可可碱精制工艺的优化

刘 晖，韩志杰，黎 冰，石 磊

（1.石药集团新诺威制药股份有限公司，河北 石家庄 051430；2.河北化工医药职业技术学院，河北 石家庄 050026）

可可碱精制工艺的优化

刘 晖1，韩志杰1，黎 冰1，石 磊2

（1.石药集团新诺威制药股份有限公司，河北 石家庄 051430；2.河北化工医药职业技术学院，河北 石家庄 050026）

目的 针对可可碱精制过程中，由于3-甲基黄嘌呤残留高，造成的产品色泽差，质量达不到要求的问题，对精制工艺优化改进。方法 通过优化调整精制工艺过程中可可碱结晶析出 pH值，而将可可碱成品精制步骤由两次降为一次。结果 3-甲基黄嘌呤残留由原可可碱产品中的0.6%降至0.2%以下，产品外观由黄绿色改善为乳白色，产品色泽和质量符合企业要求。结论 该精制工艺简捷，降低了可可碱生产成本，具有很好的工业化前景。

可可碱；精制工艺；优化

可可碱（Theobromine，化学结构见图 1）具有利尿、心肌兴奋、血管舒张、平滑肌松弛等作用，也是生产己酮可可碱［1］的重要中间体，己酮可可碱临床应用较广泛［2］。中国是世界上可可碱最主要供应国，其产量超过全球一半。

图1 可可碱结构图

目前，国内外可可碱工业化生产是以化学合成为主。工业上先合成 3-甲基黄嘌呤母核，再在母核基础上通过甲基化，采用纯化精制工艺操作生产可可碱［3-4］。3-甲基黄嘌呤在通过甲基化反应生产可可碱的过程中反应进行不完全，可可碱粗品中 3-甲基黄嘌呤残存在1%～3%左右，同时受微量杂质影响，可可碱产品外观呈黄绿色，影响可可碱成品质量。而可可碱作为医药中间体，其3-甲基黄嘌呤残留应不高于0.4%，为了达到产品质量标准，就需要增加精制步骤及精制次数，从而导致可可碱产品成本增加。

在工业化生产中，可可碱精制工艺是将其粗品溶于氢氧化钠水溶液中，加入活性炭脱色［5-6］并过滤，中和滤液至中性导致可可碱结晶析出；然后再将可可碱溶于盐酸水溶液，加入活性炭脱色并过滤，中和滤液至中性结晶析出。由于3-甲基黄嘌呤与可可碱结构类似，化学性质接近，此精制工艺不能有效降低可可碱产品中的 3-甲基黄嘌呤的残留，一般只能将由可可碱中的3-甲基黄嘌呤残留由1% ～3%降至0.8%左右，不能达到可可碱质量标准，需要进行两次精制才能达到可可碱的质量标准。

本文通过优化调整可可碱精制过程中结晶时pH条件，将可可碱产品中的3-甲基黄嘌呤残留降至0.4%以下，同时保证产品外观为乳白色，使产品达到相关质量要求。该工艺的改进优化减少了精制步骤，提高了产品质量并降低成本，具有一定工业化的指导意义。

1 试验材料及仪器

1.1 实验材料 3-甲基黄嘌呤对照品（LGC Standards试剂公司，含量：99%）；可可碱对照品（中国食品药品检定研究院，含量：99%）；纯化水（自制）；甲醇（美国Merk公司，色谱级）；活性炭（785型、浙皖振华炭业有限公司）；可可碱粗品（石药集团新诺威公司）；离子膜碱（30%氢氧化钠水溶液，河北冀衡化学股份有限公司）；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 实验仪器 PHS-3c型酸度计（上海雷磁仪器厂）；梅特勒-托利多双量程电子天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）；高效液相色谱仪（日本岛津，包括 LC-6A型输液泵、SPD-6AV型紫外分光光度检测器、7725型手动进样器、C-R6A型积分仪）；柱温箱（Autoscience公司）。

2 检测方法为色谱法［7-10］

Agilent XDB-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；柱箱温度：35℃；流动相：5.4 g·L-1磷酸二氢钾水溶液—甲醇（75∶25）；检验波长：272 nm；进样量：20 μL。

3 实验方法

取同一批次可可碱粗品50.0 g（3-甲基黄嘌呤残留1.5%），加入带回流装置的500 mL四口烧瓶中，加入纯化水300 mL，机械搅拌，水浴锅加热，升温至60℃，滴加入30%离子膜碱至可可碱全部溶解；加入活性炭 6.0 g，升温至 80℃，保温搅拌60 min，趁热过滤除去活性炭，并将滤液降温至室温；使用 5%稀盐酸分别调节不同的 pH值，待可可碱充分结晶析出，再采用布氏漏斗抽滤，用纯化水洗涤滤饼3次，每次使用纯化水400 mL；滤饼在鼓风干燥箱内 80℃干燥 8 h；最终称量并计算产品收率，检测 3-甲基黄嘌呤残留量，并观察可可碱色泽。

通过一系列平行试验对比分析不同pH值条件下可可碱精制收率、3-甲基黄嘌呤残留及产品外观情况，做出评价，确定优化精制工艺条件。

4 实验结果与讨论

使用同一批次可可碱产品进行精制平行试验，按照设计试验方法进行，在脱色后，将滤液降温至室温，分别使用5%的稀盐酸调节 pH值精确到6.0，7.0、8.0、9.0、10.0、11.0，在动态调节 pH过程中，可见有可可碱结晶析出，稳定到指定pH值，待结晶完全后，抽滤、洗涤、干燥，检测干燥产品中的 3-甲基黄嘌呤，结果见表1。

表1 不同 pH值结晶析出可可碱产品中的3-甲基黄嘌呤残留情况

由于可可碱是由3-甲基黄嘌呤作为母核甲基化制备，两者都有一定极性，极性虽然接近但仍存在较小的差异，极性和在水中的溶解度相关联。而不同pH值条件下（当pH＞7.0时），两者在溶液中离解程度不同，影响极性，会造成溶解度的差异。在加热条件下采用活性炭脱色，由于活性炭属于非极性吸附剂，故对水中极性很低的杂质有很好的吸附作用，而对于有一定极性的可可碱吸附较弱，所以不会造成收率的降低。从表 1数据分析，当调 pH值大于9.0时，得到可可碱产品中的3-甲基黄嘌呤残留小于等于 0.3%，满足可可碱质量标准，说明在此工艺点控制下，更多的3-甲基黄嘌呤存在于母液中。

随着pH调高，可可碱的溶解度增加，故在 pH值高时结晶母液残留可可碱较多，从而降低可可碱精制收率。从数据分析，结晶析出 pH＞10.0时可可碱精制收率显著降低。具体当 pH值分别为6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0时，可可碱产品精制收率分别为82.2%、81.8%、81.2%、80.3%、79.1%、70.4%。

表2 不同 pH值结晶析出可可碱产品外观

产品色度对比，结果见表 2。随着可可碱结晶析出 pH值升高，可可碱产品外观逐渐改善，pH＞9.0时可可碱产品外观乳白色，符合可可碱产品质量标准。可可碱结晶析出pH＝10.0时，可可碱精制收率79.1%，相比 pH＝7.0结晶析出可可碱，精制收率略有降低，但产品质量达到标准，且较原工艺减少了一次精制步骤，总收率明显提高，产品生产成本下降。

5 结论

采用调控pH值来优化可可碱精制工艺，在pH＝10.0时，可可碱产品中 3-甲基黄嘌呤残留小于0.2%，产品外观呈白色或乳白色，产品质量提高，达到可可碱质量标准要求。

通过对可可碱精制工艺结晶析出 pH值的优化筛选，提高了可可碱产品质量，优化了可可碱精制工艺流程，显著降低了可可碱生产成本。进行工艺验证，证明该工艺重现性好，简捷易控制，可以工业化采用。

［1］ 宋丽华，谢业兴.己酮可可碱的合成工艺改进［J］.山东医药工业，2011，20（5）：4.

［2］ 鲁 琼.己酮可可碱药理作用研究新进展［J］.中国社区医师（医学专业），2012，14（5）：13.

［3］ 李兴泰，舒瑞友，丰宇胜.可可碱生产方法［P］.中国，CN101896484A，2010-11-24.

［4］ 李兴泰，舒瑞友，丰宇胜.3-甲基黄嘌呤二钠盐甲化制备可可碱的新方法［P］.中国，CN101220032，2008-07-06.

［5］ 陆朝阳，李爱民.活性炭对芳香有机物的吸附作用力研究进展［J］.离子交换与吸附，2011，27（5）：474-480.

［6］ 李 洁，熊 莲，张海荣，等.粉状活性炭颗粒制备、脱色性能及再生性能研究［J］.化工新型材料，2012，40（12）：137-139.

［7］ 王靖宇，姚 尧，张 颖，等.简化RP-HPLC法同时测定茶碱和可可碱的含量［J］.化学世界，2010，51（7）：12-14，17.

［8］ 李 萌，刘 斐，孙 松，等.高效液相色谱法测定多索茶碱注射液有关物质与含量［J］.安徽医药，2013，17（12）：2046-2049.

［9］ 杨宏伟.HPLC法测定复方茶碱麻黄碱片中可可碱、盐酸麻黄碱、茶碱和咖啡因的含量［J］.中国药事，2007，21（2）：101-102，111.

［10］卢金清，戴 艺，梁 欢，等.可可粉中可可碱和咖啡因的TLC鉴别及HPLC法含量测定［J］.食品工业，2013，34（12）：185-188.

Purification techniques of theobromine

LIU Hui，HAN Zhi-jie，LI Bing，et al
（CSPC Innovation Pharmaceutical Co.，Ltd.，Shijiazhuang，Hebei 051430，China）

Objective To optimize the purification process of theobromine in order to reduce the residue 3-methylxanthine which results in poor color and quality of theobromine.Methods The purification process was optimized from twice to once by adjusting the pH value during crystallization of theobromine.Results The residue 3-methylxanthine was reduced to NMT 0.2%from 0.6%in theobromine.The appearance of theobromine was improved from yellowish green to opalescent.And final product＇s quality met the enterprise’s standards.Conclusions This recovery process is simple，which results in cost saving and provides industrial prospects of theobromine.

theobromine；purification process；optimize

10.3969／j.issn.1009-6469.2014.08.006

2014-01-20，

2014-03-10）

基金课题：河北省高等学校科学技术研究青年基金项目（No QN20131108）；河北化工医药职业技术学院重点立项课题（No YZ201308）

石 磊，男，副教授，高级工程师，研究方向：新药开发与生化制药工艺，E-mail：2005hbsl＠163.com