[發(fā)明專利]一種N?溴乙酰?7?氨基頭孢烷酸的制備方法

在審

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• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107400694A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李寧;宗敏華;張曉利
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C12P35/04
• 分類號: C12P35/04;C12N9/84;C12N11/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于酶催化及生物制藥領(lǐng)域，具體涉及一種利用固定化青霉素酰化酶催化N-溴乙酰-7-氨基頭孢烷酸合成的方法。

背景技術(shù)

N-溴乙酰-7-氨基頭孢烷酸(N-溴乙酰-7-ACA)是制備頭孢硫脒和頭孢匹林鈉等半合成頭孢菌素的關(guān)鍵中間體(中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,1978,9(4):1；中國抗生素雜志,2012,37(6):455)。頭孢硫脒是我國首個自主研發(fā)成功的半合成頭孢菌素，具有廣譜抗菌活性，對大部分革蘭氏陽性菌、部分革蘭氏陰性菌均具有較強的殺滅作用，尤其是對腸球菌殺滅效果超過臨床所用同類品種。近年來，頭孢硫脒的市場呈穩(wěn)步增長的態(tài)勢。頭孢匹林鈉是美國Bristol研究所研發(fā)的第一代頭孢類半合成抗生素，由日本Bristol公司引進(jìn)技術(shù)開發(fā)。頭孢匹林鈉抗菌活性與頭孢噻吩相仿或略優(yōu)。溶血性鏈球菌和肺炎球菌對頭孢匹林鈉高度敏感。

然而，當(dāng)前工業(yè)上生產(chǎn)N-溴乙酰-7-氨基頭孢烷酸仍采用化學(xué)法：以7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)為原料，在丙酮水溶液中加入弱堿促進(jìn)7-ACA溶解，然后在低溫下加入過量的高活性溴乙酰溴，通過化學(xué)酰化合成N-溴乙酰-7-ACA(中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,1978,9(4):1；中國抗生素雜志,2012,37(6):455)。因此，化學(xué)法制備N-溴乙酰-7-ACA不僅需要使用高活性的酰基供體(溴乙酰溴)、揮發(fā)性有機溶劑，并且需要低溫反應(yīng)，其反應(yīng)條件苛刻、過程復(fù)雜、環(huán)境污染嚴(yán)重，不符合當(dāng)前可持續(xù)社會和環(huán)境發(fā)展的要求。由于原料溴乙酰溴通常用經(jīng)典的Hell-Volhard-Zelinsky反應(yīng)，用P或PBr₃和Br₂在高溫、甚至光照下制備得到，因此在制備過程中無可避免地在羰基α位會形成多溴取代物。當(dāng)以溴乙酰溴為反應(yīng)物，在工業(yè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)由于這些雜質(zhì)的存在導(dǎo)酰化產(chǎn)物中含有高達(dá)10％的二溴取代雜質(zhì)——N-二溴乙酰-7-ACA(中國抗生素雜志，2011,36(4):280)，從而嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)。此外，化學(xué)法制備N-溴乙酰-7-ACA的產(chǎn)率通常不理想，最高僅為73％(中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué),2010 27(2):126)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種綠色、簡單且高效的酶法制備N-溴乙酰-7-ACA的方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種N-溴乙酰-7-氨基頭孢烷酸的制備方法，包括如下步驟：將7-氨基頭孢烷酸溶解在弱堿水溶液中，與酰基供體混合均勻，再加入固定化青霉素酰化酶進(jìn)行反應(yīng)，得到N-溴乙酰-7-氨基頭孢烷酸；所述7-氨基頭孢烷酸濃度為80mM～350mM。

所述7-氨基頭孢烷酸濃度為150mM～200mM。

所述弱堿為氨水、三乙胺或碳酸氫鈉、碳酸氫鉀；所述弱堿水溶液是以去離子水或磷酸鹽緩沖液(100mM,pH 7.5)為溶劑配置的弱堿水溶液。

所述7-氨基頭孢烷酸與弱堿的摩爾比為1:1～1:4。

所述7-氨基頭孢烷酸與弱堿的摩爾比為1:1～1:2。

所述酰基供體為溴乙酸甲酯、溴乙酸乙酯或溴乙酰胺；所述7-氨基頭孢烷酸與酰基供體的摩爾比為1:1.5～1:3。

所述7-氨基頭孢烷酸與酰基供體的摩爾比為1:2～1:2.5。

所述固定化青霉素酰化酶為青霉素酰化酶PGA-750，所述固定化青霉素酰化酶的用量為3U/mL～12U/mL。

所述酶用量為4U/mL～10U/mL，反應(yīng)條件為溫度10℃～40℃，反應(yīng)時間1h～12h，振蕩速度150r/min～300r/min。

所述反應(yīng)條件為溫度20℃～30℃，反應(yīng)時間4h～9h。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

1)采用高效的生物催化劑——青霉素酰化酶催化制備N-溴乙酰-7-ACA。酶作為一種天然的生物催化劑能有效地降低反應(yīng)活化能，故僅需使用活性中等的溴乙酸酯或溴乙酰胺等作為酰基供體，無需使用高活性的溴乙酰溴，不僅極大地提高了反應(yīng)的安全性，而且減少了副產(chǎn)物N-二溴乙酰-7-ACA的形成，從而提高產(chǎn)品品質(zhì)。此外，目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)率高。

2)酶是易生物降解的生物大分子，克服了化學(xué)催化劑環(huán)境不友好的缺點。本發(fā)明反應(yīng)過程簡單易控，條件溫和，且以廉價易得、且環(huán)境友好的水溶液作為反應(yīng)介質(zhì)，無需使用有機溶劑。

3)本發(fā)明以固定化青霉素酰化酶作為催化劑，在反應(yīng)結(jié)束后可以通過簡單的過濾回收固定化酶，既可實現(xiàn)生物催化劑的重復(fù)利用，又易于產(chǎn)物的分離純化。

4)本發(fā)明底物濃度高，反應(yīng)速度快，生產(chǎn)效率高。

附圖說明