盐酸林可霉素结晶工艺研究

＊王维兴 马思丽 王鸿发 刘万莲

（宁夏泰益欣生物科技股份有限公司 宁夏 750205）

在抗生素药物中，几乎85%的产品最终是以晶体形式呈现。盐酸林可霉素即一种以晶体形式呈现的重要抗生素药物。在药物生产过程中，最重要的环节是结晶过程，这不仅影响着药物的最终收率和质量，也决定着药品的药效与稳定性，同时，结晶收率的提高也对提高医药产品的总收率及降低成本起着关键作用[1]。因此，结晶不仅是药品生产中的分离提纯手段，也是制备具有药物活性及高稳定性的固体药品的关键步骤[2]。

盐酸林可霉素是一类林可酰胺类抗生素，主要用于治疗败血症、呼吸道感染、骨骼和关节感染等疾病，因副作用少、药效发挥快而被广泛应用于临床治疗[3]。目前国际市场对优质盐酸林可霉素的需求量很大，一方面直接用于临床；另一方面用于半合成各种林可霉素衍生物。因此，盐酸林可霉素是一种可以被深入研究并且具有广阔应用前景的药物[4]。

目前我国对盐酸林可霉素的研究主要集中于发酵与提纯方面，关于盐酸林可霉素结晶工艺的研究比较少。现根据盐酸林可霉素易溶于水，难溶于丙酮的特点，以水为溶剂，丙酮为溶析剂，探究在溶析结晶过程中结晶温度、搅拌转速、溶析剂滴加速率、溶剂与溶析剂体积分数比、晶种加入量、养晶时间等因素对盐酸林可霉素结晶收率的影响，确定适宜的结晶工艺条件，为开发高质量的盐酸林可霉素工业化结晶工艺提供基础依据及参考。

1.仪器与试剂

(1)试剂

丙酮（分析纯）和甲醇（色谱纯），均购自天津市风船化学试剂有限公司；去离子水，由宁夏泰益欣生物科技股份有限公司提供。

(2)仪器设备

表1 实验仪器

2.材料与方法

（1）实验材料。盐酸林可霉素溶解液由宁夏泰益欣生物科技股份有限公司提供。

（2）实验方法。将盐酸林可霉素溶解液加至结晶器中，以200 r/min 的转速搅拌溶解，用蠕动泵按6 mL/min 的流加速率加溶析剂丙酮，出现晶核时停止加丙酮，加入2%的晶种，保持转速不变搅拌30 min后，按照原来的流加速率加溶析剂，溶析剂流加完毕后，25 ℃陈化养晶3 h，经离心机脱水后得到湿粉。单因素实验通过改变上述条件重复操作过程。

（3）结晶收率。根据盐酸林可霉素结晶前后质量计算结晶收率，具体计算公式如下：

3.结果与分析

（1）结晶温度对盐酸林可霉素结晶收率的影响。温度主要通过影响溶解度进而影响结晶收率[5]。本实验在结晶温度分别为5 ℃、10 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃的条件下，考察了结晶温度对盐酸林可霉素结晶收率的影响。结果如图1 所示，随着结晶温度的升高，盐酸林可霉素结晶收率呈先上升后下降的趋势，这可能是因为结晶温度过低时，溶液过饱和度过大，爆发成核产生细小晶体，在过滤、洗涤过程中易损失。结晶温度过高，会加快溶液中分子的运动和碰撞频率，使溶解度增加，微小晶体溶解加快，导致收率减小。在结晶温度为25 ℃时，盐酸林可霉素结晶收率达到最大值，因此选择适宜的结晶温度为25 ℃。

图1 结晶温度对盐酸林可霉素结晶收率的影响

（2）搅拌转速对盐酸林可霉素结晶收率的影响。搅拌速度是影响结晶的重要因素，主要是改变分子间运动和剪切力，然后影响体系的混合状态和二次成核状态，最终影响产品的收率及质量[6]。本实验在搅拌转速分别为100 r/min、150 r/min、200 r/min、250 r/min、300 r/min 的条件下，考察了搅拌转速对盐酸林可霉素结晶收率的影响。结果如图2 所示，随搅拌转速的增快，盐酸林可霉素结晶收率呈先上升后下降的趋势，当搅拌转速为100 r/min 时收率最低，这可能是因为当搅拌速率过低时，结晶釜内的液体流动性较差，加入的溶析剂不能快速分散，使溶液中局部过饱和度过大，产生大量细晶；当搅拌转速在100～200 r/min 区间内，结晶收率逐渐增大，这可能是因为搅拌转速的增大促使溶液传质传热速率加快，增加了分子间的有效碰撞机率，使晶体的成核速率和生长速率加快，从而导致产品结晶收率的提升；当搅拌转速在200～300 r/min 区间内，收率逐渐减小，这可能是因为当搅拌转速过大时，会加剧晶体与晶体、晶体与搅拌桨以及晶体与结晶釜内壁之间的碰撞频率，使晶体破碎，降低结晶收率。因此，选择适宜的搅拌转速为200 r/min。

图2 搅拌转速对盐酸林可霉素结晶收率的影响

（3）溶析剂滴加速率对盐酸林可霉素结晶收率的影响。溶析剂滴加速率对结晶收率也有影响，本实验在溶析剂滴加速率分别为2 mL/min、4 mL/min、6 mL/min、8 mL/min、10 mL/min 的条件下，考察了溶析剂滴加速率对盐酸林可霉素结晶收率的影响。结果如图3 所示，随溶析剂滴加速率的增大，盐酸林可霉素结晶收率呈先上升后下降的趋势，溶析剂滴加速率为2 mL/min 时结晶收率最小，这可能是因为溶析剂滴加速率较低时，结晶液的过饱和度增加缓慢，晶体的成核速率和生长速率较慢，晶体析出动力不足，因此晶体析出缓慢且粒径小；溶析剂滴加速率在2～8 mL/min范围内，结晶收率逐渐上升，这可能是因为溶析剂滴加速率的增大使溶液过饱和度也变大，晶体析出动力变大，促使晶体不断析出，进而使结晶收率增大；溶析剂滴加速率在8～10 mL/min 范围内，结晶收率逐渐下降，这可能是由于溶析剂滴加速率过高，会导致溶液局部过饱和度过大，易产生爆发成核现象，析出大量细晶，在处理过程中易损失。综上表明溶析剂滴加速率过高或过低都会导致结晶收率下降，选择8 mL/min 作为适宜的溶析剂滴加速率。

图3 溶析剂滴加速率对盐酸林可霉素结晶收率的影响

（4）溶剂与溶析剂体积分数比对盐酸林可霉素结晶收率的影响。溶剂与溶析剂体积分数比也是影响结晶收率及质量的重要因素之一[7]。本实验在溶剂与溶析剂体积分数比分别为1:4、1:6、1:8、1:10、1:12的条件下，考察了溶剂与溶析剂体积分数比对盐酸林可霉素结晶收率的影响。结果如图4 所示，随着溶剂与溶析剂体积分数比的增大，盐酸林可霉素结晶收率也逐渐增大。当溶剂与溶析剂体积分数比在1:10～1:12 范围内，结晶收率趋于稳定，此时继续增加溶析剂的比例对提高结晶收率影响不大。当溶析剂丙酮比例较低时，结晶液过饱和度较低，推动力不足，晶体不易析出，此时结晶收率较低；当加大溶析剂丙酮的体积比，溶液过饱和度增大，结晶推动力变大，结晶收率升高。溶剂与溶析剂体积分数比为1:12 时晶体收率较1:10 时的变化不大。综合考虑经济效益，选择适宜的溶剂与溶析剂体积分数比为1:10。

图4 溶剂与溶析剂体积分数比对盐酸林可霉素结晶收率的影响

（5）晶种加入量对盐酸林可霉素结晶收率的影响。在溶液结晶过程中，添加一定量的晶种有助于提高晶体粒径及收率[8]。本实验在晶种加入量分别为0、1%、2%、3%、4%的条件下，考察了晶种加入量对盐酸林可霉素结晶收率的影响。结果如图5 所示，随着晶种添加量的增加，盐酸林可霉素结晶收率呈先上升后下降的趋势，这说明添加适量的晶种可以提高其结晶收率，但加入量过多，会导致溶液的过饱和度变大，晶体生长太快而产生团聚、粘壁等现象，影响结晶收率。晶种添加量在2%～3%范围内，结晶收率几乎不增高，在3%～4%范围内，结晶收率逐渐下降。综合考虑经济效益，选择适宜的晶种添加量为2%。

图5 晶种添加量对盐酸林可霉素结晶收率的影响

（6）养晶时间对盐酸林可霉素结晶收率的影响。养晶时间即陈化时间，该过程会使部分粒径较小的晶体溶解，而粒径大的晶体则继续生长，因此延长养晶时间也是工业中提升结晶收率的常用方式[9]。本实验在养晶时间分别为0 h、2 h、4 h、6 h、8 h 的条件下，考察了养晶时间对盐酸林可霉素结晶收率的影响。结果如图6 所示，随着养晶时间的延长，结晶收率呈先上升后下降的趋势，这可能是因为养晶时间过长，细小晶体发生溶解以及晶体粘壁现象严重，导致收率下降。当养晶时间在6～8 h 范围内，结晶收率下降，在2～6 h 范围内，结晶收率趋于稳定。综合考虑经济效益，选择适宜的养晶时间为2 h。

图6 养晶时间对盐酸林可霉素结晶收率的影响

4.结论

本研究以盐酸林可霉素为研究对象，探究了在溶析结晶过程中结晶温度、搅拌转速、溶析剂滴加速率、溶剂与溶析剂体积分数比、晶种加入量、养晶时间等影响因素对盐酸林可霉素结晶收率的影响。结果表明，随结晶温度的升高、搅拌转速的增大、溶析剂滴加速率的增加，盐酸林可霉素结晶收率都呈先上升后下降的趋势，分别在结晶温度25 ℃、搅拌转速200 r/min、溶析剂滴加速率8 mL/min 时达到最大值；随溶剂与溶析剂体积分数比逐渐增大，结晶收率呈逐渐增大趋势，在1:10～1:12 区间内增长缓慢；随晶种添加量的增加，结晶收率呈先上升后缓慢下降的趋势，晶种添加量在2%～3%区间内，晶体收率几乎不增高，之后逐渐下降；随养晶时间的增加，结晶收率呈先增高后缓慢下降的趋势，在养晶时间为2～6 h 区间内，收率趋于稳定。综合分析以上影响因素，得到盐酸林可霉素较佳结晶工艺条件，为工业上制备高产量的盐酸林可霉素产品提供了基础依据和参考。