一种药用级西他氯铵的制备方法

文档序号:127003 发布日期:2021-10-22 浏览:59次 >En<

阅读说明:本技术 一种药用级西他氯铵的制备方法 (Preparation method of medicinal-grade sitaglinium chloride ) 是由 张振锋 谭珍友 罗明亮 张兰 于 2020-04-16 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种药用级西他氯铵的制备方法,该制备方法充分考虑规模化生产的实际,具有步骤合理、工艺稳定性高、能耗较低等特点,所得西他氯铵的有关物质及烷基杂质均控制在较低水平,且产品呈白色颗粒状,产品综合品质优于常规方法制得的产品。(The invention relates to a preparation method of medicinal grade sitaglinium chloride, which fully considers the reality of large-scale production and has the characteristics of reasonable steps, high process stability, lower energy consumption and the like.)

一种药用级西他氯铵的制备方法

技术领域

本发明属于药物合成领域,特别的,本发明涉及一种药用级西他氯铵的制备方法。

背景技术

西他氯铵(Cetalkonium Chloride),又名十六烷基二甲基苄基氯化铵,CAS号:10328-34-4,其是组成表面活性剂、广谱抑菌剂苯扎氯铵的三种季铵盐成分(十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵和十六烷基二甲基苄基氯化铵)之一。西他氯铵熔点为50~60℃,易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂,难溶于乙酸乙酯、石油醚等非极性溶剂,其在物理性质上体现为改变溶液体系的界面状态的作用,并兼具抑菌作用,多作为表面活性剂及抑菌剂广泛应用于日化产品、化妆品、医药产品等领域中;目前,国内外药典暂未收录西他氯铵的质量标准,西他氯铵的质量标准多参照同作为(药用)辅料苯扎氯铵的质量标准。

目前工业上制备西他氯铵多以十六烷基二甲基胺和氯苄为原料,通过缩合的方法制备得到。

中国专利CN109553539A公开了十六烷基二甲基苄基氯化铵的制备方法,以十六烷基二甲基胺和氯苄为原料,采用乙醇、正丙醇、甲醇等作为溶剂,完成缩合反应后降温到≤0℃后搅拌析出固体,该方法具有总收率高、所得产品纯度高等特点,但是由于西他氯铵熔点较低,其在冷却析晶过程中产品存在以油状物析出的风险,且在以油状物析出后通过体系降温、改变搅拌速率后均无法得到固体形态的产品,可知该制备西他氯铵的工艺尚不够稳定,且在制备过程中涉及较低温度的析晶步骤(≤0℃),也使得工艺能耗相对较大。

文献(Ternary Water in Oil Microemulsions Made of CationicSurfactants,Water,and Aromatic Solvents.1.Water Solubility Studies,J.Phys.Chem.,1990,94,381-387)公开了一种十六烷基二甲基苄基氯化铵的制备方法,以十六烷基溴和N,N-二甲基苯甲胺为原料,以乙醇为反应溶剂,通过缩合并经离子交换的方法制备得到粗品,该粗品需要经过乙酸乙酯或乙酸乙酯/乙醇或乙醚重结晶三次才可得到符合要求的终产品,其制备工艺相对繁琐。

文献(Synthesis and properties of quaternary ammonium surfactantscontaining a methoxy benzyl substitute,RSC Adv.,2014,4,56918–56925)公开了一系列脂肪烷基二甲基苄基季铵盐的制备方法,以异丙醇为溶剂回流反应后直接旋蒸得到粗品,该粗品采用乙酸乙酯/石油醚/丙酮混合溶剂重结晶,也需要经过三次重结晶才能得到最终产品,其制备工艺亦难言最优。

综上可知,寻找一种绿色环保、能耗较低、步骤合理、工艺稳定性高且适合工业化大规模生产的药用级西他氯铵制备方法,是现有技术尚未解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供了一种药用级西他氯铵的制备方法,该制备方法充分考虑规模化生产的实际,具有步骤合理、工艺稳定性高、能耗较低等特点,工艺所采用溶剂均为《化学药物残留溶剂研究的技术指导原则》及ICH《Guideline forResidual Solvents》中所列举的三类溶剂,所得西他氯铵的有关物质及烷基杂质均控制在较低水平,且产品呈白色颗粒状,产品综合品质优于常规方法制得的产品。

本发明的上述目的通过下述技术方案实现:

一种西他氯铵的制备方法,所述制备方法包括缩合反应,在完成缩合反应后移除溶剂后向体系中加入丙酮和/或丁酮,再次移除溶剂后得到西他氯铵粗品,所述丙酮和/或丁酮的用量为:西他氯铵理论产量与丙酮和/或丁酮用量的质量体积比为1:0.6~1.2g/mL。

具体的,前述缩合反应的起始物料可以是十六烷基二甲基胺和氯苄,或是十六烷基氯化物和N,N-二甲基苯甲胺,具体的,所述起始物料中十六烷基二甲基胺/十六烷基氯化物与氯苄/N,N-二甲基苯甲胺的摩尔比为1:0.9~1.1,优选的,所述缩合反应的起始物料为十六烷基二甲基胺和氯苄,所述起始物料中十六烷基二甲基胺与氯苄的摩尔比为1:0.95~1.05。

所述缩合反应的反应式如下:

本发明缩合反应步骤对溶剂的要求相对较低,可以实现溶解底物的有机溶剂通常都可以实现反应;具体的,所述缩合反应中所用溶剂优选为乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种或两种以上以任何比例混合所得的混合物,所述溶剂的用量为:西他氯铵理论产量(质量)与溶剂用量(体积)的质量体积比为1:1.5~2.5g/mL。

本发明对于缩合反应步骤中溶剂的种类及用量存在选择,过多溶剂的使用,使得反应物浓度较低,一方面影响反应速率,另一方面移除溶剂所需时间较长,而过少溶剂的使用,则易产生副反应,影响产品品质。

更优选的,所述缩合反应中所用溶剂为乙醇,溶剂的用量(体积)与西他氯铵理论产量(质量)的质量体积比为1:1.8~2.2g/mL。

所述缩合反应的反应温度为40℃至回流温度,优选50℃至回流温度;此温度下,反应可以较快完成,反应终点为:反应原料完全消耗完毕或基本消耗完毕,即反应结束。

前述西他氯铵的制备方法中,移除溶剂后向体系中加入丙酮和/或丁酮,再次移除溶剂的步骤是实现技术目的的关键技术特征之一,由于西他氯铵熔点较低,其在移除溶剂的过程中易包合溶剂,形成油状物,而该步骤中粗产品的固化在制备方法中较为重要,如果形成油状物,则在后续重结晶步骤中,产品或再次以油状物析出,或即便析出固体,其收率也显著降低,该现象在大规模生产中更为明显;发明人在工艺优化中偶然发现,当在移除溶剂后向体系中加入丙酮和/或丁酮时,可以在再次移除溶剂的过程中使粗品形成固体,而加入丙酮和/或丁酮的量也存在选择,具体的,过多丙酮和/或丁酮的加入使得溶剂用量过大,移除溶剂所需时间更长,且效果并未得到相应增强,而过少丙酮和/或丁酮的加入则无法实现一次即使粗品形成固体的效果,当向体系中加入丙酮和/或丁酮的量与西他氯铵理论产量的质量体积比为1:0.6~1.2g/mL时,可以实现一次即使粗品形成固体。

优选的,移除溶剂后向体系中加入丙酮,所述丙酮的用量与西他氯铵理论产量的质量体积比为1:0.8~1.0g/mL,此时可以获得最佳固化粗品的效果。

进一步的,前述西他氯铵的制备方法进一步包括重结晶步骤,该制备方法中对于缩合反应步骤的描述及优选情形等均与本发明前述内容相同,该制备方法如下:

一种西他氯铵的制备方法,所述制备方法包括:

(1)缩合反应;

(2)重结晶;

完成(1)缩合反应后移除溶剂后向体系中加入丙酮和/或丁酮,再次移除溶剂后得到西他氯铵粗品,所述丙酮和/或丁酮的用量与西他氯铵理论产量的质量体积比为1:0.6~1.2g/mL;

所述(2)重结晶步骤中重结晶溶剂的选择是本发明的又一个关键技术特征,具体的,所述(2)重结晶中所用重结晶溶剂为不良溶剂和良溶剂混合的溶剂体系,其中不良溶剂和良溶剂的体积比为1:0.05~0.10,所述不良溶剂选自乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯中任意一种或两种以上以任意比例混合所得的混合物,所述良溶剂选自乙醇、正丙醇、异丙醇中任意一种或两种以上以任意比例混合所得的混合物,所述重结晶溶剂的用量(体积)与西他氯铵理论产量(质量)的质量体积比为1:2.0~3.0g/mL,更具体的,本发明所述药用西他氯铵的杂质分为有关物质(苯甲醇、苯甲醛、氯苄)和烷基杂质(十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵),苯扎氯铵作为药用辅料,国内外药典对其质量控制标准要求相对宽松,本发明参考国内外药典对苯扎氯铵的规定,结合ICH对原料药质量的相关规定产品中的杂质含量,对西他氯铵的质量控制标准作从严控制,限定有关物质和烷基杂质的含量均低于0.15%。

发明人在实验过程中发现,不良溶剂的使用有利于除去有关物质,以乙酸乙酯尤为明显,而良溶剂的使用则有利于除去烷基杂质,以乙醇尤为明显;但同时发明人亦出乎意料的发现,不良溶剂的过量使用易使得产品以极小粒径析出,使得体系呈浆状,不利于产品过滤及产品性状的优化,所得产品呈白色粉末状,存在结块现象,流动性不佳,易粘附在器具表面,以乙酸乙酯尤为明显,发明人综合除杂效果、工艺优化及产品性状后发现,当重结晶溶剂的体积比和重结晶溶剂的用量在特定范围时,重结晶步骤的除杂效果最优,所得产品呈均匀的白色颗粒,且具有较好的流动性;优选的,所述不良溶剂为乙酸乙酯,所述良溶剂为乙醇,不良溶剂和良溶剂的体积比为1:0.07~0.08,所述重结晶溶剂的用量(体积)与西他氯铵理论产量(质量)的质量体积比为1:2.2~2.6g/mL。

所述(2)重结晶步骤遵从本领域常见的重结晶操作步骤,具体的,(2)重结晶的步骤包括将粗品溶解后缓慢降温的步骤,所述降温的步骤可采用一步降温法或分步降温法,其终点温度可以是室温或低于室温的温度,优选的,降温终点温度为10-20℃时,(2)重结晶步骤可以达到产品收率和产品纯度的最佳结合。

本发明的一个优选的实施方法,如下:

一种西他氯铵的制备方法,所述制备方法包括:

(1)缩合反应;

(2)重结晶;

所述(1)缩合反应的起始物料是十六烷基二甲基胺和氯苄,所述十六烷基二甲基胺和氯苄摩尔比为1:1,所述缩合反应中所用溶剂为乙醇,溶剂的用量(体积)与西他氯铵理论产量(质量)的质量体积比为1:2.1g/mL;

完成(1)缩合反应后移除溶剂后向体系中加入丙酮,再次移除溶剂后得到西他氯铵粗品,所述丙酮的用量与西他氯铵理论产量的质量体积比为1:0.8g/mL;

所述(2)重结晶中所用重结晶溶剂为乙酸乙酯和乙醇混合的溶剂体系,其中不良溶剂和良溶剂的体积比为1:0.08,所述重结晶溶剂的用量(体积)与西他氯铵理论产量(质量)的质量体积比为1:2.4g/mL。

本发明所述制备方法充分考虑工艺可行性,且可以制备得到品质较高的西他氯铵产品,具体的,本发明所述制备方法工艺步骤相对简单,可以不采用低温(≤0℃),反应、后处理及精制步骤所采用溶剂均为《化学药物残留溶剂研究的技术指导原则》及ICH《Guideline for Residual Solvents》中所列举的三类溶剂,其对于环境友好且对于溶残具有相对更宽的控制要求,制备得到的西他氯铵产品,其有关物质稳定控制在0.03%以下,烷基杂质稳定控制在0.15%以下,且产品呈白色均匀颗粒状,休止角稳定在30°~40°之间,具有较好的流动性,产品综合品质高。

本发明的第二个目的在于提供一种含有前述方法制备得到西他氯铵的药物制剂。根据文献报道,国内外各大眼用制剂厂商在选用苯扎氯铵为防腐剂时,其浓度范围多控制在0.005%~0.02%之间,而西他氯铵作为苯扎氯铵的成分之一,在制剂应用中其浓度范围通常控制在0.001%~0.01%之间。

低浓度西他氯铵溶液则对应较少的西他氯铵用量,常需要涉及精确称量,因此西他氯铵产品品质显得尤为重要,基于本发明前述的制备方法,所得的西他氯铵具有纯度高、品质及流动性好等优点,易实现精确计量,具体反映到制剂中则是西他氯铵的浓度精确,因西他氯铵而产生的相关杂质含量少,对应的,因西他氯铵所带来的制剂不稳定因素更少。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果:

1、根据本发明的一种药用级西他氯铵的制备方法,该制备方法具有步骤合理、工艺稳定性高、能耗较低等特点,所得西他氯铵的有关物质及烷基杂质均控制在较低水平,且产品呈白色颗粒状,产品综合品质优于其他方法制得的产品;

2、根据本发明的一种含有前述方法制备得到的西他氯铵的制剂,具有浓度精确,西他氯铵相关的杂质含量少,制剂稳定高。

附图说明

图1是对比实施例2所得产品照片;

图2是对比实施例5所得产品照片;

图3是实施例9所得产品照片;

图4是对比实施例6所得产品照片。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述,但发明的实施方式不限于此。

实施例1

将288.7g(1.072mol)十六烷基二甲基胺溶于900mL乙醇,搅拌下加入135.1g(1.072mol)氯苄,升温至55-65℃,搅拌反应4小时,蒸除乙醇得到白色油状物,向反应容器中加入350mL丙酮,浓缩带干得到白色固体。

实施例2

将288.7g(1.072mol)十六烷基二甲基胺溶于800mL正丙醇,搅拌下加入141.1g(1.12mol)氯苄,升温至55-65℃,搅拌反应4小时,蒸除正丙醇得到白色油状物,向反应容器中加入400mL丙酮,浓缩带干得到白色固体。

实施例3

将296.2g(1.1mol)十六烷基二甲基胺溶于900mL异丙醇,搅拌下加入135.1g(1.072mol)氯苄,升温55-65℃,搅拌反应4小时,蒸除异丙醇得到白色油状物,向反应容器中加入350mL丁酮,浓缩带干得到白色固体。

实施例4-9及对比实施例1-4

采用与实施例1相同的投料比及反应步骤,将投料量缩小10倍,研究缩合反应旋干后加入溶剂的种类及用量:

实施例 溶剂种类 用量(mL) 结果
实施例4 丙酮 50 白色固体
实施例5 丙酮 45 白色固体
实施例6 丙酮 40 白色固体
实施例7 丙酮 30 白色固体
实施例8 丙酮 25 白色固体*
对比实施例1 丙酮 55 白色固体
对比实施例2 丙酮 20 油状液体
对比实施例3 乙醇 35 油状液体
对比实施例4 乙酸乙酯 35 油状液体

*该实施例所得粗品勉强呈白色固体,目测其溶剂残留明显高于实施例4-7。

可知,缩合反应完成旋干后向体系内加入丙酮、丁酮,当溶剂用量与西他氯铵理论产量的质量体积比高于0.6g/mL时,可以一次性使粗产品形成固体,而过少的溶剂用量(如对比实施例2)则无法实现使粗品固化的效果(如图1所示),过多的溶剂用量则使得在溶剂未完全旋干时即析出粗品固体(如对比实施例1);

而在等同条件下,乙酸乙酯、乙醇均不能实现固化粗产品的目的;

综上可知,缩合反应完成旋干后向体系内加入丙酮和/或丁酮,当溶剂用量与西他氯铵理论产量的质量体积比0.6-1.2g/mL时,可以一次性使粗产品形成固体;当溶剂用量与西他氯铵理论产量的质量体积比0.8-1.0g/mL时,所得粗产品溶剂残留更低、品质更优。

对比实施例5

按照专利CN109553539A实施例3的方法进行实验。向反应器中加入60g(0.223mol)的十六烷基二甲基胺,28g(0.223mol)的氯苄与230mL的乙醇,40℃下搅拌6h。然后降温至-5℃。重复实验发现,该反应在重复过程存在一定概率以油状物析出的情形(如图2所示),且投料量升高时愈发明显。

实施例9

将1000mL乙酸乙酯-乙醇混合溶液(V乙酸乙酯:V乙醇=1:0.08)加入实施例1所得固体粗品,加热至溶清,缓慢降温至20℃,过滤,减压40℃干燥,得到380.0g白色固体(收率:89.7%)。

检测所得产品,含量为99.5%,其他烷基组成0.10%,有关物质(苯甲醇、苯甲醛、氯苄)未检出,性状为白色细颗粒(如图3所示),粉体休止角为33°,可知所的产品具有纯度高、流动性好等特点,具有较高品质。

实施例10

将1000mL乙酸乙酯-异丙醇混合溶液(V乙酸乙酯:V异丙醇=1:0.08)加入实施例2所得固体粗品,加热至溶清,缓慢降温至20℃,过滤,减压干燥,得到368.5g白色固体(收率:87.1%)。

检测所得产品,含量为99.3%,其他烷基组成0.13%,有关物质(苯甲醇、苯甲醛、氯苄)未检出,性状为白色细颗粒,粉体休止角为36°,可知所的产品具有纯度高、流动性好等特点,具有较高品质。

实施例11

将1000mL乙酸异丙酯-正丙醇混合溶液(V乙酸异丙酯:V正丙醇=1:0.09)加入实施例3所得固体粗品,加热至溶清,缓慢降温至10℃,过滤,减压40℃干燥,得到380.5g白色固体(收率:87.3%)。

检测所得产品,含量为99.2%,其他烷基组成0.13%,有关物质(苯甲醇、苯甲醛、氯苄)0.01%,性状为白色细颗粒,粉体休止角为38°,可知所的产品具有纯度高、流动性好等特点,具有较高品质。

对比实施例6

将1200mL乙酸乙酯溶液加入按实施例1方法所得固体粗品,加热至溶清,缓慢降温至20℃,过滤,减压40℃干燥,得到394.8g白色固体粉末(收率:93.2%)。

检测所得产品,含量为98.7%,其他烷基组成0.35%,有关物质(苯甲醇、苯甲醛、氯苄)未检出。尽管产品收率提高,但其纯度相对低,其他烷基组成也处于较高值。另外,在其重结晶过程中,所析出的产品较细,使得体系呈浆状,过滤时间长,过滤后所得产品呈白色粉末状,流动性不佳,且伴有结块现象(如图4所示),粉体休止角为47°,可知所得产品品质不如采用混合溶剂所得产品。

实施例12-17对比实施例7-10

采用与实施例1相同的投料比及反应步骤,将投料量缩小1倍,在得到固体粗品后,研究重结晶溶剂体系及溶剂用量对产品品质的影响:

从实验结果可以看出,重结晶所用溶剂的组成及用量均对产品品质及收率有影响。具体的,当乙酸乙酯(不良溶剂)与乙醇(良溶剂)体积比在1:0.05-0.10,理论产品质量与溶剂用量比例为1:2.0-3.0时,所得产品具有较高品质,且收率较高,表现为产品纯度≥99.0%,且其他烷基组成杂质<0.15%,有关杂质<0.03%甚至未检出。

反观对比实施例,则因为重结晶所用溶剂的组成及用量至少一项未落入本发明的保护范围,而表现为产品品质劣于本发明方法所得产品。具体的:

对比实施例8中使用重结晶溶剂中乙醇过多,导致产品收率偏低,且所得产品中有关物质含量偏高;

对比实施例9中重结晶溶剂中乙醇过少,导致产品中其他烷基组成较高,另外产品流动性也不及实施例中其他方法所得产品;

对比实施例10重结晶溶剂使用量过少,使得产品纯度受影响,杂质含量也偏高;

对比实施例11重结晶溶剂使用量过多,尽管产品品质与实施例无差,但产品收率明显低于其余实施例。

综合以上所有实施例,可知本发明所述药用级西他氯铵的制备方法,通过对包括缩合反应后处理方法以及精制工艺中重结晶溶剂的优化,实现对产品品质的显著提高,整个制备工艺各步骤设定合理,工艺所采用溶剂均为《化学药物残留溶剂研究的技术指导原则》及ICH《Guideline for Residual Solvents》中所列举的三类溶剂,且工艺所需条件温和,未涉及过高或过低的温度,具有较高的工艺水平。

上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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