加晶种提高头孢拉定反应结晶产品质量的研究
作者：赵茜 杜磊 高大维
单位：赵茜 杜磊(华南农业大学食品科学系， 广州510642)；高大维(华南理工大学食品与生物工程学院， 广州510642)
关键词：头孢拉定；反应结晶；晶种；粒度分布
中国抗生素杂志000406 摘要：反应结晶是抗生素生产中常用的一种结晶方法，但目前国内反应结晶技术水平落后，普遍存在产品粒度分布过宽问题。加晶种的控制结晶是一种改善结晶产品粒度分布的有效方法，已广泛用于蒸发结晶、冷却结晶、溶析结晶等结晶体系，而未见报道在反应结晶过程中应用。本文对在头孢拉定反应结晶过程中投加晶种改善产品粒度分布进行了研究，比较了在相同的育晶条件下，超声波法制备的晶种、筛分后的成品作为晶种和自然起晶方式对最终产品粒度分布的影响，结果表明，加入超声波法制备的晶种得到的最终产品中间粒度最大，变异系数(CV值)最小。 中图分类号：TQ460.6 文献标识码：A
文章编号：1001-8689(2000)04-0263-03
Study on quality improvement of cephradine reactive crystallization product by ultrasonic seeding process
Zhao Qian， Du Lei
(Department of Food Science, South China Agriculture University， Guangzhou 510642)
Gao Da-wei
(Food and Bioengineering College, South China University of Science and Technology，Guangzhou 510642)
ABSTRACT Wide crystal size distribution is a long existing problem in reactive crystallization process. By using careful seeding procedure, the crystal size distribution can be improved and has been successfully used in different crystallization processes such as, evaporative-; cooling-; and solvent-out crystallization, yet only few reports of seeding being applied in reactive crystallization process. This paper reported the results of improving the crystal size distribution of cephradine by using an ultrasonic seeding process and results were compared with other processes such as, seed prepared by sieving and by spontaneous nucleation, under the same conditions.
Results showed that the medium size of crystal products seeded by ultrasonic reactive crystallization process is the biggest one and the coefficient of variation (CV) is the smallest.
KEY WORDS Cephradine； Reactive crystallization process； Seeding； Crystal size distribution
头孢拉定是第一代半合成头孢菌素，主要对耐药性金葡球菌和肺炎克雷伯氏菌有较强的杀菌作用，对溶血性链球菌、肺炎球菌、大肠埃希氏菌、部分变形杆菌等均有抗菌作用。临床上适用于耐药金葡球菌感染，如肾盂肾炎、支气管炎、肺炎等[1]。生产上，头孢拉定的结晶采用反应结晶法[2]，反应结晶也称沉淀结晶，即加入反应剂或调节pH产生新物质，当其浓度超过它的溶解度时就有结晶析出。反应结晶是制药工业中一种常用的结晶方法，而目前国内反应结晶技术水平较落后，生产操作大多是凭经验进行，反应结晶产品普遍存在结晶收率偏低、粒度分布宽、晶体流动性差以及比容过高，给分装带来困难等问题。
早年Griffith[3]提出了“加晶种的控制结晶”，即在分批操作的结晶过程中，为了控制晶体的生长，获得粒度较均匀的晶体产品，必须尽一切可能防止意外的晶核生成，小心地将溶液的过饱和度控制在介稳区内，不使出现初级成核现象，并向溶液中加入适当数量及适当粒度的晶种，让被结晶的物质只在晶体表面上生长，用温和的搅拌，使晶种较均匀地悬浮在整个溶液，并尽量避免二次成核现象。在整个结晶过程中，加入晶种并小心地控制溶液的温度或浓度，这种方式的操作称之为“加晶种的控制结晶”。目前“加晶种的控制结晶”广泛用于蒸发结晶(如蔗糖结晶)、冷却结晶(如含水葡萄糖的结晶)、溶析结晶(如盐酸林可霉素的结晶)等结晶过程，而未见报道在反应结晶过程中应用，生产上反应结晶过程一般采用自然起晶。本文以头孢拉定反应结晶过程为例，研究了加晶种对反应结晶产品粒度分布的影响，旨在找到一条提高反应结晶产品质量的途径。
1 材料与方法
1.1 实验药品与设备
头孢拉定原料(进口)；丙酮(分析纯)，盐酸(分析纯)，蒸馏水，三乙胺(分析纯)。
超声波细胞粉碎机，电动搅拌装置，标准筛，真空干燥箱，超级恒温水浴，显微摄影装置，pH计。
1.2 实验方法
1.2.1 不同晶种的制备方法
(1)筛分成品作为晶种 称取一定量的头孢拉定结晶产品，让其依次经过240目和260目标准筛，称取两标准筛之间的晶体5g作为晶种。
(2)超声波法制备晶种 称取5g头孢拉定在室温下溶解于盐酸水溶液，在搅拌和超声波作用下滴加三乙胺至体系出现白色混浊后，停止滴加三乙胺，关闭超声波，再继续低速搅拌几分钟，制得晶种。
1.2.2 育晶方法 称取95g(自然起晶方式称取100g)头孢拉定原料于烧杯中，加入3倍(v/w)蒸馏水，在快速搅拌的同时滴加0.21倍(v/w)浓盐酸使头孢拉定溶解完全，将溶清液倒入三口瓶中，并置于恒温水浴(25℃)中，三口瓶中间的瓶口插入搅拌桨，另外两个瓶口其中一个插入温度计，另一个插入玻璃管，玻璃管与蠕动泵用胶管连接。启动搅拌，待结晶体系温度恒定后，在快速搅拌(300r/min)下以一定速度(0.2ml/min)滴加三乙胺。
(1)滴加三乙胺至pH3.0，暂停滴加三乙胺，结晶体系已出白色沉淀(自然起晶)，慢速搅拌养晶20min后继续滴加三乙胺至pH5.0，然后将晶浆抽滤，分别用80%丙酮和纯丙酮洗涤，于30℃真空干燥3h，对产品进行筛析。
(2)滴加三乙胺至pH2.4，暂停加三乙胺，此时加入按上述方法制备的晶种，慢速(100r/min)搅拌养晶20min后继续滴加三乙胺至pH5.0，然后将晶浆抽滤，分别用80%丙酮和纯丙酮洗涤，于30℃真空干燥3h，对产品进行筛析。
2 结果与讨论
2.1 自然起晶对最终产品粒度分布的影响
图1和图2分别为自然起晶方式得到的头孢拉定晶体的筛析结果和照片。
图1 头孢拉定晶体筛析结果(自然起晶方式)
图2 头孢拉定晶体(自然起晶方式，100×)
2.2 筛分成品晶种对最终产品粒度分布的影响
图3和图4分别为投加筛分成品晶种得到的头孢拉定晶体的筛析结果和照片。
图3 头孢拉定晶体筛析结果(筛分成品晶种)
图4 头孢拉定晶体(筛分成品晶种，100×)
2.3 超声波法晶种对最终产品粒度分布的影响
图5和图6分别为投加超声波法晶种得到的头孢拉定晶体的筛析结果和照片。
图5 头孢拉定晶体筛析结果(投加超声波法晶种)
图6 头孢拉定晶体(投加超声波法晶种，100×)
2.4 不同晶种所得最终产品粒度分布的比较
表1为不同晶体所得最终产品粒度分布的比较。
表1 不同晶体所得最终产品的粒度分布比较 加晶种方式
M.S.(μm)
C.V.
自然起晶
96
65.6
筛分成品晶种
132
48.1
超声波法晶种
194
35.8
M.S.为中间粒度。
2.5 讨论
从上面的结果可以看出，投加晶种得到的头孢拉定晶体比采用自然起晶得到的晶体粒度分布窄，中间粒度大，而超声波法晶种方式明显优于筛分成品晶种方式，为什么会出现这种差别？笔者认为尽管筛分成品晶种粒度较均匀，但由于其处于干燥状态，晶面不太完整，晶种表面的粉尘、晶瘤在投种后受到溶液的冲刷很容易脱落成为新的结晶中心，采用超声波法制备的处于溶液体系中的晶种投种后则不存在这个问题，因此在相同的育晶条件下，获得的最终产品粒度更均匀，晶体外观也更好。要进一步改善产品的粒度分布，则需要严格控制反应物的滴加速率使结晶在介稳区内进行，这有待于进一步研究。
本文参加1999年全国抗生素分离、纯化、合成及质量分析学术研讨交流会
作者简介：赵茜：女，生于1971年，博士。研究方向：食品与生化物质分离纯化。
参考文献
[1] 中国药物大全编辑委员会. 中国药物大全(西药卷)[M]. 第二版. 北京：人民卫生出版社，1998；347
[2] Schreiber F G, Park H, N J. Method for the production of 3-methyl cephem derivatives [P]. US Patent 5034522，1991
[3] 丁绪淮，谈遒. 工业结晶[M]. 第一版. 北京：化学工业出版社，1985：139
收稿日期：1999-08-20