專利名稱：：羥乙基淀粉的制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種羥乙基淀粉的制備方法。
背景技術：
：羥乙基淀粉(hydroxyethylstarch,HES)在臨床治療中用于血容量擴充，目前已成為一種不可替代的血漿代用品。羥乙基淀粉的生理和化學特性主要是由重均分子量(Mw)、取代度(Ms)和取代方式等參數決定的。例如臨床效果證實，羥乙基淀粉200/0.5(即重均分子量為200kD，葡萄糖殘基的平均摩爾取代度為0.5(允許范圍0.430.55)，且C2/C6位置的取代比例為5:1)的擴容效力可達100%，擴容時間48小時，半衰期34小時，過敏反應低，并具防止和堵塞毛細血管滲漏作用。還可減少血管活性物質釋放，降低血液粘稠度，維持血容量和改善微循環，使患者心臟指數、氧供和氧耗顯著提高，是當前抗休克的重要血漿代用品之一。羥乙基淀粉的種類較多，如早期使用的低分子量羥乙基淀粉產品有羥乙基淀粉20/0.91("706"代血槳)、羥乙基淀粉40/0.5等；中分子量羥乙基淀粉有羥乙基淀粉200/0.5(賀斯)、羥乙基淀粉130/0.4(萬汶)等；高分子量羥乙基淀粉代血漿產品有羥乙基淀粉450/0.5等。目前對羥乙基淀粉的制備，一般都是先將淀粉原料用酸水解后，再進行羥乙基化得到的相應的羥乙基淀粉產品。例如，澳大利亞專利348548中采用的是部分降解的玉米淀粉在堿性條件下羥乙基化，活性炭脫色后用二甲基甲酰胺溶解、丙酮析鹽，然后再經過水溶、活性炭脫色、過濾、加丙酮析出產物。沒有水解過程，不符合臨床藥用要求，其操作復雜，且后處理純化不徹底，產物損失較大。DE2700011報道了使玉米淀粉在高溫下凝膠化后，再加堿與環氧乙烷進行羥乙基化反應，進而用微酸水解、脫色、過濾、干燥得產品。該方法要求先將淀粉凝膠化，能耗加大，且淀粉的內部結構遭到了破壞。US4629698采用的是以水為介質對支鏈淀粉進行水解和羥乙基化的方法。但其水解時采用a-淀粉酶、P-淀粉酶或支鏈淀粉酶進行水解，而該特異性的酶不易獲得，成本較高，危險性大。中國專利(公開號CN1840547A)公布了一種制備不同分子量和取代度的羥乙基淀粉的方法，首先也是在一定濃度的酸中對玉米淀粉進行水解，然后通過羥乙基化、純化、干燥得。中國專利(公開號CN1926155A)公布了一種制備羥乙基淀粉的方法，且對取代位置進行了研究。采用的同樣是先用酸對淀粉進行水解，并且水解前先要在高溫下讓淀粉發生凝膠化，水解完成后再進行羥乙基化及純化處理。本發明人通過大量的實驗發現，對淀粉原料先進行糊化處理，會對淀粉的結構造成嚴重破壞。通過對不同制備方法的分析和對比發現，如果對淀粉原料先進行水解，然后再進行羥乙基化反應，則在水解時對淀粉的分子量很難控制，由于水解后還要進行羥乙基化，因此必需提前估算分子量的增大程度，導致了對分子量的控制很不準確。同時，在進行羥乙基化后對有機殘留物(如環氧乙烷、乙二醇)的去除難度很大，降低了產品的質量，整個制備工藝過程繁瑣，產品質量難以控制。
發明內容針對上述情況，本發明將提供一種制備羥乙基淀粉的新方法，可以很好地解決目前制備方法存在的上述問題。本發明羥乙基淀粉的制備方法，同樣包括對淀粉原料分別進行羥乙基化和酸水解處理幾個階段。具體制備過程是，先在pH1314的堿性條件下，以淀粉摩爾數0.21.8倍的環氧乙烷或氯乙醇、并優選環氧乙烷作為羥乙基化試劑，于目前羥乙基化反應的常用溫度下(如2(TC4(TC)進行淀粉原料的羥乙基化反應，然后在pH13的酸性條件下對羥乙基化后的淀粉原料進行水解，得到重均分子量為20kD500kD、摩爾取代度為0.10.9，且C2/C6位置的取代比例為320和C3/C6位置的取代比例為0.18的羥乙基淀粉產物。所說的淀粉原料，可以使用目前制備羥乙基淀粉的各常用淀粉，如主要為玉米淀粉和土豆淀粉等，其中優選為玉米淀粉，特別是支化度大于95%的蠟質(糯)玉米淀粉。上述羥乙基化反應中所說的可溶解所用淀粉原料的溶劑介質，可以采用目前通常使用的甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、水等溶劑介質中的至少一種。其中，更為優選的反應溶劑介質是水，或水_乙醇混合物，如含醇比例為85%100(v)%的水-乙醇溶液等。試驗顯示，在相同的堿性條件下，提高混合溶劑中水的比例，有利于提高淀粉的溶解性，但也易增大其糊化的可能性，而羥乙基化反應一般以保證在其不糊化的條件下進行為佳。進行上述羥乙基化反應時，淀粉原料在溶劑介質中的重量/體積濃度比例一般可以為10%40%，優選為20%30%，既有利于反應均衡、充分，又能提高反應效率。完成羥乙基化反應后的羥乙基化淀粉原料進行的酸水解，通常可以在鹽酸等常規的無機酸水溶液中進行。羥乙基化淀粉在這些溶劑介質中的重量/體積濃度一般可以為10%40%，優選為20%30%，有利于反應充分進行和提高反應效率。由淀粉分子的結構可知，在進行羥乙基化反應時，其結構中只有2-、3-、6-位游離羥基可以被羥乙基化。因此，在本發明上述制備方法中，通過改變或調整控制羥乙基化反應時反應環境的pH值，和/或羥乙基化試劑用量等反應條件，可以得到符合所要求的不同取代度和/或不同取代位置比例的羥乙基化淀粉產物。例如，在羥乙基化反應過程中通過調整羥乙基化試劑用量及配合氣相色譜儀(GC)的跟蹤取樣檢測，可以對淀粉原料進行羥乙基化反應的摩爾取代度在0.10.9范圍內實現調整和控制；提高反應溫度則可以加快羥乙基化取代的反應速率。另一方面，根據淀粉分子結構的特點，在羥乙基化反應中可被羥乙基化取代的不同位置中，可被優先取代的是2-0H，3-0H，尤其是2-0H。增大反應環境的堿度，即提高pH值后，由于可提高結構中6-0H的反應活性，因此可增加6-0H的羥乙基取代比例，從而可減小產物中C2/C6、C3/C6位置的取代比例。試驗顯示，羥乙基化后的淀粉原料在酸性條件下進行水解時，水解環境的酸濃度越大，和/或溫度越高，和/或水解時間越長，水解產物的分子量越小。因此，通過控制水解反應環境的PH值和/或水解溫度，及配合如高效凝膠滲透_多角度激光光散射聯用(HPGPC-MALLS)等折光示差檢測器等進行檢測，可以準確控制將其水解至20kD500kD范/或不同取代位置比例的羥乙基淀粉廣PRo采用本發明上述方法制備得到羥乙基淀粉，優選的是重均分子量為100kD300kD;摩爾取代度為0.30.5，其中C2/C6位置的取代比例為615。臨床研究發現，具有相同取代度產品的臨床效果并不相同，原因在于羥乙基化的取代位置及其取代比例的不同所致。其中，C2/C6的取代比例決定了羥乙基淀粉在體內代謝的快慢。C2/C6比率越高代謝越慢，人體越容易蓄積。因此C2/C6的取代比例是目前對產品質量的主要控制參數。本發明人通過對取代位置的研究發現，在淀粉的羥乙基化反應中，C3與C2的取代比例具有相關關系。因此，本發明特別還提出了C3/C6位置的取代比例為15。通過檢測C3/C6的取代比例，可以實現對產品質量的更準確控制，有利于提高產品的質量標準。與目前采用的先酸解后再進行羥乙基化的傳統制備方法相比，由于本發明制備方法無需將淀粉加熱到IO(TC進行糊化，從而有效避免了淀粉結構的破壞，并能解決了產品在先進行酸解時分子量控制不準確，羥乙基化后有機殘留溶媒去除困難等問題，有利于產業化生產，并可以得到不同分子量和/或取代度、和/或不同取代位置比例的羥乙基淀粉產PRo以下結合附圖所示實施例的具體實施方式，對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發明的范圍內。圖1是本發明方法制備的HES200/0.5羥乙基淀粉與對照品的分子量和分子量分布的比較圖。圖2是本發明方法制備的HES130/0.4羥乙基淀粉與對照品的分子量和分子量分布的比較圖。具體實施方式實施例1向反應釜中加入含95%(v/v)乙醇的水溶液25L，攪拌下加入氫氧化鈉0.25kg，溶解后加入玉米淀粉10kg(pH>13，以下同)，將反應釜密閉，通入氮氣排空反應釜中空氣，加入環氧乙烷，攪拌反應，結束后加入2mol/L的鹽酸中和至pH68后，過濾，干燥，得羥乙基化淀粉中間體。向水解反應釜中加入6X鹽酸溶液30L(pH《1，以下同)，攪拌下加入上述中間體，計時攪拌反應44.5小時后，用5mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH6左右，加入0.05%(w/v)的活性炭，保溫攪拌15分鐘后，通過lym鈦棒脫炭后，用10KD的超濾膜超濾、噴干得到(HES200/0.5)產品。本產品與德國費森尤斯卡比股份有限公司同樣產品(批號452529)的對照品在分子量和分子量分布的比較如圖l所示(圖中l-為對照品，2-為本例產品)。實施例2向反應釜中加入異丙醇溶液50L，攪拌下加入氫氧化鈉2.Okg，溶解后加入玉米淀粉10kg，將反應釜密閉，通入氮氣排空反應釜中空氣，加完氯乙醇后，在30°C35t:，攪拌反應，結束后加入2mol/L的鹽酸中和后，調節pH至68，過濾，干燥。向水解反應釜中加入5^的鹽酸溶液80L，升溫至5(TC55。C后，攪拌下加入上述中間體，計時攪拌反應66.5小時后，用5mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH6左右，加入0.3%(w/v)的活性炭，保溫攪拌15分鐘后，通過lym鈦棒脫炭后，用無水乙醇精制、噴干得(HES130/0.4)產品。本產品與德國費森尤斯卡比股份有限公司相同產品(批號C0502013A)的對照品在分子量和分子量分布的比較如圖2所示(圖中1_為對照品，2-為本例產品)。實施例3向反應釜中加入90%的甲醇的水溶液30L，攪拌下加入氫氧化鈉0.5kg，溶解后加入玉米淀粉lOkg，將反應釜密閉，通入氮氣排空反應釜中空氣，加入環氧乙烷，在20°C25°C，待攪拌反應結束夠，加入2mol/L的鹽酸中和后，調節pH至68，過濾，干燥。向水解反應釜中加入10%的鹽酸溶液50L，升溫至55°C6(TC后，攪拌下加入上述中間體，計時攪拌反應77.5小時后，用5mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH6左右，加入0.1%(w/v)的活性炭，保溫攪拌15分鐘后，通過1ym鈦棒脫炭后，用3KD的超濾膜超濾、噴干得(HES40/0.8)產品。實施例4向反應釜中加入90%的甲醇的水溶液30L，攪拌下加入氫氧化鈉0.5kg，溶解后加入玉米淀粉3kg，將反應釜密閉，通入氮氣排空反應釜中空氣，加入環氧乙烷，在3(TC35t:反應，待攪拌反應結束后，加入2mol/L的鹽酸中和后，調節pH至68，過濾，干燥。向水解反應釜中加入10%的鹽酸溶液30L，升溫至55°C6(TC后，攪拌下加入上述中間體，計時攪拌反應56.5小時后，用5mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH6左右，加入0.1%(w/v)的活性炭，保溫攪拌15分鐘后，通過lym鈦棒脫炭后，用無水乙醇精制、噴干得(HES110/0.3)產品。實施例5向反應釜中加入水30L，攪拌下加入氫氧化鈉0.7kg，溶解后加入玉米淀粉llkg，將反應釜密閉，通入氮氣排空反應釜中空氣，加入環氧乙烷，在35t:4(rC攪拌反應，待反應結束后，加入2mol/L的鹽酸中和后，調節pH至68，過濾，干燥。向水解反應釜中加入10X的鹽酸溶液45L，升溫至55t:t:后，攪拌下加入上述中間體，計時攪拌反應66.5小時后，用5mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH6左右，加入0.1%(w/v)的活性炭，保溫攪拌15分鐘后，通過lym鈦棒脫炭后，用無水乙醇精制、噴干得(HES110/0.4)產品。實施例6向反應釜中加入水30L，攪拌下加入碳酸鈉1.0kg，溶解后加入土豆淀粉10kg，將反應釜密閉，通入氮氣排空反應釜中空氣，加入氯乙醇，在35t:4(rC反應，待攪拌反應結束后，加入2mol/L的鹽酸中和后，調節pH至68，過濾，干燥。向水解反應釜中加入10X的鹽酸溶液25L，升溫至6(TC后，攪拌下加入上述中間體，計時攪拌反應3.54.0小時后，用5mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH6左右，加入0.1%(w/v)的活性炭，保溫攪拌15分鐘后，通過lym鈦棒脫炭后，超濾、噴干得(HES6200/0.5)產品。實施例7向反應釜中加入95%丙酮的水溶液30L，攪拌下加入碳酸鈉1.5kg，溶解后加入玉米淀粉10kg，將反應釜密閉，通入氮氣排空反應釜中空氣，加入環氧乙烷，在45t:待攪拌反應結束后，加入lmol/L的鹽酸中和后，調節pH至68，過濾，干燥。向水解反應釜中加入10X的鹽酸溶液50L，升溫至5(TC后，攪拌下加入上述中間體，計時攪拌反應33.5小時后，用5mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH6左右，加入0.1%(w/V)的活性炭，保溫攪拌15分鐘后，通過lym鈦棒脫炭后，超濾、噴干得(HES480/0.7)A口實施例8向反應釜中加入85%乙醇的水溶液25L，攪拌下加入氫氧化鉀0.5kg，溶解后加入玉米淀粉lOkg，將反應釜密閉，通入氮氣排空反應釜中空氣，加入環氧乙烷，在35t:待攪拌反應結束后，加入lmol/L的鹽酸中和后，調節pH至68，過濾，干燥。向水解反應釜中加入10X的鹽酸溶液40L，升溫至6(TC后，攪拌下加入上述中間體，計時攪拌反應55.5小時后，用5mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH6左右，加入0.1%(w/V)的活性炭，保溫攪拌15分鐘后，通過lym鈦棒脫炭后，超濾、噴干得(HES120/0.4)A口實施例9向反應釜中加入無水乙醇溶液25L，攪拌下加入碳酸氫鈉2.Okg，溶解后加入土豆淀粉11.25kg，將反應釜密閉，通入氮氣排空反應釜中空氣，加入氯乙醇，在35t:待攪拌反應結束后，加入lmol/L的鹽酸中和后，調節pH至68，過濾，干燥。向水解反應釜中加入10X的鹽酸溶液40L，升溫至6(TC后，攪拌下加入上述中間體，計時攪拌反應6.06.5小時后，用5mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH6左右，加入0.1%(w/v)的活性炭，保溫攪拌15分鐘后，通過lym鈦棒脫炭后，用無水乙醇精制、噴干得(HES130/0.4)產品。實施例10向反應釜中加入水30L，攪拌下加入氫氧化鉀0.5kg，溶解后加入玉米淀粉9kg，將反應釜密閉，通入氮氣排空反應釜中空氣，加入環氧乙烷，在35t:4(rC，待攪拌反應結束后，加入2mol/L的鹽酸中和后，調節pH至68，過濾，干燥。向水解反應釜中加入10X的鹽酸溶液35L，升溫至6(TC后，攪拌下加入上述中間體，計時攪拌反應22.5小時后，用5mol/L的氫氧化鈉溶液中和至pH6左右，加入0.1%(w/V)的活性炭，保溫攪拌15分鐘后，通過lym鈦棒脫炭后，超濾、噴干得(HES200/0.5)A口廣PRo以本發明方法制備的上述各例羥乙基淀粉產品，與目前使用的德國費森尤斯卡比股份有限公司的同類產品的對照品進行的相關質量指標的比較分析結果如表1所示。由表l結果和附圖曲線表明，本發明方法制備的羥乙基淀粉產品的各項質量指標與目前國外進口的同類產品基本一致。表1按照本實例方法制備的羥乙基淀粉產品主要質控指標比較<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注*:為德國費森尤斯卡比股份有限公司產品(批號452529);**:為德國費森尤斯卡比股份有限公司產品(批號C0502013A)。權利要求羥乙基淀粉的制備方法，在溶劑介質中對淀粉原料分別進行羥乙基化和酸水解處理，其特征是先在pH13～14的堿性環境中，以淀粉摩爾數0.2～1.8倍的環氧乙烷或氯乙醇為羥乙基化試劑進行羥乙基化反應，然后在pH1～3的酸性條件下對羥乙基化后的淀粉原料進行水解，得到重均分子量為20kD～500kD、摩爾取代度為0.1～0.9，且C2/C6位置的取代比例為3～20及C3/C6位置的取代比例為0.1～8的羥乙基淀粉。2.如權利要求1所述的羥乙基淀粉的制備方法，其特征是所說的羥乙基化試劑為環氧乙烷。3.如權利要求1所述的羥乙基淀粉的制備方法，其特征是所說羥乙基化反應中淀粉與羥乙基化試劑的摩爾比為i:ii:1.1。4.如權利要求i所述的羥乙基淀粉的制備方法，其特征是所說羥乙基化反應的溶劑介質為甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、水等溶劑介質中的至少一種。5.如權利要求i所述的羥乙基淀粉的制備方法，其特征是進行羥乙基化反應時的淀粉原料在溶劑介質中的重量/體積濃度比為10%40%。6.如權利要求5所述的羥乙基淀粉的制備方法，其特征是所說進行羥乙基化反應時的淀粉原料在溶劑介質中的重量/體積濃度比為20%30%。7.如權利要求1所述的羥乙基淀粉的制備方法，其特征是對羥乙基化淀粉原料進行水解時，羥乙基化淀粉在溶劑介質中的重量/體積濃度為10%40%。8.如權利要求7所述的羥乙基淀粉的制備方法，其特征是所說對羥乙基化淀粉原料進行水解時，羥乙基化淀粉在溶劑介質中的重量/體積濃度為20%30%。9.如權利要求1至8之一所述的羥乙基淀粉的制備方法，其特征是制備得到羥乙基淀粉的重均分子量為100kD300kD，摩爾取代度為0.30.5，且C2/C6位置的取代比例為615。10.如權利要求9所述的羥乙基淀粉的制備方法，其特征是制備得到羥乙基淀粉中C3/C6位置的取代比例為15。全文摘要羥乙基淀粉的制備方法，在溶劑介質中對淀粉原料分別進行羥乙基化和酸水解處理，其中先在pH13～14的堿性條件下，以淀粉摩爾數0.2～1.8倍的環氧乙烷或氯乙醇為羥乙基化試劑進行羥乙基化反應，然后在pH1～3的酸性條件下對羥乙基化后的淀粉原料進行水解，得到重均分子量為20kD～500kD、摩爾取代度為0.1～0.9，且C2/C6位置的取代比例為3～20及C3/C6位置的取代比例為0.1～8的羥乙基淀粉。該制備方法無需使淀粉糊化，防止淀粉結構被破壞，并能解決產品在酸解時分子量控制不準確，羥乙基化后有機殘留溶媒去除困難等問題，利于產業化生產，可以得到不同分子量和/或取代度的羥乙基淀粉產品。文檔編號C08B31/10GK101775076SQ20101011390公開日2010年7月14日申請日期2010年2月25日優先權日2010年2月25日發明者崔盛,徐世蘭,歐蘇,陶淵申請人:成都青山利康藥業有限公司