鹽酸林可霉素結(jié)晶工藝研究

＊王維興 馬思麗 王鴻發(fā) 劉萬蓮

（寧夏泰益欣生物科技股份有限公司 寧夏 750205）

在抗生素藥物中，幾乎85%的產(chǎn)品最終是以晶體形式呈現(xiàn)。鹽酸林可霉素即一種以晶體形式呈現(xiàn)的重要抗生素藥物。在藥物生產(chǎn)過程中，最重要的環(huán)節(jié)是結(jié)晶過程，這不僅影響著藥物的最終收率和質(zhì)量，也決定著藥品的藥效與穩(wěn)定性，同時，結(jié)晶收率的提高也對提高醫(yī)藥產(chǎn)品的總收率及降低成本起著關鍵作用[1]。因此，結(jié)晶不僅是藥品生產(chǎn)中的分離提純手段，也是制備具有藥物活性及高穩(wěn)定性的固體藥品的關鍵步驟[2]。

鹽酸林可霉素是一類林可酰胺類抗生素，主要用于治療敗血癥、呼吸道感染、骨骼和關節(jié)感染等疾病，因副作用少、藥效發(fā)揮快而被廣泛應用于臨床治療[3]。目前國際市場對優(yōu)質(zhì)鹽酸林可霉素的需求量很大，一方面直接用于臨床；另一方面用于半合成各種林可霉素衍生物。因此，鹽酸林可霉素是一種可以被深入研究并且具有廣闊應用前景的藥物[4]。

目前我國對鹽酸林可霉素的研究主要集中于發(fā)酵與提純方面，關于鹽酸林可霉素結(jié)晶工藝的研究比較少。現(xiàn)根據(jù)鹽酸林可霉素易溶于水，難溶于丙酮的特點，以水為溶劑，丙酮為溶析劑，探究在溶析結(jié)晶過程中結(jié)晶溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、溶析劑滴加速率、溶劑與溶析劑體積分數(shù)比、晶種加入量、養(yǎng)晶時間等因素對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響，確定適宜的結(jié)晶工藝條件，為開發(fā)高質(zhì)量的鹽酸林可霉素工業(yè)化結(jié)晶工藝提供基礎依據(jù)及參考。

1.儀器與試劑

(1)試劑

丙酮（分析純）和甲醇（色譜純），均購自天津市風船化學試劑有限公司；去離子水，由寧夏泰益欣生物科技股份有限公司提供。

(2)儀器設備

表1 實驗儀器

2.材料與方法

（1）實驗材料。鹽酸林可霉素溶解液由寧夏泰益欣生物科技股份有限公司提供。

（2）實驗方法。將鹽酸林可霉素溶解液加至結(jié)晶器中，以200 r/min 的轉(zhuǎn)速攪拌溶解，用蠕動泵按6 mL/min 的流加速率加溶析劑丙酮，出現(xiàn)晶核時停止加丙酮，加入2%的晶種，保持轉(zhuǎn)速不變攪拌30 min后，按照原來的流加速率加溶析劑，溶析劑流加完畢后，25 ℃陳化養(yǎng)晶3 h，經(jīng)離心機脫水后得到濕粉。單因素實驗通過改變上述條件重復操作過程。

（3）結(jié)晶收率。根據(jù)鹽酸林可霉素結(jié)晶前后質(zhì)量計算結(jié)晶收率，具體計算公式如下：

3.結(jié)果與分析

（1）結(jié)晶溫度對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。溫度主要通過影響溶解度進而影響結(jié)晶收率[5]。本實驗在結(jié)晶溫度分別為5 ℃、10 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃的條件下，考察了結(jié)晶溫度對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。結(jié)果如圖1 所示，隨著結(jié)晶溫度的升高，鹽酸林可霉素結(jié)晶收率呈先上升后下降的趨勢，這可能是因為結(jié)晶溫度過低時，溶液過飽和度過大，爆發(fā)成核產(chǎn)生細小晶體，在過濾、洗滌過程中易損失。結(jié)晶溫度過高，會加快溶液中分子的運動和碰撞頻率，使溶解度增加，微小晶體溶解加快，導致收率減小。在結(jié)晶溫度為25 ℃時，鹽酸林可霉素結(jié)晶收率達到最大值，因此選擇適宜的結(jié)晶溫度為25 ℃。

圖1 結(jié)晶溫度對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響

（2）攪拌轉(zhuǎn)速對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。攪拌速度是影響結(jié)晶的重要因素，主要是改變分子間運動和剪切力，然后影響體系的混合狀態(tài)和二次成核狀態(tài)，最終影響產(chǎn)品的收率及質(zhì)量[6]。本實驗在攪拌轉(zhuǎn)速分別為100 r/min、150 r/min、200 r/min、250 r/min、300 r/min 的條件下，考察了攪拌轉(zhuǎn)速對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。結(jié)果如圖2 所示，隨攪拌轉(zhuǎn)速的增快，鹽酸林可霉素結(jié)晶收率呈先上升后下降的趨勢，當攪拌轉(zhuǎn)速為100 r/min 時收率最低，這可能是因為當攪拌速率過低時，結(jié)晶釜內(nèi)的液體流動性較差，加入的溶析劑不能快速分散，使溶液中局部過飽和度過大，產(chǎn)生大量細晶；當攪拌轉(zhuǎn)速在100～200 r/min 區(qū)間內(nèi)，結(jié)晶收率逐漸增大，這可能是因為攪拌轉(zhuǎn)速的增大促使溶液傳質(zhì)傳熱速率加快，增加了分子間的有效碰撞機率，使晶體的成核速率和生長速率加快，從而導致產(chǎn)品結(jié)晶收率的提升；當攪拌轉(zhuǎn)速在200～300 r/min 區(qū)間內(nèi)，收率逐漸減小，這可能是因為當攪拌轉(zhuǎn)速過大時，會加劇晶體與晶體、晶體與攪拌槳以及晶體與結(jié)晶釜內(nèi)壁之間的碰撞頻率，使晶體破碎，降低結(jié)晶收率。因此，選擇適宜的攪拌轉(zhuǎn)速為200 r/min。

圖2 攪拌轉(zhuǎn)速對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響

（3）溶析劑滴加速率對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。溶析劑滴加速率對結(jié)晶收率也有影響，本實驗在溶析劑滴加速率分別為2 mL/min、4 mL/min、6 mL/min、8 mL/min、10 mL/min 的條件下，考察了溶析劑滴加速率對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。結(jié)果如圖3 所示，隨溶析劑滴加速率的增大，鹽酸林可霉素結(jié)晶收率呈先上升后下降的趨勢，溶析劑滴加速率為2 mL/min 時結(jié)晶收率最小，這可能是因為溶析劑滴加速率較低時，結(jié)晶液的過飽和度增加緩慢，晶體的成核速率和生長速率較慢，晶體析出動力不足，因此晶體析出緩慢且粒徑小；溶析劑滴加速率在2～8 mL/min范圍內(nèi)，結(jié)晶收率逐漸上升，這可能是因為溶析劑滴加速率的增大使溶液過飽和度也變大，晶體析出動力變大，促使晶體不斷析出，進而使結(jié)晶收率增大；溶析劑滴加速率在8～10 mL/min 范圍內(nèi)，結(jié)晶收率逐漸下降，這可能是由于溶析劑滴加速率過高，會導致溶液局部過飽和度過大，易產(chǎn)生爆發(fā)成核現(xiàn)象，析出大量細晶，在處理過程中易損失。綜上表明溶析劑滴加速率過高或過低都會導致結(jié)晶收率下降，選擇8 mL/min 作為適宜的溶析劑滴加速率。

圖3 溶析劑滴加速率對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響

（4）溶劑與溶析劑體積分數(shù)比對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。溶劑與溶析劑體積分數(shù)比也是影響結(jié)晶收率及質(zhì)量的重要因素之一[7]。本實驗在溶劑與溶析劑體積分數(shù)比分別為1:4、1:6、1:8、1:10、1:12的條件下，考察了溶劑與溶析劑體積分數(shù)比對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。結(jié)果如圖4 所示，隨著溶劑與溶析劑體積分數(shù)比的增大，鹽酸林可霉素結(jié)晶收率也逐漸增大。當溶劑與溶析劑體積分數(shù)比在1:10～1:12 范圍內(nèi)，結(jié)晶收率趨于穩(wěn)定，此時繼續(xù)增加溶析劑的比例對提高結(jié)晶收率影響不大。當溶析劑丙酮比例較低時，結(jié)晶液過飽和度較低，推動力不足，晶體不易析出，此時結(jié)晶收率較低；當加大溶析劑丙酮的體積比，溶液過飽和度增大，結(jié)晶推動力變大，結(jié)晶收率升高。溶劑與溶析劑體積分數(shù)比為1:12 時晶體收率較1:10 時的變化不大。綜合考慮經(jīng)濟效益，選擇適宜的溶劑與溶析劑體積分數(shù)比為1:10。

圖4 溶劑與溶析劑體積分數(shù)比對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響

（5）晶種加入量對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。在溶液結(jié)晶過程中，添加一定量的晶種有助于提高晶體粒徑及收率[8]。本實驗在晶種加入量分別為0、1%、2%、3%、4%的條件下，考察了晶種加入量對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。結(jié)果如圖5 所示，隨著晶種添加量的增加，鹽酸林可霉素結(jié)晶收率呈先上升后下降的趨勢，這說明添加適量的晶種可以提高其結(jié)晶收率，但加入量過多，會導致溶液的過飽和度變大，晶體生長太快而產(chǎn)生團聚、粘壁等現(xiàn)象，影響結(jié)晶收率。晶種添加量在2%～3%范圍內(nèi)，結(jié)晶收率幾乎不增高，在3%～4%范圍內(nèi)，結(jié)晶收率逐漸下降。綜合考慮經(jīng)濟效益，選擇適宜的晶種添加量為2%。

圖5 晶種添加量對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響

（6）養(yǎng)晶時間對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。養(yǎng)晶時間即陳化時間，該過程會使部分粒徑較小的晶體溶解，而粒徑大的晶體則繼續(xù)生長，因此延長養(yǎng)晶時間也是工業(yè)中提升結(jié)晶收率的常用方式[9]。本實驗在養(yǎng)晶時間分別為0 h、2 h、4 h、6 h、8 h 的條件下，考察了養(yǎng)晶時間對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。結(jié)果如圖6 所示，隨著養(yǎng)晶時間的延長，結(jié)晶收率呈先上升后下降的趨勢，這可能是因為養(yǎng)晶時間過長，細小晶體發(fā)生溶解以及晶體粘壁現(xiàn)象嚴重，導致收率下降。當養(yǎng)晶時間在6～8 h 范圍內(nèi)，結(jié)晶收率下降，在2～6 h 范圍內(nèi)，結(jié)晶收率趨于穩(wěn)定。綜合考慮經(jīng)濟效益，選擇適宜的養(yǎng)晶時間為2 h。

圖6 養(yǎng)晶時間對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響

4.結(jié)論

本研究以鹽酸林可霉素為研究對象，探究了在溶析結(jié)晶過程中結(jié)晶溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、溶析劑滴加速率、溶劑與溶析劑體積分數(shù)比、晶種加入量、養(yǎng)晶時間等影響因素對鹽酸林可霉素結(jié)晶收率的影響。結(jié)果表明，隨結(jié)晶溫度的升高、攪拌轉(zhuǎn)速的增大、溶析劑滴加速率的增加，鹽酸林可霉素結(jié)晶收率都呈先上升后下降的趨勢，分別在結(jié)晶溫度25 ℃、攪拌轉(zhuǎn)速200 r/min、溶析劑滴加速率8 mL/min 時達到最大值；隨溶劑與溶析劑體積分數(shù)比逐漸增大，結(jié)晶收率呈逐漸增大趨勢，在1:10～1:12 區(qū)間內(nèi)增長緩慢；隨晶種添加量的增加，結(jié)晶收率呈先上升后緩慢下降的趨勢，晶種添加量在2%～3%區(qū)間內(nèi)，晶體收率幾乎不增高，之后逐漸下降；隨養(yǎng)晶時間的增加，結(jié)晶收率呈先增高后緩慢下降的趨勢，在養(yǎng)晶時間為2～6 h 區(qū)間內(nèi)，收率趨于穩(wěn)定。綜合分析以上影響因素，得到鹽酸林可霉素較佳結(jié)晶工藝條件，為工業(yè)上制備高產(chǎn)量的鹽酸林可霉素產(chǎn)品提供了基礎依據(jù)和參考。