高纯度胶体果胶铋化合物及结构式、分子式、分子量的确证的制作方法

本发明属制药领域(包括原料药及药物制剂)。

背景技术：

胃肠疾病是临床上常见病、多发病，发生率高达40％，该类疾病易复发，急性发作易造成胃出血，慢性萎缩性胃炎有癌变倾向，是对人类生命健康威胁很大的一类疾病。

特别是由于澳大利亚科学家巴里·马歇尔、罗宾·沃伦发现幽门螺旋杆菌(hp)是胃肠疾病的致病菌后，由于hp对多种抗生素的耐药及质子泵有致粘膜萎缩的毒副作用，铋盐类化合物成为治疗胃肠疾病安全有效药物。

铋盐类化合物及铋制剂既具有粘膜保护作用，又具有抗hp的特性，无hp对抗生素的耐药问题。最早应用于临床的铋盐类化合物为次碳酸铋和次硝酸铋，由于其分子量大、铋含量高、比重大、极难溶，与粘膜的黏附作用差，对黏膜的保护作用较弱。另外，上述铋盐类化合物有引起碱中毒的倾向，长期服用易产生便秘，故临床上应用很少。20世纪80年代荷兰乐得公司利用现代微粉技术制成粒度极细(介于纳米和微米之间)的小颗粒，具有一定的胶体特性，增强了与粘膜上皮细胞的黏附作用，同时与胶性物质制成复方制剂，商品名为乐得胃(roten)。德国中央大药厂研发上市了偏铝酸铋及其复方制剂胃必治(bisnc)。硝酸根与铝酸根均为无机酸根，与三价金属铋离子形成的盐为难溶盐，只有与胶性物质制成复方制剂，才能对粘膜上皮细胞产生粘附和保护作用。荷兰gast-brocadis公司研发的专利技术(cbs)国内丽珠制剂仿制的得乐冲剂，为水溶性铋盐，对胃肠黏膜的保护作用较好，但解离度高，有吸收进入血液循环，引起铋中毒的可能。

1992年，大同市药物研究所研究员于学敏是在前述铋盐类化合物及其制剂的基础上，按照化学结构与生物活性关系学说，合成了胶体果胶铋(cbp)及其制剂胶体果胶铋胶囊(维敏胶囊)，该化合物是由生物大分子酸根取代无机酸根及小分子有机酸根后形成的组成不定的复合物(络合物)，但由于该产品纯度低，杂质多，含有大量有机杂质(山梨醇、未成盐的果胶等).光谱测定结果无法给出准确的分子式、分子量和结构式，只给出分子中含有的氢氧化半乳糖醛酸铋与半乳糖醛酸甲酯通过α-1，4-糖苷键形成的结构片段。

经国内外文献检索未见有关该化合物及药物制剂的文献和专利，属国内为首创，并由中国专利局授予发明专利权，专利号：zl92114663.9，专利权人为大同市药物研究所，专利发明人为于学敏等。

zl92114663.9披露的胶体果胶铋的制备方法为：果胶粉加水形成的果胶胶浆与由硝酸铋加山梨醇、氢氧化钾制成的偏铋酸钾溶液反应后，用乙醇沉淀、分离、烘干、粉碎、得胶体果胶铋粗品，经精制成终产品。该法制备的胶体果胶铋化学纯度较低(＜80％)，含有大量有机和无机杂质。

2009年12月29日，国家知识产权局受理了“一种胶体果胶铋化合物和其药物组合物及制备方法和应用”的专利，由于该专利保护的化合物和结构式与专利92114663.9属于不同的化合物，因而国家知识产权局于2013年6月12日授予发明专利权，专利号为：201110230600.3，专利权人及专利发明人为于学敏。

技术实现要素：

本发明目的在于首次提供了高纯度胶体果胶铋化合物即碱式果胶酸铋钾(英文名为：basicpotassiumbismuthofpecticacid)的化学结构式、分子式、分子量；其次提供了其理化性质及几个能制备和生产出高纯度、化学结构明确、质优、价廉、具有明显的临床优势的高纯度胶体果胶铋原料药新的生产技术及生物粘附药物制剂。

光谱测定及解析

结构式：

分子式：133(c6h9o8bi).277(c6h7o6k).371(c7h10o6)

分子量：(平均)180362

图谱解析

从¹³c核磁共振谱图上可看出有三种化学环境不同的等效碳原子，它们的化学位移分别为45、75和180，它们之间的峰高或峰面积比例为2∶1∶3，与果胶分子(多聚半乳糖醛酸)的单体半乳糖醛酸的半缩醛结构(吡喃环)中碳原子的化学环境相同。吡喃环中有一个碳原子为羧基碳原子(-coo^-)或其甲酯，由于p-π共轭作用高场位移160-185，测定值为180，两个碳原子与吡喃环中的杂原子(氧)相连接，向低场移动，化学位移为45，另三个碳原子各与两个碳原子、一个氢原子、一个羟基相连接，化学位移为75。由上可以得出半乳糖醛酸的骨架为1位碳原子为羧基碳原子，2位和6位碳原子为直接与杂原子(氧)相连接的碳原子，3位、4位和5位碳原子均为与相邻的两个碳原子、一个氢原子及一个羟基相连接的碳原子。样品(变更后)峰与对照(变更前)峰一致。

红外光谱(kbr压片)在3600cm^-1和3000cm^-1处有最大吸收峰，明确给出该化合物分子中含有羧基与羟基缔合的峰，提供了分子中存在羧酸酯的信息。在1600cm^-1处有很强的不对称羧酸盐的阴离子羧基峰，在1400cm^-1至1340cm^-1处有对称的羧酸盐阴离子峰，可确定该化合物分子中存在羧酸盐及羧酸酯的结构：

紫外光谱(水溶液)在220nm处有一肩峰，对应于羧酸盐的n-π跃迁，同样提供了该化合物分子中存在上述羧酸铋盐及钾盐的结构。

质谱图谱的高质量区有意义的高质量数峰为653和688，分别对应于[m+3h]⁺和[m+k]⁺；在中等质量数区，质量数为315和353分别对应于[m-co2bi-co2k+h]⁺和[m-co2bi-co3k+h+k]⁺；表示裂解后的碎片中含有羧酸盐的结构。在低质量数区，质量数为207和245分别对应于[315-6h2o]⁺和[353-6h2o]⁺。羟基化合物在质谱图中裂解失水数与羟基数一致，图谱显示碎片315和353中含有6个羟基，均提示与半乳糖醛酸分子中的羟基数(含羧基上的羟基)一致，分子结构中存在半乳糖醛酸或醛酸酯的结构。

结构确证

结构确证研究的主要方法：红外分光光度(ir)、紫外分光光度(uv)、核磁共振谱(nnr)、质谱(ms)，在此基础又用高效液相色谱法检测果胶的保留时间、山梨醇的保留时间、原子吸收分光光度法测定bi和k的含量为作证，确定了其化学结构。

解析结果：经对高纯度胶体果胶铋化合物进行红外、紫外、核磁、质谱、元素分析、原子吸收和发射及粘度测定，结果显示：高纯度胶体果胶铋分子中铋离子含量15％±1.0％，钾离子含量6.28％±0.5％。、干果胶中半乳糖醛酸含量≥74％，甲氧基含量≥8％(酯化度57％)。粘度法测定分子量在120000-135000之间，平均分子量为129651。

按照以上方法进行计算：甲酯化半乳糖醛酸残基总分子量为平均分子量x酯化度＝73901(129651×0.57)，73901除以甲酯化半乳糖醛酸残基分子量(190)得n，n＝371。平均分子量减去甲酯化半乳糖醛酸残基总分子量得游离半乳糖酸酸残基总分子量55750(129651-13901)，用其除以其残基分子量(176)得p，p＝410。果胶分子为两种结构片断(半乳糖醛和半乳糖醛甲酯)通过α-1，4-糖苷键连结成的链状生物大分子。由于果胶液制备方法相同，两种方法制备的果胶结构及工艺参数亦相同。再经果胶铋bi及k的含量测定结果c，(bi为15％，k为6％)，列二元一次方程组，即410＝h+m

解方程组得h＝133，m＝277。

结合上述波谱分析、bi元素及k元素、ph值、果胶半乳糖酫酸含量、甲氧基含量测定结果及分子量、果胶中两类残基数量，进行综合分析，胶体果胶铋的化学结构可表述如下：

p＝h+mh＝133m＝277n＝371

分子式：135(c6h9o6bi).277(c6h7o6k).371(c7h10o6)371

分子量：52110+59555+70490＝182155

本发明所述高纯度胶体果胶铋原料药新的生产工艺之一。将以柑橘皮制果胶粉为起始原料，经加热水(80℃以上)后搅拌使均匀分散形成果胶胶液(为混悬液)，冷却至室温，与硝酸铋加山梨醇、氢氧化钾形成的偏铋酸钾溶液反应。用酒精沉淀后所得粗品，再用乙醇溶液反复精制，最大限度地除去产品中大量山梨醇等杂质，提高产品纯度(98％)。

本发明专利方法二：将柑橘皮制备的果胶粉，分散于热水中(80℃以上)，形成果胶胶液(浆)，与一种铋化合物不加山梨醇或少加山梨醇制备的铋溶液反应、酒沉、精制后得胶体果胶铋产品。该方法可大幅度降低山梨醇的含量，该工艺生产的产品质量标准中可增加山梨醇限量检查项目，山梨醇限量可定为＜1.0％。

本发明专利方法三。胶液制备方法同方法一，偏铋酸钾溶液制备同方法二，将形成的胶体果胶铋胶液不用酒沉，改用喷雾干燥法直接将胶体果胶铋液干燥得粗品，经乙醇溶液杂质精制得成品，其山梨醇限量仍可＜1.0％。目前制药企业生产的胶体果胶铋原料药(制备方法为发明专利zl1146663.9的工艺)，山梨醇＞15％-20％之间，属胶体果胶铋与山梨醇的混合物货高纯度胶体果胶铋。

本发明专利方法四，以制备果胶粉的原料柑橘属果皮(桔皮、柠檬皮、柑皮、柚皮)为起始原料，经脱色、除臭、去离子等杂质后，用稀酸提取果胶，制成稀胶液，减压浓缩，加入方法一制备的偏铋酸钾溶液，充分搅拌后用乙醇沉淀，脱水、干燥、粉碎、过筛，精制得产品。产品纯度高于方法一，方法一的果胶粉不能完全溶于水，形成的中间体为混悬液，与铋盐溶液的反应为复相反应，颗粒内仍有部分未反应的果胶，产品中含有少量作为杂质的果胶，本法为由桔皮提取的果胶溶液，与铋盐溶液反应，为均相反应，反应产物中几乎不含杂质果胶。

本发明专利方法五，果胶胶液制备方法同方法四，铋盐溶液制备同方法二、三。将加入少量山梨醇或不加山梨醇制备的偏铋酸钾溶液与方法四提取浓缩的果胶溶液反应后，喷雾干燥，精制后得产品，该产品山梨醇＜1.0％，该工艺产品质量标准可增加山梨醇限量检查，可定为＜1.0％。硝酸根限量由0.3％降为0.1％。

方法的比较及优化。经对方法一-方法五进行比较、筛选、优化的方法以方法五为最佳，其优点在于：(1)原料药成本低、产率高、单耗低、杂质少、纯度高。柑橘皮为农副产品及水果罐头加工废渣，资源丰富；目前国内价格为2000-3000元/t，以此为提取果胶的原料，柑橘皮单耗为2.5t/t，成本0.4万-0.5万/t。以果胶粉为原料制备果胶液生产果胶铋的单耗为0.6t/t，目前国内果胶价格为每吨8-9万元，果胶成本为每吨5.36万元-6.03万元。(2)方法一中偏铋酸钾溶液制备过程，需用大量纯化水，多次顶洗，以除去no^3-，铋收率低、单耗高，(由理论单耗0.37t/t增加到0.46t/t)丢失多，且对环境有污染(排放重金属离子)。且硝酸铋价格昂贵，硝酸铋目前市场价格为7-8万元/t，铋盐丢失造成成本增加0.63万元/t。应用方法三、四、五制备的铋盐溶液铋离子几乎无流失，铋收率≥99％，单耗为0.38万元/t，成本降低0.61万元/t。方法五铋离子几乎为零排放，工业废水中不含重金属铋离子。(3)方法二、三、四、五铋盐溶液配制过程中，山梨醇用量均能大幅度降低，尤以五为最佳。

生产成本对比，以果胶粉用水溶化成果胶胶浆生产胶体果胶铋与制备果胶粉的原料柑橘皮颗粒制得果胶胶浆与铋盐反应，生产胶体果胶铋原料单耗及成本对比如下表(工业规模)。

本发明质量标准检查项目在药典标准的基础上，增加了氯化物的限量检查，氯化物的限量可定为0.5％。增加山梨醇的限量检查，限量为＜1.0％。降低硝酸盐的限量(由0.3％降至0.1％)。

药物制剂以本发明方法五生产的胶体果胶铋为原料药，加入复合生物粘附材料(辅料)可用于制备在受损伤胃肠粘膜靶向给药的生物粘附制剂及滞留性药物，如胶囊剂、片剂、颗粒剂、干混悬剂、干凝胶剂、液体口服制剂、散剂、滴丸等各种制剂。疗效与毒副作用与方法一生产的高纯度胶体果胶铋相同。

附图说明

图1是改变起始原料(果胶液)来源前核磁共振图谱(¹³c谱)。

图2是改变起始原料(果胶液)来源前核磁共振图谱(¹h谱)。

图3是改变起始原料(果胶液)来源后核磁共振图谱(¹³c谱)。

图4是改变起始原料(果胶液)来源后核磁共振图谱(¹h谱)。

图5为变更起始原料(果胶液)来源后胶体果胶铋(1#)红外光谱图。

图6为变更起始原料(果胶液)来源前胶体果胶铋(2#)红外光谱图。

图7为变更起始原料(果胶液)来源后胶体果胶铋紫外光谱图。

图8为变更起始原料(果胶液)来源前胶体果胶铋紫外光谱图。

图9为变更起始原料(果胶液)来源后胶体果胶铋(样品)质谱图。

图10为变更起始原料(果胶液)来源前胶体果胶铋(对照品)质谱图。

图11为山梨醇标准品高效液相色谱图，其中纵坐标为峰高(nriu)，横坐标为保留时间(min)。

图12为果胶铋杂质山梨醇高效液相色谱图，其中纵坐标为峰高(nriu)，横坐标为保留时间(min)。

图13为起始原料(果胶液)高效液相色谱图其中纵坐标为峰高(nriu)，横坐标为流出时间(min)。

图14为果胶铋高效液相色谱图，其中纵坐标为峰高(nriu)，横坐标为流出时间(min)。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

取165kg干柑橘皮颗粒(粒径2.5mm-3.5mm)，加1200l纯化水加热(50-90℃)浸泡30-60分钟，离心分离除去脱色水，再加水洗涤3-4次。经脱色的湿果皮渣加入到稀hcl水溶液(ph2-2.5)中，在70-90℃温度下，保温90-120分钟，离心分离出胶液。胶液经高速固液离心分离机除去少量固悬物及固体杂质，得精制胶液，减压浓缩(真空度-0.7mpa，物料温度为60℃左右)，使胶液体积减至稀胶液的三分之一-四分之一，得果胶浓胶浆。将11.11kg氢氧化铋加入到100kg纯化水中，加热搅拌使分散为胶体溶液，加入氢氧化钾(50％)水溶液25kg，充分搅拌，使完全溶解为铋盐溶液。将计算量(10kg)的铋盐溶液在搅拌下加入到果胶胶浆中，充分搅拌使反应完全(颜色由黄变白)，得胶体果胶铋液。将胶体果胶铋液用莫诺泵连续注入喷雾干燥塔，调节进口温度为170-190℃，出口温度为70-90℃，连续喷雾干燥，得胶体果胶铋粗品，经精制、离心分离、干燥、粉碎、过筛，得终产品胶体果胶铋。铋含量14-16％，no3^-＜0.1％，cl^-＜0.5％，so4^2-＜0.08％，pb＜0.002％，as＜0.0002％，沉降溶积比＞98％。凝胶性试验：取0.7g果胶粉加入50ml纯化水，加入少量酸(hcl或hno3)振摇即形成不流动、不脱水、无断层、无汽泡的凝胶。水份5.5-6.5％，山梨醇＜1.0％，淀粉＜0.1％。干桔皮单耗2.5kg/kg，单位成本6.25元/kg(单价2.5元/kg)；铋盐单耗0.46kg/kg，单位成本为36.8元/kg，主要原料单位成本43.05kg/kg(单价80元/kg)；主要原材料单位成本49.3元/kg。取样进行光谱及色谱分析，分析结果见附图3、4、5、7、9、11、12、13、14，解析结果见权利要求书。

对比例1

原工艺(专利zl92114663.9)将果胶粉6kg缓慢搅拌下加入到150l热水中，充分搅拌使均匀分散成混悬液，冷却至30℃以下，加入硝酸铋、山梨醇、氢氧化钾的水溶液的方法制备的铋盐溶液12l(铋含量0.1275kg/ml)充分搅拌，使ph为10.5-11.0(不足需补加koh)。加入等体积乙醇，沉淀，离心、过滤、干燥、粉碎、过筛、精制、包装，果胶单耗0.67kg/kg，单位成本60元/kg(单价90元/kg)，铋盐单耗0.46kg/kg，单位成本为36.8元/kg(单价80元/kg)，乙醇单耗4kg/kg，单位成本32元/kg(单价8元/kg)，三项主要原料单位成本128.8元/kg主要原料单位成本较实施例高出79.5元/kg。产品质量实施例和对比例均符合中国药典二部2000版、2005版、2010版、2015版要求。胶体果胶铋的各项指标，药典未列入的内控质量指标，如cl^-实施例与对比例相同，均≤0.5％，山梨醇实施例均≤1.0％，对比例山梨醇＞18％。干物质杂质总量实施例为1.66％，纯度98.4％；对比例总杂质＞19.6％，纯度＜80.4％。取样进行光谱及色谱分析，结果见附图1、2、6、8、10。

实施例2

高纯度胶体果胶铋生物粘附时滞片的制备

(1)生物粘附性复合辅料的制备：取高纯度胶体果胶铋333.33g，另取交联羧甲基纤维素钠18.52g、交联聚维酮18.52g、微晶纤维素35g，加水使其溶解，喷雾干燥制成复合辅料。

(2)片芯制备：将高纯度果胶铋粉与复合辅料混合均匀，直接干法(dc)压片，以此作为片芯材料，在0.1mol/l的盐酸溶液中测定崩解时限，应小于10分钟。

(3)包衣：制备含hpmc3％及含peg60002％的乙醇(70％)混合溶液，进行隔离层的包衣。配制含eudragite10010％、pvp6％、peg60002％的95％的乙醇溶液，作为时滞层包衣液进行时滞层包衣。该药物制剂在胃液中快速崩解释药，长时间粘附于胃肠黏膜上皮细胞(达6-8h)保护受损伤胃肠黏膜，有利于根除幽门螺旋杆菌相关性胃肠疾病的治疗。

对比例2：

胶体果胶铋胶囊的制备，称取胶体果胶铋333.33g，加入等量的干淀粉(先制成淀粉颗粒再粉碎、过筛)，以增加淀粉的比重，充分混合均匀，胶囊装填机装囊。崩解时间≤30分，在胃肠道的时滞时间为2-3h

图11中，各峰的保留时间及峰面积见下表：

图12中，各峰的保留时间及峰面积见下表：

图13中，各峰的保留时间及峰面积见下表：

图14中，各峰的保留时间及峰面积见下表：