[發明專利]連續制備7-氨基頭孢烷酸的方法

在審

• 申請號: 201811148310.2
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN110964772A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 羅暉;常雁紅;仝雙明;秦波;劉子嘉;朱琳琳;孫宏旭;于慧敏;沈忠耀
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C12P35/02
• 分類號: C12P35/02
• 代理公司: 北京永新同創知識產權代理有限公司 11376
• 代理人: 程大軍;欒星明

本發明涉及連續制備7?氨基頭孢烷酸的方法，特別涉及利用頭孢菌素C酰化酶一步酶法催化連續制備7?氨基頭孢烷酸的方法。具體地，該方法包括使包含頭孢菌素C以及碳酸氫銨和/或碳酸銨的水溶液連續通過裝填有固定化頭孢菌素C酰化酶的反應器。本發明還涉及碳酸氫銨和/或碳酸銨在用于維持頭孢菌素C酰化酶催化頭孢菌素C制備7?氨基頭孢烷酸過程中pH的穩定性的用途。

技術領域

本發明涉及連續制備7-氨基頭孢烷酸的方法，特別涉及利用頭孢菌素C酰化酶一步酶法催化連續制備7-氨基頭孢烷酸的方法。

背景技術

7-氨基頭孢烷酸(7-aminocephalosporanic acid)簡稱7-ACA，分子式為C₁₀H₁₂N₂O₅S，是醫藥工業中合成多種頭孢菌素類抗生素的母核，具有十分重要的市場價值。

7-ACA的生產方法有化學法和生物酶法兩種。傳統的化學法具有高污染、高能耗的缺點，其在工業生產中存在諸多問題。相比化學法，生物酶法具有高效、低耗、綠色環保等顯著優勢。目前工業上主要采用一步酶法生產7-ACA，即在頭孢菌素C酰化酶(以下簡稱“CPC酰化酶”)的作用下，底物頭孢菌素C(CPC)直接水解生成α-氨基己二酸和產物7-ACA。

目前，在工業上應用的酶催化中普遍采用純水體系。由于在CPC酰化酶催化CPC生成7-ACA的過程中產生酸性物質，因此需要不斷加堿調節pH以維持催化反應的順利進行，但是，加入強堿的操作會造成局部溶液的pH值過高，這可能會導致酶的失活，使得CPC酰化酶催化穩定性降低。

也有采用磷酸鹽緩沖液體系，但是通常濃度的緩沖液的緩沖容量往往不足以維持反應體系的pH值不變，而且加入緩沖液會影響產物的后續分離(緩沖液中的鹽成分隨7-ACA結晶，使得產物7-ACA的純度下降)，導致產品質量下降和成本增加。

因此，在工業上需要進一步提高CPC酰化酶的催化穩定性。同時，也期望能實現連續生產從而簡化操作并降低成本。

但是，由于7-ACA的一步酶催化過程中產生酸性物質，需要不斷加堿調節pH以維持催化反應的順利進行，在傳統的用于連續反應的填充床反應器中進行酶催化無法實現加入堿液調節pH的操作，難以控制酶催化體系pH值的穩定，從而無法采用填充床反應器這種簡單的連續化催化形式。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種能夠克服現有技術中存在的問題的連續制備7-ACA的方法，在本發明的方法中，酶的穩定性得到提高并且能夠實現連續催化制備7-ACA。

本發明人在研究中發現，通過在催化反應體系中加入碳酸氫銨和/或碳酸銨能夠改善CPC酰化酶的催化穩定性，同時能夠穩定反應體系中的pH值。

與經常用到的緩沖液(例如磷酸鹽、乙酸鹽、硼酸鹽、Tris-HCl和碳酸鈉等)不同，碳酸氫銨和/或碳酸銨本身非常不穩定，通常并不用它配制緩沖液。但本發明人通過研究出人意料地發現在催化體系中加入碳酸氫銨和/或碳酸銨能夠顯著提高CPC酰化酶的催化穩定性，并能夠穩定反應體系中的pH值。

另外，碳酸氫銨和/或碳酸銨很容易在催化產物的后續分離中除去(7-ACA通常采用鹽酸調節pH至酸性來進行沉淀，在此過程中碳酸氫氨和/或碳酸銨會生成二氧化碳去除)，不會影響7-ACA的產品質量。就生產成本而言，碳酸氫銨和碳酸銨價格十分低廉。

附圖說明

圖1是在攪拌釜反應器中分別在純水、磷酸鹽緩沖液以及碳酸氫銨水溶液中進行催化反應的固定化CPC酰化酶微環境中的pH變化。

圖2是一步酶催化連續制備7-ACA的方法示意圖。

具體實施方式

以下更詳細地介紹本發明的各種實施方式。