酶法阿莫西林工艺参数优化

酶法阿莫西林工艺参数优化

摘要:阿莫西林是重要的β-内酰胺类抗生素,具有广谱的抗菌活性,且可以口服。因此,被广泛在临床使用。目前阿莫西林主要通过化学法生产,然而化学法工艺使用大量有机溶剂,不仅操作环境恶劣,而且产生大量三废。酶法阿莫西林工艺正好弥补上述不足。

关键词:酶法阿莫西林收率参数优化

阿莫西林又名安莫西林或安默西林,化学名(2S,5R,6R)-3,3-二甲基-6-[(R)-(-)-2-氨基-2-(4-羟基苯基)乙酰氨基]-7-氧代-4-硫杂-1-氮杂双环庚烷-2-甲酸三水合物,是一种最常用的青霉素类广谱β-内酰胺类抗生素。传统的生产方法是通过溶解、混酐、缩合、水解、结晶,过程复杂。酶法阿莫西林是利用酶的活性作用将对侧链供体和母核直接缩合,并将阿莫西林直接沉淀出来。

传统的生产方法,需要用大量的有机溶媒,并且要经过很多步骤才能得到阿莫西林,而酶法阿莫西林不需要有机溶媒并且步骤简便,操作相对简易,所以不断地优化酶法阿莫西林参数,增加收率,对阿莫西林生产工业是非常有意义的。

酶法技术的核心是,由于找到了母核与侧链连接的酶,以及能发挥其活性的环境,因此在生产中不使用可能具有致癌作用的化学溶剂,此举使总体有机溶剂的使用量比化学法降低了90%。在化学法工艺中使用较多的化工原料四甲基胍,在绿色酶法技术中也不再使用,因此其污

水COD排放量比化学法减少了80%。事实上,绿色酶法技术不仅仅是安全环保的代名词,其背后还有成本的优势,而这正是我国原料药突围低附加值的利器。此外,在生产成本中,化学溶媒占据着90%的份额,因此采用酶法技术就意味着大幅降低化工原料与能源消耗方面的成本。

1 酶法阿莫西林简介

1.1 阿莫西林简介

阿莫西林又名安莫西林或安默西林,化学名(2S,5R,6R)-3,3-二甲基-6-[(R)-(-)-2-氨基-2-(4-羟基苯基)乙酰氨基]-7-氧代-4-硫杂-1-氮杂双环庚烷-2-甲酸三水合物是一种最常用的青霉素类广谱β-内酰胺类抗生素。阿莫西林杀菌作用强,穿透细胞壁的能力也强。是目前应用较为广泛的口服青霉素之一。

1.2 酶法阿莫西林简介

酶法耦合反应在水介质中进行,青霉素酰化酶固定在颗粒载体上。当反应进行时,产品从溶液中开始结晶并沉淀,同时产品也和母液以及固定化酶颗粒分离开来。结晶体、母液溶液以及固定化酶颗粒的悬浮液通过分样筛子得以分离。反应过程中的各种因素对收率都是有影响的,本文通过正交试验对反应过程中的温度、pH、投料比和投酶

量这四种影响因素进行研究,找出这些因素的最优组合。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

JJ-1型电动搅拌器,常州国华电器有限公司;真空烘干箱,上海博讯实业有限公司;酸度计,梅特勒托利多仪器(上海)有限公司。

2.2 实验步骤

(1)6-APA溶解。在2000mL四口瓶中加入纯化水600mL,6-APA50g,开启搅拌,滴加浓氨水搅拌溶解。

(2)甲酯溶解。称量甲酯盐酸盐Yg,溶解于200ml纯化水中。

2.3 合成反应

将甲酯盐酸盐溶解液加入2000mL四口瓶中,补加浓氨水调pH至Z。加入青霉素酰化酶Wg,维持温度X,ph Z搅拌反应5h。

2.4 结晶

将混合液过滤,溶解,进行重结晶,干燥获得成品。

3 结果与分析

根据极差大小,判断因素的主次影响顺序。极差越大,表示该因素的水平变化对试验指标的影响越大,因素越重要。由以上极差0.057>0.021>0.015>0.008,所以因素影响主次顺序为投料比>温度>pH>投酶量,投料比因素影响最大,为主要因素。

温度有最优值,高于或低于最优温度都不利于反应的进行;在一定的范围内投料比越大越有利于反应的进行;投酶量的大小对收率的影响不大。

4 分析讨论

根据极差大小,判断因素的主次影响顺序。极差越大,表示该因素的水平变化对试验指标的影响越大,因素越重要。由以上分析可见,因素影响主次顺序为投料比>温度>pH>投酶量,投料比因素影响最大,为主要因素。根据平均值的大小可以选出最优水平和最优组合,按照平均值大小选取优水平为温度20℃、pH6.2、投料比1.4、投酶量110。

温度因素高于或低于最佳温度都不利于结果,pH与温度因素相似,投料比在一定范围内是越高越好,但是考虑到,对羟基苯甘氨酸甲酯价格不菲,因此对羟基苯甘氨酸甲酯的加量要适度,投酶量对反应的影响不是很强,因为酶的作用是促进反应的进行,虽然作用不强,但是也是有一定的影响。

根据以上所得的最优组合,可以得到86%的收率,因为酶法阿莫西林比传统的化学生产方法更加环保,在生产过程中减少对环境的污染,因此降低环保成本;而且酶法阿莫西林的生产工艺比传统的阿莫西林生产工艺更加简便容易操作,操作环境也比较清洁,对操作人员的健康影响更小,降低劳保成本;酶法阿莫西林的酶可以重复利用,降低了原料成本,所以酶法阿莫西林在今后的生产过程中是值得推广的。

参考文献

[1] 任国宾,詹予忠,陈宜俍,等.对羟基苯甘氨酸的合成及拆分技术进展[J].精细化工中间体,2002(1).

[2] 张业旺,谭强,刘瑞江,等.青霉素酰化酶制备6-APA的研究进展[J].中国抗生素杂志,2008(7).

[3] 周成,王安明,王华,等.青霉素酰化酶的固定化与应用新进展[J].中国抗生素杂志,2008(5).