本发明涉及头孢菌素类抗生素的生产制备，尤其是一种头孢替坦二钠的制备方法，属于高纯度注射用药品化合物的生产、纯化工艺。
背景技术：
：头孢替坦二钠是头孢霉素类广谱抗生素，作用与第三代头孢菌素近似，对革兰氏阴性菌的作用比第一、二代头孢菌素强，用于治疗由特定菌属敏感性菌株引起的感染，对产酶革兰阴性菌和厌氧菌有较好作用。头孢替坦二钠最早由日本山之内制药株式会社开发，20世纪80年代在日本上市，后授权瑞典阿斯利康在日本以外的国家上市，国际上注册的商品名有cefotan和apatef。2007年，美国abraxis制药公司的头孢替坦二钠注射液获fda批准在美国上市。头孢替坦酸是制备头孢替坦二钠的重要中间体，头孢替坦酸的质量情况直接影响着头孢替坦二钠的质量水平。头孢替坦酸的分子式为c17h17n7o8s4，分子量为575.62，分子结构式如下：头孢替坦酸的合成路线长，使用的物料种类多，在其制备过程中主要产生杂质为互变异构体、mmt、δ2头孢替坦以及内酯。其中mmt易溶于水，可通过结晶过滤及洗涤去除掉，但其他3个杂质均不易去除，易残留在头孢替坦酸中。目前常用的生产纯化头孢替坦酸的方法通常反应步骤较多，操作较为繁琐，而且大多使用有机溶剂溶解和除去产品中的杂质，容易导致头孢替坦酸产品中含有少量有机溶剂残留的问题，给制备注射用头孢替坦二钠带来较大的质量隐患。专利cn201410024372公开了一种高纯度头孢替坦酸的精制提纯方法，包括七个步骤，而且主要采用有机溶剂萃取和浓缩结晶的方式对产品进行纯化。专利cn201310110073提供了一种一锅法制备头孢替坦酸的方法，经过溴乙酰化、脱二苯酯保护、对接、重排、精制等步骤制得头孢替坦酸，在重排反应和重结晶过程中均使用了多种有机溶剂。专利cn200910135432提供了一种头孢替坦酸粗品的纯化方法，以悬浮法搅拌洗涤，除去头孢替坦酸粗品中的异构体杂质，在洗涤过程中使用了多种有机溶剂。专利cn200610084416提供了一种未使用有机溶剂的头孢替坦酸的制备方法，将具有互变异构体含量的粗产物分离后，通过树脂色谱柱纯化，但由于树酯是一种高分子物质，在产业化生产过程中容易发生破碎，影响产品质量。技术实现要素：本发明需要解决的技术问题是提供一种高纯度注射用头孢替坦二钠的制备方法，能够避免有机溶剂残留和树脂破碎带来的质量风险，具有更高的产品质量和更低的杂质含量，而且生产成本较低、操作简单、污染性小、适合产业化生产。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种高纯度注射用头孢替坦二钠的制备方法，包括如下步骤：a.将7-mac溶于二氯甲烷中，降温至-25～-40℃，加入吡啶，再加入酰化剂的二氯甲烷溶液，温度控制在-20～-40℃，反应15～45分钟；b.将a步骤反应结束后的溶液调节ph至1.0以下，静置分相，在二氯甲烷相中加纯化水，再次静置分相，在经再次分相的二氯甲烷相中加入无水硫酸镁后过滤，在滤液中加入分散剂和催化剂，降温至-20～-60℃，加入酸化剂，反应2～5小时；c.向b步骤反应结束后的溶液中加入冰水，控制温度在0～5℃，调节ph至6.0～6.5，静置分相，在水相中加入二氯甲烷，再次静置分相后，在经再次分相的水相中加入异噻唑单钠盐，调节ph至8.5～9.5，反应2～5小时；d.将c步骤反应结束后的溶液调节ph至7.5～8.5，升温至10～30℃，反应4～8小时后，调节ph至7.0～8.0，继续反应4～8小时后，再调节ph至3.0～5.0，制得头孢替坦反应液；e.将头孢替坦反应液降温至-2℃～-4℃后，加入预洗后的层析柱中，控制层析柱的温度在-2～2℃，再依次用纯化水和洗脱液洗柱，收集用洗脱液洗柱时的洗液，经过活性炭脱色、结晶后，制得头孢替坦酸；f.将头孢替坦酸溶解成盐，再经无菌过滤、冻干后，制得头孢替坦二钠无菌粉，分装后制得注射用头孢替坦二钠制剂。本发明技术方案的进一步改进在于：所述酰化剂为氯乙酰氯或溴乙酰溴中的任一种或几种的混合；所述分散剂为正丁醇、二氯甲烷、乙酸乙酯或四氢呋喃中的任一种或几种的混合。本发明技术方案的进一步改进在于：所述催化剂为苯甲醚或对甲基苯甲醚中的任一种或几种的混合。本发明技术方案的进一步改进在于：所述酸化剂为浓盐酸、氯化氢或三氟乙酸中的任一种或几种的混合。本发明技术方案的进一步改进在于：b步骤中用稀硫酸或稀盐酸调节ph，c步骤中用碳酸钠或碳酸氢钠调节ph，d步骤中用冰醋酸调节ph。本发明技术方案的进一步改进在于：所述层析柱的吸附介质为活性氧化铝颗粒。本发明的上述技术方案的进一步改进在于：所述活性氧化铝的粒径为60～150目，层析柱的径高比为1:4～9。本发明技术方案的进一步改进在于：所述预洗为依次将纯化水、氢氧化钠水溶液、纯化水、醋酸水溶液、纯化水和醋酸水溶液通过层析柱，最终洗出液ph在3.0～5.0范围内。本发明的上述技术方案的进一步改进在于：所述氢氧化钠水溶液的浓度为0.05～0.1g/ml，醋酸水溶液的浓度为0.01～0.05g/ml。本发明技术方案的进一步改进在于：所述洗脱液为0.005～0.015g/ml的磷酸二氢铵水溶液。由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：本发明提供的高纯度注射用头孢替坦二钠的制备方法能够很好地避免有机溶剂残留和无树脂破碎带来的质量风险，具有更高的产品质量和更低的杂质含量，而且生产成本较低、操作简单、污染性小、适合产业化生产。本发明的b步骤具有反应转化率高、节约酸化剂用量和操作简便的优点。目前现有的生产工艺通常用二氧化碳气体作为酸化剂，但二氧化碳气体在反应溶液中的溶解度很低，通入气体量很大，而且转化率较低。本发明采用浓盐酸、氯化氢和三氟乙酸作为酸性剂，酸性较强，溶解度较高，只需少量通入即可迅速溶解于反应溶液中，能够与反应物充分接触，使反应效率和转化率均明显提高，减少了酸化剂用量和操作难度。本发明的c步骤中加入异噻唑单钠盐进行缩合反应，反应ph控制在8.5～9.5范围内，时间为2～5小时，能够使反应更加彻底，反应效率更高。缩合反应生成异构体后，温度控制在10～30℃，用稀酸将溶液ph逐步缓慢降低，ph先由8.5～9.5调节至7.5～8.5，反应4～8小时后，再调节至7.0～8.0，继续反应4～8小时，使异构体发生异构化重排的过程更加温和，异构化反应正向进行得更加充分，有助于减少体系中互变异构体杂质的含量，降低后期除杂的难度，提高产品纯度。本发明采用氧化铝层析的方法对产物进行分离纯化,能够有效去除杂质,其效果明显优于结晶、萃取或树脂吸附，在纯化过程中产品损失率低，所制备的头孢替坦二钠活性增强，而且纯度明显提高。另外，以活性氧化铝作为吸附介质，具有使用成本低、材料易得、再生容易的优点。而且氧化铝的活性容易控制，操作简便，适合用于工业化生产。氧化铝层析能够克服使用大分子树脂吸附杂质时容易发生破碎的问题，避免了树脂色谱柱在工业化生产过程中破碎带来的质量风险。层析柱经过纯化水、氢氧化钠水溶液、纯化水、醋酸水溶液、纯化水和醋酸水溶液预洗后，并在ph为3.0～5.0时，层析柱中的吸附介质氧化铝对头孢替坦酸的吸附活性最强。本发明所使用的活性氧化铝颗粒粒径范围为60～150目，层析柱的径高比为1:4～9，并按6～10％的吸附量计算装填量，此时对头孢替坦反应液进行层析效果最好，其分离效能得到最大程度发挥，对杂质去除更加彻底，产品质量明显提高。本发明的工艺过程较短，与传统工艺相比步骤更为简单，主要涉及的反应有酰化反应、水解反应、脱保护基、缩合重排和结晶成盐，使用的原料成本较低且容易得到、反应条件温和、便于操作、适合工业化生产，整个生产过程对环境污染较小，反应溶剂和氧化铝层析柱可重复循环使用，符合绿色环保的要求。具体实施方式下面是本发明的一些具体实施方式，用以对本发明作进一步详细说明，但并不以此对本发明的保护范围进行限制。本发明的一种高纯度注射用头孢替坦二钠的制备方法，其具体实施步骤如下：a.在氮气保护下，将反应原料7-mac(化学名为7β-氨基-7α-甲氧基-3-(1-甲基-1h-四唑-5-硫甲基)-3-头孢烯-4-羧酸二苯甲酯)溶于溶剂二氯甲烷中，降温至-25～-40℃，加入吡啶作为催化剂，再加入酰化剂的二氯甲烷溶液，搅拌均匀并进行酰化反应，反应温度控制在-20～-40℃，反应时间为15～45分钟；所述酰化剂为氯乙酰氯或溴乙酰溴中的任一种或几种的混合。b.将a步骤反应结束后的溶液用稀硫酸或稀盐酸调节ph至1.0以下，将溶液静置分相后，分离出二氯甲烷相，并在二氯甲烷相加入纯化水，再次静置分相并分离出二氯甲烷相，向经再次分相的二氯甲烷相中加入无水硫酸镁除去体系中的水分，充分搅拌后过滤，除去滤渣，向滤液中加入分散剂和催化剂，降温至-20～-60℃，再加入酸化剂并搅拌均匀，发生水解反应，反应2～5小时后停止；所述分散剂为正丁醇、二氯甲烷、乙酸乙酯或四氢呋喃中的任一种或几种的混合；所述催化剂为苯甲醚或对甲基苯甲醚中的任一种或几种的混合；所述酸化剂为浓盐酸、氯化氢或三氟乙酸中的任一种或几种的混合。c.向b步骤反应结束后的溶液中加入冰水，控制温度在0～5℃，用碳酸钠或碳酸氢钠调节ph至6.0～6.5，静置分相，分离出水相并向其中加入二氯甲烷，再次静置分相后，在经再次分相的水相中加入异噻唑单钠盐并搅拌均匀，用碳酸钠或碳酸氢钠调节ph至8.5～9.5，发生缩合反应，反应2～5小时。d.将c步骤反应结束后的溶液用冰醋酸调节ph至7.5～8.5，升温至10～30℃，反应4～8小时后，调节ph至7.0～8.0，继续反应4～8小时后，再调节ph至3.0～5.0，制得头孢替坦反应液。e.将粒径为60～150目的活性氧化铝颗粒装填入径高比为1:4～9的层析柱中，再依次用纯化水、浓度为0.05～0.1g/ml的氢氧化钠水溶液、纯化水、浓度为0.01～0.05g/ml的醋酸水溶液、纯化水和浓度为0.01～0.05g/ml的醋酸水溶液对层析柱进行预洗，至最终洗出液ph需在3.0～5.0范围内。将头孢替坦反应液降温至-2℃～-4℃后，加入预洗后的层析柱中，控制层析柱的温度在-2～2℃，依次用纯化水和浓度为0.005～0.015g/ml的磷酸二氢铵水溶液洗脱液洗层析柱，当用洗脱液洗层析柱时收集洗液，向洗液中加入活性炭，脱色20～40分钟后过滤，控制温度在15～25℃，向滤液中滴加稀盐酸至溶液变浑浊，养晶1.5～3小时，再用稀盐酸调节ph至1.0～2.0，养晶2～4小时后过滤，制得头孢替坦酸。f.将头孢替坦酸加入少量纯化水中，降温至4～6℃，搅拌使其完全溶解，用碳酸钠或碳酸氢钠调节ph至5.0～7.0，再用0.45um孔径的滤膜进行无菌过滤，用冻干机冻干后，制得头孢替坦二钠无菌粉，分装后制得注射用头孢替坦二钠制剂。实施例1a.在氮气保护下，将反应原料7-mac溶于溶剂二氯甲烷中，降温至-38℃，加入吡啶作为催化剂，再加入酰化剂氯乙酰氯的二氯甲烷溶液，搅拌均匀并进行酰化反应，反应温度控制在-35℃，反应时间为30分钟；b.将a步骤反应结束后的溶液用稀硫酸或稀盐酸调节ph至0.5，将溶液静置分相后，分离出二氯甲烷相，并在二氯甲烷相加入纯化水，再次静置分相并分离出二氯甲烷相，向经再次分相的二氯甲烷相中加入无水硫酸镁，充分搅拌后过滤，除去滤渣，向滤液中加入等质量混合的正丁醇、二氯甲烷、乙酸乙酯和四氢呋喃作为分散剂，再加入等质量混合的苯甲醚和对甲基苯甲醚作为催化剂，降温至-35℃，再加入等体积混合的三氟乙酸和浓盐酸，并同时通入相同体积的氯化氢气体作为酸化剂并搅拌均匀，发生水解反应，反应5小时后停止。c.向b步骤反应结束后的溶液中加入冰水，控制温度在4℃，用碳酸钠或碳酸氢钠调节ph至6.5，静置分相，分离出水相并向其中加入二氯甲烷，再次静置分相后，在经再次分相的水相中加入异噻唑单钠盐并搅拌均匀，用碳酸钠或碳酸氢钠调节ph至9.5，发生缩合反应，反应3.5小时。d.将c步骤反应结束后的溶液用冰醋酸调节ph至8.0，升温至20℃，反应7.5小时后，调节ph至7.5，继续反应8小时后，再调节ph至4.5，制得头孢替坦反应液。e.将粒径为80目的活性氧化铝颗粒装填入径高比为1:8的层析柱中，再依次用纯化水、浓度为0.1g/ml的氢氧化钠水溶液、纯化水、浓度为0.04g/ml的醋酸水溶液、纯化水和浓度为0.04g/ml的醋酸水溶液对层析柱进行预洗，至最终洗出液ph需在3.5范围内。将头孢替坦反应液降温至-3℃后，加入预洗后的层析柱中，控制层析柱的温度在1℃，依次用纯化水和浓度为0.012g/ml的磷酸二氢铵水溶液洗脱液洗层析柱，当用洗脱液洗层析柱时收集洗液，向洗液中加入活性炭，脱色35分钟后过滤，控制温度在18℃，向滤液中滴加稀盐酸至溶液变浑浊，养晶2小时，再用稀盐酸调节ph至1.0，养晶2小时后过滤，制得头孢替坦酸。f.将头孢替坦酸加入少量纯化水中，降温至5℃，搅拌使其完全溶解，用碳酸钠或碳酸氢钠调节ph至5.5，再用0.45um孔径的滤膜进行无菌过滤，用冻干机冻干后，制得头孢替坦二钠无菌粉，分装后制得注射用头孢替坦二钠制剂。实施例2～5实施例2～5与上述实施例1所采用的制备方法步骤相同，所不同的工艺参数，或选取的不同种类的化合物如下面表1中所示。其中，a步骤中“温度ⅰ”代表7-mac溶于溶剂二氯甲烷后降温达到的温度；“温度ⅱ”代表酰化反应时的温度；“时间a”代表酰化反应的时间；b步骤中，“ph-1”代表a步骤反应结束后的溶液用稀硫酸或稀盐酸调节后的ph值；“温度ⅲ”代表加入催化剂后降温达到的温度；“时间b”代表水解反应的时间；c步骤中，“温度ⅳ”代表加入冰水后的温度；“ph-2”代表静置分相前溶液的ph值；“ph-3”代表缩合反应的ph值；“时间c”代表缩合反应的时间；d步骤中，“ph-4”代表在该步骤中第一次调节酸碱性时达到的ph值；“温度ⅴ”代表第一次调节ph后升温达到的温度；“时间d”代表升温后反应的时间；“ph-5”代表在该步骤中第二次调节酸碱性时达到的ph值；“时间e”代表第二次调节ph后反应的时间；“ph-6”代表在该步骤中第三次调节酸碱性时达到的ph值；e步骤中,“ph-7”代表洗出液的ph值；“温度ⅵ”代表头孢替坦反应液的温度；“温度ⅶ”代表头孢替坦层析柱的温度；“时间f”代表活性炭脱色反应的时间；“温度ⅷ”代表脱色过滤后控制反应液的温度；“时间g”代表第一次养晶时间；“ph-8”代表第一次养晶结束后溶液ph调整达到的值；“时间h”代表第二次养晶时间；f步骤中，“温度ⅸ”代表在水中溶解头孢替坦酸时的温度；“ph-9”代表无菌过滤前调节溶液ph达到的值。表1为了更好地验证本发明的可行性及优越性，发明人按照实施例1～5中所述的制备方法及相应的工艺参数制备了注射用头孢替坦二钠制剂，并对关键中间步骤的产物以及最终产品的杂质含量进行了取样检测。表2中“例1”～“例5”为实施例1～5经e步骤制得的头孢替坦酸中各项杂质含量的检测结果。“控制标准”为企业内控标准，“纯化前”为实施例1～5经d步骤制得的头孢替坦反应液中的各项杂质含量的平均值，“杂质a”为mmt含量，“杂质b”为内酯含量，“杂质c”为互变异构体含量，“杂质d”为δ2–头孢替坦含量，“其他单杂”为其他单一杂质含量，“其他总杂”为其他杂质含量总和。表2：根据表2可以得出，采用本发明提供的制备方法，所制得的中间产物头孢替坦酸中各项杂质含量均完全符合企业内控标准的要求，且远远低于标准的上限。而且与纯化前相比，各项杂质含量均有显著降低(可降低约90％)，纯化步骤的除杂效果十分明显，关键中间产物头孢替坦酸纯度的提高对制备高纯度头孢替坦酸二钠制剂起到了重要作用。表3中“例1”～“例5”为实施例1～5在f步骤中制得的头孢替坦酸二钠无菌粉中各项杂质含量的检测结果。“控制标准”为企业内控标准，“纯化前”为实施例1～5经d步骤制得的头孢替坦反应液中的各项杂质含量的平均值，“杂质a”为mmt含量，“杂质b”为内酯含量，“杂质c”为互变异构体含量，“杂质d”为δ2–头孢替坦含量，“其他单杂”为其他单一杂质含量，“其他总杂”为其他杂质含量总和。表3：成分控制标准例1例2例3例4例5杂质a(％)≤0.30.180.140.160.150.17杂质b(％)≤0.30.180.180.170.160.17杂质c(％)≤0.50.090.110.110.090.10杂质d(％)≤0.50.070.060.070.060.05其他单杂(％)≤0.10.070.050.070.050.06其他总杂(％)≤0.40.070.050.070.060.05根据表3可以得出，采用本发明提供的头孢替坦酸二钠制备方法，所制得的注射用头孢替坦酸二钠无菌粉中各项杂质含量均完全符合企业内控标准的要求，且远远低于标准的上限，除杂步骤的效果十分明显。表4中“例1”～“例5”为实施例1～5在f步骤中制得的注射用头孢替坦酸二钠制剂中各项杂质含量的检测结果。“控制标准”为企业内控标准，“纯化前”为实施例1～5经d步骤制得的头孢替坦反应液中的各项杂质含量的平均值，“杂质a”为mmt含量，“杂质b”为内酯含量，“杂质c”为互变异构体含量，“杂质d”为δ2–头孢替坦含量，“其他单杂”为其他单一杂质含量，“其他总杂”为其他杂质含量总和。表4：成分控制标准外购制剂例1例2例3例4例5杂质a(％)≤0.30.450.180.150.180.160.19杂质b(％)≤0.30.240.200.190.200.170.18杂质c(％)≤0.50.340.120.110.110.100.13杂质d(％)≤0.50.190.070.060.070.050.06其他单杂(％)≤0.10.190.070.050.070.060.05其他总杂(％)≤0.40.400.070.050.070.050.06根据表4可以得出，采用本发明提供的头孢替坦酸二钠制备方法，所制得的注射用头孢替坦酸二钠制剂中各项杂质含量均完全符合企业内控标准的要求，且远远低于标准的上限。而且，实施例1～5所生产的产品中杂质含量的各项检测结果均明显低于从市场上采购的外购制剂，本发明的制备方法显著提高了产品质量。表5中“例1”～“例5”为实施例1～5由反应原料7-mac制得头孢替坦二钠无菌粉后，对于产品摩尔收率的检测结果。“平均值”为实施例1～5的产品收率的平均值。表5例1例2例3例4例5平均值摩尔收率(％)62.163.562.861.963.262.7根据表5可以得出，采用本发明提供的头孢替坦酸二钠制备方法，实施例1～5所制得的头孢替坦二钠无菌粉的摩尔收率均高于62％，平均摩尔收率达到62.7％，具有很高的产品收率。当前第1页12