羧基麥芽糖鐵制備工藝研究

趙維，陳建芳，張 超，吳 敏，王方海，林 峰，秦 勇

（江蘇神龍藥業(yè)股份有限公司，江蘇 南京 210038）

羧基麥芽糖鐵為多糖包覆的多核β-FeOOH復(fù)合物，化學(xué)名為 Polynuclear iron （III）-hydroxide 4 （R）-（poly-（1→4）-O-α-D-glucopyranosyl）-oxy-2（R），3（S），5（R），6-tetrahydroxy-hexanoate，經(jīng)驗(yàn)分子式為：[FeOx（OH）y（H2O）z]n[｛（C6H10O5）m（C6H12O7）｝l]k，n≈103，m≈8，l≈11，k≈4。 其中，鐵含量為24%～32%，糊精含量為25%～50%，分子量15萬左右。其注射液為中性、等滲的深棕色不透明溶液，用于靜脈注射或輸注，能夠允許大劑量（15 mg/kg，最高 1000 mg）快速（≤15 min）給藥。由Galenica的子公司Vifor Pharma開發(fā)，2007年11月首先在德國上市，商品名Ferinject，用于治療鐵缺乏和缺鐵性貧血。2013年7月，經(jīng)FDA批準(zhǔn)在美國上市，商品名Injectafer，適用于口服補(bǔ)鐵不耐受或不明顯的非透析依賴的慢性腎病缺鐵性貧血成人患者[1-4]。

多糖鐵復(fù)合物的制備多是通過在氫氧化鐵核逐漸形成的過程中，采用經(jīng)處理的多糖與之絡(luò)合，使鐵核外部包覆一層水溶性多糖外殼，起到穩(wěn)定鐵核、增強(qiáng)溶解性的作用。羧基麥芽糖鐵的制備以麥芽糖糊精和三氯化鐵為原料，首先采用次氯酸鈉將麥芽糖糊精的末端醛基氧化為羧基，然后與氯化鐵水溶液混合，通過逐步調(diào)pH至堿性，生成β-FeOOH鐵核，并使其與氧化的麥芽糖糊精通過配位鍵和氫鍵絡(luò)合，最后醇沉分離得羧基麥芽糖鐵[5～9]。

圖1 羧基麥芽糖鐵結(jié)構(gòu)式

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

DF-101SZ型加熱磁力攪拌器；FE20型pH計(jì)；Shimadzu LC-20AT高效液相色譜儀；GFC凝膠色譜工作站；ALV/CGS-3型靜動(dòng)態(tài)激光光散射儀；Labram HR800激光拉曼光譜儀。

麥芽糖糊精（羅蓋特精細(xì)化工有限公司）；三氯化鐵、次氯酸鈉（分析純，百靈威科技有限公司）；溴化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、95%乙醇（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 氧化麥芽糖糊精的制備

將麥芽糖糊精 （DE12）12.0 g、NaBr 0.2 g、純化水30 mL加入反應(yīng)瓶中，室溫?cái)嚢柚寥芮濉Ｓ?0%NaOH水溶液調(diào)pH=11，滴加次氯酸鈉（有效氯13%）6.0 mL。滴加完畢，于30℃左右反應(yīng)0.5 h，得氧化麥芽糖糊精溶液。

1.2.2 羧基麥芽糖鐵的制備

稱取FeCl3·6H2O 20.5 g，溶于純化水23.0 g中。將上步所得氧化麥芽糖糊精溶液滴入FeCl3水溶液中。

控溫25℃左右，緩慢滴加17.3%Na2CO3水溶液50 mL。再用20%NaOH水溶液調(diào)pH=11。升溫，于50℃左右反應(yīng)0.5 h。

再用20%鹽酸調(diào)pH=5～6，于50℃左右反應(yīng)0.5 h。升溫，于95℃～100℃下反應(yīng)0.5 h。降溫至室溫，過濾，向?yàn)V液中滴加95%乙醇150 mL，室溫?cái)嚢? h。過濾，用95%乙醇洗滌，于50℃左右鼓風(fēng)干燥過夜，得棕褐色固體15.1 g，收率87.6%。

2 結(jié)果與討論

2.1 麥芽糖糊精DE值的影響

麥芽糖糊精的DE值代表其裂解程度，DE值越大，裂解程度越高，分子量越小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨麥芽糖糊精DE值的增大，終產(chǎn)品分子量逐漸變小。推測其原因?yàn)椋蝴溠刻呛獶E值越大，其中所含的末端醛基越多，氧化后形成的羧基也越多。相應(yīng)地，在鐵核形成過程中，周圍易絡(luò)合的羧基越多，絡(luò)合越快，鐵核越不易長大，導(dǎo)致整體分子量越小。而DE值大的麥芽糖糊精分子量小，對終產(chǎn)品的分子量變小，也起了一定的貢獻(xiàn)。（其中，Mn代表數(shù)均分子量，Mw代表重均分子量，P代表分子量分布。）

2.2 三氯化鐵用量的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，三氯化鐵用量越多，終產(chǎn)品分子量越大。說明三氯化鐵用量越多，絡(luò)合階段形成的鐵核越大。

表1 麥芽糖糊精DE值對終產(chǎn)品分子量的影響

表2 三氯化鐵用量對終產(chǎn)品分子量的影響

2.3 麥芽糖糊精氧化程度的影響

以正常反應(yīng)的氧化程度為100%，通過在氧化后添加不同比例的麥芽糖糊精，我們考察了麥芽糖糊精氧化程度對終產(chǎn)品分子量的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示，氧化程度越低，終產(chǎn)品分子量越大；且氧化程度降至約80%時(shí)，產(chǎn)品溶解性明顯變差。說明麥芽糖糊精末端醛基氧化為羧基對于后續(xù)絡(luò)合反應(yīng)非常重要，相對于醛基和羥基，羧基酸性更強(qiáng)，更容易與Fe絡(luò)合。如氧化程度不夠，在鐵核形成過程中，沒有足夠的羧基與Fe配位絡(luò)合，則會(huì)導(dǎo)致鐵核生產(chǎn)的過大，且不均勻，最終導(dǎo)致終產(chǎn)品分子量偏大、分布過寬。

表3 麥芽糖糊精氧化程度對終產(chǎn)品分子量的影響

2.4 碳酸鈉水溶液滴加速率的影響

隨著碳酸鈉的加入，反應(yīng)液pH逐漸升高，F(xiàn)eCl3逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镕eOOH，并形成鐵核。因此，該階段直接影響著鐵核形成的大小及均勻性，對終產(chǎn)品的分子量和分子量分布有著關(guān)鍵性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，碳酸鈉水溶液滴加速率越快，終產(chǎn)品分子量越大，分子量分布越寬。說明碳酸鈉水溶液滴加速率越快，F(xiàn)eOOH生成的越快，羧基麥芽糖來不及對形成的鐵核進(jìn)行充分的絡(luò)合包裹，導(dǎo)致鐵核生長的過大，且不均勻。

表4 碳酸鈉水溶液滴加速率對終產(chǎn)品分子量的影響

2.5 羧基麥芽糖鐵特性鑒定

我們對自制羧基麥芽糖鐵的分子量、分子量分布、Fe含量、糊精含量、pH值、鐵核晶型等參數(shù)進(jìn)行了測試，各方面質(zhì)量均符合原研質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且分子量及分子量分布與原研制劑非常接近。

表5 自制羧基麥芽糖鐵相關(guān)特性參數(shù)

3 結(jié)論

本文以麥芽糖糊精和三氯化鐵為原料，對羧基麥芽糖鐵的制備工藝進(jìn)行了摸索、研究，確定了最優(yōu)工藝參數(shù)，并對部分關(guān)鍵參數(shù)對工藝的影響進(jìn)行了討論。所得產(chǎn)品各項(xiàng)特性參數(shù)均符合原研質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且與原研品質(zhì)量一致。

圖2 自制品與原研品拉曼光譜圖