紫红素18工艺开发新突破：实现千克级叶绿素a衍生物规模化制备

《Organic Preparations and Procedures International》：Process Development of Purpurin 18: Paving the Way for Kilogram-Scale Manufacturing of Chlorophyll a Derivatives

本研究针对传统方法从叶绿素a制备紫红素18(PP18)存在的产率低、操作难等问题，开发了基于螺旋藻粉的叶绿素a提取纯化新工艺，并通过Q-TOF-MS分析阐明了两步氧化机理，最终成功实现千克级PP18的规模化生产，为叶绿素a衍生物的应用提供了重要技术支撑。

　　

在光动力治疗和功能材料领域，叶绿素a衍生物展现出巨大应用潜力，其中紫红素18(Purpurin 18, PP18)作为一种重要的光敏剂，因其优异的光物理性质备受关注。然而，传统从叶绿素a或其衍生物制备PP18的方法长期面临产率不稳定、操作复杂性高的问题，且从未实现过千克级规模的工业化生产。这一技术瓶颈严重制约了PP18在医药和材料领域的深入应用。

为解决这一难题，来自第一三共株式会社工艺技术研究所的研究团队在《Organic Preparations and Procedures International》上报道了一项突破性进展。他们开发了一套安全、稳健且可放大的PP18合成工艺，首次实现了千克级规模的工业化生产。

本研究主要采用了几项关键技术方法：首先选用易得且成本效益高的螺旋藻粉作为原料，通过改进Watanabe等人建立的沉淀法，建立了高效的叶绿素a提取纯化工艺；其次利用四极杆飞行时间质谱(Q-TOF-MS)对反应过程进行系统分析，明确了PP18合成的反应机理；最后基于机理研究结果，优化了反应条件并成功进行了工艺放大，使用1200公斤螺旋藻粉进行了规模化生产。

研究结果部分，团队取得了以下重要发现：

在叶绿素a提取纯化方面，研究人员对Watanabe法进行了重要改进，建立了一套操作简便的纯化流程。该工艺不仅显著提高了操作便利性，还实现了高回收率和优异纯度的双重目标，为后续反应提供了高质量的原料保障。

在反应机理研究方面，通过Q-TOF-MS的精细分析，团队首次明确了叶绿素a转化为PP18的两步氧化机制。研究发现在反应过程中会经过一个关键的酮羧酸中间体，这一发现为后续反应条件的优化提供了理论依据。

在工艺放大验证方面，基于机理研究的深入认识，研究人员对反应条件进行了系统性优化。最终使用1200公斤螺旋藻粉成功制备出10.5公斤高纯度叶绿素a，并进一步转化为3.9公斤PP18，实现了从实验室到工业化生产的成功跨越。

研究结论表明，该工作不仅首次报道了PP18的千克级规模化制备方法，更重要的是通过阐明反应机理为叶绿素a衍生物的工艺开发建立了新的技术范式。讨论部分进一步指出，这项研究为解决叶绿素a衍生物规模化生产的技术瓶颈提供了重要解决方案，其建立的工艺策略和分析方法可推广至其他高附加值天然产物衍生物的制备过程，对促进光动力治疗药物和功能材料的产业化发展具有深远意义。