去乙酰基7-氨基头孢烯酸制备方法的研究进展单淑连
（哈药集团制药总厂，黑龙江 哈尔滨150086）
摘 要：目的：系统概述新型头孢中间体去乙酰基7-氨基头孢烯酸（D- 7- ACA）的特点、应用及制备研究进展。方法：查阅现有文献总结出D- 7- ACA的各种制备研究进展。结果：三酶法制备D- 7- ACA，可将头孢菌素C（CPC）和3-去乙酰-头孢菌素C（D- CPC）催化转化为 D- 7- ACA，提高了头孢菌素 C 发酵组份的利用率，并且避免了使用有毒化学试剂，且酶法生产工艺具有条件温和、无污染、收率高、成本低等优点，更有利于产业化生产。
关键词：D- 7- ACA；7- ACA；CPC；D- CPC；头孢菌类
头孢类抗生素可破坏细菌的细胞壁，并在繁殖期杀菌，对细菌的选择作用强，而对人几乎没有毒性，具有抗菌谱广、抗菌作用强、耐青霉素酶、过敏反应较青霉素类少见等优点。所以是一类高效、低毒、临床广泛应用的重要抗生素，成为在临床上用于治疗细菌感染的常用药物。如：头孢噻吩、头孢噻肟、头孢呋辛、头孢地尼、头孢拉定等。头孢类抗生素的来源主要依赖于合成或半合成．一般以 7- ACA为母体，后来出现了7- ADCA、GCLH (或GCLE)等。将 7- ACA 3 位上的乙酰基脱去，得到羟基裸露的化合物。其化学名为：7- 氨基- 3- 羟基- 3- 头孢菌素- 4- 羧酸，简称 D- 7- ACA。D- 7- ACA作为头孢菌素类抗生素的新型中间体，与 7- ACA和 7- ADCA相比，3 位上为羟基，反应活性较高，有利于合成新型的头孢类产品，在合成部分头孢品种时，简化了生产工艺路线，并具有修饰简单、容易纯化、产品质量好、生产成本低等优点，D- 7- ACA的研制将为发展头孢的合成提供了一种新的选择。目前可制备D- 7- ACA的方法基本为化学法、一步酶法、两步酶法及三酶法，就D- 7- ACA制备方法的研究进展情况进行概括并作一综述。（见图1）
1 化学法制备
化学法制备主要由7- ACA 水解而得, 也可以由 6- APA 扩环得到7- ACA 化学法水解使用氢氧化钠等强碱在醇的水溶液中于 - 20~- 10℃的低温条件下得到, 产率可达到82%[1]。由于化学法主要以价格较贵的7- ACA、6- APA 作为原料,而且采用超低温下强碱水解工艺,缺点明显,成本高、能耗高、收率较低,不利于产业化生产。正是这种现实原因导致国内医药企业如深圳立国制药、广州白云山制药等纷纷寻求替代工艺。因此化学法目前主要在制备终端药品时作为中间产物临时制备,如头孢呋辛头孢西丁等产品需要经过3位水解为羟基这一步, 通常制备是以碱水解获得,Nomura H等合成头孢呋辛时, 以7- ACA为原料在- 30~- 40℃、高浓度强碱条件下进行水解,获得 D- 7- ACA 溶液,再往下合成头孢产品,在这种条件下水解,7- ACA损失达到20~30%,得到的D- 7- ACA溶液杂质多、纯度低,用于下游产品,收率低、质量差。谭端明等在合成头孢西丁时以7- ACA为原料,先合成甲氧头孢噻吩,再在- 40℃、强碱条件下进行水解获得去乙酰中间体,然后合成头孢西丁(见图2)。
2一步酶法制备
由于化学法存在成本高、三废污染严重等问题，目前在很多制造领域已趋向使用酶法。一步酶法制备D- 7- ACA也是以7- ACA为原料，在酶的作用下进行水解。D- 7- ACA与7- ACA在化学结构上仅仅相差一个乙酰基，通过切断7- ACA支链上的乙酰基，即可得到D- 7- ACA。Sak等人对来源于红酵母38B1 的头孢菌素 C 脱乙酰酶进行了纯化，获得了一种新型的脱乙酰酶，能够用于 7- 氨基头孢烷酸衍生物的生物转化KATO NOBUO也报道获得了一种能水解7-氨基头孢烷酸衍生物成脱乙酰- 7- 氨基头孢烷酸衍生物和乙酸的新酶。SHIONOGI 等人用 7- ACA 脱乙酰酶(如来源于枯草芽孢杆菌的头孢菌素乙酰水解酶)在 pH8.0～8.5的硼酸缓冲液，20～22℃的条件下对7- ACA进行处理，用氨水中和
pH，最后获得 D- 7- ACA。Takimoto 等人用来源于枯草杆菌SHS0133的头孢菌素C脱乙酰酶在大肠杆菌内大量表达，然后用戊二醛在氨基交换树脂KA- 890 进行固定，采用固定化头孢菌素 C 脱乙酰酶批量制备D- 7- ACA[3]。（见图3）
3 两步酶法制备
天津大学的于海军等人以粉状活性炭为吸附剂，在酸性条件下吸附废弃液中的去乙酰头孢菌素C(D- CPC)，得到生产头孢菌素C(CPC)过程中的副产物D- CPC，然后以 D- CPC 为原料，用固定化 D- 氨基酸氧化酶(DAAO)和固定化戊二酰基酰化酶(GA)，连续两步进行酶裂解，制备了D- 7- ACA，总收率为 72％[4- 5]。该制备方法是以头孢菌素C 生产过程中副产物D- CPC 为原料，是一种变废为宝的制备过程，降低了成本。（见图4）
4 三酶法制备
西北大学的柳杏辉以头孢菌素C 发酵液为起始物料, 经层析分离，收集有效成分头孢菌素C(CPC)和3- 去乙酰- 头孢菌素C(D- CPC)，再经浓缩至一定浓度，采用三种固定化酶(D- 氨基酸氧化酶(DAAO)、7- ACA酰化酶(GAC)、去乙酰基酯酶(CE))通过氧化、酰化、水解分两步或三步转化为D- 7- ACA。由于在该工艺过程中，将本为有害杂质的D- CPC也作为了原料，提高了头孢菌素C发酵组份的利用率，总收率可达到82％以上[3]。（见图5）综上所述，三酶法制备D- 7- ACA工艺以头孢菌素C发酵液为起始物料，可利用的有效成份更多，原材料成本更低，有利于整个头孢类抗生素产业链的成本下降。并且工艺过程中避免了使用有毒化学试剂，是一条较好的绿色环保路线。此外，反应条件为一般环境，能够降低能耗，节约更多社会资源，是一条可持续的工艺路线。
参考文献
[1] 陈海龙等. 头孢类抗生素的新型中间体 D-7-ACA [J]. 中国当地医药,2009，4：16-7.
[2]游莉等.头孢呋辛钠合成工艺的改进[J].中国抗生素杂志,2004，29（10）：585-587.
[3]柳杏辉.酶法制备新型医药中间体 D-7-ACA 工艺研究[J].西北大学.2009,6,12.
[4]于海军.去乙酰头孢菌素C的分离及相关化和物的合成[D].天津大学，2006.
[5]于海军等.两步酶法制备去乙酰基 7-氨基头孢烯酸[J].精细化工,2006，7：23-7.
来源：中国化学试剂网
