一种头孢丙烯的合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及头孢丙烯合成领域，特别地，涉及一种生物法合成头孢丙烯的方法及 由该方法合成的头孢丙烯。
【背景技术】
[0002] 头孢丙烯（cefprozil)化学名：该品为（61?，71?)-7-[[(21?)-2-氨基-2-(4-羟 基苯基）乙醜]氛基]-8-氧代_3_[ (Z)-丙-1-烯基]_5_硫杂-1-氣杂双环[4. 2. 0] 辛-2-烯-2-甲酸水合物，是一种第二代口服型的头孢抗生素。头孢丙烯为第二代头孢菌 素类抗生素，具广谱抗菌作用，药用为一水合物，对化脓性肺炎和无乳链球菌、对甲氧西林 敏感的金葡菌作用强，对流感嗜血菌等也有抑制作用。杀菌机制是阻碍细菌细胞壁合成，安 全性好，不良反应极低。
[0003] 头孢丙烯 目前，国内外生产头孢丙烯的工艺路线有化学法和酶法，国内主要采用化学法合成头 抱丙稀。化学法以7_氛基_3_丙烯基_4_头抱烧酸（7-APRA)为母核首先和二甲基氣硅烷 在二氯甲烷中进行反应，再与氯甲酸乙酯和对羟基苯甘氨酸邓钾盐在二氯甲烧、DMF等溶剂 中反应制得的混合酸酐缩合反应得到头孢丙烯DMF盐，最后头孢丙烯DMF盐经过转晶、精制 得到成品头孢丙烯原料药。化学法在二氯甲烷、DMF等有机溶剂中进行合成，对有机溶剂的 需求量大。反应需要在无水低温条件下进行、条件苛刻，过程复杂，产品的杂质多、纯度低。 "三废"的产生量较多，对环境污染严重。因此，部分企业采取了生物法制备头孢丙烯，但目 前国内报道的生物法大多反应周期长，收率低。
[0004] 酶法以7-APRA和左旋对羟基苯甘氨酸甲酯（或其他衍生物）为底物利用青 霉素酰化酶酶促合成头孢丙烯。《头孢丙烯合成工艺的研究_天津大学硕士论文2012孙百 虎》中提到利用对羟基苯甘氨酸甲酯和对羟基苯甘氨酸乙二醇酯与7-APRA在PGA-450酰 化酶的作用下催化控制PH=6.5下对接生成头孢丙烯。温度控制在25°C，需要12h完成。 在反应过程中虽然没有有机溶剂的加入，但产生的杂质较多，产品纯度不高，反应周期长， 如果缩短反应周期，转化率会大幅降低。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的上述技术特征，本发明的目的是提供一种头孢丙烯的合成方法， 以解决现有技术中酶法合成头孢丙烯反应周期长，杂质多，收率低的技术问题。
[0006] 为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的： 一种头孢丙烯的合成方法，在酶存在下，母核7-APRA与左旋对羟基苯甘氨酸酯衍生 物进行反应，在头孢丙烯析出之前，以纯度大于99%的头孢丙烯作为晶种加入到反应体系 中。
[0007] 作为优选的，所述晶种头孢丙烯的添加浓度彡0. 2%w/V。
[0008] 更为优选的，所述晶种头孢丙烯的添加浓度为0. 2~2% w /V。
[0009] 所述晶种头孢丙烯在反应开始后0~30分钟时加入。
[0010] 所述酶为固定化酶青霉素酰化酶PGA-450、IPA-750或固定化酶合成用青霉素酰 化酶。
[0011] 所述左旋对羟基苯甘氨酸酯衍生物为左旋对羟基苯甘氨酸甲酯、左旋对羟基苯甘 氨酸乙酯或左旋对羟基苯甘氨酸乙二醇酯。
[0012] 所述反应体系为水；所述母核7-APRA和左旋对羟基苯甘氨酸酯衍生物溶解滴加 或直接加入反应体系中。
[0013] 作为优选的，所述反应的pH值为5. 5-7. 0、反应温度为5-25°C。
[0014] 更为优选的，所述反应的pH值为6. 0-7. 0、反应温度为10-20°C。
[0015] 所述合成方法制得的头孢丙烯HPLC含量大于99. 5%。
[0016] 本发明中，在头孢丙烯析出前加入头孢丙烯作为反应晶种，提高反应过程中头孢 丙烯的结晶速度，极大的缩短了反应周期。
[0017] 作为晶种的头孢丙烯纯度需大于99%，避免因加入的晶种引入新的杂质。晶种的 纯度表示其中含杂量，因为不知道晶种中的杂质在加入后，会对反应造成何种影响，因而纯 度不能低。当杂质过多时，作为晶种加入的头孢丙烯会增加反应体系的杂质量，使得反应过 程中发生其他未知的副反应，这些副反应会降低后续所得头孢丙烯的纯度，增加过滤提纯 的难度，使得此法不适于工业运用。
[0018] 晶种既可以是不含水的头孢丙烯也可以含水量较高的头孢丙烯，既可以是酶法合 成的头孢丙烯也可以是化学法合成的头孢丙烯。优选含水量为4. 4~6. 0%的头孢丙烯，由 于其分子结构中仅含一个水分子，与新生成的头孢丙烯结构最接近，因而析出效果最优，此 时晶种缩短反应周期的效果最优。
[0019] 加入晶种后，晶种均匀分散于反应体系各处。反应在固定化酶附近发生，当产生第 一个新的头孢丙烯分子后，该新产生的头孢丙烯水合物能受到其附近晶种的分子力吸引， 迅速摆脱固定化酶而溶入反应体系中，结合于晶种上。随着反应的进行，该过程重复多次， 晶种体积逐渐扩大，头孢丙烯析出。晶种的加入能避免新产生的头孢丙烯对固定化酶的包 覆，使反应周期缩短，产率提高。晶种的添加使得反应得到的头孢丙烯在溶液中能尽快相互 接触结晶析出，促进反应正向进行，使得反应充分。
[0020] 晶种头孢丙烯在反应生成的头孢丙烯析出之前加入。进一步优选为在反应混合液 中反应发生前或反应发生时加入，此时可通过实时提取反应混合液测定其中头孢丙烯的生 成量来确定反应是否发生。反应发生时可以是反应开始后至头孢丙烯析出前的任意时段。
[0021] 头孢丙烯的加入方式既可以是在头孢丙烯析出前的某一个时间点一次全部加入 反应体系中，也可以是分多次地加入反应体系中。优选为在头孢丙烯析出前某一时间点一 次全部加入晶种。优选晶种的添加浓度多0.2% (w / V)，按此浓度添加，能在反应体系中 提供足够量的结晶核心，有利于进一步缩短反应周期。但晶种的添加量不能过大，否则反应 体系粘度过大无法操作。优选为0.2~2% (w / V)。按此比例添加，既能避免过浓的晶种 加大反应体系粘度，使反应无法顺畅进行，又能避免晶种的浪费。
[0022] 所用酶为固定化酶。固定化酶为多孔结构，易附着其他杂质。反应在固定化酶附近 发生，反应体系中仅存在母核7-APRA与左旋对羟基苯甘氨酸酯衍生物等物质，而这些物质 的结构与头孢丙烯结构相差较大，不能作为头孢丙烯的晶种与之结合。反应所形成的新的 头孢丙烯无法迅速进入溶液中，而此时反应快速进行，不断有新的头孢丙烯生成。反应产生 的头孢丙烯就近附着在固定化酶上并析出。随着反应的进行固定化酶上裸露的酶被新产生 的头孢丙烯覆盖，反应体系中未反应的原料物无法接近酶发生反应，随着反应时间的延长， 反应不再进行。因而现有技术中酶法反应周期较长。
[0023] 酶的加入量可按常规工艺进行选择、母核7-APRA与左旋对羟基苯甘氨酸甲酯衍 生物的摩尔比也可按常规工艺选择。
[0024] 反应时反应体系pH值优选为5. 5~7. 0，进一步优选为6.0~7.0。由于pH大于 7.0时头孢丙烯稳定性变差，如果反应体系维持较高pH值，部分已生成的头孢丙烯会再次 分解，使得体系中存在一些不确定的杂质，为后续分离提纯增加难度。当pH值为6. 0~7. 0 时，反应体系中新生成的头孢丙烯稳定性高，同时配合晶种的作用，新生成的头孢丙烯能快 速形成结晶，避免再次发生分解，从而缩短反应周期，提高产品产率和纯度。反应体系的pH 值升高时可通过任意常用溶剂进行调节，优选为氨水进行调节。pH值控制手段简便。反应 发生温度优选为5~25°C，进一步优选为10~20°C。温度过高所得头孢丙烯反式异构体 增加。温度过低会延长反应时间，降低酶的活性，使反应不充分。因而按此优选反应温度 10~2(TC〇
[0025] 按上述方法制得的头孢丙烯中杂质HPLC总含量小于0. 5%，头孢丙烯HPLC含量大 于99. 5%。说明按此方法制得的头孢丙烯纯度高，提纯简便，适于工业化应用。
[0026] 本发明具有以下有益效果： 本发明头孢丙烯的合成方法：在酶存在下，母核7-APRA与左旋对羟基苯甘氨酸酯衍生 物进行反应生成头孢丙烯，在头孢丙烯析出之前，以纯度大于99%的头孢丙烯作为晶种加 入到反应体系中，提高了反应效率，缩短了合成周期，提高7-APRA的转化率，并提高所得头 孢丙烯的纯度。
[0027] 本发明提供的方法为酶法，反应过程中仅需酶催化而且以水为溶剂，无需任何有 机溶剂，绿色环保，线路简单，产品收率高，纯度高。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于 此。
[0029] 以下对比例及实施例中所得头孢丙烯均按以下步骤进行精制。所用酶为合成用青 霉素酰化酶购于湖南福来格生物技术有限公司。以下对比例及实施例中所用原料、仪器均 为市售品。其中，头孢丙烯母核7-APRA的中文别名为7-氨基-3-丙烯基头