CN1127531A - β-内酰胺衍生物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

β-内酰胺衍生物的制备方法，其中在酶催化反应中β-内酰胺环偶联到D-苯基甘氨酸酰胺上，然后将酶、固体D-苯基甘氨酸和β-内酰胺衍生物分离，其特征在于：酶催化反应后所得混合物首先至少除去酶和固体D-苯基甘氨酸，然后在pH7.5-8.5之间用适当的醛处理，从而生成D-苯基甘氨酸酰胺的席夫碱，最后将该D-苯基甘氨酸的席夫碱分离出来，用适当的醛处理的步骤最好在分离出β-内酰胺衍生物之前进行。

Description

β-内酰胺衍生物的制备方法
本发明涉及β-内酰胺衍生物的制备方法，其中在酶催化反应中β-内酰胺环偶联到D-苯基甘氨酸酰胺上，然后将固体的苯基甘氨酸和β-内酰胺衍生物分离。
WO-A-9201061叙述了β-内酰胺环与酰化剂发生酶催化偶联反应生成β-内酰胺衍生物的过程。特别是，作为酰化剂提到了苯基甘氨酸和对羟基苯基甘氨酸的酯类和酰胺类。产物的回收和精制可按公知的方法进行，如通过结晶。用这种方法虽然可以获得高收率和高纯度，但是实际上很难使留在反应混合物中的物质，如未转化的苯基甘氨酸酰胺、未转化的β-内酰胺环状化合物、溶液中形成的苯基甘氨酸和结晶后留在溶液中的β-内酰胺衍生物彼此分离，达到再利用的目的。
由于酶催化偶联反应中苯基甘氨酸酰胺相对于β-内酰胺环状化合物来说是大量过量的-苯基甘氨酸酰胺与β-内酰胺环状化合物的最佳摩尔比通常为2-9之间，因此为了确保酶催化反应的高收率，颇为重要的是必须回收未转化的苯基甘氨酸酰胺，以便得到一种商业上具有吸引力的方法。
因此，本发明提供一种方法，从而能以简便方法回收85％以上纯的苯基甘氨酸酰胺，甚至可在β-内酰胺衍生物被分离出来之前回收。
按照本发明可达到这一目的，即酶催化反应后所得到的混合物首先至少除去酶和固体苯基甘氨酸，然后在pH7.5-8.5之间用适当的醛处理，从而生成苯基甘氨酸酰胺的席夫碱，再将该苯基甘氨酸的席夫碱分离出来。
令人惊奇的是现已发现，在该方法中生成了苯基甘氨酸的席夫碱，而醛不与其他化合物(胺类)形成席夫碱，这就意味着其他化合物仍然溶解在混合物中。这就更加令人惊奇了，因为通常已知的是，当胺与醛接触时就会发生反应生成一种席夫碱，然后就会以席夫碱的形式沉淀出来。然而，反应混合物中存在的β-内酰胺好象实际上完全留在溶液中，而苯基甘氨酸酰胺则好象实际上完全与所加入的醛发生反应。
还必须指出的是，US-A-4172846叙述了通过形成席夫碱来分离L-苯基甘氨酸和D-苯基甘氨酸的方法。该文献根本没有论及从也含有β-内酰胺的混合物中选择性分离苯基甘氨酸酰胺的可能性。此外，在实例中在所有情况下，分离都是在pH约10.5的条件下进行的，而这个pH值在本发明的方法中是禁止使用的，这是因为在这样高的pH下β-内酰胺衍生物是不稳的。本发明方法中的pH值是在7.5-8.5之间。在这个范围的pH值下，一部分苯基甘氨酸酰胺在反应混合物中将会以盐的形式存在，因此，妨碍了席夫碱的形成。
从酶催化偶联反应后所得到的反应混合物中除去了酶和固体的苯基甘氨酸之后所得到的混合物通常含有生成的β-内酰胺衍生物、D-苯基甘氨酸酰胺、剩下的β-内酰胺环状化合物和生成的D-苯基甘氨酸，相对于所生成的β-内酰胺衍生物而言，其量例如，D-苯基甘氨酸酰胺为1-7当量、β-内酰胺环状化合物为0.02-1当量、D-苯基甘氨酸为0.1-2当量。本发明还涉及从这样的混合物中除去苯基甘氨酸酰胺的方法。
本发明的方法还具有这样的优点，即可以用简便的方法，例如通过过滤或萃取把D-苯基甘氨酸酰胺以纯的形式分离出来。较好是在通过结晶回收β-内酰胺衍生物之前把D-苯基甘氨酸酰胺分离出来。这就提供了进一步的优点，即β-内酰胺衍生物作为产品回收得到简化，因为当D-苯基甘氨酸酰胺仍存在于该混合物中时β-内酰胺衍生物的溶解度较高。β-内酰胺衍生物可以用已知方法回收和精制。
在本发明的范围内，所谓β-内酰胺衍生物应理解为用活化形式的D-苯基甘氨酸作为酰化剂使β-内酰胺环状化合物酰化而得到的半合成β-内酰胺。这种化合物常常用作抗生素，如氨必西林、头孢力新和头孢氯。已知的β-内酰胺环状化合物例如有6-氨基青霉烷酸(6-APA)、7-氨基头孢菌酸(7-ACA)、7-氨基-3-氯-3-头孢烯-4-羧酸酯、7-氨基脱乙酰氧基-头孢菌酸(7-ACDA)等。
酶催化偶联反应可以按已知方式，如WO-A-92/01061中所述方式进行。
本发明方法中所用的酶可以是任何一种能催化该反应的适用的酶。这种酶可以从已知的微生物，例如醋酸杆菌属、气单胞菌属、Aphanocladium、节杆菌属、头孢杆菌、棒杆菌属、埃希氏菌属、黄杆菌属、假单胞菌属和黄单胞菌属。
酶催化反应中所使用的D-苯基甘氨酸酰胺可以以游离的D-苯基甘氨酸酰胺的形式或以酸加成盐的形式使用，例如与pKa＜5的酸，如乙酸、甲酸、硫酸、盐酸或硝酸生成的加成盐。
各反应物的浓度并不严格，较好是这样来选择，使得当酶催化反应完毕时，除了所生的D-苯基甘氨酸以外，所有其它成分仍留在溶液中。可以用水作为溶剂，但是也可以使用有机溶剂。进行酶催化反应的温度通常在0-40℃之间：pH通常在5-8.5之间。
较好是用苯甲醛来形成D-苯基甘氨酸酰胺的席夫碱。
使用苯甲醛的优点是使得席夫碱的分离和苯甲醛的回收都比较简单。使用苯甲醛的另一个优点是它不与水混溶，所以它作为萃取剂远比其它萃取剂优越，因为所形成的光活性苯基甘氨酸酰胺的席夫碱溶于苯甲醛中，而反应混合物中的其它成分则溶于水中。
本发明的方法也可以用其它醛类来进行，只要这些醛类符合下列要求即可：
1.它们必须能很容易与D-苯基甘氨酸酰胺形成水不混溶的席夫碱；
2.所形成的席夫碱必须能很容易分解，而不会使甲醛分解；
3.D-苯基甘氨酸酰胺和反应混合物中其它成分在水中和有机溶剂中的溶解度必须有明显的差别。
苯甲醛和取代的苯甲醛都是非常符合上述所有要求的化合物的极好的例子。
所谓苯甲醛也应理解为取代的苯甲醛，如低级烷基苯甲醛、卤代苯甲醛、硝基苄基醛和低级烷氧基苄基醛。低级烷基或低级烷氧基是指含有1-5个碳原子的烷基或烷氧基。
用苯甲醛形成席夫碱的反应可在0-50℃，优选5-45℃的温度下进行。如果相对于苯基甘氨酸酰胺，使用等摩尔量，例如0.9-2，特别是0.95-1.1当量的苯甲醛来形成席夫碱，而无需添加该酰胺的席夫碱的另一种溶剂，就可以得到D-苯基甘氨酸酰胺的席夫碱的沉淀。而其它组分则仍然溶解在母液中。如果使用过量的苯甲醛，则苯甲醛不仅起着反应试剂的作用，而且也起着溶剂的作用，因此将得到两相。也可以使用苯甲醛和其它溶剂的混合物，如与甲苯、氯仿、甲基·异丁基酮、四氯乙烷、乙酸乙酯和乙酸丁酯的混合物。
用等摩尔量的强酸，如硫酸进行酸化(直至pH＝2-3)，使席夫碱分解成醛和D-苯基甘氨酸酰胺，就能容易地从D-苯基甘氨酸酰胺的席夫碱中回收相应的酰胺。如此得到的D-苯基甘氨酸酰胺可以返回到酶催化偶联反应步骤中。
本发明将由下面实例进一步说明，但不限于该实例。
实例1
在500ml烧瓶中依次加入：0.56g 7-ADCA、15.1g头孢力新·1H2O、1.18g D-苯基甘氨酸、19.9g D-苯基甘氨酸酰胺·0.5H2SO4、185.4g H2O、8.1g H2SO4(98％)和9.8g 25％氨水溶液(相当于酶催化制备头孢力新，接着除去酶和固体D-苯基甘氨酸后得到的反应混合物)。
该溶液(250.0g)的pH值为8.0。
在20℃于1分钟内在搅拌加入1当量(10.6g)苯甲醛。2小时后滤出所生成的白色固体物质，用3×20ml水洗涤，然后干燥。
D-苯基甘氨酸席夫碱收率：20.8g(纯度＞99％)；头孢力新、苯基甘氨酸和7-ADCA的量各小于0.5％。

Claims (8)

1.β-内酰胺衍生物的制备方法，其中在酶催化反应中β-内酰胺环偶联到D-苯基甘氨酸酰胺上，然后将酶、固体D-苯基甘氨酸和β-内酰胺衍生物分离，其特征在于：酶催化反应后所得混合物首先至少除去酶和固体D-苯基甘氨酸，然后在pH7.5-8.5之间用适当的醛处理，最后将该D-苯基甘氨酸的席夫碱分离出来。
2.按照权利要求1的方法，其中用适当的醛处理的步骤是在分离出β-内酰胺衍生物之前进行的。
3.从含有β-内酰胺衍生物、D-苯基甘氨酸酰胺和β-内酰胺环状化合物的混合物中回收D-苯基甘氨酸酰胺的方法，其特征在于：用适当的醛处理该混合物，从而生成D-苯基甘氨酸酰胺的席夫碱，然后将该D-苯基甘氨酸酰胺的席夫碱分离出来。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于：相对于β-内酰胺衍生物的含量而言，该混合物含有1-7当量的D-苯基甘氨酸酰胺、0.1-2当量的D-苯基甘氨酸和0.02-1当量的β-内酰胺环状化合物。
5.按照权利要求1-4中任何一项的方法，其中β-内酰胺环状化合物选自6-APA、7-ACA、7-氨基-3-氯-3-头孢烯-4-羧酸酯和7-ADCA。
6.按照权利要求1-5中任何-项的方法，其中作为醛使用的是苯甲醛。
7.按照权利要求1-6中任何一项的方法，其中醛处理步骤在5-45℃的温度下讲行。
8.按照权利要求1-7中任何一项的方法，其中相对于D-苯基甘氨酸酰胺的量而言，苯甲醛的加入量为0.95-1.1当量。
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