克拉维酸提取与结晶工艺研发

摘要

克拉维酸（Clavulanic acid）是目前临床上应用最广泛的β-内酰胺酶抑制剂，与阿莫西林钠及替卡西林钠按一定比例制备为复合制剂，可显著降低它们的最小抑菌浓度，大大增强其抗菌活性，是解决细菌耐药性的有效方法。目前工业中克拉维酸主要由棒状链霉菌发酵产生，现有分离工艺存在过程复杂、成本高、废酸水难以处理等问题，而且克拉维酸对温度和pH极度敏感，分离过程极易降解，因此研发成本低、污染小的新分离与结晶工艺具有重要的意义。
　　首先，从克拉维酸产品的杂质入手，研究现有工艺条件下克拉维酸的降解，并分析各操作单元杂质含量，寻找杂质产生的源头。研究结果表明，杂质E来源于酸性高温降解，即主要在薄膜蒸发单元产生，由两分子的克拉维酸酰化反应合成，且杂质E会进一步发生反应；若杂质 E多，则料液呈亮黄状态；杂质 G为发酵副产物，由于不稳定的发酵导致微滤液中杂质G的量从几千到几万μg/mL，变化幅度较大；HPLC谱图中1分钟左右出现的杂质峰是酸性条件下的降解产物。
　　其次，筛选盐析萃取体系从发酵液和纳滤液中萃取克拉维酸。实验结果得到用于发酵液的最优萃取体系为36%甲醇+30% NaH2PO4?2H2O，此时克拉维酸的最高收率为87%，分配系数为2.41，且直接将大部分蛋白和菌体除去；用于浓缩纳滤液的最优萃取体系：25%PEG400/21%硫酸铵，此时克拉维酸的收率为105.25%，浓缩倍数为4.43，分配系数为8.94。
　　最后，用一步反应结晶代替现有的两步结晶，并对结晶工艺进行优化和设计。研究内容包括结晶方式的确定，溶剂的选择及用量，搅拌速率、流加速率、脱色预处理等工艺参数的优化、放大等。实验得到结晶的最佳操作条件为：溶剂A用量90 mL，反应料液比1:1.2；反应时搅拌速率为280 rpm，养晶时搅拌速率为180 rpm；成盐剂的流加速率4 mL/min；反应温度控制在13-15℃，结晶时降温模式为以0.5℃/min的降温速率15℃降到10℃，10℃保持30 min，同样速率10℃降至5℃，5℃保持60 min；活性炭脱色条件：0.3-0.5%活性炭，5℃下脱色30 min，搅拌速率为180 rpm。该工艺下得到的克拉维酸钾产品为棒状、晶形完整、不聚结的晶体，晶体收率达到73±1%，克拉维酸纯度在99.32%以上。
　　综上所述，本文研发的盐析萃取克拉维酸以及一步反应结晶新工艺，不仅具有较高的收率和稳定性，还可以减少环境污染，具有良好的可操作性和应用前景。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.1 克拉维酸

1.2 克拉维酸的制备工艺

1.3 药物结晶

1.4 本课题的研究思路

2 克拉维酸稳定性及工艺杂质分析

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.4 小结

3 克拉维酸的盐析萃取

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4 小结

4 克拉维酸结晶工艺优化

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 结果与讨论

4.4 小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢