71 氨基酸类药物的制备.pptx
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1、2021/9/1317.1 7.1 氨基酸类药物的制备氨基酸类药物的制备7.2 7.2 多肽与蛋白质类药物的制备多肽与蛋白质类药物的制备7.3 7.3 核酸类药物的制备核酸类药物的制备7.4 7.4 酶类药物的制备酶类药物的制备7.5 7.5 糖类药物的制备糖类药物的制备7.6 7.6 脂类药物的制备脂类药物的制备第二篇第二篇 重要生物药物制备工艺重要生物药物制备工艺 2021/9/1327.1 7.1 氨基酸类药物的制备氨基酸类药物的制备一、氨基酸及其衍生物在医药中的应用一、氨基酸及其衍生物在医药中的应用氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位,蛋白质的氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位,蛋白质的生物
2、功能与构成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺生物功能与构成蛋白质的氨基酸种类、数量、排列顺序及由其形成的空间构象有密切的关系。序及由其形成的空间构象有密切的关系。氨基酸通过体内转化而维持其动态平衡,若其动氨基酸通过体内转化而维持其动态平衡,若其动态平衡失调,则机体代谢紊乱,甚至引起病变。态平衡失调,则机体代谢紊乱,甚至引起病变。必需必需氨基酸:人及哺乳动物自身不能合成,需由食物供应。氨基酸:人及哺乳动物自身不能合成,需由食物供应。氨氨基基酸酸具具有有丰丰富富的的营营养养价价值值,能能治治疗疗多多种种疾疾病病,氨氨基基酸酸及及其其衍衍生生物物能能够够治治疗疗消消化化道道疾疾病病、肝肝病病、脑脑及及
3、神经系统疾病、肿瘤和其它与氨基酸相关联的疾病。神经系统疾病、肿瘤和其它与氨基酸相关联的疾病。2021/9/133二、氨基酸类药物的生产方法二、氨基酸类药物的生产方法1、目目前前全全世世界界天天然然氨氨基基酸酸的的年年总总产产量量在在百百万万吨吨左左右右,其其中中产产量量较较大大者者有有谷谷氨氨酸酸、蛋蛋氨氨酸酸及及赖赖氨氨酸酸,其其次次为为天天门门冬冬氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸及及胱胱氨氨酸酸等等。它它们们主主要要用用于于医药、食品、饲料及化工医药、食品、饲料及化工行业中。行业中。2、氨氨基基酸酸的的生生产产方方法法有有天天然然蛋蛋白白质质水水解解法法、发发酵酵法、酶转化法法、酶转化法及及化学
4、合成法化学合成法等四种。等四种。3、氨氨基基酸酸及及其其衍衍生生物物类类药药物物已已有有百百种种之之多多,但但主主要要是是以以20种种氨氨基基酸酸为为原原料料经经酯酯化化、酰酰化化、取取代代及及成成盐盐等化学方法或酶转化法生产。等化学方法或酶转化法生产。2021/9/134(一)水解法(一)水解法1、基本原理与过程、基本原理与过程以毛发、血粉及废蚕丝等蛋白质为原料,通过以毛发、血粉及废蚕丝等蛋白质为原料,通过酸、酸、碱或酶水解成碱或酶水解成多种氨基酸混合物,经分离纯化获得各多种氨基酸混合物,经分离纯化获得各种药用氨基酸的方法称为水解法。种药用氨基酸的方法称为水解法。目前用水解法生产的氨基酸有目
5、前用水解法生产的氨基酸有L-胱氨酸、胱氨酸、L-精氨精氨酸、酸、L-亮氨酸、亮氨酸、L-异亮氨酸、异亮氨酸、L-组氨酸、组氨酸、L-脯氨酸及脯氨酸及L-丝氨酸丝氨酸等。等。水解法生产氨基酸的主要过程为水解法生产氨基酸的主要过程为水解、分离水解、分离和和结结晶晶精制三个步骤。精制三个步骤。2021/9/135(1)蛋白质水解方法)蛋白质水解方法目前蛋白质水解分为目前蛋白质水解分为酸水解法、碱水解法酸水解法、碱水解法及及酶水酶水解法解法三种。三种。酸酸水水解解法法:蛋蛋白白质质原原料料用用610molL盐盐酸酸或或8molL硫硫酸酸于于110120(回回流流煮煮沸沸)水水解解1224h,除除酸酸后
6、后即即得得多多种种氨氨基基酸酸混混合合物物。此此法法优优点点是是水水解解迅迅速速而而彻彻底底,产产物物全全部部为为L-L-型型氨氨基基酸酸,无无消消旋旋作作用用。缺缺点点是是色色氨氨酸酸全全部部被被破破坏坏,丝丝氨氨酸酸及及酪酪氨氨酸酸部部分分被被破破坏,且产生大量废酸污染环境。工业上较普遍采用。坏,且产生大量废酸污染环境。工业上较普遍采用。2021/9/136碱碱水水解解法法:蛋蛋白白质质原原料料经经6molL氢氢氧氧化化钠钠或或4molL氢氢氧氧化化钡钡于于100水水解解6h即即得得多多种种氨氨基基酸酸混混合合物物。该该法法水水解解迅迅速速而而彻彻底底,且且色色氨氨酸酸不不被被破破坏坏,但
7、但含含羟羟基基或或巯巯基基的的氨氨基基酸酸全全部部被被破破坏坏,且且产产生生消消旋旋作作用用。工业上多不采用。工业上多不采用。酶酶水水解解法法:蛋蛋白白质质原原料料在在一一定定pH和和温温度度条条件件下下经经蛋蛋白白水水解解酶酶作作用用分分解解成成氨氨基基酸酸和和小小肽肽的的过过程程称称为为酶酶水解法。水解法。此此法法优优点点为为反反应应条条件件温温和和,无无需需特特殊殊设设备备,氨氨基基酸酸不不破破坏坏,无无消消旋旋作作用用。缺缺点点是是水水解解不不彻彻底底,产产物物中中除除氨氨基基酸酸外外,尚尚含含较较多多肽肽类类。工工业业上上很很少少用用该该法法生生产产氨基酸而主要用于生产水解蛋白及蛋白
8、胨。氨基酸而主要用于生产水解蛋白及蛋白胨。2021/9/137(2)氨基酸分离方法)氨基酸分离方法氨氨基基酸酸分分离离方方法法较较多多,通通常常有有溶溶解解度度法法、等等电电点点沉沉淀法、特殊试剂沉淀法、吸附法及离子交换法等。淀法、特殊试剂沉淀法、吸附法及离子交换法等。溶溶解解度度法法:是是依依据据不不同同氨氨基基酸酸在在水水中中或或其其它它溶溶剂剂中中的的溶解度差异溶解度差异而进行分离的方法。而进行分离的方法。胱胱氨氨酸酸和和酪酪氨氨酸酸均均难难溶溶于于水水,但但在在热热水水中中酪酪氨氨酸酸溶溶解解度度较较大大,而而胱胱氨氨酸酸溶溶解解度度变变化化不不大大,故故可可将将混混合合物中胱氨酸、酪
9、氨酸及其它氨基酸彼此分开。物中胱氨酸、酪氨酸及其它氨基酸彼此分开。特特殊殊试试剂剂沉沉淀淀法法:系系采采用用某某些些有有机机或或无无机机试试剂剂与与相相应氨基酸形成应氨基酸形成不溶性衍生物不溶性衍生物的分离方法。的分离方法。2021/9/138吸吸附附法法:是是利利用用吸吸附附剂剂对对不不同同氨氨基基酸酸吸吸附附力力的的差差异异进进行行分分离离的的方方法法。如如颗颗粒粒活活性性炭炭对对苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸及及色色氨氨酸酸的的吸吸附附力力大大于于对对其其它它非非芳芳香香族族氨氨基基酸酸的的吸吸附力,故可从氨基酸混合液中将上述氨基酸分离出来。附力,故可从氨基酸混合液中将上述氨基酸分离出来
10、。离子交换法:离子交换法:是利用是利用离子交换剂对不同氨基酸吸附离子交换剂对不同氨基酸吸附能力的差异能力的差异进行分离的方法。氨基酸为进行分离的方法。氨基酸为两性电解质两性电解质,在特定条件下,不同氨基酸的带电性质及解离状态不在特定条件下,不同氨基酸的带电性质及解离状态不同,故同一种离子交换剂对不同氨基酸的吸附力不同。同,故同一种离子交换剂对不同氨基酸的吸附力不同。2021/9/139(3)氨基酸的精制方法)氨基酸的精制方法分分离离出出的的特特定定氨氨基基酸酸中中常常含含有有少少量量其其它它杂杂质质,需需进进行行精精制制,常常用用的的有有结结晶晶和和重重结结晶晶技技术术,也也可可采采用用溶溶解
11、解度度法法或或结晶与溶解度法相结合结晶与溶解度法相结合的技术。的技术。丙丙氨氨酸酸在在稀稀乙乙醇醇或或甲甲醇醇中中溶溶解解度度较较小小,且且pI为为6.0,故故丙丙氨氨酸酸可可在在pH6.0时时,用用50冷冷乙乙醇醇结结晶晶或或重重结结晶晶加加以以精精制。制。溶溶解解度度与与结结晶晶技技术术相相结结合合的的方方法法精精制制氨氨基基酸酸。如如在在沸沸水水中中苯苯丙丙氨氨酸酸溶溶解解度度大大于于酪酪氨氨酸酸100倍倍,若若将将含含少少量量酪酪氨氨酸酸的的苯苯丙丙氨氨酸酸粗粗品品溶溶于于15倍倍体体积积(wv)的的热热水水中中,调调pH4.0左左右右,经经脱脱色色过过滤滤可可除除去去大大部部分分酪酪
12、氨氨酸酸;滤滤液液浓浓缩缩至至原原体体积积的的13,加加2倍倍体体积积(vv)的的95乙乙醇醇,4放放置置,滤滤取取结结晶晶,用用95%乙乙醇醇洗洗涤涤,烘烘干干即即得得苯苯丙丙氨氨酸酸精品。精品。2021/9/13102、用水解法生产氨基酸的品种及工艺、用水解法生产氨基酸的品种及工艺绝绝大大多多数数氨氨基基酸酸均均可可采采用用酸酸水水解解法法生生产产,但但目目前前由由于于发发酵酵方方法法及及酶酶工工程程技技术术的的迅迅速速发发展展,仅仅有有几几种种氨氨基基酸仍采用酸水解法生产酸仍采用酸水解法生产。现胱氨酸与亮氨酸生产为例。现胱氨酸与亮氨酸生产为例。L-胱氨酸(胱氨酸(L-Cystine,L-
13、Cys2)的制备:)的制备:(1)L-胱胱氨氨酸酸的的结结构构与与性性质质:以以毛毛、发发及及蹄蹄甲甲等等角角蛋蛋白白中中含含量量最最多多。其其分分子子由由两两分分子子半半胱胱氨氨酸酸脱脱氢氢氧氧化化而成,结构为:而成,结构为:2021/9/1311L-胱氨酸自稀酸中形成六六角角形形或或六六角角柱柱形形晶晶体体,分分解解点点258261,pI为为5.05,25D为为-232。在25水中溶解度为0.011,在75水中为0.052。溶于无机酸及无机碱,在热热碱碱液液中中可可被被分分解解。不溶于乙乙醇醇、乙醚及丙酮乙醚及丙酮。可被还原为还原为L-半胱氨酸半胱氨酸。(2)工艺路线)工艺路线2021/9
14、/1312(3)工艺过程)工艺过程水水解解:在在1-1.5h内内升升温温至至110117水水解解7h(自自100时计)后出料时计)后出料,玻璃布过滤玻璃布过滤,收集滤液。收集滤液。中中和和:用用30%工工业业碱碱调调至至pH4.8,静静置置36h,涤涤纶纶布布滤取沉淀,离心甩干得滤取沉淀,离心甩干得L-胱氨酸粗品胱氨酸粗品。粗制粗制:加入:加入10mol/L盐酸、水,升温至盐酸、水,升温至6570,搅拌搅拌0.5小时,加活性炭小时,加活性炭16kg/0.2t粗品粗品,于,于8090保温保温0.5h,滤除活性炭。用,滤除活性炭。用30%工业碱调滤液至工业碱调滤液至pH4.8,静置结晶,吸出上清液
15、后,底部沉淀经离心,静置结晶,吸出上清液后,底部沉淀经离心甩干得胱氨酸粗品(甩干得胱氨酸粗品()。)。2021/9/1313精精制制、中中和和:粗粗品品加加入入1mol/LHCl,升升温温至至70,加加活活性性炭炭1.52.5kg/50kg粗粗品品,85搅搅拌拌0.5h,过过滤滤,加加1.5倍倍体体积积蒸蒸馏馏水水,升升温温至至7580,搅搅拌拌下下用用12氨氨水水(化化学学纯纯)中中和和至至pH3.54.0,析析出出结结晶晶,滤滤取取胱胱氨氨酸酸结结晶晶,蒸蒸馏馏水水洗洗至至无无氯氯离离子子,真真空空干干燥燥得得L-胱胱氨酸成品。氨酸成品。检检验验与与含含量量测测定定:应应为为六六角角形形或
16、或六六角角柱柱形形白白色色结结晶晶,含含量量在在98.5以以上上,干干燥燥失失重重小小于于0.5,炽炽灼灼残残渣渣小小于于0.2,氯氯化化物物小小于于0.15,铁铁盐盐小小于于0.001,重重金金属属小于小于20ppm。作作用用与与用用途途:L-胱胱氨氨酸酸具具有有增增强强造造血血机机能能、升升高高白白细细胞胞、促促进进皮皮肤肤损损伤伤的的修修复复及及抗抗辐辐射射作作用用。临临床床上上用用于于治治疗疗辐辐射射损损伤伤、重重金金属属中中毒毒、慢慢性性肝肝炎炎、牛牛皮皮癣癣及及病病后后或或产后继发性脱发产后继发性脱发。2021/9/1314L-亮氨酸(亮氨酸(L-Leucine,L-leu)的制备
17、(自学)的制备(自学)2021/9/1315(二二)发酵法发酵法1、基本原理与过程、基本原理与过程工工业业上上,发发酵酵实实质质上上是是利利用用微微生生物物细细胞胞中中酶酶的的作作用用,将将培培养养基基中中有有机机物物转转化化为为细细胞胞或或其其它它有有机机物物的的过过程。程。利利用用微微生生物物代代谢谢中中间间产产物物加加入入NH3或或HNO3,合合成氨基酸。成氨基酸。2021/9/13162021/9/1317初初生生氨氨基基酸酸:微微生生物物通通过过固固氮氮作作用用、硝硝酸酸还还原原及及自自外外界界吸吸收收氨氨使使酮酮酸酸氨氨基基化化成成相相应应的的氨氨基基酸酸,或或微微生生物物通通过过
18、转转氨氨酶酶作作用用,将将一一种种氨氨基基酸酸的的氨氨基基转转移移到到另另一一种种酮酸酮酸上,生成的新氨基酸也称为上,生成的新氨基酸也称为初生氨基酸初生氨基酸。次次生生氨氨基基酸酸:在在微微生生物物作作用用下下,以以初初生生氨氨基基酸酸为为前体前体转化转化成的其它氨基酸。成的其它氨基酸。大大多多数数氨氨基基酸酸均均可可通通过过以以初初生生氨氨基基酸酸为为原原料料的的微微生生物转化作用而产生。物转化作用而产生。2021/9/13182021/9/13192、发酵法生产的氨基酸品种及工艺、发酵法生产的氨基酸品种及工艺微微生生物物利利用用碳碳源源、氮氮源源及及盐盐类类几几乎乎可可合合成成所所有有氨氨
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