酶法合成7―ACA及头孢菌素类抗生素的研究进展

摘 要：酶法合成7-aca近年来不断的完善，合成的效率大大提高了，而且废气、废物以及废水的排放有效的减少了。头孢菌素类抗生素在医药行业比较常见，这是一种常用的抗生素，在合成制备的过程中，需要保证安全性以及药效。本文对酶法合成7-ACA及头孢菌素类抗生素的研究进展进行了分析与介绍，还介绍了几种常见的合成方法，希望对相关工作人员提供一定参考与帮助，从而促进我国医药行业更快的发展。

关键词：酶法合成；7-ACA；头孢菌素；抗生素；研究

酶法合成是医药行业传统的合成方法，其最早出现在20世纪60年代末，迄今已发展了50余年，在20世纪90年代，研究出了酶缩合反应技术以及固定化酶技术，相关技术人员对配套技术也进行了完善，这位大规模药物工业生产创造了良好的条件，使得酶法合成头孢氨苄、阿莫西林有了突破性进展。我国在酶法合成的研究上也取得了一定成绩，虽然与国外先进单位有着一定差距，但是也研究出了很多有效的大规模工业生产技术，促进了我国医药事业的发展，下面笔者对酶法合成7-ACA以及头孢菌素类抗生素进行简单介绍。

1 酶法合成7-ACA的酶法合成

7-ACA是头孢菌素类抗生素生产过程中重要的母核，头孢菌素的结构如图1所示，其可以抑制肽转肽酶催化产生的转肽反应，从而保证线性高聚物无法交联形成网状结构，阻止了细胞壁的合成，会导致大量的细胞死亡。

7-ACA即7-氨基头孢烷酸，采用化学法进行工业生产时，多采用的是头孢菌素C钠盐进行生产，由于这种方法的工艺比较复杂，而且生产的成本也比较高，还会对周围环境造成污染，所以，相关工作人员会选用酶法裂解简化生产过程，在优化的过程中，有效提高了回收率，还提高了产品的质量，减少了成本以及对周围环境的影响。

1.1 酶法合成7-ACA

在工业生产中，7-ACA多采用的是两步酶法制备法，头孢菌素C会在通氧的环境下与D-氨基酸氧化酶反应，发生催化反应，生成了一种具有酮基的中间体以及H2O2，由于中间体并不稳定，容易发生化学氧化从而出现脱羧，生成戊二酰基-7-氨基头孢烷酸，在酰化酶的作用下，还会脱去侧链，最终生成7-ACA。

1.2 一步酶法制备7-ACA

上述两步酶法制备有效降低了生成成本，而且减少了三废的排放，在环境保护方面有着较大的优势，但是在转化率方面却存在一定劣势，在DAAO催化反应中也存在难以控制的问题。采用一步酶法制备7-ACA是利用头孢菌素C酰基转移酶，在不经过GL-7-ACA的情况下直接将头孢菌素C转化为7-ACA，有效提高了转化率，也提高了7-ACA的制备质量。采用一步酶法，需要利用CPCacylase，其具有化学法的优势，提高了转化的纯度，并且也具有较高的经济性，不会对周围环境产生污染，这一方法也在研究中不断的改良与进步，有国家在研究出开发出了高质量的CPC acylase。

2 酶法合成头孢菌素类抗生素

头孢菌素类抗生素在医药市场比较常见，其主要是由7-ACA、7-ADCA等原料制成的，其母核上有两个侧链，可以与适当的酰基侧链链接，从而形成半合成头孢菌素。在当前医药行业，多采用的是酶法合成技术，其中头孢克洛唑啉、头孢氨苄、头孢拉定等都是采用酶法合成得到的。在合成头孢菌素类抗生素时，采用的酶主要是青霉素酰化酶，下面笔者对头孢菌素抗生素酶法合成技术进行简单的介绍。

2.1 “一锅法”酶法制备头孢唑林

采用酶法合成β-内酰胺抗生素时，一般一步反应会在一个反应器中完成，随着科技与医药技术的不断发展与进步，有研究人员提出了几步酶法反应都在一个反应器中完成，而且不需要分离中间体，这样有效简化了反应过程，提高了工业生产的效率，也实现了酶法合成的优化。在制备头孢唑林时，需要用到D-氨基酸氧化酶、戊二酰化酶以及青霉素G酰化酶进行催化反应，通过生物转化形成头孢唑林。以头孢菌素为原料，采用三步酶法以及一步滑雪法合成头孢唑林，这种方法得到的每步酶法收率都比较接近100%，所以纯度比较高，得到产品的质量也比较高。

2.2 酶法制备头孢氨苄

在头孢氯苄酶法缩合反应中，所使用的酶基本上是采用固定化技术处理得到的固定化青霉素酰化酶，而早期使用的固定化细胞（细菌）等形态的酶，因其形态结构和性能方面的缺陷，已逐步被淘汰。目前所使用的固定化酶，在生物工程菌的选育发酵、酶的提取、固定化载件的选择和固定化技术等方面都有了长足的进步。头孢氨苄的酶催化缩合技术近年来的发展水平已相当令人满意。其中侧链与母核7ADCA的投料比例已经降低到1：1～2：1（分子比）之间；反应底物的浓度可以达到300～600mmo・L-1；反应温度控制在5～35℃，7-ADCA的转化率可以达到93%以上。

2.3 酶法制备头孢拉定

头孢拉定（cephadine），化学名为（6R，7R）-7-[（2R）-氨基-2-（1，4-环己二烯-1-基）乙酰胺基]-3-甲基-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂二环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸，是美国Squibb公司开发的头孢菌素类抗生素，1977年首次在日本上市，临床用于治疗敏感菌引起的支气管炎、支气管扩张感染、肺炎、肾盂肾炎、膀胱炎和尿道炎等。目前可用7-氨基-3-脱乙酰氧基头孢霉烷酸（7-ADCA）和2，5-二氢苯甘氨酸甲酯盐酸盐（DHME）为原料，在磷酸盐缓冲液中，经固定化青霉素酰化酶（PGA）催化合成头孢拉定。见图4。

结束语

在合成7-ACA以及头孢菌素类抗生素时，主要采用的方法有两种，一种是化学法，另一种是酶法，前者采用的是半合成技术，常用的方法有酰氯法、混酐法等，其具有合成过程繁琐、步骤多的特点，而且会产生大量的三废；后者采用的合成技术具有生产工艺简单、周期短、三废排放稍等优点，反应条件温和，pH也比较接近中性，所以在工业大规模生产中，多应用了酶法合成技术。

参考文献

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