551-16-6 / 6-氨基青霉烷酸的制備方法

概述^[1][2]

6-氨基青霉烷酸(6-aminopenicillanic acid，6-APA)為白色片狀結晶，是合成各種半合成青霉素的重要中間體，用途很廣。以此為原料進行化學結構修飾，接上不同結構的側鏈，可以制造出對青霉素耐藥菌敏感、抗菌譜更廣的新的半合成青霉素，如氨芐青霉素、羥氨芐青霉素、苯氧甲基青霉素，以及其它的具有更寬抗菌譜的各種半合成青霉素。目前國內6-APA的年產量超過30000噸。

制備方法^[1]

目前工業上去除青霉素側鏈裂解成6-APA，主要有微生物酶催化裂解法和化學裂解法。隨著生物工程技術的迅速發展，采用固定化酶或固定化細胞生產6-APA,不僅工藝大為簡化，經濟效益明顯，且可得到純度較高的6-APA。近年來酶法逐漸成為工業上生產6-APA的主流。

化學裂解法。用于工業生產的化學裂解的工藝路線是：在極低的溫度下，先將青霉素的羧基轉變成硅酯保護起來，再使側鏈上的酰胺活化，通過形成青霉素取代亞胺醚衍生物，然后在極溫和的條件下，選擇性地水解斷鏈成6-APA。

生物酶催化法。在自然界中細菌、放線菌、酵母和高等真菌都可以產生青霉素酰化酶。隨著現代生物技術的發展，在酶的菌株改良、發酵自動化、酶的大規模化、酶的固定化、反應器設計、后續工藝等各個領域同時取得進展，青霉素酰化酶用于6-APA的制備已經非常成熟。固定化酶可以重復使用，容易從反應液中分離，可以有效防止對產物的蛋白污染和微生物污染等。在反應器內加入一定量的固定化酶，把一定濃度的青霉素溶液與固定化酶在攪拌的作用下，使酶和青霉素充分接觸。在酶的催化下，青霉素不斷的裂解成6-APA和苯乙酸，溶液的pH值下降，補加一定濃度的氨水使pH值維持在8.0，當pH值不在下降并維持10分鐘，到達反應終點。上述的裂解液中加入一定的甲醇，用鹽酸調pH值至4.2，使6-APA結晶析出，然后過濾、干燥得到成品。

生物酶催化法中，若能尋找到青霉素酰化酶的激活劑，或許能進一步提高6-APA的生產效率。目前尚未見相關報道。

CN201610118155.4提供一種青霉素酰化酶的激活劑，該激活劑能顯著提高青霉素酰化酶的催化效率，用于制備6-APA時能顯著提高6-APA的生產效率。青霉素酰化酶激活劑，化學結構式如下：

6-氨基青霉烷酸的制備方法，包括如下步驟：

步驟S1，向青霉素發酵液中加入青霉素酰化酶進行裂解反應，同時加入如上所述的青霉素酰化酶激活劑，反應結束后得到包含6-氨基青霉烷酸、苯乙酸和青霉素菌絲的混合液；

步驟S2，將混合液依次經過微濾、超濾分離除去青霉素菌絲和大分子物質，將溶液經過納濾濃縮得到6-氨基青霉烷酸和苯乙酸的濃縮混合溶液；所述微濾、超濾和納濾中所使用的過濾膜為有機膜、陶瓷膜或金屬膜；

步驟S3，將6-氨基青霉烷酸和苯乙酸的濃縮混合溶液進行脫色處理后，使用樹脂將濃縮混合溶液中的苯乙酸吸附分離，得到6-氨基青霉烷酸的水溶液；

步驟S4，調節6-氨基青霉烷酸的水溶液的pH值至6-氨基青霉烷酸的等電點即可得到6-氨基青霉烷酸結晶，過濾洗滌干燥后即可得到6-氨基青霉烷酸。

本發明的優點：

本發明提供的青霉素酰化酶激活劑能顯著提高青霉素酰化酶的催化效率，用于制備6-APA時能顯著提高6-APA的生產效率，是不添加激活劑時生產效率的3倍多。

回收方法^[2]

隨著半合成青霉素市場需求的日益擴大，6-氨基青霉烷酸的規模生產得到了多方面廣泛的研究。目前，其工業生產方法主要有兩種：青霉素酰基酶裂解法和 化學裂解法。兩種方法均以青霉素為原料，化學裂解法適合于一般不從事微生物發酵的化學制藥工廠且生產成本較高，所以其沒有青霉素酰基酶裂解法應用廣泛。目前普遍采用的是用青霉素G鉀鹽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產6-氨基青霉烷酸時，通常裂解得到的6-氨基青霉烷酸地質量百分比濃度大約在4％左右，經過適當的溶劑抽提分離苯乙酸后，水相的6-氨基青霉烷酸可結晶析出，然而將質量百分比濃度為0.3-0.4％的6-氨基青霉烷酸殘留在結晶母液中，所以，回收6-氨基青霉烷酸的過程直接影響到最后產品的收率。目前的生產工藝中，尤其結晶過程有較大的局限性，其中：

1.結晶母液中殘存6-氨基青霉烷酸濃度低，傳統回收過程設備投資大、 運行成本高且運行保養要求高。

2.結晶母液中含有各種雜質，回收處理化學品用量大，將會影響最終產品的質量。

3.結晶母液中含有一定量的有機溶劑，在6-氨基青霉烷酸的回收過程中，傳統的各種方法均需先將此部分有機溶劑脫出，而一般的脫除方法均將使結晶母液升溫，而此過程將加速6-氨基青霉烷酸的不穩定自裂解，嚴重影響收率及產品最終質量。

CN200610066185.1提出的一種應用膜回收6-氨基青霉烷酸的方法，其包括以下步驟：調節酸堿度過程，調節含有6-氨基青霉烷酸的結晶母液的酸堿度使其pH值為5.0-8.5；粗過濾過程，對調節過酸堿度的結晶母液進行粗過濾；納濾過程，將上述經過粗過濾后的結晶母液加入納濾系統設備，行納濾膜分離，得到濃縮液和透析液，其濃縮倍數為5-20倍；其中，所述的納濾過程的操作條件為：采用截留分子量為5-800的耐有機溶劑膜；操作溫度為1-10℃；操作壓力為15-40bar；清洗過程，納濾過程結束后，將對納濾系統進行洗滌。

主要參考資料

[1] CN201610118155.4 一種6-氨基青霉烷酸的制備方法

[2] CN200610066185.1 應用膜回收6-氨基青霉烷酸的方法