(转化率)酶法合成头孢氨苄工艺研究
酶法合成7—ACA及头孢菌素类抗生素的研究进展
酶法合成7—ACA及头孢菌素类抗生素的研究进展作者：王俏来源：《中国科技博览》2015年第04期[摘要]在当前的抗生素药物市场中，头孢是一类较为常见的药物，应用范围也十分广泛。
为了能够提高头孢菌素类抗生素生产效益，人们也在不断的研发新的生产工艺。
最初的头孢类抗生素制备工艺主要是化学合成法，近些年，酶法合成工艺的应用也越来越广泛，已经逐渐成为主流的制备工艺。
现本文通过详细分析酶法合成7-ACA的工艺方法，来探究酶法合成工艺在不同头孢菌素类抗生素制备中的应用。
[关键词]酶法；7-ACA；头孢菌素类；抗生素；制备工艺中图分类号：P314 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）04-0348-01与传统的化学合成方法相比，采用酶法合成头孢类抗生素药物更为高效环保。
这是因为在酶法制备的过程中，无需使用有毒试剂，也减少了各种有毒废液的排放，并且其工艺操作更加简单，能够极大的提高生产效率。
事实上，酶法自从上世纪70年代起就已经开始被应用在抗生素药物制备中，但最初并未得到大规模的推广应用。
近些年，酶法合成工艺逐渐备受人们的重视，并逐渐开始进行大规模工业生产，成为未来头孢类抗生素工业生产的主要工艺方法。
而7-ACA作为头孢类抗生素的母核，在其生产合成过程中发挥了非常重要的作用，具有典型的代表意义，因此本文决定通过探析酶法合成7-ACA的工艺，来探讨其在头孢类抗生素生产中的研究进展。
1、酶法合成7-ACA的工艺分析7-ACA，即7-氨基头孢烷酸，是头孢菌素类抗生素的关键中间体，在其合成工艺中占有关键地位。
其合成工艺主要有化学合成法与酶法合成法两种。
其中前者的工业应用较为成熟，但是其合成的周期过长，反应步骤较多，且会产生污染环境的三废，而后者则不会出现这些问题，酶法合成不但周期短，反应温和，更重要是其不会产生污染物，在当前各行业都在提倡环保节能的社会发展形势下，酶法合成无疑更符合持续发展的要求。
目前酶法合成头孢菌素类抗生素可以采用两步酶法制备工艺，也可以采用一步酶法制备工艺。
头孢氨苄片剂生产工艺的研究
酶法合成头孢菌素类抗生素的研究进展
生物制药与研究2018·03162Chenmical Intermediate当代化工研究酶法合成头孢菌素类抗生素的研究进展＊王立强 赵石秀（华北制药河北华民药业有限责任公司 河北 052165）摘要：头孢菌素抗生素是一种抗菌活性强、疗效高的抗生素。
生产过程中常用化学法和酶法来制取，但是化学法对环境污染严重，对反应条件比较苛刻，因此，酶法成为生产的必然趋势。
酶法合成比化学法合成显示出更先进的科学技术与广泛应用，因此人类社会越来越看重用酶法去制造头孢菌素类抗生素。
酶法合成的基本研究方法为平衡与动力学两个方面的操控，依靠新科技和与之相关的多种方法完备生产过程的基本条件，提高酶的动态活力，使生产过程更加完整连贯，趋于现代化和一体化，不断去革新进步，应用科学技术对抗生素进行生产制造。
本文从不同的定义和视角去探讨酶法合成头孢菌素类抗生素的生产过程。
关键词：头孢菌素；青霉素酰化酶；酶法合成中图分类号：R 文献标识码：AResearch Progress in Enzymatic Method Synthesis of Cephalosporin AntibioticWang Liqiang, Zhao Shixiu(North China Pharmaceutical Hebei Huamin Pharmaceutical CO., LTD., Hebei, 052165)Abstract ：Cephalosporin antibiotic is a kind of antibiotic with strong antibacterial activity and good curative effect. Chemical method andenzymatic method are commonly used to prepare it in the production process, but chemical method has serious environmental pollution and that reaction condition are harsh. Therefore, enzymatic method has become the inevitable trend of production. Enzymatic synthesis is more advanced than chemical synthesis in science and technology and is widely used, so the human society is paying more and more attention to the use of enzymatic method to produce cephalosporin antibiotics. The basic research method of enzymatic synthesis is the control of balance and dynamics, relying on new technology and many related methods, to complete the basic conditions of the production process, improve the dynamic activity of enzyme, make the production process more complete and coherent. Tending to modernization and integration and continuing to innovation and progress, apply the science and technology to the production and manufacture of antibiotics. This paper discusses the production process of cephalosporin antibiotics by enzymatic synthesis from different definitions and perspectives.Key words ：cephalosporin ；penicillin acylase ；enzymatic synthesis头孢菌素内含有β-内酰胺结构，能抑制肽转肽酶催化的转肽反应，使线性高聚物不能交联成网状模型，抑制黏肽的合成，通过阻止生成细胞壁，造成细胞无法存活。
头孢氨苄片剂生产工艺的研究
钟。
料 同辅料制备进行混合， 然后逐一进行筛选 ， 进而生产 出湿颗粒 ， 湿法制粒 这 一生产工艺就当前来说是一种 比较成熟 的生产工艺 ， 在今后 的大规模生 产过程 中， 可 以进一步的改进 生产流程 ， 促进生产工艺 的进步 ， 这样才能有 效 的提高片剂的质量。 但是有利就有弊， 该生产工艺并不是十全十美 的， 其 中也存在一定 的不利因素， 例如在生产 的过程 中， 会产生一定 的粉尘 ， 如果 制 药工人 长期处在粉尘污染 的环 境中， 呼吸道就会受 到严 重的影响 ， 不利 于身心健康 。 就这一 问题 ， 制药厂应该改善原有 的生产环境， 采用更 为先进
１头 孢 氨 苄 片 剂 的 制粒 工艺 研 究
控制和全封 闭式生产， 不但 生产效率较高， 大大降低 了粉尘污染。 还有从国 外引进 的一款更为先进 的 Ｂ型设备 ， 该设备在 Ａ型设 备的优势基础 上， 自 动化水平有所提 高， 能够实现 自动喷浆功 能和 进排风系统过滤功 能， 因此
在生产 的过 程中， 制备 的过程相 当重要， 片剂 的质量 以及相关的药性 均会 受到不同程度 的影响 ， 要想保证 片剂 的质量 ， 使该片剂应用 在更广阔
的领域 ， 就要严格控制该片剂的制备过程， 有效的提高 片剂 的性能 。 １ ． １制粒工艺现状 在制备 的环 节中， 制粒是一个 比较重要的环节 ， 这一环 节会 对影响到 片剂 的大小 以及质量， 因此更要重视起来， 不同于一般片剂的制粒方法 ， 该 片剂多采 用湿法制粒 ，因为这 一方法能够充分 的保 留片剂的药性不受影
头孢氨苄的合成工艺原理
头孢氨苄的合成工艺原理摘要：本文对头孢氨苄的合成工艺做了综述关键词：头孢氨苄 7-ADCA 抗生素酶法合成头孢氨苄(先锋霉素Ⅳ) ,为第一代口服半合成头孢菌素,开发于1967年，1970投放市场[1]，具有抗菌谱广，抗菌活性强，毒性小，可口服等优点。
通过抑制肽转肽酶所催化的转肽反应，使线性高聚物不能交联成网状结构，抑制黏肽的合成，阻止细胞壁的形成，从而使细胞内容物过度生长膨胀至破裂，导致细胞内容物外泄，杀死细菌。
主要用于革兰氏阳性菌和阴性菌感染，并在一定程度上能耐受β-内酞胺酶的作用，所以对于耐青霉素的菌类也有很好的杀菌效果。
其进入体内后吸收迅速而完全，生物利用率高。
由于其吸收好，毒性小，抗菌谱广，药物不良反应轻微等优势而被国内外临床主要应用于呼吸道感染和尿路感染。
头孢氨苄的结构式在口服头孢菌素类抗生素中，头孢氨苄在临床上应用广泛，需求量也大。
从年产量上看，属于少有的头孢菌素千吨级产品之一，除了满足国内需求还大量出口。
因此，选用合适的头孢氨苄合成方法降低成本增加利润显得尤为重要。
头孢氨苄的合成通常有两种方法，即化学半合成法[2,3]和生物酶半合成法[4,5], 均采用母链和侧链结合的方式，即以7-氨基-去乙酰氧基头孢烷酸(7-ADCA) 为原料合成。
国内目前在酶法合成头孢氨苄领域技术不成熟，目前主要以化学半合成法为主，但因为化学法步骤复杂，而且使用大量危险的化学原料，反应条件苛刻，污染严重等，用酶法取代化学法已成为7-ACDA生产的必然趋势。
1.化学法半合成头孢氨苄的化学合成法多以7－氨基－3－去乙酰氧基头孢烷酸(7－ADCA)为起始原料，经成盐或成酯保护后，与左旋苯甘氨酸乙基邓钾盐经保护后的中间体缩合，水解得到头孢氨苄。
[6,7]2004年，顾勤兰等报道了采用一步结晶法缩短头孢氨苄的结晶工艺过程，降低生产成本，提高总收率，收率达89.4%。
[2]2016年，李文杰等使用了左旋苯酐氨酸邓钾盐，将其与特务酰氯反应成混酐后，再与经保护的7-ADCA进行缩合、水解、结晶，在适宜条件下可得到收率高、纯度好的头孢氨苄晶体，收率达91%。
头孢氨苄的制备工艺
头孢氨苄的制备工艺
头孢氨苄的制备工艺主要包括以下几个步骤：
1. 铵型β-内酰胺酶的预处理：将铵型β-内酰胺酶通过实验室培养的方法进行预处理，使其适应于头孢氨苄的生产条件。
2. 发酵：将预处理后的铵型β-内酰胺酶接种到含有适宜营养物质的发酵基质中，控制发酵条件，包括温度、pH值、氧气供应等，使其进行发酵。
3. 酸化：在发酵后，将发酵液酸化，使铵型β-内酰胺酶转化为头孢氨苄。
4. 脱色：将酸化后的混合物进行脱色处理，去除杂质和不纯物质，使产物净化。
5. 分离纯化：对脱色后的产物进行过滤、浓缩、结晶等步骤，分离纯化出头孢氨苄。
6. 干燥：将分离纯化后的头孢氨苄进行干燥处理，得到最终产品。
需要注意的是，以上只是头孢氨苄的一种制备工艺，具体的制备流程和条件可能会根据不同的生产厂商和实际情况有所差异。
有关头孢氨苄的制备工艺，建议查阅相关的专业文献和技术资料进行参考。
酶法合成头孢氨苄工艺研究
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摘要 ：目的 酶法合成氨苄西林工艺优化并回收套用母 液中的母核 。方法 采用酶催化法 ，以７ ． 氨基一 ３ 一 去乙酰氧 基头孢烷
头孢氨苄片剂的制备工艺研究
头孢氨苄片剂的制备工艺研究作者：董文刚来源：《科学与财富》2016年第26期摘要：头孢氨苄片剂在制备的时候是十分复杂的，需要考虑的因素也是十分的多的，在进行头孢氨苄片剂的制备工艺研究中，需要将头孢氨苄片剂的用法和作用充分的掌握，在制备的过程中也需要将整个制备的过程充分的掌握，这样对头孢氨苄片剂的使用是非常重要的，通过对头孢氨苄片剂制备工艺的研究，使头孢氨苄片剂为人们做出更大的贡献。
关键词：头孢氨苄片剂；制备工艺；过程分析人们在生活中经常会发生疾病，在发生疾病的时候就会需要使用相应的药物进行治疗，在治疗的过程中，需要将头孢氨苄片剂的药效掌握好，这样才能发挥头孢氨苄片剂的作用。
头孢氨苄片剂的药物属性也要注意，头孢氨苄片剂属于抗生素药物，随着生物制药的发展，头孢氨苄片剂的制备也在逐渐的完善，头孢氨苄片剂的制备工艺在头孢氨苄片剂的生产中是十分关键的，需要我们将头孢氨苄片剂的制备工艺做好，促使头孢氨苄片剂的制备工艺更加完善，为医疗卫生事业的发展做出更大的贡献。
1 制粒制粒是头孢氨苄片剂的制备工艺中十分重要的一个环节，在制备工艺中需要结合头孢氨苄片剂的特点进行分析。
头孢氨苄片剂在制粒的过程中使用的是湿法进行制备，在颗粒的使用上也需要按照特点划分，如果是口服的，而且是固体的制剂，那么使用的就是摇摆制颗粒，这种摇摆制颗粒需要进行整粒，在整粒的过程中，还要进行总混，这种方法在制粒的过程中较为常见，但是却存在着很大的弊端，在制粒的时间上较长，也会出现大量的粉尘，这样就会生产的工人和环境有着影响。
随着科技的发展，这种制粒已经无法满足头孢氨苄片剂制粒的需要，人们对制粒工艺也在不断的创新，现代化的头孢氨苄片剂制粒工艺使用的是较为先进的制备工艺，在制备设备的使用上也是封闭式的，这样就可以最大程度的避免出现粉尘，只有使用较为先进的制备工艺，才可以生产出较为先进的头孢氨苄片剂。
在制粒的过程中，需要总结经验，进行制粒的研究和分析，在制粒的过程中，使用的依然是湿法制粒，但是将湿法制粒工艺进行了改进，使用的是湿法混合制粒工艺，主要就是指头孢氨苄片剂的药物干燥需要使用的相关的设备进行干燥，一般使用的都是干=干燥机。
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. 516 .收稿日期：2012-08-10基金项目：国家863计划(2012AA021204)。
作者简介：王艳艳，女，生于1978年，学士，工程师，主要从事生物酶的制备和应用，E-mail: wyycspc@文章编号：1001-8689(2013)07-0516-04酶法合成头孢氨苄工艺研究王艳艳 袁国强 朱科 王进贤(石药集团中诺药业(石家庄)有限公司，河北省抗生素工程技术研究中心，石家庄 050041)摘要：目的 酶法合成氨苄西林工艺优化并回收套用母液中的母核。
方法 采用酶催化法，以7-氨基-3-去乙酰氧基头孢烷酸(7-Amino-3-methyl-3-cephem-4-carboxylic acid , 7-ADCA) 为母核，苯甘氨酸甲酯(D-phenylglycine methyl ester, PGM) 为酰基供体，在水相中用固定化青霉素酰化酶(Penicillin Gacylase, PGA)催化合成头孢氨苄(Cephalexin)；对投酶量、侧链与底物投料比、反应温度、反应pH 、反应时间及母液中7-ADCA 回收套用等条件进行优化，考察头孢氨苄摩尔收率及产品质量。
结果 工艺优化后头孢氨苄摩尔收率85%以上，套用母液中回收的7-ADCA 后头孢氨苄摩尔收率91%以上，高于目前化学法的收率(89%)，产品质量合格。
结论 酶法合成头孢氨苄工艺反应条件温和，收率高，排放废水中仅含有一些简单的无机盐，对环保无压力，属于绿色合成工艺。
关键词：青霉素G 酰化酶；头孢氨苄；7-ADCA 中图分类号：R978.1+1 文献标识码：AStudy on preparation of cephalexin by enzymatic methodWang Yan-yan, Yuan Guo-qiang, Zhu Ke and Wang Jin-xian(Shijiazhuang Pharm.Group Hebei Zhongnuo Pharmaceutical Co., LTD, Hebei Province Antibiotic EngineeringTechnology Research Center, Shijiazhuang 050041)Abstract Objective To study the process optimization of cephalexin by enzymatic synthesis and recycling the nucleus in the mother liquid. Method Using the enzymatic method, 7-amino-3-methyl-3-cephem-4-carboxylic acid as the nucleus, D-phenylglycine methyl ester as the acyl donor, in the aqueous phase with immobilized penicillin G acylase catalyzed synthesis of cephalexin; temperature, pH, side chain and substrate feed ratio, investment conditions, Such as the amount of enzyme, reaction time and recycling the nucleus in the mother liquid was optimized, examining the yield and quality of the products. Result The molar yield of cephalexin was 85% after process optimization, and the molar yield of cephalexin was 91% after mother liquor was recycled, it was higher than the chenmical method(89%), and product quality was quali fi ed. Conclusion The reaction conditions of enzymatic cephalexin was mild, the yield was higher, waste water of reaction contained only some simple inorganic salt and it decreased the environmental pressure, which belonged to the green synthesis process.Key words Penicillin G acylase; Cephalexin; 7-ADCA头孢氨苄是广谱抗生素，通过抑制细胞壁的合成，达到杀菌作用，是目前临床使用量较大的一个半合成头孢菌素，是头孢类抗生素中的一个主要品种。
头孢氨苄的传统合成方法是把母核和侧链经过化学方法结合而得到头孢氨苄[1-2]，化学合成过程经过混酐、缩合、水解和结晶等工序，由于需要基团保护、工艺路线较长，工序中用到吡啶、特戊酰氯、N, N-二甲基甲酰胺(DMF)β-萘酚等毒性很大的中国抗生素杂志2013年7月第38卷第7期DOI:10.13461/ki.cja.005215. 517 .化学物质，有害物质容易在药物中造成微量残留。
近年来国内外都在致力于酶法合成的研究，酶法合成头孢氨苄有着许多化学法无可比拟的优点，它具有反应条件温和、工艺操作简单、无需基团保护、清洁安全等优点，酶法制备头孢菌素在工业上有很大的潜力[3-5]，生物酶的合成方法和路线具有一定的社会效益和经济效益。
本文报道的酶法合成工艺是以7-氨基-3-脱乙酰氧基头孢烷酸为母核，苯甘氨酸甲酯为酰基供体，固化青霉素酰化酶为催化剂，催化合成头孢氨苄[6-7]。
本工艺通过对反应投酶量、投料比、反应温度、pH、反应时间及回收7-ADCA套用工艺参数的调整和控制，7-ADCA转化率98%以上，回收的7-ADCA套用后头孢氨苄摩尔收率91%以上。
1 实验材料和方法1.1实验原材料PGM由石药集团宏源化工提供、PGA由石药集团中诺制药有限公司提供、7-ADCA由江苏九九久科技股份有限公司(含量≥98.5%)提供。
1.2实验设备B I O-2020生物反应器、自动电位滴定仪、SIGMA高速离心机、BX-180循环冷冻机、高效液相、SevenEasyPH计、真空干燥箱1.3实验方法1.3.1合成部分(1) 酶催化合成在合成反应罐中加入一定的合成酶；在溶解罐中溶解7-ADCA，pH=7.5；将7-ADCA转移至合成罐，PGM溶解液采用滴加方式，用浓NH3·H2O控制pH。
加完后用6mol/L盐酸和3mol/L氨水控制反应pH，用循环冷冻机控制反应温度，通过检测7-ADCA的转化率判断反应终点，转化率大于98%以上终止反应。
(2) 分离通过反应器底部筛网进行头孢氨苄和固体酶的分离，用母液循环洗涤直至母液无白色物质。
(3)重结晶滤饼溶于母液中，用浓盐酸溶解，温度20℃；溶解液过100μm滤纸后转移至结晶罐，用3mol/L氨水调晶。
一调PH=2.2~2.5 ，T=30~35℃，养晶30min；二调至PH=4.8~5.0，养晶3h。
(4) 抽滤、丙酮洗涤、45℃干燥2h后得头孢氨苄成品。
1.3.2结晶母液中过量7-ADCA回收[8](1) 裂解酶法头孢氨苄重结晶母液在PGA作用下裂解，T=20℃，pH=8.0~8.3，反应90min，分离酶和回收苯甘氨酸(固体)。
(2) 裂解反应清液用分子量200的纳滤膜进行浓缩(3)结晶：浓缩液脱碳后进行结晶，一调pH=4.5~4.7，养晶30min；二调pH=3.8~4.0，养晶2h。
(4) 抽滤，洗涤，干燥得7-ADCA粗品。
(5) 回收的7-ADCA进行下批头孢氨苄合成反应套用。
2 分析与讨论在7-ADCA底物反应浓度一定的条件下，实验从投酶量、投料比、反应温度、反应pH及反应时间5方面考察各实验因素对头孢氨苄摩尔收率的影响，从而确定最为合适的酶法合成头孢氨苄的实验条件。
7-ADCA底物浓度定在600mmol/L。
2.1投酶量对合成收率的影响PGM：7-ADCA为1.8，温度为20℃，PH7.0的条件下，每升反应液投酶量分别为1.4、1.6、1.8、2.0和2.2KU，检测7-ADCA的转化率判断反应终点，最终检测成品收率。
每个投酶量重复实验3批，取收率平均值进行比较。
结果显示投酶量在1.8KU/L时，头孢氨苄平均摩尔收率最高；进一步增加投酶量会加大侧链分解程度，降低摩尔收率(图1)。
2.2 PGM和7-ADCA投料比对合成收率的影响在投酶量1.8KU/L，温度20℃，H=6.8的条件下，PGM:7-ADCA分别为1.0、1.2、1.4、1.6、1.8，检测7-ADCA的转化率判断反应终点，最终检测成品收率。
每个侧链加量重复实验3批，取收率平均值进行比较，结果显示PGM:7-ADCA=1.2:1时,头孢氨苄摩尔收率最高；若增加侧链投料比例，过多的侧链分解物抑制合成酶活力，合成反应收率反而降低(图2)。
2.3酶催化合成反应温度合成收率的影响图1投酶量对合成收率的影响Fig.1 Effect of synthetic yield on amount of enzyme酶法合成头孢氨苄工艺研究王艳艳等. 518 .在投酶量1.8KU/L ，PGM:7-ADCA=1.2:1，pH6.8的条件下，合成反应温度分别为12、14、16、18和20℃ ，检测7-ADCA 的转化率判断反应终点，最终检测成品收率。
每个温度条件重复实验3批，取收率平均值进行比较，结果显示反应温度16℃，头孢氨苄摩尔收率最高；温度过低合成反应进行缓慢，底物转化慢；温度过高，侧链加速分解，影响合成酶活力及合成收率(图3)。
2.4 酶催化合成反应pH 对合成收率的影响在投酶量1.8KU/L ，PGM:7-ADCA=1.2:1，T=16℃的条件下，合成反应pH 分别为6.2、6.5、6.8、7.0、7.2，检测7-ADCA 的转化率判断反应终点，最终检测成品收率。
每个pH 控制点重复实验3批，取收率平均值进行比较，结果显示反应pH 在6.2~6.5，头孢氨苄摩尔收率相对较高；合成酶的适宜PH 范围在6.0~7.0，在此合成反应中，反应PH 在6.5以上会加速侧链的分解速度，导致合成收率随pH 上升而下降(图4)。