CN107881209A - 酶法合成头孢丙烯的方法 - Google Patents

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张闯
洪荣川
袁明华
罗开伟
徐飞
刘中权
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Abstract

本发明涉及一种酶法合成头孢丙烯的方法，将7‑APRA和D‑对羟基苯甘氨酸衍生物加入至水中搅拌混合，加入PGA合成酶进行反应，反应结束之后，分离酶、粗粉、清液，粗粉加入到清液中，调PH值溶清，加入N,N‑二甲基甲酰胺，控温15‑20℃，调节PH值5.0‑6.5析晶，搅拌后降温至5‑10℃养晶，过滤，然后在40‑45℃下干燥得头孢丙烯DMF络合物，将所得的头孢丙烯DMF络合物加入水中，控温10‑20℃，搅拌转晶,过滤，然后将湿粉加入水中，控温10‑20℃，调节PH值4.5‑5.5析晶，最后过滤、洗涤、干燥得到头孢丙烯成品。本发明反应时间短，产生的杂质少，利于分离纯化，减少溶媒使用，降低安全、环保压力，产品收率高、纯度高。

Description

酶法合成头孢丙烯的方法
技术领域
本发明属于医药技术领域，具体涉及一种酶法合成头孢丙烯的方法。
背景技术
头孢丙烯(cefprozil)，化学名为(6R,7R)-7-[[(2R)-2-氨基-2-(4-羟基苯基)乙酰]氨基]-8-氧代-3-[(Z)-丙-1-烯基]-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸水合物，是一种第二代口服型的头孢抗生素，结构式如式Ⅰ所示。头孢丙烯为第二代头孢菌素类抗生素，具广谱抗菌作用，对G+、G-菌和厌氧菌的抗菌活性均很强，对G+菌活性尤为突出。头孢丙烯药用为一水合物，对化脓性肺炎和无乳链球菌、对甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌作用强，对流感嗜血菌等也有抑制作用。杀菌机制是阻碍细菌细胞壁合成，安全性好，不良反应极低。1991年12月获FDA批准上市，临床用于敏感菌所致的轻、中度感染，包括上、下呼吸道感染，以及皮肤和皮肤软组织感染。
头孢丙烯合成方法很多，但本世纪以前均是化学合成方法，其制备工艺所用原料以及辅料较多，要使用大量的溶剂如：二氯甲烷、丙酮等，反应条件也较为苛刻，往往要求-50℃以下的低温，成本高，污染大。化学法以7-氨基-3-丙烯基-4-头孢烷(7-APRA)为母核首先和三甲基氯硅烷在二氯甲烷中进行反应，再与氯甲酸乙酯和对羟基苯甘氨酸邓钾盐在二氯甲烷、DMF等溶剂中反应制得的混合酸酐缩合反应得到头孢丙烯DMF盐，最后头孢丙烯DMF盐经过转晶、精制得到成品头孢丙烯原料药。化学法在二氯甲烷、DMF等有机溶剂中进行合成，对有机溶剂的需求量大。反应需要在无水低温条件下进行、条件苛刻，过程复杂，产品的杂质多、纯度低。“三废”的产生量较多，对环境污染严重。
进入到21世纪后，随着生物技术的发展和酶基因改造技术的突破，用生物合成技术代替传统化学合成方法渐成一种新的药物合成的发展趋势。生物酶法合成具有污染少，仅以水为媒介，合成成本低，比化学反应副反应少，质量高的特点。酶法以7-APRA和左旋对羟基苯甘氨酸甲酯(或其他衍生物)为底物利用青霉素酰化酶酶促合成头孢丙烯。《头孢丙烯合成工艺的研究-天津大学硕士论文2012孙百虎》中提到利用对羟基苯甘氨酸甲酯和对羟基苯甘氨酸乙二醇酯与7-APRA在PGA-450酰化酶的作用下催化控制PH＝6.5下对接生成头孢丙烯。温度控制在25℃，需要12h完成。在反应过程中虽然没有有机溶剂的加入，但产生的杂质较多，产品纯度不高,反应周期长，如果缩短反应周期，转化率会大幅降低。目前国内报道的生物法大多反应周期长，收率低。
发明内容
针对现有技术的上述技术特征，本发明的目的是提供一种头孢丙烯的合成方法，以解决现有技术中酶法合成头孢丙烯反应周期长，杂质多，收率低的技术问题。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种酶法合成头孢丙烯的方法，包括如下进行的步骤：
(1)将7-APRA和D-对羟基苯甘氨酸衍生物加入至水中搅拌混合，加入PGA合成酶，控温5-10℃保温反应1-6小时，反应结束之后，分离酶、粗粉、清液，粗粉加入到清液中，调PH值溶清，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，控温15-20℃，调节PH值5.0-6.5析晶，搅拌15-45min后降温至5-10℃养晶15-45min，过滤，然后在40-45℃下干燥得头孢丙烯DMF络合物；
(2)将步骤(1)所得的头孢丙烯DMF络合物加入水中，控温10-20℃，搅拌转晶，然后经过滤、洗涤、干燥得到头孢丙烯成品。
其中，D-对羟基苯甘氨酸衍生物以D-对羟基苯甘氨酸甲酯为例，步骤(1)的反应式如下所示：
步骤(2)的反应式如下所示：
本发明中，反应所需原料均通过商业途径获得。
优选的，步骤(1)中，控温5-10℃保温反应1-6小时，HPLC监控至7-APRA≤3.0％反应终止。
优选的，步骤(1)中，采用100-120目筛网分离酶、粗粉、清液。
优选的，步骤(1)中，粗粉加入到水中，调PH值0.8-1.2溶清。
优选的，步骤(1)中，所述的D-对羟基苯甘氨酸衍生物为D-对羟基苯甘氨酸甲酯和/或D-对羟基苯甘氨酸乙酯。
优选的，步骤(1)中，所述7-APRA与D-对羟基苯甘氨酸衍生物的投料摩尔比为1:1-3，所述的水的添加量为每1g所述的头孢丙烯母核添加3-5倍的水。
优选的，步骤(1)中，所述N,N-二甲基甲酰胺的加入量为水的2-5倍。
优选的，步骤(2)中，所述的水的添加量为所述的头孢丙烯DMF络合物质量的1.5-5倍。
优选的，步骤(2)中，搅拌转晶10-50min，搅拌转晶后，过滤，所得的湿粉再加入水中，控温10-20℃调PH值溶清，然后调节PH值4.5-5.5析晶，搅拌15-45min后降温至0-5℃养晶30min-2h，过滤，然后干燥得头孢丙烯成品。
优选的，步骤(2)中，在40-45℃下干燥。
本发明的有益效果在于：
1)本发明酶法合成头孢丙烯，选择性高，反应时间短，产生的杂质少，利于分离纯化，减少溶媒使用，降低安全、环保压力。
2)中间合成的头孢丙烯粗粉在水中与N,N-二甲基甲酰胺络合除杂，分离纯化效果好，收率高。
3)头孢丙烯DMF络合物在纯化水中直接打浆解络得到头孢丙烯一水合物，再在纯化水中重结晶一次，反应主要溶剂均是水，没有用到其他溶媒，节能环保，反应条件温和，产品破坏小，杂质少，制备的头孢丙烯成品纯度高。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
将40g(0.1665mol)7-APRA，34g(0.1876mol)侧链加入到120g的纯化水中，加入PGA合成酶28g，控温5-10℃保温反应5小时，HPLC监控至7-APRA≤3.0％止；反应结束之后，用100目筛网分离酶和粗粉、清液，粗粉加入到清液中用盐酸调PH值1.0溶清，然后加入600gN,N-二甲基甲酰胺，控温15-20℃用氨水调节PH值5.0-6.5析晶，搅拌30min后降温至5-10℃养晶30min，过滤，然后在40-45℃下干燥得73.1g头孢丙烯DMF络合物，收率95.3％，纯度≥98.4％，浅黄色。
将73.1g(0.1578mol)头孢丙烯DMF络合物加入150g纯化水中，控温10-20℃搅拌30min后过滤，过滤出来的湿粉加入100g纯化水中，控温10-20℃用盐酸调PH值1.0溶清，用氨水调节PH值4.5-5.5析晶，搅拌30min后降温至0-5℃养晶1h，过滤，然后在40-45℃下干燥得54.4g头孢丙烯成品，收率84.6％，纯度≥99.6％，浅黄色。
实施例2
将40g(0.1665mol)7-APRA，34g(0.1876mol)侧链加入到160g的纯化水中，加入PGA合成酶28g，控温5-10℃保温反应5小时，HPLC监控至7-APRA≤3.0％止；反应结束之后，用100目筛网分离酶和粗粉、清液，粗粉加入到清液中用盐酸调PH值1.0左右溶清，然后加入600g N,N-二甲基甲酰胺，加入1g针剂活性炭脱色、过滤后，控温15-20℃用氨水调节PH值5.0-6.5析晶，搅拌30min后降温至5-10℃养晶30min，过滤，然后在40-45℃下干燥得74.8g头孢丙烯DMF络合物，收率97.5％，纯度≥99.1％，淡黄色。
将74.8g(0.1615mol)头孢丙烯DMF络合物加入180g纯化水中，控温10-20℃搅拌30min后过滤，过滤出来的湿粉加入120g纯化水中，控温10-20℃用盐酸调PH值1.0左右溶清，然后加入1g针剂活性炭脱色、过滤后，用氨水调节PH值4.5-5.5析晶，搅拌30min后降温至0-5℃养晶1h，过滤，然后在40-45℃下干燥得57.5g头孢丙烯成品，收率89.5％，纯度≥99.6％，淡黄色。
实施例3
将43.8g(0.1665mol)7-APRA，90.53g(0.4995mol)侧链加入到200g的纯化水中，加入PGA合成酶28g，控温5-10℃保温反应5小时，HPLC监控至7-APRA≤3.0％止；反应结束之后，用100目筛网分离酶和粗粉、清液，粗粉加入到清液中用盐酸调PH值1.0左右溶清，然后加入1000g N,N-二甲基甲酰胺，加入2g针剂活性炭脱色、过滤后，控温15-20℃用氨水调节PH值5.0-6.5析晶，搅拌30min后降温至5-10℃养晶30min，过滤，然后在40-45℃下干燥得76.5g头孢丙烯DMF络合物，收率99.75％，纯度≥99.9％，淡黄色。
将76.5g(0.1652mol)头孢丙烯DMF络合物加入300g纯化水中，控温10-20℃搅拌30min后过滤，过滤出来的湿粉加入150g纯化水中，控温10-20℃用盐酸调PH值1.0左右溶清，然后加入1g针剂活性炭脱色、过滤后，用氨水调节PH值4.5-5.5析晶，搅拌30min后降温至0-5℃养晶1h，过滤，然后在40-45℃下干燥得63.9g头孢丙烯成品，收率99.5％，纯度≥99.9％，淡黄色。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种酶法合成头孢丙烯的方法，其特征在于，包括如下进行的步骤：
(1)将7-APRA和D-对羟基苯甘氨酸衍生物加入至水中搅拌混合，加入PGA合成酶，控温5-10℃保温反应1-6小时，反应结束之后，分离酶、粗粉、清液，粗粉加入到清液中，调PH值溶清，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，控温15-20℃，调节PH值5.0-6.5析晶，搅拌15-45min后降温至5-10℃养晶15-45min，过滤，然后在40-45℃下干燥得头孢丙烯DMF络合物；
(2)将步骤(1)所得的头孢丙烯DMF络合物加入水中，控温10-20℃，搅拌转晶，然后经过滤、洗涤、干燥得到头孢丙烯成品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，控温5-10℃保温反应1-6小时，HPLC监控至7-APRA≤3.0％反应终止。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，采用100-120目筛网分离酶、粗粉、清液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，粗粉加入到水中，调PH值0.8-1.2溶清。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的D-对羟基苯甘氨酸衍生物为D-对羟基苯甘氨酸甲酯和/或D-对羟基苯甘氨酸乙酯。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述7-APRA与D-对羟基苯甘氨酸衍生物的投料摩尔比为1:1-3，所述的水的添加量为每1g所述的头孢丙烯母核添加3-5倍的水。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述N,N-二甲基甲酰胺的加入量为水的2-5倍。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的水的添加量为所述的头孢丙烯DMF络合物质量的1.5-5倍。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，搅拌转晶10-50min，搅拌转晶后，过滤，所得的湿粉再加入水中，控温10-20℃调PH值溶清，然后调节PH值4.5-5.5析晶，搅拌15-45min后降温至0-5℃养晶30min-2h，过滤，然后干燥得头孢丙烯成品。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，在40-45℃下干燥。
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