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(zhì)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(yīng)用 氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的根本組成單位，蛋白質(zhì)的生物功能與構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類、數(shù)量、排列順序及由其形成的空間構(gòu)象有密切的關(guān)系。 氨基酸通過體內(nèi)轉(zhuǎn)化而維持其動態(tài)平衡，若其動態(tài)平衡失調(diào)，則機(jī)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(jīng)系

2、統(tǒng)疾病、腫瘤和其它與氨基酸相關(guān)聯(lián)的疾病。2二、氨基酸類藥物的生產(chǎn)方法 1、 目前全世界天然氨基酸的年總產(chǎn)量在百萬噸左右，其中產(chǎn)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(chǎn)方法有天然蛋白質(zhì)水解法、發(fā)酵法、酶轉(zhuǎn)化法及化學(xué)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(jīng)酯化、?；⑷〈俺甥}等化學(xué)方法或酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)。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(zhì)為原料，通過酸、堿或酶水解成多種氨基酸混合物，經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)氨基酸的主要過程為水解、別離和結(jié)晶精制三個步驟。 4（1）蛋白質(zhì)水解方法 目前蛋白質(zhì)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(zhì)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(diǎn)是水解迅速而徹底，產(chǎn)物全部為L-型氨基酸，無消旋作用。缺點(diǎn)是色氨酸全部被破壞，絲氨酸及酪氨酸局部被破壞，且產(chǎn)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(zhì)原料經(jīng)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(chǎn)生消旋作用。工業(yè)上多不采用。 酶水解法：蛋白質(zhì)原料在一定pH和溫度條件下經(jīng)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(diǎn)為反應(yīng)條件溫和，無需特殊設(shè)備，氨基酸不破壞，無消旋作用。缺點(diǎn)是水解不徹底，產(chǎn)物中除氨基酸外，尚含較多肽類。工業(yè)上很少用該法生產(chǎn)氨基酸而主要用于生產(chǎn)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(diǎn)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(jìn)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(jī)或無機(jī)試劑與相應(yīng)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(jìn)行別離的方法。如顆?；钚蕴繉Ρ奖彼?、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(jìn)行別離的方法。氨基酸為兩性電解質(zhì)，在特定條件下，不同氨基酸的帶電性質(zhì)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(zhì)，需進(jìn)行精制，常用的有結(jié)晶和重結(jié)晶技術(shù)，也可采用溶解度法或結(jié)晶與溶解度法相結(jié)合的技術(shù)。 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(jié)晶或重結(jié)晶加以精制。 溶解度與結(jié)晶技術(shù)相結(jié)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(diào)pH4.0左右，經(jīng)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(jié)晶，用95%乙醇洗滌，烘干即得苯丙氨酸精品。92、用水解法生產(chǎn)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(chǎn)，但目前由于發(fā)酵方法及酶工程技術(shù)的迅速開展，僅有幾種氨基酸仍采用酸水解法生產(chǎn)。現(xiàn)胱氨酸與亮氨酸生產(chǎn)為例。L-胱氨酸（L-Cystine，L-Cys2）的制備： （1）L-胱氨酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：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(jié)構(gòu)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(diǎn)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(jī)酸及無機(jī)堿，在熱堿液中可被分解。不溶于乙醇、乙醚及丙酮?？杀粡?fù)原為L-半胱氨酸。 （2）工藝路線 11 （3）工藝過程水解：在1-1.5h內(nèi)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(diào)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(diào)濾液至pH4.8，靜置結(jié)晶，吸出上清液后，底部沉淀經(jīng)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(xué)純）中和至pH3.54.0，析

9、出結(jié)晶，濾取胱氨酸結(jié)晶，蒸餾水洗至無氯離子，真空枯燥得L-胱氨酸成品。檢驗(yàn)與含量測定：應(yīng)為六角形或六角柱形白色結(jié)晶，含量在98.5以上，枯燥失重小于0.5，熾灼殘?jiān)∮?.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(qiáng)造血機(jī)能、升高白細(xì)胞、促進(jìn)皮膚損傷的修復(fù)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(chǎn)后繼發(fā)性脫發(fā)。13L-亮氨酸（L-Leucine，L-leu）的制備（自學(xué)）14(二)發(fā)酵法 1、根本原理與過程 工業(yè)上，發(fā)酵實(shí)質(zhì)上是利用微生物細(xì)胞中酶的作用，將培養(yǎng)基中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為細(xì)胞或其它有機(jī)物的過程。 利用微生

10、物代謝中間產(chǎn)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(fù)原及自外界吸收氨使酮酸氨基化成相應(yīng)的氨基酸，或微生物通過轉(zhuǎn)氨酶作用，將一種氨基酸的氨基轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化作用而產(chǎn)生。17182、發(fā)酵法生產(chǎn)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(chǎn)，其缺點(diǎn)是產(chǎn)物濃度低，設(shè)備投資大，工藝管理要求嚴(yán)格，生產(chǎn)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(jié)構(gòu)與性質(zhì)：L-Ile存在子所有蛋白質(zhì)中，為人體必需氨基酸之一，分子式為C6H13NO2，分子量為131.17，結(jié)構(gòu)式為：20 L-Ile在乙醇中形成菱形葉片狀或片狀晶體，分解點(diǎn)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(fù)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(zhuǎn)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(bǔ)加尿素至0.6，氨水至0.27。 23 除菌體、酸化 發(fā)酵結(jié)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(jìn)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(jìn)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(fù)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(diào)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(dāng)體積，用2molL氨水調(diào)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(diào)pH10.5，過濾，濾液用堿調(diào)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(dāng)濃度，用氨水調(diào)pH6.0，5放置結(jié)晶過夜。次日過濾收集結(jié)晶，抽干，于105烘房中烘干得

15、L-異亮氨酸成品。（4）檢驗(yàn) 應(yīng)為菱形葉片狀或片狀晶體，含量應(yīng)為98.5101.5，枯燥失重不超過0.3，熾灼殘?jiān)淮笥诤繙y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(fù)方氨基酸輸液的重要成份之一。27（三）酶轉(zhuǎn)化法 （自學(xué)）（四）化學(xué)合成法（自學(xué)）28 三、 氨基酸輸液 氨基酸輸液：多種結(jié)晶L-氨基酸依特定比例混合制成的靜脈內(nèi)輸注液。氨基酸輸液可直接注入血液中，促進(jìn)蛋白質(zhì)、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(diào)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(bǔ)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(jī)體要求，否則利用度將下降，還會引起代謝失調(diào)、拮抗及中毒等代謝并發(fā)癥。 1、組方原理與模式 體內(nèi)蛋白質(zhì)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(nèi)外生產(chǎn)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(bǔ)充能量、促進(jìn)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(gòu)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(gòu)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(zhuǎn)化而來，補(bǔ)充非必需氨基酸可減少體內(nèi)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(nèi)氨基酸輸液的總含氮量為0.60.8。31 （二）氨基酸輸液配制 復(fù)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?qiáng)，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(bǔ)損失，或?qū)⒒钚蕴肯扔?苯丙氨酸吸附飽和后再應(yīng)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(chǎn)品質(zhì)量。32復(fù)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?jǐn)嚢枞芙猓Ｖ辜訜?，參加色氨酸攪拌溶解?、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