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6-氨基青霉烷酸的制备方法

发布日期:2019/5/23 10:23:20

概述[1][2]

6-氨基青霉烷酸(6-aminopenicillanic acid,6-APA)为白色片状结晶,是合成各种半合成青霉素的重要中间体,用途很广。以此为原料进行化学结构修饰,接上不同结构的侧链,可以制造出对青霉素耐药菌敏感、抗菌谱更广的新的半合成青霉素,如氨苄青霉素、羟氨苄青霉素、苯氧甲基青霉素,以及其它的具有更宽抗菌谱的各种半合成青霉素。目前国内6-APA的年产量超过30000吨。

制备方法[1]

目前工业上去除青霉素侧链裂解成6-APA,主要有微生物酶催化裂解法和化学裂解法。随着生物工程技术的迅速发展,采用固定化酶或固定化细胞生产6-APA,不仅工艺大为简化,经济效益明显,且可得到纯度较高的6-APA。近年来酶法逐渐成为工业上生产6-APA的主流。

化学裂解法。用于工业生产的化学裂解的工艺路线是:在极低的温度下,先将青霉素的羧基转变成硅酯保护起来,再使侧链上的酰胺活化,通过形成青霉素取代亚胺醚衍生物,然后在极温和的条件下,选择性地水解断链成6-APA。

生物酶催化法。在自然界中细菌、放线菌、酵母和高等真菌都可以产生青霉素酰化酶。随着现代生物技术的发展,在酶的菌株改良、发酵自动化、酶的大规模化、酶的固定化、反应器设计、后续工艺等各个领域同时取得进展,青霉素酰化酶用于6-APA的制备已经非常成熟。固定化酶可以重复使用,容易从反应液中分离,可以有效防止对产物的蛋白污染和微生物污染等。在反应器内加入一定量的固定化酶,把一定浓度的青霉素溶液与固定化酶在搅拌的作用下,使酶和青霉素充分接触。在酶的催化下,青霉素不断的裂解成6-APA和苯乙酸,溶液的pH值下降,补加一定浓度的氨水使pH值维持在8.0,当pH值不在下降并维持10分钟,到达反应终点。上述的裂解液中加入一定的甲醇,用盐酸调pH值至4.2,使6-APA结晶析出,然后过滤、干燥得到成品。

生物酶催化法中,若能寻找到青霉素酰化酶的激活剂,或许能进一步提高6-APA的生产效率。目前尚未见相关报道。

CN201610118155.4提供一种青霉素酰化酶的激活剂,该激活剂能显著提高青霉素酰化酶的催化效率,用于制备6-APA时能显著提高6-APA的生产效率。青霉素酰化酶激活剂,化学结构式如下:

6-氨基青霉烷酸的制备方法,包括如下步骤:

步骤S1,向青霉素发酵液中加入青霉素酰化酶进行裂解反应,同时加入如上所述的青霉素酰化酶激活剂,反应结束后得到包含6-氨基青霉烷酸、苯乙酸和青霉素菌丝的混合液;

步骤S2,将混合液依次经过微滤、超滤分离除去青霉素菌丝和大分子物质,将溶液经过纳滤浓缩得到6-氨基青霉烷酸和苯乙酸的浓缩混合溶液;所述微滤、超滤和纳滤中所使用的过滤膜为有机膜、陶瓷膜或金属膜;

步骤S3,将6-氨基青霉烷酸和苯乙酸的浓缩混合溶液进行脱色处理后,使用树脂将浓缩混合溶液中的苯乙酸吸附分离,得到6-氨基青霉烷酸的水溶液;

步骤S4,调节6-氨基青霉烷酸的水溶液的pH值至6-氨基青霉烷酸的等电点即可得到6-氨基青霉烷酸结晶,过滤洗涤干燥后即可得到6-氨基青霉烷酸。

本发明的优点:

本发明提供的青霉素酰化酶激活剂能显著提高青霉素酰化酶的催化效率,用于制备6-APA时能显著提高6-APA的生产效率,是不添加激活剂时生产效率的3倍多。

回收方法[2]

随着半合成青霉素市场需求的日益扩大,6-氨基青霉烷酸的规模生产得到了多方面广泛的研究。目前,其工业生产方法主要有两种:青霉素酰基酶裂解法和 化学裂解法。两种方法均以青霉素为原料,化学裂解法适合于一般不从事微生物发酵的化学制药工厂且生产成本较高,所以其没有青霉素酰基酶裂解法应用广泛。目前普遍采用的是用青霉素G钾盐在青霉素酰化酶的作用下裂解制得,但是,在青霉素酰基酶裂解法生产6-氨基青霉烷酸时,通常裂解得到的6-氨基青霉烷酸地质量百分比浓度大约在4%左右,经过适当的溶剂抽提分离苯乙酸后,水相的6-氨基青霉烷酸可结晶析出,然而将质量百分比浓度为0.3-0.4%的6-氨基青霉烷酸残留在结晶母液中,所以,回收6-氨基青霉烷酸的过程直接影响到最后产品的收率。目前的生产工艺中,尤其结晶过程有较大的局限性,其中:

1.结晶母液中残存6-氨基青霉烷酸浓度低,传统回收过程设备投资大、 运行成本高且运行保养要求高。

2.结晶母液中含有各种杂质,回收处理化学品用量大,将会影响最终产品的质量。

3.结晶母液中含有一定量的有机溶剂,在6-氨基青霉烷酸的回收过程中,传统的各种方法均需先将此部分有机溶剂脱出,而一般的脱除方法均将使结晶母液升温,而此过程将加速6-氨基青霉烷酸的不稳定自裂解,严重影响收率及产品最终质量。

CN200610066185.1提出的一种应用膜回收6-氨基青霉烷酸的方法,其包括以下步骤:调节酸碱度过程,调节含有6-氨基青霉烷酸的结晶母液的酸碱度使其pH值为5.0-8.5;粗过滤过程,对调节过酸碱度的结晶母液进行粗过滤;纳滤过程,将上述经过粗过滤后的结晶母液加入纳滤系统设备,行纳滤膜分离,得到浓缩液和透析液,其浓缩倍数为5-20倍;其中,所述的纳滤过程的操作条件为:采用截留分子量为5-800的耐有机溶剂膜;操作温度为1-10℃;操作压力为15-40bar;清洗过程,纳滤过程结束后,将对纳滤系统进行洗涤。

主要参考资料

[1] CN201610118155.4 一种6-氨基青霉烷酸的制备方法

[2] CN200610066185.1 应用膜回收6-氨基青霉烷酸的方法