CN100519564C - 头孢拉定的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种头孢拉定的制备方法，采取在酶的催化作用下，使7-ADCA与双氢苯甘氨酸甲酯在装有双水相体系的酶催化反应器中反应形成头孢拉定，通过上、下相分离过滤出头孢拉定，并使母液返回到酶催化反应器循环反应。本发明采用酶法合成头孢拉定，所用溶剂少，降低了对环境的污染，采用双水相体系设置，可以在反应的过程中及时将抑制反应的产物及一些副产物分离，并实现合成反应与产物分离的循环进行，从而大大提高了反应的转化率。

Description

头孢拉定的制备方法
技术领域
本发明涉及一种头孢拉定的制备方法，属于生物制药技术领域。
背景技术
头孢拉定是第一代头孢菌素，为半合成广谱头孢菌素，主要用于头孢拉定敏感细菌所致急性咽炎、扁桃体炎、中耳炎、支气管炎、肺炎等呼吸道感染和生殖泌尿感染及皮肤软组织感染等治疗。
目前头孢拉定原料药的生产主要以中国和印度为主，生产工艺主要采用化学合成，但由于β-内酰胺类抗生素在化学合成过程中产生大量的工业废水，处理成本高，并且对环境造成一定的压力。为此，欧洲及日本的生产商正在逐步采用酶转化工艺，如申请号为CN200480018394.8的一种头孢拉定的制备方法，采用在酶的作用下，使7-氨基脱乙酰氧基头孢烷酸(简称7-ADCA)与活化形式的D-二氢苯基甘氨酸(简称DHa)反应得到头孢拉定，此方法避免了环境污染，但生物催化剂不仅价格昂贵，且催化性能易受PH值、温度、离子强度和有机溶剂影响；同时在反应过程中还存在产物、副产物对反应的抑制，使催化剂性能得不到最大的发挥。此外，由于反应底物和产物分子结构通常比较接近，它们的一些理化性质极为相似，这给下游分离提取带来了一定的困难。因此，提高生产效率要解决的关键之一在于如何使生物催化剂发挥最佳的催化性能，同时减少反应底物和副产物对反应的抑制，并提高产物的提取效率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种环境污染少、生产效率高的头孢拉定的制备方法。
本发明为实现上述目的，采取的技术方案为，一种头孢拉定的制备方法，该方法包括：
1、存在酶的情况下，使7-ADCA与双氢苯甘氨酸甲酯在装有双水相体系的酶催化反应器中反应形成头孢拉定。
上文所述的双氢苯甘氨酸甲酯，也可以被替换成能与7-ADCA反应形成头孢拉定的双氢苯甘氨酸甲酯、双氢苯甘氨酸乙酯、双氢苯甘氨酸丙酯、双氢苯甘氨酸丁酯或D-二氢苯基甘氨酸。
所述的双水相体系是指将硫酸镁/聚乙二醇、硫酸氨/聚乙二醇、混合磷酸盐KHP/聚乙二醇的任意一种，与水投入到反应器中，离心振荡至组分完全溶解后，以2000r/min的转速离心20min至两相分离，优选采用硫酸镁/聚乙二醇体系，更优选的为质量分数占20％的聚乙二醇、质量分数占15％的硫酸镁。
所述反应器中的反应PH值为5.5～6.5，优选为6.5。
所述反应温度5～20℃，优选为10～20℃，特别优选为15℃。
所述的作为催化剂的酶是指青霉素酰基转移酶，优选为固定化青霉素酰化酶(载体为聚丙烯纤维、醋酸纤维、氨基硅胶、树脂、硅藻土)与腈水合酶配合作用。
2、在反应1的过程中定时从上、下相中抽样，用HPLC分析出反应物与产物的浓度，进行完最后一次检测后将上、下相分离，上相溶液分离至结晶反应器中，过滤出头孢拉定，并使母液循环到酶催化反应器。
在上述反应1进行约3小时后，在此阶段，每隔半小时从上、下相中抽样，用HPLC分析出反应物与产物的浓度，进行完最后一次检测，当转化率达到60～75％的时候，转动离心装置，再次将上、下相分离。
分离后的上相组成为头孢拉定、7-ADCA、双氢苯甘氨酸甲酯；下相组成为青霉素酰化酶、7-ADCA、双氢苯甘氨酸甲酯，将上相溶液通过酶催化反应器循环到结晶反应器中，过滤掉头孢拉定并使母液返回到酶催化反应器，待反应循环约3小时后，95％的7-ADCA转化成头孢拉定。再次在催化反应器中加入青霉素酰胺酶进行高酰化，以使最后返回到酶催化反应器中的母液转化完全。
3、结晶
在结晶反应器中，温度控制在T＝10℃，用硫酸将PH稳定保持在6.5，启动离心装置，将产物头孢拉定离心，用丙酮洗涤、烘干、过筛、混合后，得头孢拉定成品分批包装。
本发明涉及的化学反应式如下：
Figure C200610155495D00071
本发明的原理：
本发明采用在双水相体系完成头孢拉定的合成，由于双水相体系是两种水溶性不同的聚合物或一种聚合物和无机盐的混合溶液，在一定的浓度下，体系自然就会分成互不相溶的两相。被分离物质进入双水相体系后由于表面性质、电荷间作用和各种作用力(如憎水键、氢键和离子键)等因素的影响，在两相间的分配系数K不同，导致其在上下相的浓度不同，从而达到分离目的，表一为本发明中各组分在双水相体系中的分配情况。
表1：各组分在双水相体系中的分配情况
Figure C200610155495D00081
其中：
KA为7-ADCA的分配系数；KP为双氢苯甘氨酸甲酯的分配系数；
KC为头孢拉定的分配系数；KE为青霉素酰氨酶的分配系数；
本发明的有益效果：
1、本发明采用酶法合成头孢拉定，所用溶剂少，缩短了工艺步骤，其工艺过程所产生的废水与化学合成相比，污水排放量可下降90％以上，降低了对环境的污染。
2、本发明采用的用于催化作用的固定化酶易于分离，且可以循环使用；有利于反应过程的连续化和自动化控制；从而降低了生产成本，也提高了生产效率。
3、本发明采用双水相体系设置，可以在反应的过程中及时将抑制反应的产物及一些副产物分离，并实现合成反应与产物分离的循环进行，可使原有的酶促反应的转化率提高6～10个百分点。
具体实施方式
实施例1
将双氢苯甘氨酸甲酯与7-ADCA以1：1的比例溶于装有双水相体系的反应容器中，加入4mol/L硫酸调节体系的PH值为5.0，用温控装置将反应液的温度控制在T＝5℃，大约1小时加入固定化青霉素酰化酶(载体为聚丙烯纤维、醋酸纤维、氨基硅胶、树脂、硅藻土)与腈水合酶，使它们在下列条件下进行酰化：温度T＝15℃、PH＝6.5，连续反应大约3小时，打样分析结果为65％的7-ADCA已转化成头孢拉定。在此阶段，每隔半小时从上下相中抽样，用HPLC分析出反应物与产物的浓度，进行完最后一次检测，转动离心装置，再次将上、下相分离，将上相溶液通过酶催化反应器循环到结晶反应器中，过滤掉头孢拉定并使母液返回到酶催化反应器中，此时结晶反应器中的温度控制在T＝10℃，用硫酸将PH稳定保持在6.5，启动离心装置，将产物头孢拉定离心，用丙酮洗涤、烘干、过筛、混合后，得头孢拉定成品分批包装。如此循环约3小时后，95％的7-ADCA转化成头孢拉定。
实施例2
将双氢苯甘氨酸甲酯与7-ADCA以1：1的比例溶于装有双水相体系的反应容器中，加入4mol/L硫酸调节体系的PH值为6.5，用温控装置将反应液的温度控制在T＝20℃，大约1小时加入固定化青霉素酰化酶(载体为聚丙烯纤维、醋酸纤维、氨基硅胶、树脂、硅藻土)与腈水合酶，使它们在下列条件下进行酰化：温度T＝15℃、PH＝6.5，连续反应大约3小时，打样分析结果为70％的7-ADCA已转化成头孢拉定。在此阶段，每隔半小时从上下相中抽样，用HPLC分析出反应物与产物的浓度，进行完最后一次检测，转动离心装置，再次将上、下相分离，将上相溶液通过酶催化反应器循环到结晶反应器中，过滤掉头孢拉定并使母液返回到酶催化反应器中，此时结晶反应器中的温度控制在T＝10℃，用硫酸将PH稳定保持在6.5，启动离心装置，将产物头孢拉定离心，用丙酮洗涤、烘干、过筛、混合后，得头孢拉定成品分批包装。如此循环约3小时后，95％的7-ADCA转化成头孢拉定。
实施例3
将双氢苯甘氨酸甲酯与7-ADCA以1.5：1的比例溶于装有双水相体系的反应容器中，加入4mol/L硫酸调节体系的PH值为6.5，用温控装置将反应液的温度控制在T＝10℃，大约1小时加入固定化青霉素酰化酶(载体为聚丙烯纤维、醋酸纤维、氨基硅胶、树脂、硅藻土)与腈水合酶，使它们在下列条件下进行酰化：温度T＝15℃、PH＝6.5，连续反应大约3小时，打样分析结果为75％的7-ADCA已转化成头孢拉定。在此阶段，每隔半小时从上下相中抽样，用HPLC分析出反应物与产物的浓度，进行完最后一次检测，转动离心装置，再次将上、下相分离，将上相溶液通过酶催化反应器循环到结晶反应器中，过滤掉头孢拉定并使母液返回到酶催化反应器中，此时结晶反应器中的温度控制在T＝10℃，用硫酸将PH稳定保持在6.5，启动离心装置，将产物头孢拉定离心，用丙酮洗涤、烘干、过筛、混合后，得头孢拉定成品分批包装。如此循环约3小时后，97％的7-ADCA转化成头孢拉定。

Claims (10)

1、一种头孢拉定的制备方法，该方法包括：
a、存在青霉素酰基转移酶的情况下，使7-ADCA与双氢苯甘氨酸甲酯在装有硫酸镁/聚乙二醇、硫酸氨/聚乙二醇、混合磷酸盐KHP/聚乙二醇的任意一种双水相体系的酶催化反应器中反应形成头孢拉定；
b、在反应a的过程中定时从上、下相中抽样，HPLC测定，当催化反应的转化率达到60～75％时将上、下相分离，上相溶液分离至结晶反应器中，过滤出头孢拉定，并使母液循环到酶催化反应器；
c、在结晶反应器中，启动离心装置，将产物头孢拉定离心，用丙酮洗涤、烘干、过筛、混合后，得头孢拉定成品分批包装。
2、根据权利要求1所述的一种头孢拉定的制备方法，其特征在于：步骤a中与7-ADCA反应形成头孢拉定的反应物为D-二氢苯基甘氨酸。
3、根据权利要求1所述的一种头孢拉定的制备方法，其特征在于：步骤a中所述的双水相体系是指将硫酸镁/聚乙二醇、硫酸氨/聚乙二醇、混合磷酸盐KHP/聚乙二醇的任意一种，与水投入到反应器中，离心振荡至组分完全溶解后，以2000r/min的转速离心20min至两相分离。
4、根据权利要求3所述的一种头孢拉定的制备方法，其特征在于：所述双水相体系为硫酸镁/聚乙二醇双水相体系。
5、根据权利要求1所述的一种头孢拉定的制备方法，其特征在于：步骤a中反应PH值为5.5～6.5。
6、根据权利要求1所述的一种头孢拉定的制备方法，其特征在于：步骤a中反应温度为10～20℃。
7、根据权利要求6所述的一种头孢拉定的制备方法，其特征在于：所述反应温度为15℃。
8、根据权利要求1所述的一种头孢拉定的制备方法，其特征在于：所述青霉素酰基转移酶为固定化青霉素酰化酶与腈水合酶。
9、根据权利要求1所述的一种头孢拉定的制备方法，其特征在于：所述步骤b中当转化率达到70％的时候，转动离心装置，使上、下相分离。
10、根据权利要求1所述的一种头孢拉定的制备方法，其特征在于：所述结晶反应器中温度为10℃，PH值为6.5，
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