乙酰氨基阿維菌素合成工藝探究

陳東

（寧夏泰益欣生物科技有限公司，寧夏銀川 750205）

乙酰氨基阿維菌素是以阿維菌素為原料藥進(jìn)行合成的一種高效、廣譜、低殘留的獸用驅(qū)蟲藥物，此種藥品是美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）和歐盟批準(zhǔn)的唯一應(yīng)用于泌乳奶牛不需棄奶的廣譜驅(qū)蟲藥，由默克公司于1997年開發(fā)，是第1個(gè)可以應(yīng)用于奶牛和肉牛，而不需要休藥期的廣譜抗寄生蟲藥，其制劑已在多個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)上市[1]。

乙酰氨基阿維菌素是一種16元的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，其基本結(jié)構(gòu)是碳16位上的大酯環(huán)和3個(gè)主要取代基團(tuán)，即C-2到C-8位上的六氫苯丙呋喃類，C-13位上的雙糖基，C-17到C-18位上的螺酮縮醇基團(tuán)。乙酰氨基阿維菌素由2種主要成分組成，B1a和B1b（B1a＞90%，B1b＜10%）[2]，如圖1所示。

藥代動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明，乙酰氨基阿維菌素可以經(jīng)多種途徑吸收，如口服、皮膚接觸、皮下或肌肉注射，藥效均較好，可迅速分布到全身。但迄今為止，乙酰氨基阿維菌素商品化的制劑只有澆潑劑和注射劑兩種[3]。其中，澆潑劑應(yīng)用于烈性動(dòng)物比較方便，而注射劑雖然生物利用率較高，但注射部位疼痛明顯，對(duì)動(dòng)物的驚擾較大。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)吸血或吸食體液的線蟲和節(jié)肢動(dòng)物的預(yù)防效果而言，口服的吸收效果優(yōu)于透皮吸收。同時(shí)，與注射相比，口服給藥可以縮短藥劑代謝后在糞便中的半衰期，并降低藥劑濃度而減輕對(duì)環(huán)境的毒性[4]，而且口服藥劑投藥簡(jiǎn)單、劑量易掌握、準(zhǔn)確率高，較適合單胃動(dòng)物使用。乙酰氨基阿維菌素目前已廣泛運(yùn)用于畜類寄生蟲的防治，作為最新一代的獸用驅(qū)蟲藥物，主要用于放置畜類（特別是產(chǎn)乳期）的寄生蟲、虱、螨、蠅等各種內(nèi)外寄生蟲，由于其對(duì)家畜體內(nèi)外各種寄生蟲的極高活性，以及在乳品中極低的分配系數(shù)，使其成為第一個(gè)可用于各種家畜任何生長(zhǎng)期的殺蟲劑，應(yīng)用于奶牛和肉牛時(shí)無需休藥期。

1 儀器與試劑

1.1 儀器

YP4002電子天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司）；waters 2487型HPLC（江蘇塞恩斯科技有限公司）；HK-3C型酸度計(jì)廠家為北京海富達(dá)科技有限公司，HS-DHG電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海和晟儀器科技有限公司）；pH計(jì)；溫度計(jì)。

1.2 試劑

七甲基二硅氮烷，三氟乙酸鋅，硼氫化鈉，醋酸銨，碳酸鈉，碳酸氫鈉，純化水。

2 材料與方法

2.1 材料來源

本試驗(yàn)所用阿維菌素由寧夏泰益欣生物科技有限公司提供。

2.2 方法

收率=目的產(chǎn)物（實(shí)際）生成量/目的產(chǎn)物的理論生成量＊100%或生成目產(chǎn)物的原料量/原料進(jìn)料量＊100%。

采用單因素分析方法探究各因素對(duì)乙酰氨基阿維菌素收率及含量的影響，并建立了HPLC法測(cè)定乙酰氨基阿維菌素的含量。色譜條件:WondaSil C18-WR色譜柱(4.6 mm×250mm, 5μm)；流動(dòng)相為水-乙腈-磷酸二丁胺緩沖液-四氫呋喃(805∶115∶25∶55) ;流速1.0 mL/min，波長(zhǎng)為280nm。

3 結(jié)果與分析

3.1 氨化反應(yīng)投料比例的優(yōu)化

氨化反應(yīng)過程中投入阿維菌素保護(hù)液，再投入七甲基二硅氮烷和三氟乙酸鋅，對(duì)阿維菌素保護(hù)液進(jìn)行氨化。在此過程中，七甲基二硅氮烷和三氟乙酸鋅的投料量對(duì)氨化結(jié)果具有重要的影響，若投料過多，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的收率和含量下降，同時(shí)也會(huì)造成原料的浪費(fèi)；若投料量過少，則會(huì)導(dǎo)致氨化不完全，也會(huì)造成乙酰氨基阿維菌素收率和含量的降低。采用下表的比例進(jìn)行投料，計(jì)算乙酰氨基阿維菌素收率和含量。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1和圖2：

表1 氨化反應(yīng)投料比例對(duì)收率和含量的影響

由表1和圖2可知，七甲基二硅氮烷與阿維菌素保護(hù)液具有一個(gè)適當(dāng)?shù)耐读媳壤?，隨著七甲基二硅氮烷與阿維菌素保護(hù)液的投料比例增大，乙酰氨基阿維菌素的含量和收率均隨著比例的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，結(jié)果顯示：七甲基二硅氮烷與阿維菌素保護(hù)液的最適比例為5:1，此種比例下乙酰氨基阿維菌素的含量和收率均較高。

3.2 氨化反應(yīng)溫度的優(yōu)化

采用七甲基二硅氮烷與阿維菌素保護(hù)液比例為5:1的條件下，研究不同溫度條件對(duì)乙酰氨基阿維菌素的收率和含量的影響，反應(yīng)溫度設(shè)置5個(gè)梯度，分別為50、55、60、65和70℃。反應(yīng)時(shí)間控制在200min。具體結(jié)果見表2和圖3：

由表2和圖3可知，共設(shè)5個(gè)溫度梯度，隨著溫度的上升，乙酰氨基阿維菌素的含量和收率為呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化，其中含量和收率均在反應(yīng)溫度達(dá)到60℃時(shí)達(dá)到了最大值，分別達(dá)到了66.9%和91.8%。整體來看，隨著溫度的變化，收率呈現(xiàn)相對(duì)較為平穩(wěn)的趨勢(shì)，表明反應(yīng)溫度對(duì)乙酰氨基阿維菌素的收率影響較小，而乙酰氨基阿維菌素的含量隨著反應(yīng)溫度的變化波動(dòng)較大，溫度的精細(xì)化控制有利于提升乙酰氨基阿維菌素的含量。

表2 氨化反應(yīng)溫度對(duì)乙酰氨基阿維菌素收率和含量的影響

3.3 還原劑種類的優(yōu)化

取阿維菌素氨化液進(jìn)行還原，還原劑分別以硼氫化鈉、醋酸銨、碳酸氫鈉和碳酸鈉等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還原性試劑一般采用弱酸強(qiáng)堿鹽，但氨化液的還原效果取決于還原劑的種類。在阿維菌素氨化液還原過程中加入一種或幾種溶液的混合，有助于促進(jìn)阿維菌素氨化液的還原，提高產(chǎn)品收率和含量，其結(jié)果根據(jù)還原液的澄清度進(jìn)行確定最適還原劑。具體結(jié)果見表3：

表3 還原劑種類的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以上4種還原劑均可用于阿維菌素氨化液的還原，但對(duì)阿維菌素氨化液的還原程度有一定的影響，由上表中可以看出，4種還原劑對(duì)還原程度的影響表現(xiàn)在溶液的澄清度影響如下，溶液澄清度順序?yàn)榕饸浠c＞醋酸銨＞碳酸氫鈉＞碳酸鈉。在阿維菌素氨化液還原過程中，溶液越澄清表明還原反應(yīng)進(jìn)行的越徹底，獲得的乙酰氨基阿維菌素的收率和含量越高。

3.4 脫保護(hù)反應(yīng)pH的優(yōu)化

脫保護(hù)反應(yīng)所用阿維菌素還原液，加入催化劑和無水乙醇后，會(huì)對(duì)還原液的pH產(chǎn)生較大的影響，因此采用乙酸溶液和5mol/L的氫氧化鈉溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)還原液脫保護(hù)后的脫保護(hù)液的終止反應(yīng)pH，此部分確定脫保護(hù)反應(yīng)進(jìn)行的最適pH，使得脫保護(hù)反應(yīng)達(dá)到最大程度。具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4和圖4：

表4 脫保護(hù)反應(yīng)pH對(duì)乙酰氨基阿維菌素收率和含量的影響

由表4和圖4結(jié)果可知，脫保護(hù)反應(yīng)溶液的pH對(duì)乙酰氨基阿維菌素的含量和收率具有一定的影響，結(jié)果顯示隨著pH的上升，乙酰氨基阿維菌素的含量和收率呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)溶液的pH為6.0時(shí)，乙酰氨基阿維菌素的收率和含量均偏高，分別為92.0%和68.1%。

3.5 正交試驗(yàn)

在優(yōu)選出來各單因素最佳結(jié)果的基礎(chǔ)上，確定每個(gè)因素的考察范圍，采用正交試驗(yàn)法選出最優(yōu)組合。以氨化反應(yīng)投料比例（因素A）、氨化反應(yīng)溫度(因素B)、還原劑種類(因素C)、脫保護(hù)反應(yīng)pH(因素D)為考察因素，每因素取3水平，選用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)，考察各因素對(duì)結(jié)晶收率的影響，優(yōu)選最佳結(jié)晶工藝。因素水平表見表5，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6：

表5 乙酰氨基阿維菌素合成工藝的因素表

表6 乙酰氨基阿維菌素合成工藝條件的正交試驗(yàn)結(jié)果

極差分析結(jié)果表明，A、B、C、D 4個(gè)因素對(duì)乙酰氨基阿維菌素收率的影響程度順序?yàn)榘被磻?yīng)投料比例＞還原劑種類＞氨化反應(yīng)溫度＞脫保護(hù)反應(yīng)pH，各因素最佳組合為A3B1C3D2，即氨化反應(yīng)投料比例為5.0:1；還原劑種類為硼氫化鈉；氨化反應(yīng)的溫度為70℃；脫保護(hù)反應(yīng)的pH為6.0。

3.6 工藝穩(wěn)定性驗(yàn)證

按照最佳工藝進(jìn)行了5次平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 工藝穩(wěn)定性驗(yàn)證結(jié)果

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，5次平行試驗(yàn)得到的乙酰氨基阿維菌素平均收率在91.46%以上，含量提高至67.1%。且平行試驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.08%和0.089%，表明該工藝合理可行。

4 結(jié)論

本研究為了提升乙酰氨基阿維菌素的收率和含量，在現(xiàn)有工藝條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)節(jié)，分別考察了氨化反應(yīng)投料比例、還原劑種類、氨化反應(yīng)溫度及脫保護(hù)反應(yīng)的pH等條件對(duì)乙酰氨基阿維菌素收率和含量的影響，其結(jié)果顯示氨化反應(yīng)投料比例為5:1；氨化反應(yīng)的溫度為70℃；還原劑種類為硼氫化鈉；脫保護(hù)反應(yīng)的pH為6.0為最優(yōu)工藝組合，最終經(jīng)過5次平行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證此最優(yōu)工藝的穩(wěn)定性，生產(chǎn)所得的乙酰氨基阿維菌素收率和含量均較為穩(wěn)定，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在正常范圍內(nèi)，詳細(xì)參數(shù)可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)一步優(yōu)化。