哌拉西林雜質及其制備方法研究

樊長瑩

（山東安舜制藥有限公司，山東樂陵 253611）

哌拉西林是一種人工合成的青霉素之一，具有廣泛抗菌譜的能效。哌拉西林在應用過程中常與他唑巴坦與舒巴坦等內酰胺酶抑制劑一起應用，在臨床中常用于含有β-內酰胺酶耐藥細菌。在進行抗生素應用的過程中，盡管哌拉西林抗菌活性強，但是同樣需要在抗生素的應用前開展細菌學的培養，若是有細菌耐藥情況要按照藥物敏感進行實驗，隨時進行抗生素調整進行治療。

1 哌拉西林概述

哌拉西林化學名為（2S，5R，6R）-3，3-二甲基-6-[（R）-2-（4乙基-2，3二氧代-1-哌嗪甲酰胺基）-2-苯乙酰氨基]-3-氧代-4-硫雜-1-氮。分子量為517.66，分子式為C23H27N5O7S，結構式如圖1所示。

1.1 哌拉西林的價值

哌拉西林是半合成氨脲芐類抗假單細胞菌青霉素，對于革蘭陽性菌、革蘭氏陰性菌在抗菌作用上極為明顯，最為重要的是，哌拉西林對于綠膿桿菌有明顯作用，在臨床中的應用較為廣泛。哌拉西林在對繁殖期細菌的滅殺效果明顯，但對靜止期細菌作用近無，所以藥理中哌拉西林主要作為繁殖期殺菌劑的抗菌藥物。哌拉西林對于人體而言，無較大副作用，是青霉素類抗生素過敏人群之外，多數人能夠安全使用的藥物。

1.2 哌拉西林生產路線

N-乙基雙氧哌嗪、三乙胺、三甲基氯硅烷、三光氣反應制備酰氯；之后酰氯和氨芐西林反應，制成粗品哌拉西林；將乙酸乙酯與水加入粗品哌拉西林之中，重視對反應溫度的控制；加入碳酸氫鈉，對pH進行調節；攪拌加速溶解，完全溶解后靜置分層；活性炭加入水層進行脫色處理；抽濾；對濾液加入乙醇和乙酸乙酯，控制在適宜溫度后滴加鹽酸，進行pH調節；攪拌一定時間后，得到成品哌拉西林。

1.3 哌拉西林生產存在的不足

精制之后得到的哌拉西林成品再經過液相色譜檢測，相對保留的時間為RRT=1.75時，會出現未知的雜質，但是這些雜質的制備研究相對較少，對其結構和毒性、分離、合成方法介紹也不明確、詳細。在工業生產中，哌拉西林得到未知雜質的含量難以進行有效的控制，不能達成ICH指南要求中未知雜質不能大于0.05%要求，對于產品質量造成負面影響。因此，要使此類未知雜質結構和毒性得到確定，需要一種方法進行雜質純品制備、結構確定，進而使其毒性得到明確。

2 哌拉西林雜質的制備

2.1 哌拉西林雜質概述

為了使傳統哌拉西林在生產中的雜質問題得到解決，進行哌拉西林雜質結構的確認及制備。在本次發明中，對哌拉西林RRT=1.75未知雜質進行合成與純化，對于所得純度超過99%的純品雜質進行分析，以此使雜質結構得到明確，如圖2所示。該雜質是哌拉西林和乙醇開環酯化反應后所得產物，沒有毒性。本次研究中對于哌拉西林RRT=1.75未知雜質純品制備、結構確認，能夠在哌拉西林雜質的定量、定性分析中應用，對于哌拉西林工業生產中質量控制有極為重大的意義。

圖2 哌拉西林雜質的結構式

2.2 哌拉西林雜質的制備方法

2.2.1 哌拉西林雜質合成

將精制哌拉西林作為原材，使用碳酸氫鈉與水溶解，哌拉西林與碳酸氫鈉在質量比上要為1∶（0.16～0.25），最佳為1∶0.18，水與乙醇體積比要為1∶0.8到1.2，1∶1最佳；溶解后加入乙醇進行溫度控制，溫度為20～45℃，并進行攪拌，攪拌時間要達到20～50h，最好為20～30h，使其充分反應；完成反應后滴加酸溶液進行pH調節，酸為鹽酸，要為2N到5N，pH為1.5～3.0，將析出產物抽濾；濾餅加水進行溶解，加熱溶解最佳，溶解后進行降溫并析出后，獲得粗品哌拉西林雜質。

2.2.2 液相分離

色譜柱為Agient ZORBAX SB-CI8液相色譜柱，規格為150×4.6mm，5μm，選擇體積比為1∶1的水和乙腈，加入磷酸二氫鉀2.7g/L作流動相，流速則控制在40～60mL/min；對于得到的優選哌拉西林雜質樣品溶液實施液相色譜分離操作，優選樣品溶液指取哌拉西林粗品1g，并加入30～50mL乙腈進行溶解，攪拌到完全溶解后，添加流動相直到100mL所得到的樣品溶液；液相分離中獲得雜質含量不小于99%的雜質溶液。

2.2.3 雜質富集

對哌拉西林雜質含量不小于99%的溶液進行有機溶劑萃取，萃取中使用的有機溶劑主要有乙酸乙酯和二氯甲烷中的一種；在有機相得到干燥劑的處理之后，干燥劑是無水硫酸鈉和無水硫酸鎂的一種或兩種混制；得到純度大于99%的雜質結晶體。

3 實際實施過程

3.1 哌拉西林RTT1.75雜質制備

例1：取500mL三口瓶，對其加入成品哌拉西林10g、水100mL、乙醇100mL、碳酸氫鈉8g、三口瓶在水浴鍋中放置，將溶液的溫度控制在25～30℃，將其攪拌15min，pH為7.97，溶液澄清，無固體。在攪拌達到25h后，溶液溫度為27℃，pH為8.67，滴加HC1溶液2N，對滴加速度進行控制，完成滴加后溫度為28℃，pH為1.96，進行攪拌1化之后進行抽濾，將得到的固體添加到250mL三口瓶中，并添加水100mL，使其升溫到80℃，再攪拌30min，0℃降溫冷卻攪拌1h之后，對其抽濾后，進行干燥處理。之后對固體液相檢測，雜質純度達到了28.5%。

例2：取例1相同三口瓶，除碳酸氫鈉2.0g，其他條件相同。之將瓶放置在水浴鍋中，對溶液溫度進行控制，為30～35℃，對其進行攪拌，時間為15min，pH為7.28，溶液澄清，無固體。溫度為30～35℃的情況下攪拌30h，溶液溫度為31℃，pH為7.24，滴加HC1溶液2N，注意對滴加速度的控制。滴加完成后pH為2.48，攪拌1h后進行抽濾。取250mL三口瓶，將固體加入其中，并添加水100mL，提升溫度到80℃，進行攪拌30min后，再于0℃下降溫冷卻，之后攪拌1h，抽濾，干燥，對固體液相檢測后，雜質純度僅20%

3.2 哌拉西林RRT1.75雜質分離

在雜質分離的過程中，液相色譜條件為：色譜柱為Agient ZORBAX SB-C18液相色譜柱，規格為150×4.6mm，5μm；進樣量為20μL；柱溫為25℃。

在進行流動流動相的配置中，使用2 000mL燒杯，對其加入精制用水100mL與磷酸二氫鉀5.4g，進行攪拌直到完全溶解，之后將色譜級乙腈1 000mL加入，攪拌均勻后等待使用。液相中，使用250mL燒杯將制備雜質1.0g添加到其中，加入乙腈30～50mL，攪拌到完全溶解，后加入流動相，直至溶解達到100mL。流速為4mL/min的情況下展開雜質分流，液相圖如圖3所示：峰三的位置進行取樣，分別為A3-1、A3-2、A3-3、A3-4、A3-5，經過檢測后雜質的純度均超過90%，重復以上檢測操作后，B3-1、B3-2、B3-3、B3-4、B3-5中B3-1純度為88.1%，其與均超過90%；C3-1、C3-2、C3-3、C3-4、C3-5中，雜質純度均超過90%；D3-1、D3-2、D3-3、D3-4、D3-5，D3-1純度87.96%，其與雜質純度均超過90%。對于四組雜質純度超過90%的溶液進行合并，加入二氯甲烷500mL，并攪拌15min，之后將其靜置分層。分層之后，水層加入二氯甲烷100mL，攪拌15min后，靜置分層。進行有機層合并，將其置入1 000mL容量的三口瓶中，并添加無水硫酸鎂50g，并進行攪拌30min，抽濾，將得到的濾液轉入100mL單口瓶中，減蒸處理后獲得固體，通過液相檢測后明確RRT=1.5的雜質純度達到99.18%，約計為100mL。

圖3 液相圖

3.3 雜質結構確認

根據得到的雜質成分進行其結構組成進行判斷，譜圖解析，如圖4所示。

圖4 哌拉西林雜質結構式

通過質譜分析明確（M-H）-=562.1。通過譜圖解析中的數據來看，相比較哌拉西林而言，雜質分子中分別多了一個-NH、-CH2、-CH3，化學位移來看是為CH3CH2-O，NH是四元環開環之后與N連接的氫分子，結合分子量為563.1、合成路線、哌拉西林結構，確認哌拉西林在RRT=1.75時產生的雜質結構式為圖4，雜質是為哌拉西林和乙醇開環酯化反應后所得產物，無毒性。

4 結束語

哌拉西林是現代臨床中的常用藥品，在生產中，靜置一定時間出現雜質超標的現象，一定程度導致其生產成本增加。提出了哌拉西林雜質制備方法及結構確認，能夠為此提出解決途徑，一定程度上改善了哌拉西林工業生產中的質量與成本。