一種頭孢丙烯的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及頭孢丙烯合成領(lǐng)域，特別地，涉及一種生物法合成頭孢丙烯的方法及 由該方法合成的頭孢丙烯。
【背景技術(shù)】
[0002] 頭孢丙烯（cefprozil)化學(xué)名：該品為（61?，71?)-7-[[(21?)-2-氨基-2-(4-羥 基苯基）乙醜]氛基]-8-氧代_3_[ (Z)-丙-1-烯基]_5_硫雜-1-氣雜雙環(huán)[4. 2. 0] 辛-2-烯-2-甲酸水合物，是一種第二代口服型的頭孢抗生素。頭孢丙烯為第二代頭孢菌 素類抗生素，具廣譜抗菌作用，藥用為一水合物，對化膿性肺炎和無乳鏈球菌、對甲氧西林 敏感的金葡菌作用強(qiáng)，對流感嗜血菌等也有抑制作用。殺菌機(jī)制是阻礙細(xì)菌細(xì)胞壁合成，安 全性好，不良反應(yīng)極低。
[0003] 頭孢丙烯 目前，國內(nèi)外生產(chǎn)頭孢丙烯的工藝路線有化學(xué)法和酶法，國內(nèi)主要采用化學(xué)法合成頭 抱丙稀?；瘜W(xué)法以7_氛基_3_丙烯基_4_頭抱燒酸（7-APRA)為母核首先和二甲基氣硅烷 在二氯甲烷中進(jìn)行反應(yīng)，再與氯甲酸乙酯和對羥基苯甘氨酸鄧鉀鹽在二氯甲燒、DMF等溶劑 中反應(yīng)制得的混合酸酐縮合反應(yīng)得到頭孢丙烯DMF鹽，最后頭孢丙烯DMF鹽經(jīng)過轉(zhuǎn)晶、精制 得到成品頭孢丙烯原料藥?；瘜W(xué)法在二氯甲烷、DMF等有機(jī)溶劑中進(jìn)行合成，對有機(jī)溶劑的 需求量大。反應(yīng)需要在無水低溫條件下進(jìn)行、條件苛刻，過程復(fù)雜，產(chǎn)品的雜質(zhì)多、純度低。 "三廢"的產(chǎn)生量較多，對環(huán)境污染嚴(yán)重。因此，部分企業(yè)采取了生物法制備頭孢丙烯，但目 前國內(nèi)報道的生物法大多反應(yīng)周期長，收率低。
[0004] 酶法以7-APRA和左旋對羥基苯甘氨酸甲酯（或其他衍生物）為底物利用青 霉素?；该复俸铣深^孢丙烯。《頭孢丙烯合成工藝的研究_天津大學(xué)碩士論文2012孫百 虎》中提到利用對羥基苯甘氨酸甲酯和對羥基苯甘氨酸乙二醇酯與7-APRA在PGA-450酰 化酶的作用下催化控制PH=6.5下對接生成頭孢丙烯。溫度控制在25°C，需要12h完成。 在反應(yīng)過程中雖然沒有有機(jī)溶劑的加入，但產(chǎn)生的雜質(zhì)較多，產(chǎn)品純度不高，反應(yīng)周期長， 如果縮短反應(yīng)周期，轉(zhuǎn)化率會大幅降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)特征，本發(fā)明的目的是提供一種頭孢丙烯的合成方法， 以解決現(xiàn)有技術(shù)中酶法合成頭孢丙烯反應(yīng)周期長，雜質(zhì)多，收率低的技術(shù)問題。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種頭孢丙烯的合成方法，在酶存在下，母核7-APRA與左旋對羥基苯甘氨酸酯衍生 物進(jìn)行反應(yīng)，在頭孢丙烯析出之前，以純度大于99%的頭孢丙烯作為晶種加入到反應(yīng)體系 中。
[0007] 作為優(yōu)選的，所述晶種頭孢丙烯的添加濃度彡0. 2%w/V。
[0008] 更為優(yōu)選的，所述晶種頭孢丙烯的添加濃度為0. 2~2% w /V。
[0009] 所述晶種頭孢丙烯在反應(yīng)開始后0~30分鐘時加入。
[0010] 所述酶為固定化酶青霉素?；窹GA-450、IPA-750或固定化酶合成用青霉素酰 化酶。
[0011] 所述左旋對羥基苯甘氨酸酯衍生物為左旋對羥基苯甘氨酸甲酯、左旋對羥基苯甘 氨酸乙酯或左旋對羥基苯甘氨酸乙二醇酯。
[0012] 所述反應(yīng)體系為水；所述母核7-APRA和左旋對羥基苯甘氨酸酯衍生物溶解滴加 或直接加入反應(yīng)體系中。
[0013] 作為優(yōu)選的，所述反應(yīng)的pH值為5. 5-7. 0、反應(yīng)溫度為5-25°C。
[0014] 更為優(yōu)選的，所述反應(yīng)的pH值為6. 0-7. 0、反應(yīng)溫度為10-20°C。
[0015] 所述合成方法制得的頭孢丙烯HPLC含量大于99. 5%。
[0016] 本發(fā)明中，在頭孢丙烯析出前加入頭孢丙烯作為反應(yīng)晶種，提高反應(yīng)過程中頭孢 丙烯的結(jié)晶速度，極大的縮短了反應(yīng)周期。
[0017] 作為晶種的頭孢丙烯純度需大于99%，避免因加入的晶種引入新的雜質(zhì)。晶種的 純度表示其中含雜量，因為不知道晶種中的雜質(zhì)在加入后，會對反應(yīng)造成何種影響，因而純 度不能低。當(dāng)雜質(zhì)過多時，作為晶種加入的頭孢丙烯會增加反應(yīng)體系的雜質(zhì)量，使得反應(yīng)過 程中發(fā)生其他未知的副反應(yīng)，這些副反應(yīng)會降低后續(xù)所得頭孢丙烯的純度，增加過濾提純 的難度，使得此法不適于工業(yè)運用。
[0018] 晶種既可以是不含水的頭孢丙烯也可以含水量較高的頭孢丙烯，既可以是酶法合 成的頭孢丙烯也可以是化學(xué)法合成的頭孢丙烯。優(yōu)選含水量為4. 4~6. 0%的頭孢丙烯，由 于其分子結(jié)構(gòu)中僅含一個水分子，與新生成的頭孢丙烯結(jié)構(gòu)最接近，因而析出效果最優(yōu)，此 時晶種縮短反應(yīng)周期的效果最優(yōu)。
[0019] 加入晶種后，晶種均勻分散于反應(yīng)體系各處。反應(yīng)在固定化酶附近發(fā)生，當(dāng)產(chǎn)生第 一個新的頭孢丙烯分子后，該新產(chǎn)生的頭孢丙烯水合物能受到其附近晶種的分子力吸引， 迅速擺脫固定化酶而溶入反應(yīng)體系中，結(jié)合于晶種上。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，該過程重復(fù)多次， 晶種體積逐漸擴(kuò)大，頭孢丙烯析出。晶種的加入能避免新產(chǎn)生的頭孢丙烯對固定化酶的包 覆，使反應(yīng)周期縮短，產(chǎn)率提高。晶種的添加使得反應(yīng)得到的頭孢丙烯在溶液中能盡快相互 接觸結(jié)晶析出，促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，使得反應(yīng)充分。
[0020] 晶種頭孢丙烯在反應(yīng)生成的頭孢丙烯析出之前加入。進(jìn)一步優(yōu)選為在反應(yīng)混合液 中反應(yīng)發(fā)生前或反應(yīng)發(fā)生時加入，此時可通過實時提取反應(yīng)混合液測定其中頭孢丙烯的生 成量來確定反應(yīng)是否發(fā)生。反應(yīng)發(fā)生時可以是反應(yīng)開始后至頭孢丙烯析出前的任意時段。
[0021] 頭孢丙烯的加入方式既可以是在頭孢丙烯析出前的某一個時間點一次全部加入 反應(yīng)體系中，也可以是分多次地加入反應(yīng)體系中。優(yōu)選為在頭孢丙烯析出前某一時間點一 次全部加入晶種。優(yōu)選晶種的添加濃度多0.2% (w / V)，按此濃度添加，能在反應(yīng)體系中 提供足夠量的結(jié)晶核心，有利于進(jìn)一步縮短反應(yīng)周期。但晶種的添加量不能過大，否則反應(yīng) 體系粘度過大無法操作。優(yōu)選為0.2~2% (w / V)。按此比例添加，既能避免過濃的晶種 加大反應(yīng)體系粘度，使反應(yīng)無法順暢進(jìn)行，又能避免晶種的浪費。
[0022] 所用酶為固定化酶。固定化酶為多孔結(jié)構(gòu)，易附著其他雜質(zhì)。反應(yīng)在固定化酶附近 發(fā)生，反應(yīng)體系中僅存在母核7-APRA與左旋對羥基苯甘氨酸酯衍生物等物質(zhì)，而這些物質(zhì) 的結(jié)構(gòu)與頭孢丙烯結(jié)構(gòu)相差較大，不能作為頭孢丙烯的晶種與之結(jié)合。反應(yīng)所形成的新的 頭孢丙烯無法迅速進(jìn)入溶液中，而此時反應(yīng)快速進(jìn)行，不斷有新的頭孢丙烯生成。反應(yīng)產(chǎn)生 的頭孢丙烯就近附著在固定化酶上并析出。隨著反應(yīng)的進(jìn)行固定化酶上裸露的酶被新產(chǎn)生 的頭孢丙烯覆蓋，反應(yīng)體系中未反應(yīng)的原料物無法接近酶發(fā)生反應(yīng)，隨著反應(yīng)時間的延長， 反應(yīng)不再進(jìn)行。因而現(xiàn)有技術(shù)中酶法反應(yīng)周期較長。
[0023] 酶的加入量可按常規(guī)工藝進(jìn)行選擇、母核7-APRA與左旋對羥基苯甘氨酸甲酯衍 生物的摩爾比也可按常規(guī)工藝選擇。
[0024] 反應(yīng)時反應(yīng)體系pH值優(yōu)選為5. 5~7. 0，進(jìn)一步優(yōu)選為6.0~7.0。由于pH大于 7.0時頭孢丙烯穩(wěn)定性變差，如果反應(yīng)體系維持較高pH值，部分已生成的頭孢丙烯會再次 分解，使得體系中存在一些不確定的雜質(zhì)，為后續(xù)分離提純增加難度。當(dāng)pH值為6. 0~7. 0 時，反應(yīng)體系中新生成的頭孢丙烯穩(wěn)定性高，同時配合晶種的作用，新生成的頭孢丙烯能快 速形成結(jié)晶，避免再次發(fā)生分解，從而縮短反應(yīng)周期，提高產(chǎn)品產(chǎn)率和純度。反應(yīng)體系的pH 值升高時可通過任意常用溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，優(yōu)選為氨水進(jìn)行調(diào)節(jié)。pH值控制手段簡便。反應(yīng) 發(fā)生溫度優(yōu)選為5~25°C，進(jìn)一步優(yōu)選為10~20°C。溫度過高所得頭孢丙烯反式異構(gòu)體 增加。溫度過低會延長反應(yīng)時間，降低酶的活性，使反應(yīng)不充分。因而按此優(yōu)選反應(yīng)溫度 10~2(TC〇
[0025] 按上述方法制得的頭孢丙烯中雜質(zhì)HPLC總含量小于0. 5%，頭孢丙烯HPLC含量大 于99. 5%。說明按此方法制得的頭孢丙烯純度高，提純簡便，適于工業(yè)化應(yīng)用。
[0026] 本發(fā)明具有以下有益效果： 本發(fā)明頭孢丙烯的合成方法：在酶存在下，母核7-APRA與左旋對羥基苯甘氨酸酯衍生 物進(jìn)行反應(yīng)生成頭孢丙烯，在頭孢丙烯析出之前，以純度大于99%的頭孢丙烯作為晶種加 入到反應(yīng)體系中，提高了反應(yīng)效率，縮短了合成周期，提高7-APRA的轉(zhuǎn)化率，并提高所得頭 孢丙烯的純度。
[0027] 本發(fā)明提供的方法為酶法，反應(yīng)過程中僅需酶催化而且以水為溶劑，無需任何有 機(jī)溶劑，綠色環(huán)保，線路簡單，產(chǎn)品收率高，純度高。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于 此。
[0029] 以下對比例及實施例中所得頭孢丙烯均按以下步驟進(jìn)行精制。所用酶為合成用青 霉素?；纲徲诤细砀裆锛夹g(shù)有限公司。以下對比例及實施例中所用原料、儀器均 為市售品。其中，頭孢丙烯母核7-APRA的中文別名為7-氨基-3-丙烯基頭