包含离子杂质的单糖混合物的纯化方法 |
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| 申请号 | CN201080060950.3 | 申请日 | 2010-12-07 | 公开(公告)号 | CN102725042A | 公开(公告)日 | 2012-10-10 |
| 申请人 | 加拿大阿普塔利斯制药公司; | 发明人 | 爱德华·德莱尼; 阿尼尔·奥斯卡尔; | ||||
| 摘要 | 在此披露了采用模拟移动床色谱法从单糖工艺流中分离出离子杂质的方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于从含单糖的工艺流中分离离子杂质的方法，包括： |
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| 说明书全文 | 包含离子杂质的单糖混合物的纯化方法[0001] 本申请要求于2009年12月7日提交的美国临时申请号为61/267,127的优先权，将其通过引用结合在此。 [0002] 背景 [0003] 现存有各种方法用来将极性有机物质从离子物质中分离。这些方法中的许多需要多个纯化步骤而并没有达到完全分离。例如美国专利第5,968,362号和第6,391,204号中描述的方法涉及使用一种阴离子交换树脂从有机物质中除去重金属和酸。然而，这些方法既不能完全除去酸，同时也不能除去无机和有机阳离子和阴离子。同样地，美国专利第5,538,637号和第5,547,817号描述了从糖分子中分离酸的方法。然而，这些方法局限于分离酸而不用于同时除去所有形式的无机和有机阳离子和阴离子。此外，美国专利公布第 2009/00556707号和2008/0041366号公开了利用离子交换树脂从糖混合物中首先分离硫酸钙然后分离酸。然而，这些方法要求树脂再生，因此不能满足连续过程的要求。 [0004] 因此，需要用于从有机物质中分离离子物质（包括无机离子和有机离子）的改进的方法，该方法优选是有效的并更优选是与一种连续的工业过程相容的。这些需要和其他需要是通过使用所披露的这些方法来解决。 [0005] 概述 [0006] 诸位发明人已经发现离子杂质可以利用模拟移动床色谱法在连续过程中从单糖起始物料中除去。不同于其他纯化技术，该过程不需要停下来再生树脂，也不需要进行多个不同的纯化步骤。该方法以降低的成本提供了改进的速度。 [0007] 本发明涉及连续并同时从一种含单糖的工艺流中分离无机和有机离子杂质的方法。本发明还涉及从含糖的工艺流中分离一种离子杂质的方法。 [0008] 本发明还涉及基本上不含（例如，基于L-葡萄糖包括其杂质在内的100%总重量，含有按重量计小于5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.3%、0.2%、0.1%的）或者完全不含离子杂质（例如阳离子和/或阴离子的有机的和/或无机的）杂质的L-葡萄糖。优选地，该L-葡萄糖还基本上是纯的，例如基于L-葡萄糖包括其杂质在内的总重量，是95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.7%、99.8%、或99.9%纯度的（按重量计）。例如，该L-葡萄糖可以通过本发明的模拟移动床色谱法制备。在一个实施方案中，该L-葡萄糖不含有或基本上不含全部的或一种、二种、三种或四种或更多的下述离子杂质： [0009] a． [0010] b．(3S,4S,5S)-2,3,4,5,6-五羟基己-1-铵 [0011] c．CH3NH3+（甲铵，methanaminium） [0012] d．Na+（钠） [0013] e．NH4+（铵）；以及 [0014] f.SO42+（硫酸盐）。 [0015] 在另一个实施方案中，该L-葡萄糖不含或基本上不含全部的或一种、二种、三种或四种或更多的下述离子杂质： [0016] a． 的单钠盐 [0017] b．(3S,4S,5S)-2,3,4,5,6-五羟基己-1-铵 [0018] c．CH3NH3（甲铵） [0019] d．Na2SO4 [0020] e．(NH4)2SO4；以及 [0021] f.H2Mo7O24-4。 [0022] 所有这些杂质都可能会在该L-葡萄糖块体材料的制备过程中形成。该L-葡萄糖具有的电导率优选是小于约750、小于约500、小于约300、小于约250、小于约200、小于约150、小于约100、小于约50、或小于约10微西门子/厘米。 [0023] 另一个实施方案是一种含有本发明的L-葡萄糖（例如，通过本发明的方法制备的）以及药物可接受的载体或稀释剂的药物组合物。 [0025] 其他优点一部分将会在下面的描述中阐述，并且一部分将从这些描述中显现，或可以实践以下说明的这些方法而被理解。下述优点可以通过在所附权利要求中具体指出的要素和组合来实现和获得。应理解的是前述的一般描述和接下来的详细描述都仅仅是示范性的和解释性的而不是限制性的。 [0028] 图1是模拟移动床色谱的图解。 [0029] 详细说明 [0030] 在披露和描述本发明的材料、化合物、组合物、物品、装置和方法之前，应理解的是下述的方面不限于专门的合成方法或专门的试剂，因为他们当然可以有所不同。还应理解的是本文使用的术语仅仅旨在描述特别的方面并不意在进行限制。 [0031] 另外，整篇说明书中参考了各种出版物。这些出版物的披露内容以其整体通过引用被结合在本申请中，以便更充分描述所披露的主题所属的技术的现有技术。所披露的参考文献也关于包含在其中的、在所依存的句子讨论的材料而单独并确切地通过引用结合在此。 [0032] 定义 [0033] 在本说明书和随后的权利要求中，将提及一些术语，这些术语将被定义为具有如下含义： [0034] 在本说明书的整个描述和权利要求中“包含”一词以及该词的其他形式，如“包含了”和“包含着”意为包括但不限于，并且不意在排除例如其他的添加剂、组分、整体或步骤。 [0035] 如在说明书和所附权利要求书中所采用的，除非上下文清楚地另外指明，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物。因此，例如，提及“一种组合物”包括两种或多种所披露的化合物的混合物，所披露的这些化合物与其他药物活性化合物的结合，或者所披露的化合物、如本文定义的这些化合物的溶剂化物或稀释剂与其他药物可接受组分的结合。 [0036] “任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况能或不能发生，并且该描述包括该事件或情况发生的状况以及不发生的状况。 [0037] 范围在此可以表述为从“约”一个特定值、和/或到“约”另一个特定值。当表述这样的范围时，另一个方面包括从该一个特定值和/或到该另一个特定值。类似的，当数值被作为近似值表述，通过在先使用“约”，可以理解为该特定值形成了另一个方面。进一步将理解的是每一个范围的端点与另一个端点相关联时并且与另一个端点独立时都非常重要。还应理解的是在此所披露的数值有许多，并且每个数值还作为除了该数值本身之外还在此作为“”这个特定值而被披露。例如，如果披露了数值“10”，那么“约10”也被披露了。还应理解的是，当某个值被公开时，那么“小于或等于”该值、“大于或等于该值”以及数值之间的可能范围也被公开，如本领域技术人员适当理解的。例如，如果数值“10”被公开，那么“小于等于10”以及“大于等于10”也被公开。还应理解的是，整个申请中的数据是以许多不同的形式提供的并且该数据代表了这些数据点的任何组合的端点和起点以及范围。例如，如果公开一个特定数据点“10”和一个特定数据点“15”，应理解的是，大于、大于或等于、小于、小于或等于、以及等于10和15以及介于10和15之间都认为被公开了。还应理解的是介于两个特定单元之间的每一个单元也被公开了。例如，如果10和15被公开，那么11，12，13和14也被公开。 [0038] 除非相反地确切指明，一种组分的重量百分比（wt.%）是基于包括该组分的配制品或组合物的总重量。 [0039] “进料”是指有待分离的化学工艺流。 [0040] “吸收剂”是指一种材料，如半静止的材料，这种材料与该进料相互作用、并使有待分离的进料中的物质更慢或更快移动。 [0041] “解吸剂”是指被加进来影响分离的一种液体。 [0042] “萃取液”是指一种含有正在被分离的缓慢移动组分的离开流。 [0043] “抽余液”是指一种含有正在被分离的快速移动组分的离开流。 [0044] “洗脱的”或“洗脱”是指洗脱液通过（或主动地或被动地）一种色谱树脂的过程。 [0045] “二价阴离子”在此概括地用来指代具有-2形式电荷的任何离子种类。 [0046] 在此使用的术语“单糖”可以包括任何单糖，例如甘露糖、葡萄糖（右旋糖）、果糖（左旋糖）、半乳糖、木糖、核糖或前述任何糖的任何结合。在一个优选地实施方案中，该单糖是L-葡萄糖。在另一个优选的实施方案中，该单糖是L-葡萄糖和L-甘露糖的一种混合物。 [0047] 根据本发明的方法，可以如下将离子从含有单糖的工艺流中分离出来：将含有单糖的工艺流引入到一个模拟移动床色谱装置的一个或多个色谱柱上并随后洗脱该一个或多个柱来提供包含该单糖的一个萃取流和包含所述一种或多种离子杂质的一种抽余流。优选地，该过程是连续的，由此该包含单糖的液流被连续引入到该装置中而一个或多个下游流分被连续抽出。此外，该所披露的过程可以是一种不间断地运转的较大的连续过程的一部分。因此，在本发明的有些方面，该模拟移动床色谱装置中所用的色谱柱内的树脂在该过程中不被再生。因此该较大的工业过程可以不间断的运行，否则需要对该模拟移动床色谱装置中的一个或多个色谱柱进行再生。此外，该所披露的方法允许同时去除全部或基本上全部（例如按重量计70%、80%、85%、90%、95%或99%）的有机和/或无机阳离子和/或阴离子，因此解决了以上所讨论的需要。 [0048] 模拟移动床色谱 [0049] 在此描述的方法使用模拟移动床（SMB）色谱法从糖类混合物（例如含有糖类的工艺流）中除去离子。模拟移动床色谱法是一种保持了连续逆流色谱法的过程特征而实际不必移动固相的技术。相反，该固相的模拟移动是通过在整个色谱过程中连续移动该色谱单元的串联的各个进口和出口来完成的。该模拟移动床技术已经在文献中被描述，例如在R.A.Meyers石油精炼工艺手册,第8-85到8-87页，麦格劳-希尔图书公司（McGraw-Hill Book Company）(1986)，该文献关于其SMB技术的传送内容通过引用结合在此。SMB过程及装置的图解如图1所示。 [0050] 通常，固体填料柱按环形排列，由四个区段组成，每个区段有一个或多个柱（见图1）。两个进液流（进料和洗脱液）和两个出液流（萃取液和抽余液）以交替的顺序在该环状色谱柱中往返。因为该柱通常是不能移动的，该进口和出口位置根据该液体流动的方向定期切换，从而模拟柱的逆流运动。 [0051] 所披露的方法不限于任何特定类型的模拟移动床色谱装置。然而，典型地，一种模拟移动床色谱装置包含多个色谱柱，这些色谱柱以每个色谱柱在双向都能被洗脱的方式（取决于该洗脱相的循环）彼此相连。该装置还典型地包括供应洗脱液（解吸剂）的一个或多个导管，以及将有待分离的混合物供应（进料）到该色谱装置中的一个或多个导管。该装置还包括一个或多个用于排出液体的导管。这些导管各自可以通过自动阀或者通过将柱向导管旋转而进行控制。柱的数量和尺寸可以基于诸如柱子类型、该混合物的组成、该混合物的流速以及该混合物的浓度等因素来决定。 [0052] 模拟移动床色谱法的一个优点是该过程可以连续进行，其中各个进口和出口流分以一种连续无间断的方式被充入和抽出。同样地，该进口和出口流分的位置可以相对于柱系列以同等偏移量来改变。 [0053] 各种模拟移动床装置可以通过市售获得。例如，适合用于在此披露的方法的一种模拟移动床装置可以从佛罗里达州莱克兰的先进分离技术公司（Advanced Separation Technologies Incorporated）（LC I 000和ISEP LC2000型号）和罗克福德市的伊利诺伊水处理公司（Illinois Water Treatment，IWT公司）（111型号）市售获得。(ADSEP系统；参见Morgart 和Graaskamp,第230页,连续生产规模色谱法,The Pittsburgh Conference on Analytical Chemistry and Applied Spectroscopy[分析化学和应用色谱学匹兹堡会议],新奥尔良,1988年2月22日)。特别公开了其他适合的具有不同形状的装置，例如美国专利第4,522,726和4,764,276号，它们关于模拟移动床色谱装置的传授内容通过引用以其整体结合在此。 [0054] 在一个实施方案中，首先使一种离子排阻树脂与该糖混合物（例如，进料或工艺流）接触，然后用一种水性洗脱液洗脱该树脂。在洗脱过程中，该静止相该流动相或者该洗脱液（例如纯水）之间存在一个持续的物质交换。在一个示例方面，对作为整个过程设计的一部分的分离过程所选择的阴离子是二价阴离子，例如硫酸盐或磷酸盐。在离子排阻色谱中，物质电荷密度越大，它从一种离子交换树脂的内表面被排斥就越有效，因为那些表面已经含有高浓度的带电残留物。假定在该过程的较早步骤中可以产生某些形式的盐，那么将了解的是所披露的方法的一个优点是从易于从单糖中分离的角度通过SMB程序从该单糖混合物中选择硫酸盐作为平衡离子。 [0055] 离子排阻 [0056] 可以采用一种离子排阻树脂从一种糖类混合物中分离出离子。通常，可以采用任何离子排阻树脂，例如处于其碱金属形式（例如强酸性磺化树脂（带有磺酸残留物的一种树脂））的那些、或者处于中性形式的季胺树脂（氯化物或者硫酸盐作为平衡离子）。典型地，该离子排阻树脂会包含一种交联聚合物用于为树脂提供稳定性同时还限制该树脂溶胀的能力。该离子排阻树脂在该模拟移动床色谱装置中使用的全部柱中存在。该离子排阻树脂是带电的，并且因此由模拟移动床色谱法产生的抽余液往往含有这些离子，这些离子快速移动通过色谱柱，而该混合物中的非离子种类，尤其是单糖，长时间残留在色谱柱中并较慢移动通过色谱柱。该离子排阻树脂可以包含酸或者阴离子形式的该树脂，这取决于特定的过程。 [0057] 离子排阻系统可以采用与离子交换系统中使用的相类似的树脂，但是不同之处在于该树脂的离子官能度与电解质的相同，因此只有极少的或者没有离子的净交换。在一个方面，该离子排阻树脂不含强酸性树脂（例如，带有磺酸残留物的一种树脂）和弱碱性树脂（例如，带有叔胺基团的一种树脂）的混合物；例如，在一个方面，该离子排阻树脂不包括“混合床”。在另一个方面，该离子排阻树脂可以包含一种磺化聚合物，例如带有二乙烯基苯交联物（DVB）的磺化聚苯乙烯，该交联物使该树脂聚合物具有物理稳定性。该树脂可以的磺酸官能度在水性介质中造成溶胀。产生的微孔树脂可以可以吸收水和非离子型溶质。与DVB的分子交联程度影响吸收的程度并阻止该多孔树脂的完全溶解。由于该树脂微观结构内部的离子排阻和高的固定酸化学势，一种电解物，例如在酸/单糖混合物中的硫酸，有效地被防止进入该多孔树脂中。然而，该非离子型糖类可以自由扩散进入该树脂结构中。因此，电解质将比非电解质更快地穿过填充树脂床，非电解质在该树脂的微孔结构中被拦截或延迟。在应用所披露的方法来进行类似于酸交换系统中中所用的分离的一种酸分离时，所用的树脂可以处于氢形式、与钠形式相反，因此在该系统中不会发生离子交换。 [0058] 可以与在此描述的方法一起使用的离子排阻树脂的具体实例包括DEAE SEPHADEX、QAE SEPHADEX、DEAE SEPHAROSE、DEAE-TRISACRYL PLUS、DEAE SEPHACEL、DEAE CELLULOSE、EXPRESS-ION EXCHANGER D、ECTEOLA CELLULOSE、PEI CELLULOSE、QAE CELLULOSE、EXPRESS ION EXCHANGER Q（这些树脂可以从密苏里州圣路易斯市的西格玛-奥尔德里奇公司获得），伯乐（BIORAD）AG-1X2、伯乐AG-1X1、伯乐AG-1X4、伯乐AG-21K、伯乐AG-1X8、伯乐AG-1X10、伯乐AG-2X4、伯乐AG-2X8、伯乐AG-2X10、BIOREX 9、安伯莱特（AMBERLITE）IRA-900、安伯莱特IRA-938-C、安伯莱特A-26、安伯莱特IRA-400、安伯莱特IRA-401S、安伯莱特IRA-401、安伯莱特IRA-400C、安伯莱特IRP-67、安伯莱特IRP-67M、安伯莱特IRA-410、安伯莱特IRA-910、道威克斯（DOWEX）1X2、道威克斯1X4、道威克斯2IK、道威克斯MSA-1、道威克斯1X8、道威克斯SBR、道威克斯11、道威克斯MSA-2、道威克斯SAR、道威克斯2X4、杜奥莱（DUOLITE）ES-11、杜奥莱A 101 D、IONAC A-540、IONAC A-544、IONAC A-548、IONAC A-546、IONAC A-550、IONAC A-5、IONAC A-580、IONAC A-590、IONAC AOOOO、QAE SEPHADEX A-25、QAE SEPHADEX A-50、DIAION TYPE I和DIAION TYPE II强碱性阴离子交换剂。强碱阴离子交换树脂包括安伯莱特IRP-67、伯乐AG-1X10、伯乐AG-1X8和道威克斯1X8。另一个实例是安伯莱特IRP-67M。另一个实例是Purolite A600。可以采用的阴离子交换或排斥硅基色谱材料的具体实例包括Absorbosphere SAX、Baker季胺、Bakerbond季胺，Nucleosil SB、Partisil SAX、Progel-TSK DEAE-3SW、Progel-TSK DEAE-2SW、Sepherisorb S SAX、Supelcosil SAXI、Ultrasil-AX、和Zorbax SAX。 [0059] 糖类混合物 [0060] 如上述讨论的，所披露的方法是针对在一次同时操作中从（在糖类合成中获得的）工艺流内的糖类混合物中有效地分离无机和有机离子副产物。一种单糖混合物可以含有D-或L-单糖。在一个具体的实例中，该单糖混合物含有一种或多种L-单糖。在另一个具体的实例中，该单糖混合物含有L-甘露糖和L-葡萄糖。 [0061] 通常，采用所披露的方法可以把任何离子从糖类中分离出来，因此该方法不限于任何具体类型的离子。然而，在某些方面，该离子可以是单糖合成中产生的离子杂质。在各个方面，这些杂质可以包括无机和有机酸和碱，以及带电的有机分子。该离子杂质的确切性质当然可以根据特定的糖生产过程而不同。因此，所披露的方法可以被用于各种含离子的单糖工艺流，这些离子可以是从一种单糖合成中产生的离子杂质。在其他方面，如上述讨论的，该糖类混合物含有一种或多种二价阴离子，如硫酸盐或磷酸盐。通常，将了解是，所披露的方法可以被用于分离全在一种糖类混合物中存在的部或者基本上全部的离子杂质而无需多个纯化程序，甚至无需通过多次色谱。在一个实施方案中，初始混合物的电导率大于约200、400、600、800、1000、2000、或4000微西门子/厘米，以及该过程中获得的萃取流的电导率小于约750、小于约500、小于约300、小于约250、小于约200、小于约150、小于约100、小于约50、或小于约10微西门子/厘米。 [0062] 在该公开方法的一个非限制性的示例性方面，一种包含L-甘露糖和L-葡萄糖的混合物可以进行在此披露的模拟移动床色谱法。最初，该混合物包含L-甘露糖和L-葡萄糖以及下列离子杂质： [0063] a． [0064] b．(3S,4S,5S)-2,3,4,5,6-五羟基己-1-铵 [0065] c．CH3NH3+（甲铵） [0066] d．Na+(钠), [0067] e．NH4+(铵) [0068] f.SO42+(硫酸盐) [0069] 以上列出的所有离子杂质a-f可以在一个连续操作中从混合物中分离出来，从而留下一个具有低电导率（<200微西门子/厘米）的L-甘露糖和L-葡萄糖的单独水性流分。 [0070] 在某些方面，通过该公开方法获得的萃取流具有的电导率可以小于约1000微西门子/厘米。在其他方面，通过该方法获得的萃取流的电导率是小于约750、小于约500、小于约300、小于约250、小于约200、小于约150、小于约100、小于约50、或者小于约10微西门子/厘米。在另一个方面中，通过该方法获得的萃取流的电导率是从约1到约1000、从约25到约800、从约75到约600、或从约100到约400微西门子/厘米。 [0071] 在一个优选的实施方案中，在进行SMB色谱分析之后L-甘露糖被从该混合物中除去或基本上除去。 [0072] 在SMB单元内的离子排阻树脂连续与该混合物接触并用水洗脱时，含有被去离子的单糖的一个连续液流与含有离子副产物的第二流分一起产生。 [0073] 实例 [0074] 下述实例的提出是为了给本领域普通技术人员提供对于在此要求保护的化合物、组合物、物品、装置和/或方法的制备和评估的一种完整的披露和描述。努力确保数字（例如数量、温度等）的准确性，但是应该考虑到一些错误和偏差。除非另外指明，份数是重量份，温度以度C表示或为环境温度，压力为大气压或接近大气压。 [0075] 实例 [0076] 76kg的L-阿拉伯糖与50kg的氰化钠反应制备L-葡萄糖-和L-甘露氰醇在325L水中的溶液，该溶液如在美国专利4,581,447中描述的那样用硫酸几乎完全中和，该专利关于L-葡萄糖合成的传授内容通过引用被全文结合在此。在使用氢和碳上5%的钯，所得到的氰醇混合物在附加硫酸的存在下被还原，并且将得到的中间物葡萄糖和氨基苷的溶液pH值调整到4-5而水解，如美国专利4,970,302该，该专利关于L-葡萄糖合成的传授内容通过引用被全文结合在此。经过滤除去加氢催化剂之后，评估所得717kg水溶液含有约30kg的L-葡萄糖、约55.7kg的L-甘露糖、约95.3kg当量的硫酸钠、以及约33.4kg当量的硫酸铵。还存在约0.3kg的L-甘露糖酸盐离子、约0.2kg的L-葡糖酸盐离子（各自处于混合的钠和铵形式）、约2.9kg的由于甘露糖基胺的过度还原而产生的伯胺副产物、以及约1.6kg的由于葡萄糖基胺的过度还原而产生的伯胺副产物。 [0077] 为了逆转存在的L-葡萄糖和L-甘露糖的比例，用另外的950kg去离子水稀释上述溶液，用2.3kg的七钼酸铵处理，然后在90°C加热差不多10个小时直到经HPLC测定L-葡萄糖和L-甘露糖的比例达到68:32。得到的溶液用活性炭处理以脱色，并过滤得到1668kg进料溶液，用于随后的去离子纯化步骤。 [0078] 将该进料溶液保存在75°C并以0.4L每分钟的速度穿过有15个色谱柱的模拟移动床色谱装置，每个色谱柱同等地都用4L的Dowex 99（钠形式）离子交换树脂以浆料填充并在65°C下保存。该解吸剂（去离子水）也维持在75°C下，并以1.9L每分钟的速度穿过该模拟移动床系统。完成色谱法分离后，即获得4452kg萃取物，经NMR和导电性测试确定其在水中仅包含纯化的单糖（<200微西门子/厘米）。经导电性和NMR测量，确定抽余液（16288kg）既含无机离子杂质又含有机离子杂质。 [0079] 其他明显的且是本发明固有的优点对于本领域技术人员是很显然的。将要理解的是某些特性以及亚组合是实用的并可以无需参考其他特性和亚组合而被采用。这被权利要求考虑到并且是位于权利要求的范围之内。因为在不背离本发明范围的情况下可以从本发明获得许多可能的实施方案，因此将理解的是，在此阐述的或在附图中展示的所有物质都应解释为是阐释性的且没有限制含义。 |
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