71 氨基酸類藥物的制備

1、7.1 氨基酸類藥物的制備7.2 多肽與蛋白質類藥物的制備7.3 核酸類藥物的制備7.4 酶類藥物的制備7.5 糖類藥物的制備7.6 脂類藥物的制備第二篇 重要生物藥物制備工藝 17.1 氨基酸類藥物的制備一、氨基酸及其衍生物在醫(yī)藥中的應用 氨基酸是構成蛋白質的根本組成單位，蛋白質的生物功能與構成蛋白質的氨基酸種類、數(shù)量、排列順序及由其形成的空間構象有密切的關系。 氨基酸通過體內轉化而維持其動態(tài)平衡，若其動態(tài)平衡失調，則機體代謝紊亂，甚至引起病變。必需氨基酸：人及哺乳動物自身不能合成，需由食物供給。 氨基酸具有豐富的營養(yǎng)價值，能治療多種疾病，氨基酸及其衍生物能夠治療消化道疾病、肝病、腦及神經系

2、統(tǒng)疾病、腫瘤和其它與氨基酸相關聯(lián)的疾病。2二、氨基酸類藥物的生產方法 1、 目前全世界天然氨基酸的年總產量在百萬噸左右，其中產量較大者有谷氨酸、蛋氨酸及賴氨酸，其次為天門冬氨酸、苯丙氨酸及胱氨酸等。它們主要用于醫(yī)藥、食品、飼料及化工行業(yè)中。 2、 氨基酸的生產方法有天然蛋白質水解法、發(fā)酵法、酶轉化法及化學合成法等四種。 3、 氨基酸及其衍生物類藥物已有百種之多，但主要是以20種氨基酸為原料經酯化、酰化、取代及成鹽等化學方法或酶轉化法生產。3（一）水解法1、根本原理與過程 以毛發(fā)、血粉及廢蠶絲等蛋白質為原料，通過酸、堿或酶水解成多種氨基酸混合物，經別離純化獲得各種藥用氨基酸的方法稱為水解法。 目

3、前用水解法生產的氨基酸有L-胱氨酸、L-精氨酸、L-亮氨酸、L-異亮氨酸、L-組氨酸、L-脯氨酸及L-絲氨酸等。 水解法生產氨基酸的主要過程為水解、別離和結晶精制三個步驟。 4（1）蛋白質水解方法 目前蛋白質水解分為酸水解法、堿水解法及酶水解法三種。 酸水解法：蛋白質原料用610molL鹽酸或8molL硫酸于110120（回流煮沸）水解1224h，除酸后即得多種氨基酸混合物。此法優(yōu)點是水解迅速而徹底，產物全部為L-型氨基酸，無消旋作用。缺點是色氨酸全部被破壞，絲氨酸及酪氨酸局部被破壞，且產生大量廢酸污染環(huán)境。工業(yè)上較普遍采用。5 堿水解法：蛋白質原料經6molL氫氧化鈉或4molL氫氧化鋇于1

4、00水解6h即得多種氨基酸混合物。該法水解迅速而徹底，且色氨酸不被破壞，但含羥基或巰基的氨基酸全部被破壞，且產生消旋作用。工業(yè)上多不采用。 酶水解法：蛋白質原料在一定pH和溫度條件下經蛋白水解酶作用分解成氨基酸和小肽的過程稱為酶水解法。 此法優(yōu)點為反應條件溫和，無需特殊設備，氨基酸不破壞，無消旋作用。缺點是水解不徹底，產物中除氨基酸外，尚含較多肽類。工業(yè)上很少用該法生產氨基酸而主要用于生產水解蛋白及蛋白胨。6（2）氨基酸別離方法 氨基酸別離方法較多，通常有溶解度法、等電點沉淀法、特殊試劑沉淀法、吸附法及離子交換法等。溶解度法：是依據(jù)不同氨基酸在水中或其它溶劑中的溶解度差異而進行別離的方法。 胱

5、氨酸和酪氨酸均難溶于水，但在熱水中酪氨酸溶解度較大，而胱氨酸溶解度變化不大，故可將混合物中胱氨酸、酪氨酸及其它氨基酸彼此分開。特殊試劑沉淀法：系采用某些有機或無機試劑與相應氨基酸形成不溶性衍生物的別離方法。7吸附法：是利用吸附劑對不同氨基酸吸附力的差異進行別離的方法。如顆粒活性炭對苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的吸附力大于對其它非芳香族氨基酸的吸附力，故可從氨基酸混合液中將上述氨基酸別離出來。離子交換法：是利用離子交換劑對不同氨基酸吸附能力的差異進行別離的方法。氨基酸為兩性電解質，在特定條件下，不同氨基酸的帶電性質及解離狀態(tài)不同，故同一種離子交換劑對不同氨基酸的吸附力不同。8（3）氨基酸的精制方法

6、別離出的特定氨基酸中常含有少量其它雜質，需進行精制，常用的有結晶和重結晶技術，也可采用溶解度法或結晶與溶解度法相結合的技術。 丙氨酸在稀乙醇或甲醇中溶解度較小，且pI為6.0，故丙氨酸可在pH6.0時，用50冷乙醇結晶或重結晶加以精制。 溶解度與結晶技術相結合的方法精制氨基酸。如在沸水中苯丙氨酸溶解度大于酪氨酸100倍，若將含少量酪氨酸的苯丙氨酸粗品溶于15倍體積（wv）的熱水中，調pH4.0左右，經脫色過濾可除去大局部酪氨酸；濾液濃縮至原體積的13，加2倍體積（vv）的95乙醇，4放置，濾取結晶，用95%乙醇洗滌，烘干即得苯丙氨酸精品。92、用水解法生產氨基酸的品種及工藝 絕大多數(shù)氨基酸均可

7、采用酸水解法生產，但目前由于發(fā)酵方法及酶工程技術的迅速開展，僅有幾種氨基酸仍采用酸水解法生產?，F(xiàn)胱氨酸與亮氨酸生產為例。L-胱氨酸（L-Cystine，L-Cys2）的制備： （1）L-胱氨酸的結構與性質：以毛、發(fā)及蹄甲等角蛋白中含量最多。其分子由兩分子半胱氨酸脫氫氧化而成，結構為： 10 L-胱氨酸自稀酸中形成六角形或六角柱形晶體，分解點258261，pI為5.05，25D 為-232。在25水中溶解度為0.011，在75水中為0.052。溶于無機酸及無機堿，在熱堿液中可被分解。不溶于乙醇、乙醚及丙酮?？杀粡驮瓰長-半胱氨酸。 （2）工藝路線 11 （3）工藝過程水解：在1-1.5h內升溫至

8、110117水解7h（自100時計）后出料,玻璃布過濾,收集濾液。中和：用30%工業(yè)堿調至pH4.8，靜置36h，滌綸布濾取沉淀，離心甩干得L-胱氨酸粗品。粗制：參加10mol/L鹽酸、水，升溫至6570，攪拌0.5小時，加活性炭16kg/0.2t粗品 ，于8090保溫0.5h，濾除活性炭。用30%工業(yè)堿調濾液至pH4.8，靜置結晶，吸出上清液后，底部沉淀經離心甩干得胱氨酸粗品（）。 12精制、中和：粗品參加1mol/LHCl，升溫至70，加活性炭1.52.5kg/50kg粗品 ，85攪拌0.5h，過濾，加1.5倍體積蒸餾水，升溫至7580，攪拌下用12氨水（化學純）中和至pH3.54.0，析

9、出結晶，濾取胱氨酸結晶，蒸餾水洗至無氯離子，真空枯燥得L-胱氨酸成品。檢驗與含量測定：應為六角形或六角柱形白色結晶，含量在98.5以上，枯燥失重小于0.5，熾灼殘渣小于0.2，氯化物小于0.15，鐵鹽小于0.001，重金屬小于20ppm。作用與用途：L-胱氨酸具有增強造血機能、升高白細胞、促進皮膚損傷的修復及抗輻射作用。臨床上用于治療輻射損傷、重金屬中毒、慢性肝炎、牛皮癬及病后或產后繼發(fā)性脫發(fā)。13L-亮氨酸（L-Leucine，L-leu）的制備（自學）14(二)發(fā)酵法 1、根本原理與過程 工業(yè)上，發(fā)酵實質上是利用微生物細胞中酶的作用，將培養(yǎng)基中有機物轉化為細胞或其它有機物的過程。 利用微生

10、物代謝中間產物參加NH3或HNO3 ，合成氨基酸。1516 初生氨基酸：微生物通過固氮作用、硝酸復原及自外界吸收氨使酮酸氨基化成相應的氨基酸，或微生物通過轉氨酶作用，將一種氨基酸的氨基轉移到另一種酮酸上，生成的新氨基酸也稱為初生氨基酸。 次生氨基酸：在微生物作用下，以初生氨基酸為前體轉化成的其它氨基酸。 大多數(shù)氨基酸均可通過以初生氨基酸為原料的微生物轉化作用而產生。17182、發(fā)酵法生產的氨基酸品種及工藝 微生物利用碳源、氮源及鹽類幾乎可合成所有氨基酸。目前絕大局部氨基酸皆可通過發(fā)酵法生產，其缺點是產物濃度低，設備投資大，工藝管理要求嚴格，生產周期長，本錢高。本文僅以L-異亮氨酸直接發(fā)酵法為例

11、，說明發(fā)酵法的根本過程。19 L-異亮氨酸（L-Isoleucine，L-Ile）的制備（1）L-異亮氨酸的結構與性質：L-Ile存在子所有蛋白質中，為人體必需氨基酸之一，分子式為C6H13NO2，分子量為131.17，結構式為：20 L-Ile在乙醇中形成菱形葉片狀或片狀晶體，分解點為285286，L-Ile溶于熱醋酸，在20乙醇中溶解度為0.072，在25水中為4.12，在75水中為6.08，不溶于乙醚。 （2）工藝路線21 （3）工藝過程 菌種培養(yǎng) 種子培養(yǎng)基組成（%）為：葡萄糖 2 尿素 0.3 玉米漿 2.5豆餅水解液0.1（以干豆餅計） pH6.5。 二級種子培養(yǎng)基另加菜籽油0.4

12、，其余同一級種子培養(yǎng)基。 一級種子培養(yǎng)：1000ml三解瓶中培養(yǎng)基裝量為200ml，接種一環(huán)牛肉膏斜面AS1.998菌種，搖床30培養(yǎng)（沖程7cm，頻率105次min）16h。 二級種子培養(yǎng)：接種量3.5，培養(yǎng)8h，如此逐級22放大培養(yǎng)得足夠量菌種。滅菌、發(fā)酵 發(fā)酵培養(yǎng)液組成（%）為: 硫酸銨 4.5 豆餅水解液 0.4，玉米漿 2.0 碳酸鈣 4.5 pH7.2，淀粉水解復原糖初糖濃 度 11.5。 在5m3發(fā)酵罐中添加3噸發(fā)酵培養(yǎng)液，加熱至118120，維持在1.1105Pa壓力，滅菌30min，立即通冰鹽水冷卻至25。接入1菌種（vv），維持180轉min的攪拌速度，升溫至3031，以0

13、.2L（minL）通氣量發(fā)酵60h，在2450h之間不斷補加尿素至0.6，氨水至0.27。 23 除菌體、酸化 發(fā)酵結束后，發(fā)酵液加熱至100并維持10min，冷卻過濾，濾液加工業(yè)硫酸和草酸至pH3.5，過濾除沉淀。 離子交換、吸附別離 上述濾液每分鐘以樹脂量1.5的流速進H十-型732離子交換柱（40100cm），以100L去離子水洗柱，再以60、0.5molL氨水按3L/min的流速進行洗脫，分部收集洗脫液。24 濃縮趕氨 合并pH312的洗脫液，7080減壓蒸餾、濃縮至粘稠狀，加去離子水至原體積的14，再濃縮至粘稠狀。如此重復三次。 脫色、濃縮、中和 上述濃縮物加去離子水至原體積的14，

14、攪拌均勻，加2molL鹽酸調pH3.5，加上1（wv）活性炭，70攪拌脫色1h。濾除活性炭，濾液減壓濃縮至適當體積，用2molL氨水調pH6.0，5沉淀過夜,過濾抽干，105烘干得：L-異亮氨酸半成品。25精制、烘干 每10kg L-異亮氨酸半成品加8L濃鹽酸和20L去離子水，加熱至80，攪拌溶解，加10kg氯化鈉至飽和，加工業(yè)堿液調pH10.5，過濾，濾液用堿調pH 1.5，5放置過夜。濾取沉淀，用80L，去離子水加熱至80攪拌溶解，加適量氯化鈉和1%（wv）活性炭，70攪拌脫色lh過濾，濾液減壓濃縮至適當濃度，用氨水調pH6.0，5放置結晶過夜。次日過濾收集結晶，抽干，于105烘房中烘干得

15、L-異亮氨酸成品。（4）檢驗 應為菱形葉片狀或片狀晶體，含量應為98.5101.5，枯燥失重不超過0.3，熾灼殘渣不大于含量測定與L-亮氨酸的規(guī)定相同。26氯化物低于0.05，硫酸鹽低于0.03，鐵鹽低于0.003,重金屬低于0.0015，砷鹽低于1.5ppm。（5）作用與用途 L-Ile為必需氨基酸，是復方氨基酸輸液的重要成份之一。27（三）酶轉化法 （自學）（四）化學合成法（自學）28 三、 氨基酸輸液 氨基酸輸液：多種結晶L-氨基酸依特定比例混合制成的靜脈內輸注液。氨基酸輸液可直接注入血液中，促進蛋白質、酶及肽類激素的合成，提高血漿蛋白濃度與組織蛋白含量，維持氮平衡，調節(jié)肌體正常代謝。

16、現(xiàn)已有含氨基酸數(shù)目為11、14、17、18及20、21種等多種輸液類型，氨基酸濃度分別有3、5、9、10及12等多種規(guī)格。 有些氨基酸輸液還參加山梨醇、木糖、維生素、Na、K、Ca2+或Mg2+等成分，以補充能量，提高氨基酸的利用率及其營養(yǎng)價值，也有些氨基酸輸液與右旋糖酐配伍制成較理想的代血漿。29 （一）氨基酸輸液的組成與要求 輸入人體的氨基酸種類、數(shù)量及比例需符合機體要求，否則利用度將下降，還會引起代謝失調、拮抗及中毒等代謝并發(fā)癥。 1、組方原理與模式 體內蛋白質處于連續(xù)分解與合成的動態(tài)平衡狀態(tài)，故氨基酸輸液以被患者的有效利用為度。目前國內外生產氨基酸輸液組方多采用人乳、全蛋白、FAO、F

17、A-WHO或血漿游離氨基酸模式。組方中必須含8種必需氨基酸和2種半必需氨基酸，所有氨基酸均為L-型。另外，組方中尚需含5山梨醇或木糖醇，以補充能量、促進氨基酸的吸收和利用，同時加半胱氨酸作為穩(wěn)定劑，由此方能構成優(yōu)良的氨基酸輸液。302、處方中氨基酸的組成與比例 （ 1）氨基酸的構型 最理想的情況是全部使用L-氨基酸配制輸液。 （2）必需氨基酸與非必需氨基酸的比例 非必需氨基酸可由必需氨基酸或碳水化合物轉化而來，補充非必需氨基酸可減少體內必需氨基酸的消耗。輸液中必需氨基酸（E）與非必需氨基酸（N）之比（EN）依具體情況而定。一般在1：11：3之間；必需氨基酸（E）占總氨基酸的5075；必需氨基酸

18、（E）與總氮量（T）之比以3為宜。國內氨基酸輸液的總含氮量為0.60.8。31 （二）氨基酸輸液配制 復方氨基酸配方種類較多，配制方法亦不盡相同。但其過程均需活性炭脫色，且需維持一定pH范圍?；钚蕴繉Ψ枷阕灏被嵛搅?，引起損失，使其含量下降，故配料時需將芳香族氨基酸用量增加20%以彌補損失，或將活性炭先用1苯丙氨酸吸附飽和后再應用。輸液的pH值一般在4.06.0為適宜，pH5.5最正確，酸度過大或接近中性皆影響色澤和產品質量。32復方氨基酸輸液配制工藝1、穩(wěn)定及難溶氨基酸的溶解：取新鮮注射用水（約全量的23）于容器中，加溫至90，將亮氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、天冬氨酸及谷氨酸依次投入，充分攪拌溶解，停止加熱，參加色氨酸攪拌溶解。2、加易溶氨基酸及穩(wěn)定劑：投入其它易溶氨基酸及穩(wěn)定劑（亞硫酸氫鈉及半胱氨酸各加至全量濃度