一种合成硫酸头孢喹肟的酶法工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种动物专用抗生素原料药硫酸头孢喹肟的酶法工艺，采取在酶的催化作用下，使AE活性酯与7‑氨基头孢喹肟反应生成头孢喹肟，通过筛网过滤分离出含头孢喹肟的母液，经成盐和结晶得到硫酸头孢喹肟。本发明专利技术采用酶法合成硫酸头孢喹肟。与现有的化学法技术相比，首先催化合成方面，酶的选择性较高，副反应少，相应产生的杂质也较少，产品质量高，其次酶法工艺用水作反应溶剂，工艺过程中均使用低毒试剂，特别减少了废弃物的产生，在环保方面具有明显的优势，有利于保护环境，另外该工艺具有参数可控性强、反应条件温和、产品质量稳定等特点，且由于酶可以循环利用，该工艺在成本上要明显低于化学法，适合推广及工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机合成领域，具体涉及一种动物专用抗生素原料药硫酸头孢喹肟的酶法工艺。技术背景硫酸头孢喹肟是20世纪80年代由德国Hoechst公司开发的第四代动物专用头孢类抗生素，于1993年首次在德国批准上市，英国英特威公司(Intervet)于1994年也随之上市。硫酸头孢喹肟具有抗菌谱广、抗菌活性强、吸收快、低毒性、低残留等特点，对于革兰阳性菌、革兰阴性菌、厌氧菌、铜绿假单胞菌均有优良的抗菌活性，尤其对革兰阴性菌的活性更佳。硫酸头孢喹肟吸收快，达峰时间短，生物利用度高，药时曲线下面积大，表现分布容积大。头孢喹肟毒性低，在动物的可食用组织中残留低，安全性高，主要用于治疗牛和猪大肠杆菌引起的奶牛乳房炎，多杀性巴氏杆菌或胸膜肺炎放线杆菌引起的猪呼吸道疾病。β-内酰胺抗生素经过多年的发展，己成为抗生素中的最主要类型之一。由于具有良好的抗菌效力，较低的毒副作用，在临床上广泛应用，其发展非常迅速。其中，青霉素和头孢菌素为最重要的两大类β-内酰胺抗生素。酶法合成技术始于20世纪60年代末70年代初，经过30多年的发展，现在酶缩合反应技术、产品分离以及固定化酶技术等方面取得很大的发展，配套技术日益完善，具备了大规模工业化生产的条件。青霉素中如氨苄西林、阿莫西林等，头孢菌素中如头孢氨苄、头孢羟氨苄、头孢克洛、头孢丙烯、头孢唑林等，这些产品有化学半合成法(简称化学法)和酶半合成法(简称酶法)。化学法需要较多的有机化学原料(如溶剂二氯甲烷、吡啶、二甲苯胺)，反应条件苛刻，如需无水条件，反应温度低(有的需低至零下90℃)，反应步骤多，产生大量的三废需处理。由于酶法应用于β-内酰胺抗生素合成，不仅可减少反应步骤，而且还可减少废弃物的产生，有利于保护环境，降低生产成本，产品质量优异，所含杂质极少。近年来，随着生物工程技术和固定化酶技术的快速发展，酶法制备β-内酰胺抗生素的技术也不断得到提高。随着固定化酶技术进步，和对固定化酶在反应中失活原因的深人研究，固定化酶的使用寿命已经大大延长，半数失活(half-life)已经达到50-100批次。因此，21世纪β-内酰胺抗生素的酶法合成将是发展的必然趋势。目前，头孢喹肟的合成相关文献报道均为化学法，本专利技术涉及了一种硫酸头孢喹肟的酶法合成，本专利技术与现有技术相比具有工艺参数可控性强、反应条件温和等、产品产品质量稳定等特点，特别减少废弃物的产生，有利于保护环境，降低生产成本，产品质量稳定所含杂质极少，且工艺适合工业化生产。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本申请提供了一种利用酶法制备硫酸头孢喹肟的方法。该方法将头孢菌素酰化酶固定在载体上，得到固定化的头孢喹肟合成酶，利用该合成酶催化硫酸头孢喹肟的合成，该方法提高了合成收率，并且使得产品的纯度大大提高。另外，酶固定化以后，可以进行从反应液中进行分离，循环利用。该工艺是一个绿色、环保、节能的新工艺。为了实现上述目的，本申请所采用的技术方案如下：一种合成硫酸头孢喹肟的酶法工艺，具体步骤如下：(1)将头孢菌素酰化酶吸附于酶载体上，得到固定化头孢喹肟合成酶；(2)将步骤(1)所得的固定化头孢喹肟合成酶与AE活性酯在水中搅拌混合均匀后，调节pH值至7～8，控制混合液温度为20±5℃，加入7-氨基头孢喹肟，反应12～24h，直至7-氨基头孢喹肟残留小于0.1％；(3)将步骤(2)所得的反应液通过筛网分离出滤液和固定化头孢喹肟合成酶，分离出来的固定头孢喹肟合成酶可以循环使用；(4)将步骤(3)所得的滤液通过萃洗，再将所得水相用1mol/L的硫酸溶液调节pH至1.5±0.5；(5)将步骤(4)所得的滤液中加入丙酮进行结晶，得到硫酸头孢喹肟。其反应机理为AE活性酯的硫代酯基在弱碱性条件下，经酶催化水解并与酶结合形成活性较高的中间态，再与7-氨基头孢喹肟的氨基经酰胺化反应生成头孢喹肟，反应过程如下：步骤(1)所选酶载体为丙烯酸系大孔吸附树脂，其粒度为80～120目，孔径为200nm～1000nm。步骤(1)中所述的固定化酶的制备过程，为将丙烯酸系大孔吸附树脂加入磷酸缓冲液中，再加入头孢菌素酰化酶，15～25℃搅拌24～48h，待固定化后，通过筛网过滤分离、洗涤得到，其中磷酸缓冲液的pH为6.0～8.0，固定温度为15～25℃。步骤(2)中所述的固定化头孢喹肟合成酶在水中的浓度为10～50u/mL，AE活性酯在水中的浓度为0.05～0.5g/ml，7-氨基头孢喹肟与AE活性酯的摩尔比为1:1.1～1.5。步骤(4)中所述的筛网为60-80目，所收集的固定化酶可以循环使用；步骤(1)所得到的固定化头孢喹肟合成酶的酶活力为10000～40000u。采用上述的技术方案具有以下技术效果：本专利技术所述的一种合成硫酸头孢喹肟的酶法工艺，克服了现有的化学合成方法中的诸多问题，通常化学法中副反应及副产物较多，严重影响产品的提纯过程，产物损失较多，另外化学法中大量使用卤代物(如三甲基碘硅烷)等毒性较高的试剂，不利于环境保护，相应的在工艺的成本上较高；本专利技术使用的酶法工艺，由于酶对反应的选择性较高，且酶的载体树脂对反应中的杂质有一定的吸附作用，这带来了极其优良的效果，减少了副反应的产生，减少了产物提纯的繁杂程序，其次酶法工艺所用试剂均使用低毒试剂，特别减少了废弃物的产生，在环境保护反面具有明显的优势，由于所使用的物料和试剂价格低廉，酶在回收后经过活化还可以重新利用，在成本上也要明显的低于化学法，另外该酶法工艺还具有反应条件温和、参数可控性强、产品质量稳定等特点，适合工业化生产，对其他β-内酰胺抗生素药物的合成也有一定的参考价值。具体实施方式实施例一在酶反应器中，加入20000u固定化酶和1L的去离子水，开启搅拌。加入0.5mol的7-氨基头孢喹肟和0.65mol的AE活性酯。滴加1mol/L的盐酸溶液调节pH值至5.5。控制反应温度为20℃。反应3h直至HPLC检测7-氨基头孢喹肟残留0.05％。将反应液通过筛网分离得到头孢喹肟母液，固定化酶收集循环利用。将所得的头孢喹肟母液用500ml乙酸乙酯萃取，水相中用1mol/L的硫酸溶液调节pH至1.5，加入1L丙酮，搅拌至析出晶体，0～5℃养晶1h后，抽滤，丙酮洗涤，55℃真空干燥，得到硫酸头孢喹肟289g，收率89.6％(HPLC检测最大单杂0.10％，总杂0.43％)。实施例二在酶反应器中，加入30000u固定化酶和1L的去离子水，开启搅拌。加入0.5mol的7-氨基头孢喹肟和0.6mol的AE活性酯。滴加1mol/L的盐酸溶液调节pH值至6。控制反应温度为25℃。反应3h直至HPLC检测7-氨基头孢喹肟残留0.09％。将反应液通过筛网分离得到头孢喹肟母液，将所得的头孢喹肟母液用500ml乙酸乙酯萃取，水相中用1mol/L的硫酸溶液调节pH至1.1，加入1L丙酮，搅拌至析出晶体，0～5℃养晶1h后，抽滤，丙酮洗涤，55℃真空干燥，得到硫酸头孢喹肟291g，收率90.3％(HPLC检测最大单杂0.08％，总杂0.39％)。实施例三在酶反应器中，加入10000u固定化酶和1L的去离子水，开启搅拌。加入0.5mol的7-氨基头孢喹肟和0.55mol的AE活性酯。滴加1mol/L的盐酸溶液调节pH值至5。控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成硫酸头孢喹肟的酶法工艺，其特征在于，所述方法如下：(1)将头孢菌素酰化酶吸附于酶载体上，得到固定化头孢喹肟合成酶；(2)将步骤(1)所得的固定化头孢喹肟合成酶与AE活性酯在水中搅拌混合均匀后，调节pH值至7～8，控制混合液温度为20±5℃，加入7‑氨基头孢喹肟，反应12～24h，直至7‑氨基头孢喹肟残留小于0.1％；(3)将步骤(2)所得的反应液通过筛网分离出滤液和固定化头孢喹肟合成酶；(4)将步骤(3)所得的滤液通过萃洗，再将所得水相用1mol/L的硫酸溶液调节pH至1.5±0.5；(5)将步骤(4)所得的滤液中加入丙酮进行结晶，得到硫酸头孢喹肟。

【技术特征摘要】
1.一种合成硫酸头孢喹肟的酶法工艺，其特征在于，所述方法如下：(1)将头孢菌素酰化酶吸附于酶载体上，得到固定化头孢喹肟合成酶；(2)将步骤(1)所得的固定化头孢喹肟合成酶与AE活性酯在水中搅拌混合均匀后，调节pH值至7～8，控制混合液温度为20±5℃，加入7-氨基头孢喹肟，反应12～24h，直至7-氨基头孢喹肟残留小于0.1％；(3)将步骤(2)所得的反应液通过筛网分离出滤液和固定化头孢喹肟合成酶；(4)将步骤(3)所得的滤液通过萃洗，再将所得水相用1mol/L的硫酸溶液调节pH至1.5±0.5；(5)将步骤(4)所得的滤液中加入丙酮进行结晶，得到硫酸头孢喹肟。2.如权利要求1所述的合成硫酸头孢喹...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永志，杨申永，王玲，李建国，
申请(专利权)人：艾美科健中国生物医药有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37