способ получения глюкозамина гидрохлорида - противоартрозного лекарственного препарата

Формула изобретения

Способ получения D-глюкозамина гидрохлорида путем гидролиза хитина концентрированной хлороводородной кислотой при нагревании, включающий в себя кристаллизацию целевого продукта при охлаждении до комнатной температуры, отделение осадка, промывание осадка органическим растворителем, растворение осадка в воде, отделение и упаривание раствора, промывание и сушку продукта, отличающийся тем, что при гидролизе реакционную смесь барботируют газообразным хлористым водородом во избежание понижения концентрации хлористого водорода в растворе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и касается способа производства лекарственного препарата противоартрозного действия из хитина.

Известен способ получения противоартрозного средства D-глюкозамина сульфата из панциря крабов и креветок путем обработки сырья хлороводородной кислотой, перевода хлорида в основание, обработки последнего концентрированной серной кислотой с образованием малоустойчивого, гигроскопичного, легко окисляемого D-глюкозамина сульфата, который стабилизируют натрия хлоридом. Вследствие этого усиливается раздражающее действие на живые ткани при внутримышечном введении, т.к. препарат содержит большое количество (до 13%) натрия хлорида (Патент N 525861, Швейцария).

Известен также способ получения D-глюкозамина гидрохлорида путем растворения хитина в избытке хлороводородной кислоты и последующем упаривании раствора до образования кашицы. Полученную суспензию разбавляют водой при соотношении хитина и воды 1:2,5. Полученный раствор обесцвечивают активированным углем в течение 4-5 минут. Уголь отделяют фильтрованием под вакуумом. Фильтрат упаривают в вакууме до начала кристаллизации, охлаждают, а выпавшие кристаллы промывают холодной водой, спиртом и сушат. Выход продукта 70-74%. Дополнительную очистку D-глюкозамина гидрохлорида проводят перекристаллизацией из горячего 80%-ного этилового спирта.

Известен способ получения D-глюкозамина гидрохлорида, заключающийся в гидролизе хитина в концентрированной хлороводородной кислоте при перемешивании и нагревании на кипящей водяной бане в течение 2,5 ч. Соотношение массы хитина и массы хлороводородной кислоты с удельной массой 11,18 г/см³ составляет 1:5,9. По окончании гидролиза к раствору добавляют воду (при соотношении хитин: вода - 1:5) и активированный уголь (при соотношении 1:0,1). Смесь обесцвечивают при перемешивании при 60^oC в течение 1 ч и фильтруют. При необходимости обесцвечивание гидролизата повторяют. Очищенный гидролизат упаривают в вакууме при 50^oC до 2-4% от исходного раствора 10-15 мл. Кристаллы D-глюкозамина гидрохлорида промывают этиловым спиртом, а затем высушивают. Выход продукта 60-70%.

Известен способ получения D-глюкозамина гидрохлорида, заключающийся в гидролизе хитина при 75^oС в течение 2 часов, обработке активированным углем и горячей водой в соотношении 1:0,5 (хитин-уголь) и 1:5 (хитин-вода) также в течение 2 часов, упаривании гидролизата при 60^oС до 15% от первоначального объема жидкой фазы, кристаллизации конечного продукта при 4^oC в течение 8 часов из полученного солянокислого раствора (патент РФ N 2038095).

Получение D-глюкозамина гидрохлорида вышеописанным методом связано с большим расходом активированного угля.

Известен также способ получения D-глюкозамина гидрохлорида, исключающий использование активированного угля. Он заключается в следующем.

Хитин растворяют в концентрированной хлороводородной кислоте (30-37%), нагревают на кипящей водяной бане в течение 45-120 минут при соотношении массы хитина и массы хлороводородной кислоты от 1:2 до 1:4. Затем раствор выдерживают до полного гидролиза хитина. После окончания гидролиза реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры от 10 до 20^oC и оставляют при такой комнатной температуре для кристаллизации D-глюкозамина гидрохлорида на 8-48 часов. Выпавший осадок отделяют декантацией, фильтрованием или центрифугированием при комнатной температуре; промывают органическим растворителем (например, этиловым или изопропиловым спиртом, ацетоном и др.) при соотношении масс хитина и растворителя от 1:5 до 1:3; промытый осадок растворяют в воде с температурой от 50 до 80^oC. (Соотношение масс хитина и воды от 1:2 до 1: 3). Раствор фильтруют через фильтровальную бумагу или центрифугируют. Осадок промывают небольшим количеством воды. Полученный раствор упаривают в вакууме при температуре не более 60^oC. Кристаллы D-глюказамина гидрохлорида отделяют и промывают растворителем (этиловым или изопропиловым спиртом, ацетоном и т.д.) до pH промывного раствора не менее 2-3.

Промытые кристаллы D-глюкозамина гидрохлорида сушат на воздухе при комнатной температуре в течение 8-24 часов, а затем в сушильном устройстве при температуре не выше 60^oC.

Выход D-глюкозамина гидрохлорида составляет 70-76% (Патент РФ N 2042785).

Описанный способ близок к заявляемому и выбран за прототип.

С нашей точки зрения этот способ имеет ряд недостатков;

- значительная часть продукта теряется на стадии кристаллизации из гидролизата, т. к. часть глюкозамина остается в насыщенном растворе над осадком и удаляется при его отделении.

Уменьшение этих потерь возможно при уменьшении соотношения масс хитина и хлороводородной кислоты и при снижении растворимости глюкозамина гидрохлорида в растворе. Но уменьшение количества хлороводородной кислоты ограничено особенностями химического процесса: при соотношении масс хитина и концентрированной хлороводородной больше 1:1,5 наблюдается замедление реакции гидролиза из-за недостатка хлористого водорода в растворе, т.к. он связывается с конечным продуктом.

Все эти факторы приводят к резкому падению концентрации хлористого водорода в растворе (таблица 1). При начальном соотношении масс хитина и концентрированной хлороводородной кислоты (36%) более 1:1,5 реакция гидролиза практически останавливается, растворенный хитин насыщает раствор и новые порции добавляемого хитина уже не растворяются в реакционной смеси.

С уменьшением концентрации хлористого водорода в растворе заметно возрастает растворимость образовавшегося D(+)-глюкозамида гидрохлорида (таблица 2). В результате потери продукта при отделении раствора после кристаллизации также увеличиваются.

Целью предлагаемого изобретения является повышение выхода целевого продукта и изменение количества хлороводородной кислоты для гидролиза.

Предлагаемый способ получения D-глюкозамина гидрохлорида осуществляется следующим образом: хитин, полученный из панцирей ракообразных (креветок, крабов, раков и т.п.), загружают в колбу и заливают концентрированную хлороводородную кислоту (30-37%). Полученную смесь нагревают на кипящей водяной бане до полного растворения хитина. Затем в раствор порциями загружают оставшееся количество хитина и при постоянном перемешивании барботируют газообразный хлористый водород. Соотношение масс хитина и концентрированной хлороводородной кислоты составляет от 1:0,5 до 1:2. Газообразный хлористый водород подают до полного растворения всего количества хитина, после чего гидролиз продолжают при перемешивании и нагревании на кипящей водяной бане в течение от 30 до 120 минут.

Для генерации хлористого водорода применяют различные устройства, основанные на вытеснении газообразного хлористого водорода из концентрированной хлороводородной кислоты или хлоридов (Захаров Л.Н. Техника безопасности в химических лабораториях: Справ. изд. - Л.: Химия, 1991. - С. 140-141).

После окончания гидролиза реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры от 10 до 20^oC и оставляют при такой температуре для кристаллизации D-глюкозамина гидрохлорида на период времени от 8 до 72 часов.

Выпавший осадок грязного продукта отделяют декантацией, фильтрованием или центрифугированием при комнатной температуре.

После отделения темно-коричневого раствора осадок продувают потоком воздуха для удаления остатков раствора хлороводородной кислоты и промывают органическим растворителем (например, этиловым или изопропиловым спиртом, ацетоном и др.). Соотношение масс хитина и растворителя от 1:0,5 до 1:3.

Промытый осадок растворяют при перемешивании в воде с температурой от 20 до 80^oC (Соотношение масс хитина и воды от 1:2 до 1:3). Раствор фильтруют через фильтровальную бумагу или центрифугируют. Осадок промывают небольшим количеством воды. Полученный раствор должен быть бесцветным или иметь слабый желтый или желтовато-зеленый оттенок.

Раствор упаривают в вакууме при температуре не более 60^oC до 5-10% от первоначального объема.

Кристаллы D-глюкозамина гидрохлорида отделяют декантацией, фильтрованием или центрифугированием и промывают растворителем (этиловым или изопропиловым спиртом, ацетоном и т.д.) порциями, 2-4 раза. Промывку проводят до pH промывного раствора не менее 2-3 по универсальной индикаторной бумаге.

Соотношение масс хитина и растворителя на промывку от 1:0,5 до 1:3.

Фильтрат оставляют на кристаллизацию дополнительного количества D(+)-глюкозамина гидрохлорида, который затем отделяют, промывают растворителем и присоединяют к основному продукту (Фильтраты после промывки продукта используют для промывки грязного D-глюкозамина гидрохлорида или направляют на ректификацию).

Промытые кристаллы D-глюкозамина гидрохлорида сушат на воздухе при комнатной температуре в течение от 3 до 24 часов, а затем в сушильном устройстве при температуре не выше 60^oC от 1 до 18 часов.

Выход D-глюкозамина гидрохлорида составляет 72-82%.

Примеры осуществления способа

Пример 1. В круглодонную колбу вместимостью 6 дм³ загрузили 700 г хитина, залили 3540 г (3 дм³) концентрированной хлороводородной кислоты при комнатной температуре. Колбу с обратным холодильником, перемешивающим устройством и трубкой для подачи газообразного хлористого водорода поместили на кипящую водяную баню. Через 5-10 минут хитин полностью растворился в кипящей кислоте. При перемешивании в колбу добавили порциями 2840 г хитина (общая масса хитина - 3540 г). После добавления очередной порции хитина колбу закрывали и в раствор при перемешивании барботировали хлористый водород до полного растворения хитина. После полного растворения всего количества хитина провели гидролиз при температуре кипения смеси (94-96)^oC и перемешивания в течение 120 минут.

После окончания гидролиза колбу с реакционной смесью охладили до комнатной температуры и оставили для кристаллизации на 48 часов.

Осадок грязного глюкозамина гидрохлорида отделили от раствора под вакуумом на воронке Бюхнера через 3 слоя фильтровальной бумаги.

Осадок промыли порциями (3 раза) этиловым спиртом. На промывку использовали 7080 г (8,85 дм³) спирта.

Промытый осадок грязного продукта растворили в 7,0 дм³ дистиллированной воды с температурой от 40 до 50^oC. Раствор профильтровали через 2 слоя фильтровальной бумаги на воронке Бюхнера под вакуумом.

Чистый раствор упарили под вакуумом на ротационном испарителе ИР-10М при температуре в водяной бане от 40 до 50^oС на 95% до образования густой суспензии. Суспензию охладили до комнатной температуры.

Полученные кристаллы промыли этиловым спиртом порциями 3 раза. Общее количество спирта на промывку 7080 г (8,85 дм³).

Промытые кристаллы высушили сначала на воздухе при комнатной температуре в течение 3 часов, а затем в сушильной шкафу при температуре 60^oC в течение 10 часов.

Получили 2761 г D(+)-глюкозамина гидрохлорида. Выход - 78%.

Пример 2. То же, что и в примере 1, но вместо этилового спирта применяли изопропиловый спирт. Получили 2832 г D(+)-глюкозамина гидрохлорида. Выход - 80%.

Остальные данные примеров осуществления способа отражены в таблице 3.

Массовая доля D(+)-глюкозамина гидрохлорида в продукте, полученном предложенным способом, составляет 99,5-99,9%. Определение массовой доли основного вещества в продукте проводили двумя методами:

- титрование хлористого водорода, связанного с молекулой D(+)-глюкозамина, раствором гидроокиси натрия с регистрацией изменений pH или электропроводности раствора (ТУ 15-02 549-89" D(+)-глюкозамина гидрохлорид для медицинского назначения");

- определение массовой доли общего азота методом Кьельдаля (ГОСТ 7635-86 "Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа") с использованием автоматического анализатора азота/белка "Kjeltec Auto System 1040" ("Tecator Швеция).

Эти два метода дали одинаковые результаты.

Идентичность продукта D(+)-глюкозамину гидрохлориду подтверждена следующими методами.

1. Определение массовой доли общего и аминного азота.

Теоретическое содержание азота в молекуле D(+)-глюкозамина гидрохлорида и его изомера D(+)-галактозамина гидрохлорида N(теор)=6,49%. При этом весь азот содержится в аминогруппе (Теоретическое содержание азота в молекуле N-ацетил)-D-глюкозамина составляет 6,33%).

Массовая доля общего азота, определенная методом Кьелдаля в продукте, высушенном до постоянного веса, составила N(общ)=(6,470,03)%.

Массовая доля аминного азота, определенная потенциометрическим титрованием солянокислого раствора продукта раствором NaOH, составила N(амин)= (6,480,06)%.

Таким образом, в продукте весь азот входит в состав аминогруппы. По содержанию аминогруппы продукт совпадает с D(+)-глюкозамина гидрохлоридом или его изомером D(+)-галактозамина гидрохлоридом.

2. Удельное вращение растворов.

По каталогу Aldrich удельное вращение D(+)-глюкозамина гидрохлорид (98% основного вещества) равно []²_D⁶ = +82,4^o. Для D(+)-галактозамина гидрохлорид (98% основного вещества) []²_D⁰ =+95^o.

Для продукта, полученного по предлагаемому способу, удельный угол вращения равен []²_D⁶ =+(822)^o, что соответствует удельному вращению D(+)-глюкозамина гидрохлорида.

3. Тонкослойная хроматография.

Идентификацию и чистоту готового продукта определяли методом тонкослойной хроматографии в системе растворителей бутанол-1:уксусная кислота: вода: пиридин в соотношении 2:1:1:1 на пластинках "Силуфол" (ТУ 6-09-05-936-78 (+)-глюкозамин гидрохлорид квалификации чистый"). Обнаружение вели 0,2% спиртовым раствором нингидрина. Параллельно в качестве обнаруживающего агента применяли H₂SO₄.

На хроматограмме обнаружили только одно пятно с R_f = 0,51 - 0,54. Таким образом, в продукте присутствовал только D(+)-глюкозамина гидрохлорид.

Дополнительно проводили хроматографирование по методике, изложенной в кн. Хроматография: Практическое применение метода: В 2 ч. Ч. 2. Пер. с англ. /Под ред. Э. Хефтмана. - М.: Мир, 1986. - 422 с. - на пластинках "Силуфол" в системе пропанол-вода (7: 1). В качестве свидетелей использовали D(+)-глюкозамина гидрохлорид, D(+)-галактозамина гидрохлорид, N-ацетил-D-глюкозамин и D-глюкозу. Обнаружение вели раствором нингидрина и серной кислоты. На хроматограмме продукта присутствовало только одно пятно, соответствующее D(+)-глюкозамина гидрохлориду.

Существенным отличительным признаком предлагаемого способа получения D-глюкозамина гидрохлорида является то, что во избежание понижения концентрации хлористого водорода в растворе при гидролизе реакционную смесь барботируют газообразным хлористым водородом.

Данный способ имеет ряд преимуществ перед известными:

- уменьшается количество используемой при гидролизе хлороводородной кислоты;

- выход готового очищенного продукта составляет 78-82%;

- исключается использование активированного угля;

- исключается фильтрация горячих солянокислых растворов;

- исключается дорогостоящая операция упаривания концентрированной соляной кислоты.

Таким образом, получение лекарственного препарата - глюкозамина гидрохлорида по предлагаемому способу является менее трудоемким и более экономичным.

Фармакологический Государственный комитет на своем заседании от 6 июня 1995 года (протокол N 14) принял решение о рекомендации к медицинскому применению глюкозамина гидрохлорида в качестве противоартрозного препарата.

Список литературы

1. Патент РФ N 2038095.

2. Патент Швейцарии N 525861.

3. Патент РФ N 2042685.

4. Решение ФК МЗ МП РФ о рекомендации к медицинскому применению Глюкозамина гидрохлрида - препарата, разработанного Пятигорской государственной фармацевтической академией, АО "Севрыбтехцентр" и АО "Севрыба", протокол N 14 от 16 июля 1995 года. // Информация о решениях фармакологического комитета МЗ МП РФ: Новые лекарственные препараты. - М.: 1995, вып. 5, с. 54 и 55. - (ISS N 0132-8603).