試析酶法合成頭孢氨芐工藝

楊 蕾

哈藥集團制藥總廠科研開發中心 150000

試析酶法合成頭孢氨芐工藝

楊 蕾

哈藥集團制藥總廠科研開發中心 150000

目的：探討酶法合成頭孢氨芐工藝優化，并對母液中的母核進行回收利用。方法：通過對酶催化法的合理利用，在選定母核和?；w的基礎上，在水相中以固定化青霉素?；复呋铣深^孢氨芐。在這一條件下，對反應溫度、反應時間以及投酶量等條件進行優化處理，進一步考察頭孢氨芐摩爾收率以及產品質量。結果：在標準工藝優化后，頭孢氨芐摩爾收率在 85%以上，而套用母液中回收的的7-ADCA后頭孢氨芐摩爾收率在91%以上，明顯高于當前化學法的收率，可知產品質量合格。結論：酶法合成頭孢氨芐工藝具有良好的應用價值，其反應條件溫和，且收率較高，與當前可持續發展理念保持高度一致，屬于綠色合成工藝。

酶法；合成；頭孢氨芐；青霉素?；福?-ADCA

頭孢氨芐是抗生素中的一種，屬于半合成頭孢菌素，在實際應用中能夠對細胞壁的合成進行有效抑制，從而對細菌進行有效遏制，在臨床醫學中具有良好的應用價值。頭孢氨芐對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均具有良好的抗菌作用，注射后能夠被較快速度的吸收，在加入增效抗炎因子后，頭孢氨芐在實際應用中殺菌能力更強，高出青霉素類殺菌藥物的20倍左右。本文主要就酶法合成頭孢氨芐工藝進行研究和分析，通過對反應投酶量、投料比、反應溫度以及反應時間等工藝參數進行調整和控制，以保證產品質量滿足相關標準。通過本次研究，旨在為醫藥領域人士提供借鑒。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗原材料

在本次實驗研究中，選用PGM、PGA，7-ADCA作為實驗主要原材料。

1.2 實驗設備

BIO-2020生物反應器、自動電位滴定儀、SIGMA高速離心機、BX-180循環冷凍機、高效液相、SevenEasyPH計、真空干燥箱。

1.3 實驗方法

在酶催化合成過程中，將一定量的合成酶加入到合成反應罐中，在PH7.5條件下將7-ADCA溶解，并轉移至合成罐內。將PGM溶解液滴加至合成罐內，并以濃NH3·H2O對合成反應中的PH值進行合理控制。待PGM滴加完成后，以標準規格的驗算和氨水對反應PH值進行有效控制，通過對循環冷凍機進行合理應用，將合成反應溫度控制在合理范圍內，并對7-ADCA轉化率進行準確檢測，并以相關檢測結果為主要依據明確酶催化合成的反應重點，以98%以上的轉化率作為終止反應的標志。

在反應器底部篩網以母液作為主要分離物質，將頭孢氨芐和固體酶進行循環洗滌，紙質母液無白色物質，方實現二者的有序分離。在重結晶過程中，處于20℃條件下，以濃鹽酸對溶于母液中的濾餅進行溶解，及時經過100μm濾紙并轉移至結晶罐，以標準規格的氨水進行調晶處理。在調晶過程中，掌握好一調與二調的PH值、溫度以及養晶時間，從而促進重結晶的順利實現。待抽濾、丙酮洗滌后，將其在45℃條件下進行干燥處理，待干燥兩小時后，方可獲得頭孢氨芐成品。

在7-ADCA回收過程中，PGA作用下能夠促進酶法頭孢氨芐重結晶母液的裂解，在20℃條件下，PH值為8.0-8.3之間，將裂解時間控制在90min，能夠將酶與回收苯甘氨酸實現有序分離。以標準規格的納濾膜對裂解反應清液進行濃縮處理。待弄多液脫碳后，掌握好一調與二調的PH值及養晶時間。待抽濾后，加以洗滌干燥處理，可得到7-ADCA粗品。將回收完成的7-ADCA作為下一批次頭孢氨芐合成反應套用材料。

2 分析結果與討論

2.1 投酶量對合成收率的影響

PGM：7-ADCA為1.8，溫度為20℃，PH7.0的條件下，每升反應液投酶量分別為1.4、1.6、1.8、2.0和2.2KU，檢測7-ADCA的轉化率判斷反應終點，最終檢測成品收率。每個投酶量重復實驗3批，取收率平均值進行比較。結果顯示投酶量在1.8KU/L時，頭孢氨芐平均摩爾收率最高；進一步增加投酶量會加大側鏈分解程度，降低摩爾收率(圖1)。

圖1 投酶量對合成收率的影響

2.2 PGM和7-ADCA投料比對合成收率的影響

在投酶量1.8KU/L，溫度20℃，H=6.8的條件下，PGM:7-ADCA分別為1.0、1.2、1.4、1.6、1.8，檢測7-ADCA的轉化率判斷反應終點，最終檢測成品收率。每個側鏈加量重復實驗3批，取收率平均值進行比較，結果顯示PGM:7-ADCA=1.2:1時,頭孢氨芐摩爾收率最高；若增加側鏈投料比例，過多的側鏈分解物抑制合成酶活力，合成反應收率反而降低(圖2)。

圖2 側鏈：底物投料比對合成收率的影響

2.3 酶催化合成反應溫度合成收率的影響

在投酶量1.8KU/L，PGM:7-ADCA=1.2:1，pH6.8的條件下，合成反應溫度分別為12、14、16、18和20℃，檢測7-ADCA的轉化率判斷反應終點，最終檢測成品收率。每個溫度條件重復實驗3批，取收率平均值進行比較，結果顯示反應溫度16℃，頭孢氨芐摩爾收率最高；溫度過低合成反應進行緩慢，底物轉化慢；溫度過高，側鏈加速分解，影響合成酶活力及合成收率(圖3)。

圖3 反應溫度對合成收率的影響

3 結論

就頭孢氨芐的合成來看，傳統合成方法下主要是在化學方法下將母核與側鏈有機結合，促進頭孢氨芐的形成。在這一化學過程中，在縮合、水解以及結晶等工序操作中，受到基團保護、工藝路線較長以及強毒性化學物質等因素的影響，導致頭孢氨芐制備過程中極易出現有毒有害物質殘留而影響藥品制備質量。隨著醫藥領域內各項技術的不斷進步，酶法合成頭孢氨芐工藝逐漸受到社會的高度重視。其與傳統合成方式相比，具有反應條件溫和、工藝操作簡單以及清潔性、安全性等優勢，能夠產生良好的社會效益和經濟效益，在藥品生產領域內具有廣闊的發展空間。

綜合以上實驗因素：酶法合成頭孢氨芐的實驗條件為投酶量1.8KU/L，PGM:7-ADCA=1.2:1，反應溫度 T=16℃，反應pH=6.2～6.5，反應時間2.5h，頭孢氨芐摩爾收率最高。經PGA裂解母液回收7-ADCA，與用β-萘酚回收7-ADCA的回收率相當，回收率可達85%，回收的7-ADCA按一定比例投入酶催化合成反應，酶法頭孢氨芐的摩爾收率可達91%以上，該收率遠高于目前國內化學法生產的收率(89%)，成品含量≥98.5%，各項檢驗指標符合標準。酶法合成頭孢氨芐方法在輔料和工藝上均區別于傳統的化學合成方法，反應過程中避免使用吡啶、特戊酰氯、N,N二甲基甲酰胺(DMF)等有毒有害物質，且工藝路線簡單，反應條件溫和；母液回收過程中使用酶法裂解回收7-ADCA工藝替代頭孢氨芐和β-萘酚形成復鹽后的分離工藝，避免了β-萘酚和二氯甲烷的回收；回收套用后頭孢氨芐摩爾收率比化學法工藝提高2%，新的酶法合成工藝既降低了生產成本也降低了環保壓力，屬于綠色環保工藝。酶法合成頭孢氨芐代替化學法合成工藝也將會對酶法合成抗生素的發展產生深遠影響。

[1]王艷艷，袁國強，朱科，王進賢 酶法合成頭孢氨芐工藝研究[J].《中國抗生素雜志》, 2013, 38(7):516-519

[2]賈方聰，崔楠 酶法合成頭孢氨芐工藝研究[J].《科學與財富》,2015(2):208-208

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1672-5018（2016）10-017-02