改进的制备头孢菌素的方法技术

本发明专利技术涉及一种改进的制备头孢菌素的方法，该方法利用诸如７－氨基－头孢菌烷酸、７－氨基－－３－去乙酸基－头孢菌烷酸等化合物或它们的衍生物与α－氨基酸的衍生物在适当的固定化青霉素酰基转移酶存在下反应，反应时采用以下的单独一个或组合的条件：（１）在０℃至＋２０℃的温度下；或（２）在环境ｐＨ下；同时采用α－氨基酸与头孢菌烷酸核的高摩尔比。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有工业优越性的改进的酶催方法，用相应的7-氨基头孢菌素核与α-氨基酸缩合制备头孢菌素。在美国专利3，816，253中叙述了一种通过氨基酸衍生物和7-氨基头孢菌素核反应制备头孢菌素的酶催方法。在该专利的大多数实施例中，是将产生酶的微生物本身加到反应混合物中作为酶源。还举例说明了一种粗制的无细胞制剂和一种已经过两步层析的制剂。该专利提到反应进行的温度范围为5℃-50℃，以20℃-40℃最为合适。但是，在除了一个以外的所有实施例中，反应都是在37℃进行的。在唯一的一个例外中，反应是在25℃进行的，报导的产率为63%。当在以上专利所列举的温度下操作时，由于竟争性反应形成了污染的副产物(主要是氨基酸衍生物的水解产物)，会使所要产物的产率降低。这些副产物不总是容易与反应混合物分离开来。但是，不管副产物多么容易分离，它们的存在增高了生产成本。过去在采用酶催方法时，每次合成反应都消耗掉大量的酶。因此，酶的成本是此方法成本的相当大的一部分。由于进行酶催方法的现行成本，它不象常规的有机化学方法那样具有工业吸引力。但是，酶催方法有许多胜过有机化学方法的优点，如果降低了酶催方法的成本，这在工业上将会更加重要。例如，酶催反应方法只需要一步反应，而有机化学方法需要几步反应。另外，有机化学反应费时间，需要诸如吡啶之类的大量溶剂，而且产生不需要的副产物。基于以上考虑，工艺上需要一种能达到与先前的酶催方法同样高或者更高产率的酶催方法。现已发现，利用在合适的反应介质/溶剂中在+20℃至0℃的温度范围内于固定化青霉素酰基转移酶存在下进行缩合反应(如下所述)，可以将所要的头孢菌素抗生素产物的产率增加到高于先有技术所公开的水平。本专利技术方法的另一方面涉及进行缩合反应时令pH值保持为下面定义的环境值。本专利技术方法的又一方面涉及采用α-氨基酸与头孢菌素核的高摩尔比进行缩合。本专利技术的方法可以用来制备式(Ⅰ)的头孢菌素 其中R是一个可任选取代的五元或六元烃环，或者R是一个含有1到4个杂原子(N、O或S)的五元杂环，该杂环可以任选地被取代;R1是氢、卤素、甲基、甲氧基或与一个有机基团键合的亚甲基，该亚甲基可以任选地通过桥氧、硫或氮原子与基团键合;R2是氢或一个羧基保护基。这一方法包括使式(Ⅲ)的α-取代的α-氨基酸的反应活性衍生物(通过取代羧基部分的羟基形成衍生物)与式(Ⅱ)的7-氨基头孢菌素底物化合物反应 式中的R、R1和R2是先前所述的基团，反应在青霉素酰基转移酶存在下进行，该酶最好是固定化的，反应的条件可独立地选择成在0℃至+20℃的温度范围内，最好是从0℃至5℃;或者在环境pH下;或者在α-氨基酸与头孢菌素底物高摩尔比条件下进行。现有技术中头孢菌素的酶催生产的特点是生成污染性副产物和在生产过程中酶的损失。在本专利技术的第一个实施方案中，由于采用在固定化酶存在和从约0℃到约20℃的温度下式(Ⅲ)的α-取代α-氨基酸与式(Ⅱ)的7-氨基头孢菌素底物之间进行缩合反应，减少了在制造这些抗生素化合物期间生成的污染物的数量。在低温下，酶的活性一般降低，经常是显著降低。为解决这一问题，本专利技术通常使用较大数量的酶。利用这一方法，在很低的温度下、例如在0℃至5℃下，达到了良好的产物产率。在实施这种生物催化的缩合的方法中，一段时间之后达到最大产物浓度，这段时间随酶的数量、底物、温度和本领域普通技术人员会知道的其它变量而变。此后，产物的浓度在与为达到最大产物浓度所需时间大致成正比的一段时间内保持恒定。例如，如果在约2小时内达到最大产物浓度，则平坦浓度区持续约1小时。随后产物浓度经常减小。在实施本专利技术时，最好是青霉素酰基转移酶的用量使稳定的产物浓度(或平坦浓度)持续约1小时，以便有足够的时间从反应器中取出产物。但是，在实施本专利技术时适用的平时时间在约10分钟到约120分钟之间，最好是在约30分钟到约80分钟之间。在本专利技术的另一实施方案中，令pH值保持为环境值，或者换句话说，不用诸如缓冲溶液之类的方法保持pH值恒定。环境pH条件是指pH值在反应期间可以不受干扰地漂移或变化。通常，pH值设定在约7-7.5，在反应期间可以下降到pH6-7。虽然不想作理论探讨，但是据信在环境pH值下，与最终产物的形成速度相比，D-苯基甘氨酸甲酯和最终产物的水解被减弱了。一般来说，在本专利技术的所有实施方案中，酶的用量为每克7-氨基头孢菌素底物(Ⅱ)用50-3000国际单位的酶。当然，本领域的普通技术人员会认识到，在本专利技术方法中酶的合适用量将随底物的本质和数量、反应的规模、采用的温度和所用装置的类型而变。关于以上的化学式，R可以是五元或六元脂族或芳族烃环(例如，苯基、环己二烯基、环己烯基或环己基)，任选地用一个或几个基团取代，这些基团包括但不限于羟基、卤素、烷基、烷氧基、羧基、硝基、氨基等;它也可以是一个含一个或几个杂原子(最好不多于四个)的五元杂环，杂原子选自O、N和S或是它们的组合(例如噻吩基、呋喃基等)，该杂环可以被一个或多个基团取代(最好不多于3个)，这些基团包括但不限于羟基、卤素、烷基、烷氧基、羧基、硝基、氨基等。特别优选的是产物化合物(Ⅰ)和相应的式(Ⅲ)化合物，其中R是一个未取代的苯基、对羟基苯基或1，4-环己二烯-1-基。当R是一个杂环基团时，预期可以方便地采用4-噻唑基、呋喃基和噻吩基等基团。R1本身又可以是氢原子、卤原子(Br、Cl、I、F)、甲氧基、甲基或与有机基团相键合的亚甲基，这些有机基团的实例有C1-C6烷氧基、C1-C6烷氧-羰基或是一个含有1到4个杂原子的五元或六元杂环，杂原子选自O、S和N或它们的组合，该亚甲基可任选地通过O、S或N等桥原子与有机基团键合，杂环基团也可以任选地带有一个或几个取代基，包括但不限于羟基、卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、羰基、羧基、氰基、氨基、硝基等。特别优选的R1是甲基、甲氧基、氯和乙酰氧基亚甲基。对于R1，优选的杂环基团(亚甲基和杂环可以藉以与内酰胺环体系连接的杂原子除外)是1H-1，2，3-三唑-4-基，1H-四唑-5-基和2-噻唑基基团。可以用于本专利技术的α-取代的α-氨基酸活性衍生物是在羧基部分上的衍生物，其中羧基部分的羟基已用一个有机基团取代，它可以水解，通过暴露在要在缩合中使用的青霉素酰基转移酶之中而再生成羧酸。虽然不想作理论探讨，但是相信此实验确定了那些能与酶反应形成活性的酰基-酶中间体、接着与式(Ⅱ)的7-氨基头孢菌素核反应和形成酰胺键的衍生物。可用的式(Ⅲ)α-氨基酸的活性衍生物的实例是烷基酯(例如甲酯、乙酯)、芳基烷基酯(例如苄基酯)、酰胺和二肽(即，与第二个氨基酸形成的酰胺)。D-苯基甘氨酸、D-对羟基苯基甘氨酸和D-1，4-环己二烯-1-基-甘氨酸的甲酯是优选的实施例。羧基保护基(R2)的其它实例可以在以下文献中找到美国专利号4，892，942，E.Haslam，ProtectiveGroupsinOrganicChemistry，J.G.W.McOmie，Ed.，PlenumPress，N.Y.，N.Y.，1973，Chapter5，和T.W.Greene，ProtectiveGroupsinOrganicSynthesis，JohnWiley&Sons，N.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备化学式（Ⅰ）的头孢菌素的方法，＊＊＊（Ⅰ）式中Ｒ是一个可以被取代的五元或六元烃环，或Ｒ是一个可以被取代的五元杂环，杂环中含有选自氮、氧或硫的一个或几个杂原子；Ｒ↓［１］是一个氢原子、卤原子、甲氧基、甲基或是通过氧、硫或氮原子与一个有机基团直接键合的亚甲基，该有机基团为烷氧基、烷氧羰基或者五元或六元杂环基，它们可以被取代，杂环基中含有选自氧、硫和氮的１到４个杂原子；Ｒ↓［２］是氢或羧基保护基团；所述的方法包括使式（Ⅲ）的α－取代α－氨基酸的反应活性衍生物（其中羧基部分的羟基已被一个有机基团取代）与式（Ⅱ）的头孢菌素底物在有效数量的固定化青霉素酰基转移酶存在下反应，反应的温度范围从约０℃至约＋２０℃。＊＊＊（Ⅲ）＊＊＊（Ⅱ）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP加德纳，
申请(专利权)人：伊莱利利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]