盐酸及丁醇加量对林可霉素盐酸结晶的影响及其最佳控制方案确定

李 丹

(江西国药有限责任公司)

盐酸林可霉素是对林可霉素的改进，作为一种酸性抗生素，在盐酸林可霉素的各个生产工序中，林可霉素盐酸结晶是非常重要的一步，而且其收率在工艺生产中还有待提高。为了使盐酸林可霉素能够达到较好的结晶质量和结晶收率，需要分析林可霉素盐酸结晶中盐酸加量及丁醇加量对盐酸林可霉素生产的影响，通过实验和实践进行确认，并找出两者的最佳控制方案，使林可霉素盐酸结晶能够达到理想的效果。

实验方法、结果及实践论证：

林可霉素发酵液通过板框过滤、丁醇萃取、丁醇浓缩、碱性纯水洗涤及减压浓缩，成为单位浓度在28—35万u/ml，透光度≥50%的碱性林可霉素丁醇浓缩液。将质量合格的碱性林可霉素丁醇浓缩液压入盐酸结晶罐中，首先加入一定量的盐酸，使林可霉素在酸性条件下与盐酸生成盐酸林可霉素，接着加入一定量的丁醇，因盐酸林可霉素在丁醇中溶解度很小而形成过饱和溶液(丁醇可以饱和盐酸中带来的水分)，通过结晶原理，使盐酸林可霉素晶体从丁醇相中析出，同时某些与林可霉素极性相似的有机碱性杂质停留在丁醇相中从而被清除。

1 实验方法及数据分析

(1)对盐酸加量控制的实验方法及数据分析

由于在林可霉素盐酸结晶过程中，加入盐酸不但使盐酸与林可霉素化学反应生成盐酸林可霉素，同时能够降低盐酸林可霉素溶液的pH值，由于其pH值的高低与盐酸林可霉素在水相与丁醇相中的分配系数K值密切相关，而在理论上可以证明，盐酸林可霉素在水相与丁醇相的分配系数K值越大，则林可霉素盐酸结晶效果最为理想。因此，要确定对结晶过程中盐酸加量的控制，首先应确定盐酸林可霉素溶液PH值与盐酸林可霉素在水和丁醇之间的分配系数K值的关系。

在不同pH值条件下，将盐酸林可霉素溶解液(以丁醇饱和)与丁醇(以水饱和)以(1：1，V/V)混合，于30℃恒温条件下充分震荡混合20min，使盐酸林可霉素在两相间的分配达到平衡。静置分层，分别用旋光法测定两相中盐酸林可霉素的单位浓度，并用pH计测定平衡水相的pH值，计算并记录各种pH值所对应的分配系数K的值，作表如下：

平衡水相pH5.55.04.54.03.53.02.52.01.51.0水相单位(u/ml)22160227682398626056279432897829282291002824726604丁醇相单位(u/ml)3078288228222772261125642503253025672687K值7.27.98.59.410.711.311.711.511.09.9

pH值对盐酸林可霉素在水相和丁醇相的分配系数K值影响很大。由上表可以看出，随着pH值的降低，分配系数K值不断加大，当pH值等于2.5时，盐酸林可霉素在水和丁醇间的分配系数呈现最大值(K=11.7)，pH值继续降低，分配系数K值存在下降趋势。因此可确定在林可霉素盐酸结晶过程中，当盐酸林可霉素平衡水相pH值控制在2.5左右时进行结晶，其结晶效果在理论上是最为理想的。

将同一批号质量合格的林可霉素丁醇浓缩液各500ml分别装入10个1000ml烧杯中，控制其温度30℃，按不同CP盐酸(浓度36%)加量均匀加入盐酸，进行盐酸结晶操作(加完CP盐酸后，适量加入丁醇以饱和CP盐酸中的水分)，测量pH值、粗粉效价、重量，计算出结晶收率，记录数据并作表如下：

编号浓缩液总亿ml×u/mlCP盐酸加量kg/十亿pH值粗粉效价103u/g粗粉重量g粗粉总亿103u结晶收率%1500×3166000.154.7837134.98112978.2671.372500×3166000.204.2840141.28118675.2074.973500×3166000.253.2833167.44139477.5288.114500×3166000.303.0836168.81141125.1689.155500×3166000.352.6831171.77142740.8790.176500×3166000.402.2844167.02140964.8889.057500×3166000.452.0829169.60140598.4088.828500×3166000.501.7839166.28139508.9288.139500×3166000.551.3834165.97138418.9887.4410500×3166000.601.0841163.97137898.7787.11

CP盐酸的加入使其与林可霉素反应生成了盐酸林可霉素，同时降低了溶液的pH值，形成了盐酸林可霉素的过饱和溶液，从而使得盐酸林可霉素得以从丁醇相中析出。从上表中可以看出：当CP盐酸加量在0.25—0.45kg/十亿时，其pH值范围正好控制在2.0—3.2之间，根据前一实验的分析论证，此时其理论结晶效果应该最好，实验数据也正好证实了这一点，盐酸林可霉素结晶收率在CP盐酸加量控制在0.25—0.45kg/十亿范围内时，其结晶收率都达到了88.5%以上，结晶效果最为理想。而当CP盐酸加量低于0.25kg/十亿或高于0.45kg/十亿时，随着溶液pH值的偏高和偏低，盐酸林可霉素的结晶收率都有不同程度的下降。

由此可见，当CP盐酸(36%)加量控制在0.25—0.45kg/十亿时，pH值也能控制在2.5左右，此时林可霉素盐酸结晶收率达到最高。

(2)对丁醇加量控制的实验方法及数据分析

在林可霉素盐酸结晶过程中加入丁醇的作用主要体现在三个方面：首先，加入一定量的丁醇可以饱和盐酸结晶过程中加入的CP盐酸中的水分，降低纯水相的在两相中的百分比，从而有利于林可霉素盐酸结晶收率的提高；其次，加入一定数量的丁醇可以使盐酸林可霉素晶核之间的间隙适宜相互之间的碰撞，促进盐酸林可霉素晶体的生长，从而有利于盐酸林可霉素晶体的质量；最后，加入一定数量的丁醇能够较多的吸收与林可霉素极性相似的有机相杂质，同时能够起到洗涤盐酸林可霉素晶体的作用，从而有利于林可霉素盐酸结晶的质量。

取同一批号质量合格的林可霉素丁醇浓缩液各500ml分别装入10个1000ml烧杯中，控制其温度30℃，加入CP盐酸(浓度36%)并调节pH值到2.5，随后按不同丁醇加量均匀加入丁醇，进行林可霉素盐酸结晶实验，测量粗粉效价、粗粉重量，观察粗粉质量，计算出结晶收率，记录各项数据并作表如下：

编号浓缩液总亿ml×u/ml丁醇加量L/十亿粗粉效价103u/g粗粉重量g粗粉总亿103u结晶收率%粗粉质量1500×3166001.0833121.83101484.3964.11颗粒细小2500×3166001.2834141.77118236.1874.69颗粒细小3500×3166001.4839158.24132763.3683.87颗粒不均匀4500×3166001.6841161.76136040.1685.94颗粒不均匀5500×3166001.8840166.08139507.2088.13颗粒粗大均匀6500×3166002.0837170.12142390.4489.95颗粒粗大均匀7500×3166002.2841169.67142692.4790.14颗粒粗大均匀8500×3166002.4844169.10142720.4090.16颗粒粗大均匀9500×3166002.6840169.89142707.6090.15颗粒粗大均匀10500×3166002.8835170.79142609.6590.09颗粒粗大均匀

在盐酸林可霉素溶液pH值控制在一定时，丁醇加量的多少对盐酸林可霉素粗粉结晶收率存在一定的影响，同时丁醇加量的多少还对盐酸林可霉素粗粉的外观影响巨大。通过图表可以看出：当丁醇加量较低时，林可霉素盐酸结晶收率完全达不到生产工艺要求，生成的盐酸林可霉素晶体质量也不合格(为细粉状白色颗粒)；随着丁醇加量的不断增加，林可霉素盐酸结晶的收率不断提高，而且盐酸林可霉素晶体质量也随之变好，当丁醇加量达到2.0L/十亿时，林可霉素盐酸结晶收率已经达到了89.95%，晶体颗粒均匀，在此条件下的实验结果完全达到生产工艺的要求；而当丁醇加量进一步加大时，其结晶收率提高不明显，甚至稍有下降。

由以上分析可以确定，当丁醇加量控制在≥2.0L/十亿时，林可霉素盐酸结晶收率及结晶效果最为理想，也符合经济生产的要求。

2 实践方法及结果论证

通过实验可以初步确定在林可霉素盐酸结晶过程中，理想的盐酸加量为0.25—0.45kg/十亿，丁醇加量为≥2.0L/十亿，为了确定它们在实际生产中的效果，需要通过实践生产来进行验证。

选取盐酸林可霉素生产中的连续5个生产批号在盐酸结晶岗位进行林可霉素盐酸结晶生产实验，控制盐酸加量为0.25—0.45kg/十亿，丁醇加量为≥2.0L/十亿，记录结晶收率及晶体质量，监控最终成品质量并作表如下：

生产批号盐酸加量丁醇加量结晶收率晶体质量090200470.31kg/十亿2.0 L/十亿90.21%颗粒均匀090200480.31kg/十亿2.1 L/十亿89.54%颗粒均匀090200490.33kg/十亿2.1 L/十亿90.54%颗粒均匀090200500.33kg/十亿2.0 L/十亿90.43%颗粒均匀090200510.33kg/十亿2.0 L/十亿90.29%颗粒均匀

生产批号成品检测结果性状结晶度色级鉴别比旋度pH值水分含量B组分09020047符合规定符合规定符合规定符合规定+141.7°4.34.1%83.9%4.1%09020048符合规定符合规定符合规定符合规定+139.9°4.24.0%84.3%4.1%09020049符合规定符合规定符合规定符合规定+141.4°4.24.0%84.2%4.0%09020050符合规定符合规定符合规定符合规定+141.2°4.24.0%84.0%4.2%09020051符合规定符合规定符合规定符合规定+141.0°4.24.2%84.2%4.2%

在林可霉素盐酸结晶的实际生产中，按照实验中确定的盐酸及丁醇加量进行生产实践，其实际生产中效果非常理想，其结晶收率达到了90%，晶体质量均匀；而且最终产品质量也符合生产工艺及药典要求。

由以上实践论证可以确定，在林可霉素盐酸结晶工序中，在其它生产工艺因素(结晶温度、结晶时间等)一定的情况下，控制盐酸加量在0.25—0.45kg/十亿，丁醇加量≥0.20L/十亿时，林可霉素盐酸结晶效果最为理想，药品生产更为经济。