zhì)量也符合生產(chǎn)工藝及藥典要求。

由以上實踐論證可以確定，在林可霉素鹽酸結(jié)晶工序中，在其它生產(chǎn)工藝因素(結(jié)晶溫度、結(jié)晶時間等)一定的情況下，控制鹽酸加量在0.25—0.45kg/十億，丁醇加量≥0.20L/十億時，林可霉素鹽酸結(jié)晶效果最為理想，藥品生產(chǎn)更為經(jīng)濟。