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拉克替醇的合成
拉克替醇(lactitol,I)化学名为4-β-D-吡喃乳糖基-D-山梨醇。它是肝门脉系统脑病的有效治疗药,不能在小肠中被分解吸收而以原形进入结肠,在结肠内被肠内微生物中的拟杆菌和乳酸杆菌降解,在此过程中生成醋酸、丙酸和丁酸,从而酸化结肠内容物,减少结肠对氨的吸收。本品另一特点是便于使用,不太甜,也不具有热值,对健康人或糖尿病人的血糖或胰岛素水平无影响,加入饮料中也不影响其药理作用。本品分解成短链有机酸后提高了结肠的渗透压,增加了液体的流入,故本品有轻泻作用。药理、毒理实验表明,人体对本品耐受性好,最大耐受量为74g/d,且毒性低,安全度大。
1 工艺改进
拉克替醇的制备,文献报道大多采用乳糖为起始原料,经活性镍催化氢化制得,但压力较高,均需10MPA以上,工业化生产有一定难度。
1.1 催化剂活化
将380g氢氧化钠溶入1500ml水中,放入4L烧杯内,在搅拌的同时,逐次少量加入300gNi-Al合金(1:1),用水浴冷却,使温度不超过50℃,投料正交实验,并按L8(27)正交表进行实验和数据分析,选择了最佳水平的工艺条件。同时对工艺做了如下改进:
(1)革除原料预处理,对产品质量无影响,粗品无需纯化即可达到质量标准要求,这样大大简化了操作工序;
(2)改进催化剂的活化过程,使之适合于工业化生产;
(3)通过取样跟踪判断反应终点,使产品质量有了保障;
(4)在最后的浓缩结晶工序中,通过控制浓缩液的浓度,并在适当的温度下投入适量的晶种,使产率和质量都有了提高,同时由于结晶不再坚固而大大减小了劳动强度;
(5)阴离子交换树脂在使用过程中极易中毒,表现为树脂发黑,用氯化钠和氢氧化钠混合液处理后,使用周期明显延长,同时也节约了树脂成本。
2 实验部分
2.1 催化剂活化
将380g氢氧化钠溶入1500ml水中,放入4L烧杯内,在搅拌的同时,逐次少量加入300gNi-Al合金(1:1),用水浴冷却,使温度不超过50℃投料完置,待泡沫平静下来,再在热水浴上以90~95℃ 的温度加热2~5h ,并经常加水使溶液保持定量。待氢的生成完毕后,冷却,使Ni沉淀,用倾泻法除去上部浑浊液,反复用水洗涤直至洗液对石蕊试纸呈中性为止,接着用200mL95%乙醇洗3次后,存放在盛满无水醇的带封闭塞子的容器中(可保存6个月)。
2.2 拉克替醇的制备
将乳糖(100g,0.277mol)和蒸溜水(300mL,16.67mol)雷氏镍(10g,自制)加入高压釜,密闭,通氢气3次排除釜内空气后,加压至5MPa,启动搅拌,速度保持在75r/min以上,夹套加热至反应内温在100~110℃之间,间歇通氢气维持反应釜内压为5.5~6.5MPa。反应结束,滤除活性镍,滤液依次过300g(湿重)732阳离子交换树脂和717阴离子交换树脂后,加活性炭5g加热回流30min,趁热过滤,滤液分次置于250mL圆底烧瓶内减压蒸发至糊状,置于不锈钠器皿中,密闭自然结晶完全,过滤,少量蒸馏水淋洗,得白色结晶性粉末拉克替醇(70g,70%),mp94.0~95.0℃,含量99.4%(标准97%~103%)。
表1 L8(27)正交试验因素水平表
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因素
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催化剂用量 反应温度 釜压 搅拌速度
水 平 /g /℃ /MPa /r/min
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1 10 100~110 4.5~5.5 75
2 15 110~120 5.5~6.5 85
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3 讨论
(1)以乳糖为起始原料,经活性镍催化氢化一步法制得拉克替醇,工艺简单,投资少,反应易于控制,产品纯度高,收率较高,且三废少,易于工业化生产;
(2) 催化氢化是一个气-液-固三相非均相反应,有效搅拌、适当的氢压和催化剂相对密度对反应速度和产品质量的影响至关重要。反应进行的完全与否及浓缩度的控制,直接影响产品的质量和收率,通过取样跟踪判断反应终点,在浓缩过程中严格控制温度和浓缩液稠度,使产品质量有了很好的保障;
(3) 因采用间歇式生产方式,交换过程产品有损失(淋洗不彻底)。若采用连续生产,收率还可提高。
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