一种酶法制备氨苄西林的工艺转让专利
申请号 : CN201410063870.3
文献号 : CN103805672B
文献日 : 2016-05-25
发明人 : 左丽华 , 严正人 , 刘慧勤 , 朱军 , 魏士倩
申请人 : 华北制药集团先泰药业有限公司
摘要 :
一种酶法制备氨苄西林的工艺，其包括以下步骤：（a）将6-氨基青霉烷酸、苯甘氨酸衍生物与青霉素G酰化酶混合于水中，得混合液；（b）用酸或碱调节控制混合液的pH值为5.5～6.1后，在温度为0～40℃下进行反应；（c）待反应完全后，分离，将含有氨苄西林粗品的反应液用酸溶清，再用碱结晶，养晶，洗涤，干燥，得氨苄西林产品。本发明提供的制备工艺不仅工艺简单、操作方便、能耗较小、安全性高、稳定性好，而且反应体系要求的pH值易于控制、反应时间短、转化率高达99%以上、产品纯度高、无需溶媒回收。因此，本发明在工业生产的推广应用中是一种低成本、高效率的生产工艺。
权利要求 :
1.一种酶法制备氨苄西林的工艺，其特征在于它包括以下步骤：
（a）将6-氨基青霉烷酸、苯甘氨酸衍生物与青霉素G酰化酶混合于水中，得混合液；其中
6-氨基青霉烷酸与苯甘氨酸衍生物的摩尔比为1:1.0～2.0，青霉素G酰化酶在反应体系中的浓度为5-100IU/ml；
（b）用酸或碱调节混合液的pH值至5.5～6.1后，在温度为0～40℃下进行反应；
（c）待反应完全后，分离，将含有氨苄西林粗品的反应液用酸溶清，再用碱结晶，养晶，洗涤，干燥，得氨苄西林产品。
2.根据权利要求1所述的酶法制备氨苄西林的工艺，其特征在于，所述步骤（a）中苯甘氨酸衍生物是指苯甘氨酸甲酯、苯甘氨酸乙酯、苯甘氨酸甲酯硫酸盐、苯甘氨酸甲酯盐酸盐、苯甘氨酸甲酯硝酸盐、苯甘氨酸乙酯硫酸盐、苯甘氨酸乙酯盐酸盐、苯甘氨酸乙酯硝酸盐、苯甘氨酰胺、苯甘氨酰胺硫酸盐、苯甘氨酰胺盐酸盐、苯甘氨酰胺硝酸盐中的一种，或以任意比例的组合的多种。
3.根据权利要求1所述的酶法制备氨苄西林的工艺，其特征在于，步骤（a）中所述青霉素G酰化酶为固定化的青霉素G酰化酶。
4.根据权利要求1所述的酶法制备氨苄西林的工艺，其特征在于，步骤（a）中所述青霉素G酰化酶在反应体系中的浓度为5～80IU/ml。
5.根据权利要求1或4所述的酶法制备氨苄西林的工艺，其特征在于，步骤（a）中所述青霉素G酰化酶在反应体系中的浓度为5～60IU/ml。
6.根据权利要求1所述的酶法制备氨苄西林的工艺，其特征在于，步骤（b）中所述混合液的pH值为5.5～5.9，温度为5-25℃。
7.根据权利要求1或6所述的酶法制备氨苄西林的工艺，其特征在于，步骤（b）中所述混合液的pH值为5.5～5.7，温度为10-20℃。
8.根据权利要求1所述的酶法制备氨苄西林的工艺，其特征在于，步骤（c）中所述反应完全是指反应后的6-氨基青霉烷酸残留量不高于15mM。
9.根据权利要求1所述的酶法制备氨苄西林的工艺，其特征在于，所述步骤（c）将含有氨苄西林的溶液在温度为35℃以下，用酸调溶液的pH为0.6～1.6，碱结晶时溶液的pH值为
4.0～6.5，养晶温度为0-20℃。
说明书 :
一种酶法制备氨苄西林的工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种药物的制备方法，具体地说是一种酶法制备氨苄西林的工艺。
背景技术
[0002] 氨苄西林是一种β-内酰胺抗生素，除其本身具有广谱抗菌活性、杀菌活性强、毒性低、适应症广及临床应用广泛外，还是合成许多半合成青霉素的原料，如：氨苄西林钠、哌拉西林、美洛西林、阿洛西林等。因此，该药的生产需求量相对较大。
[0003] 目前，该药物的合成方法主要是化学法和酶法。其化学合成法的过程繁琐，条件苛刻，对环境的污染较大；而酶法合成可以显著减少反应步骤，条件温和，降低能耗，对环境污染较小。现有酶法合成氨苄西林主要采用的工艺路线为：苯甘氨酸甲酯盐酸盐和6-氨基青霉素烷酸（6-APA）在合成酶的催化作用下生成氨苄西林，进一步分离、结晶、干燥得到纯品。但是，采用上述酶法合成氨苄西林在工业生产中还存在诸多问题。如专利EP 0339751 B1中公开了以6-APA和D-PGMe为原料在酰化酶的作用下，控制恒定的pH=6.3反应，在温度为5-15℃下，获得产物，转化率为88%，反应时间为6 h。另有US 7029885 B2中也公开了以6-APA和D-苯基甘氨酸酰胺·1/2 H2SO4在水中通过控制恒定的pH来制备氨苄西林，其中原料D-苯基甘氨酸酰胺·1/2 H2SO4在反应过程中以恒定的速度加入到反应器中，反应9 h，获得产物，
6-APA的转化率为97.5%。为避免“在高浓度的6-APA下进行酰化反应时，合成氨苄西林的转化率低”，该方法采用将D-苯基甘氨酸酰胺原料以分批法加入或部分量入的方式完成反应。
但是，在反应过程中，随着该原料的不断滴加，反应液的PH值不断降低，PH值低到一定值时，酰化酶活性降低甚至失活，导致反应速度降低，而不得不通过延长反应时间来获得较高的转化率，但反应时间的延长导致发生水解反应（副反应）的几率增加，从而影响产品的纯度及最终转化率。因此，该制备方法必须采取在整个反应过程中，保持反应液pH值恒定的方式进行，以避免酰化酶活性降低同时也有效抑制水解反应的发生，从而得到较高的转化率和较好的纯度。而这种加料方式对控制性的要求高，并且需要连续不断地调节反应液的酸碱度以保持恒定的pH值，其生产工艺较为繁琐，工业控制性差。这些问题的存在致使该酶法制备工艺在工业上推广应用的难度较大。
6-APA的转化率为97.5%。为避免“在高浓度的6-APA下进行酰化反应时，合成氨苄西林的转化率低”，该方法采用将D-苯基甘氨酸酰胺原料以分批法加入或部分量入的方式完成反应。
但是，在反应过程中，随着该原料的不断滴加，反应液的PH值不断降低，PH值低到一定值时，酰化酶活性降低甚至失活，导致反应速度降低，而不得不通过延长反应时间来获得较高的转化率，但反应时间的延长导致发生水解反应（副反应）的几率增加，从而影响产品的纯度及最终转化率。因此，该制备方法必须采取在整个反应过程中，保持反应液pH值恒定的方式进行，以避免酰化酶活性降低同时也有效抑制水解反应的发生，从而得到较高的转化率和较好的纯度。而这种加料方式对控制性的要求高，并且需要连续不断地调节反应液的酸碱度以保持恒定的pH值，其生产工艺较为繁琐，工业控制性差。这些问题的存在致使该酶法制备工艺在工业上推广应用的难度较大。
发明内容
[0004] 本发明的目的就是提供一种酶法制备氨苄西林的工艺，以解决现有酶法制备氨苄西林存在工艺步骤繁琐，工业控制性要求高、转化率低以及反应时间长等问题。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种酶法制备氨苄西林的工艺它包括以下步骤：
[0007] （a）将6-氨基青霉烷酸、苯甘氨酸衍生物与青霉素G酰化酶混合于水中，得混合液；其中6-氨基青霉烷酸与苯甘氨酸衍生物的摩尔比为1:1.0～2.0，青霉素G酰化酶在反应体系中的浓度为5-100IU/ml；
[0008] （b）用酸或碱调节混合液的pH值为5.5～6.1后，在温度为0～40℃下进行反应；
[0009] （c）待反应完全后，分离，将含有氨苄西林粗品的反应液用酸溶清，再用碱结晶，养晶，洗涤，干燥，得氨苄西林产品。
[0010] 本发明所述步骤（a）中苯甘氨酸衍生物是指苯甘氨酸甲酯、苯甘氨酸乙酯、苯甘氨酸甲酯硫酸盐、苯甘氨酸甲酯盐酸盐、苯甘氨酸甲酯硝酸盐、苯甘氨酸乙酯硫酸盐、苯甘氨酸乙酯盐酸盐、苯甘氨酸乙酯硝酸盐、苯甘氨酰胺、苯甘氨酰胺硫酸盐、苯甘氨酰胺盐酸盐、苯甘氨酰胺硝酸盐中的一种或两种或多种任意比的组合。
[0011] 本发明步骤（a）中所述青霉素G酰化酶为固定化的青霉素G酰化酶。
[0012] 本发明步骤（a）中所述青霉素G酰化酶在反应体系中的浓度为5～80IU/ml，优选浓度为5～60IU/ml。
[0013] 本发明步骤（b）和步骤（c）中酸为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、醋酸、硼酸、柠檬酸中的一种或两种或多种的任意比组合；碱选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、三乙胺中的一种或两种或多种的任意比组合。
[0014] 本发明所述步骤（b）中用酸或碱调节混合液的pH值至5.5～6.1之间的任意一个值后，在温度为0～40℃下进行反应；优选pH值为5.5～5.9之间的任意值，反应温度为5-25℃；更优选pH值为5.5～5.7之间的任意值，反应温度为10-20℃。
[0015] 本发明所述步骤（c）中反应完全是指反应后的6-氨基青霉烷酸残留量优选不高于15mM，更优选不高于10mM。
[0016] 本发明所述步骤（c）将含有氨苄西林粗品的反应液在温度为35℃以下，用酸调节反应液的pH为0.6～1.6，碱结晶时反应液的pH为4.0～6.5。
[0017] 本发明所述步骤（c）将含有氨苄西林粗品的反应液在温度为5～30℃下，更优选10～20℃，用酸调节反应液的pH值优选为0.8～1.4，用碱结晶时反应液的pH优选为4.5～5.5。
[0018] 本发明所述步骤（c）养晶温度优选0-20℃，更优选0-10℃。
[0019] 本发明在完全的水相介质中，按配比一次性加入6-APA、苯甘氨酸衍生物以及青霉素G酰化酶，操作人员仅需在发生反应之前将其混合液的pH值调整到某个适宜的值后，不需在反应过程中再进行pH值的调控，即可进行反应，这不仅解决了现有酶法制备该药品需要保持恒定pH值致使工作人员在整个反应过程都要不断地调控pH值带来工艺繁琐的问题，而且克服了现有酶法合成工艺在反应过程中原料和产物的浓度、体积不断变化，导致产物转化率低、纯度差的缺陷。本发明提供的制备工艺不仅工艺简单、操作方便、能耗较小、安全性高、稳定性好，而且反应体系要求的pH值易于控制、反应时间短、6-APA的转化率高达99%以上、产品纯度高、无需溶媒回收，因此，本发明在工业生产的推广应用中是一种低成本、高效率的生产工艺。
具体实施方式
[0020] 下面实施例用于进一步详细说明本发明，但不以任何形式限制本发明。
[0021] 实施例1
[0022] 将0.058mol的 6-APA、0.06mol的苯甘氨酸甲酯盐酸盐、2000IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，用硫酸和碳酸钠调节反应液的pH值为5.7，保持温度在15-20℃下进行反应；反应结束时，6-APA的残留量在5mM，然后将固定化青霉素G酰化酶与含有氨苄西林产物的反应液分离；所得含有氨苄西林产物的溶液在15℃下，用盐酸调至pH=0.8-1.0，过滤，用碳酸氢钠调结晶，调至终点pH=5.0；在5℃下养晶3h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0023] 实施例2
[0024] 将0.058mol的 6-APA、0.073mol的苯甘氨酸甲酯盐酸盐、2000IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，用硫酸和碳酸钠调节反应液的pH值为5.9，保持温度在15-20℃下进行反应；反应结束时，6-APA的残留量在5mM，然后将固定化青霉素G酰化酶与含有氨苄西林产物的反应液分离；所得含有氨苄西林产物的溶液在15℃下，用盐酸调至pH=0.8-1.0，过滤，用碳酸氢钠调结晶，调至终点pH=4.5；在8℃下养晶2h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0025] 实施例3
[0026] 将0.058mol的 6-APA、0.07mol的苯甘氨酸甲酯硝酸盐、1724IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，用硫酸和碳酸钠调节反应液的pH值为5.9，保持温度在0-10℃下进行反应； 当6-APA的残留量不高于10mM时，反应结束，然后将青霉素G酰化酶与含有氨苄西林产物的反应液分离；所得含有氨苄西林产物的溶液在35℃条件下，用硫酸调至pH=0.6，过滤，用碳酸钠调结晶，调至终点pH=4.0；在10℃下养晶3h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0027] 实施例4
[0028] 将0.058mol的 6-APA、0.032mol的苯甘氨酸甲酯盐酸盐和0.032mol苯甘氨酸甲酯硫酸盐、1400IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，用硝酸和氨水调节反应液的pH值为5.6，保持温度在10-20℃下进行反应； 当6-APA的残留量在15mM时，反应结束，然后将青霉素G酰化酶与含有氨苄西林产物的反应液分离；所得含有氨苄西林产物的溶液在25℃条件下，用硫酸调至pH=1.0，过滤，用碳酸钠调结晶，调至终点pH=5.5；在15℃下养晶2h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0029] 实施例5
[0030] 将0.058mol的 6-APA、0.03mol的苯甘氨酸乙酯硫酸盐和0.04mol苯甘氨酸乙酯硝酸盐、2000IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，用硝酸和氨水调节反应液的pH值为5.9，保持温度在20-25℃下进行反应； 当6-APA的残留量在12mM时，反应结束，然后将青霉素G酰化酶与含有氨苄西林产物的反应液分离；所得含有氨苄西林产物的溶液在20℃条件下，用硫酸调至pH=1.5，过滤，用碳酸钠调结晶，调至终点pH=5；在0℃下养晶3h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0031] 实施例6
[0032] 将0.058mol的 6-APA、0.03mol的苯甘氨酸乙酯盐酸盐和0.04mol的苯甘氨酸乙酯硝酸盐、1724IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，用硝酸和氨水调节反应液的pH值，控制pH为5.6，保持温度在20-25℃下进行反应； 当6-APA的残留量在10mM时，反应结束，然后将青霉素G酰化酶与含有氨苄西林产物的反应液分离；所得含有氨苄西林产物的溶液在15℃条件下，用硫酸调至pH=1.6，过滤，用碳酸钠调结晶，调至终点pH=6.0；在0℃下养晶2.5h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0033] 实施例7
[0034] 将0.058mol的 6-APA、0.04mol的苯甘氨酰胺盐酸盐和0.05mol苯甘氨酰胺硫酸盐、1400IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，用硝酸和氨水调节反应液的pH值为5.9，保持温度在15-25℃下进行反应； 当6-APA的残留量在10mM时，反应结束，然后将青霉素G酰化酶与含有氨苄西林产物的反应液分离；所得含有氨苄西林产物的溶液在25℃条件下，用硫酸调至pH=1.0，过滤，用碳酸钠调结晶，调至终点pH=4.8；在20℃下养晶3h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0035] 实施例8
[0036] 将0.058mol的 6-APA、0.116mol的苯甘氨酰胺盐酸盐、1000IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，用硝酸和氨水调节反应液的pH值为5.5，保持温度在0-5℃下进行反应； 当6-APA的残留量在15mM时，反应结束，然后将青霉素G酰化酶与含有氨苄西林产物的反应液分离；所得含有氨苄西林产物的溶液在25℃条件下，用硫酸调至pH=0.6，过滤，用碳酸钠调结晶，调至终点pH=4.0；在20℃下养晶3h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0037] 实施例9
[0038] 将0.058mol的 6-APA、0.09mol的苯甘氨酰胺硝酸盐和0.026mol的苯甘氨酰胺盐酸盐、20000IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，用硝酸和氨水调节反应液的pH值为6.1，保持温度在35-40℃下进行反应； 当6-APA的残留量在5mM时，反应结束，然后将青霉素G酰化酶与含有氨苄西林产物的反应液分离；所得含有氨苄西林产物的溶液在25℃条件下，用硫酸调至pH=1.6，过滤，用碳酸钠调结晶，调至终点pH=6.5；在0℃下养晶3h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0039] 实施例10
[0040] 将0.058mol的 6-APA、0.116mol的苯甘氨酰胺硝酸盐、12000IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，用硝酸和氨水调节反应液的pH值为5.83，保持温度在35-40℃下进行反应； 当6-APA的残留量在5mM时，反应结束，然后将青霉素G酰化酶与含有氨苄西林产物的反应液分离；所得含有氨苄西林产物的溶液在25℃条件下，用硫酸调至pH=1.6，过滤，用碳酸钠调结晶，调至终点pH=6.5；在0℃下养晶3h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0041] 对比例1
[0042] 将0.058mol的 6-APA、2000IU固定化青霉素G酰化酶和200mL水混合，在时间t=0时开始部分量入0.064mol的苯甘氨酸甲酯硫酸盐，保持温度在15-25℃，在反应过程中用硫酸滴定将pH控制为6.3进行反应。在反应结束时，加入硫酸使pH降至5.6，停止反应，过滤，用碳酸钠调结晶，调至终点pH=5.0；在10℃下养晶3h后洗涤、干燥，即得氨苄西林。
[0043] 实施例11：实验例结果检测
[0044] 检测方法：
[0045] 转化率计算方法：6-APA转化率=1-（6-APA物料摩尔数）/6-APA总投料摩尔数[0046] 杂质的检测方法：依据《欧洲药典》EP6.0版，用高效液相色谱检测氨苄西林成品中杂质情况。高效液相色谱检测仪的型号：品牌：日本岛津；型号：LC-20AD XR。
[0047] 其检测结果：
[0048]组别 转化率/% 反应时间/min 单个杂质/% 总杂质/%
实施例1 99.25 160 0.09 0.14
实施例2 99.36 145 0.06 0.06
实施例3 99.06 150 0.07 0.07
实施例4 99.56 195 0.11 0.34
实施例5 99.03 160 0.09 0.09
实施例1 99.25 160 0.09 0.14
实施例2 99.36 145 0.06 0.06
实施例3 99.06 150 0.07 0.07
实施例4 99.56 195 0.11 0.34
实施例5 99.03 160 0.09 0.09