专利名称：一种酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法
技术领域：
本发明涉及有机物母液回收利用工艺，具体地说是一种采用大孔树脂回收利用酶法合成阿莫西林母液的方法。
背景技术：
阿莫西林(Amoxicillin)，又名安莫西林或安默西林，是一种最常用的青霉素类广谱β -内酰胺类抗生素。合成阿莫西林的方法通常有两种一种为化学合成法，另一种为酶催化合成法。酶催化合成法简称酶法，是在固定化的青霉素酰化酶催化下，由母核6-氨基青霉烷酸(以下简称6-ΑΡΑ)与D-对羟基苯甘氨酸甲酯在水相中搅拌反应而成。其与化学合成法相比，可避免使用各种有机溶媒与试剂_，且反应条件温和(室温及中性)，故其能耗低、易操作、环境友好，因此是目前优先采用的合成方法。
现有的酶法合成阿莫西林工艺，在投料时往往要加入过量的D-对羟基苯甘氨酸甲酯，以此来提高6-ΑΡΑ的转化率。另外，其在反应过程中，由于受到酰化酶的影响，D-对羟基苯甘氨酸甲酯中有相当一部分会水解为非活性的D-对羟基苯甘氨酸。因此其合成阿莫西林后所排出的母液中除含有少量阿莫西林外，还含有许多未反应的6-APA、D-对羟基苯甘氨酸甲酯、以及水解产生的D-对羟基苯甘氨酸。尤其是当选用的酶的活性越高时，D-对羟基苯甘氨酸的残余量亦越大。所以如何有效回收利用母液中的上述成分成为当前阿莫西林酶法合成工艺面临的重要课题。中国专利申请CN102392060公开了一种利用纳滤回收酶法合成阿莫西林母液中有效成份的方法，该方法步骤如下(I)调节母液的PH值至9. (T9. 5 ; (2)利用青霉素酰化酶对上述母液进行水解处理；(3)纳滤浓缩水解后的母液；(4)利用等电点结晶法分离回收母液中的6-ΑΡΑ和D-对羟基苯甘氨酸。该文献虽然给出了一种解决酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用的办法，但其仍存在许多不尽如人意的地方。例水解母液中，其不仅含有化学性质不稳定的6-ΑΡΑ，同时亦含有D-对羟基苯甘氨酸以及大量的杂质，因此直接采用纳滤膜浓缩，不仅耗能大，且浓缩后的溶液所含成分复杂，由此采用等电点方式再分离6-ΑΡΑ和D-对羟基苯甘氨酸甲酯，其效率低，产品纯度差。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺设计合理、操作简便、回收效果好、节能环保的酶法合成阿莫西林母液有效成分的回收利用方法。为实现本发明目的，本发明所采用的技术方案为
一种酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法，其如下步骤
Ca)用碱溶液将酶法合成阿莫西林母液pH调节至7. 5 8. 5，加入青霉素酰化酶进行水解，得到水解液；
该步骤中的碱溶液，可选择浓氨水或氢氧化钠溶液。青霉素酰化酶的用量可以依据水解反应速率计算，通常以重量体积比计为母液的1-2. 5%。 经水解后，母液中残余的阿莫西林被水解为6-ΑΡΑ和D-对羟基苯甘氨酸，原合成反应中剩余的底物(D-对羟基苯甘氨酸甲酯)也被水解为D-对羟基苯甘氨酸。(b)将上述水解液用盐酸调节pH值到6. O 7. 0，经大孔树脂柱分离处理，去离子水洗脱，分别收集富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液与富含6-APA的洗脱液；将富含6-APA的洗脱液返至酶法合成阿莫西林工艺中作为原料套用；
该步骤中的盐酸可采用体积分数比为15 34%的盐酸，其能够方便快速地调节溶液的pH值。当水解液的pH值为6. O 7. O时，D-对羟基苯甘氨酸呈电中性，其分子与大孔树脂的骨架结构之间的范德华力和氢键作用力均较弱，受到大孔树脂的吸附作用较弱，较6-APA先被洗脱下来。相反，在PH值为6. O 7. O时，6-APA分子带有一定的电荷，其分子与大孔树脂的骨架结构之间的范德华力和氢键作用力较强，受到大孔树脂的吸附作用较强，后被洗脱下来。(C)将上述富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液用酸调节pH至9. 5 10.0，采用截 留分子量1500 2000道尔顿的超滤膜过滤，得到-滤液A。(d)将上述滤液A用截留分子量为15(Γ200道尔顿的纳滤膜进行纳滤浓缩，得到浓缩液。(e)用酸将浓缩液的pH值调节至5. O 6. 0，静置、结晶，过滤，所得固体干燥，得到D-对羟基苯甘氨酸。D-对羟基苯甘氨酸按照常规方法酯化后，生成的D-对羟基苯甘氨酸甲酯即可返至酶法合成阿莫西林工艺中作为原料套用。本发明方法通过将水解母液首先通过大孔树脂柱洗脱分离，由此将母液有效分离为富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液和富含6-APA的洗脱液，然后直接将富含6-APA的洗脱液返至酶法合成阿莫西林工艺中作为原料套用。由此有效避免了 6-APA在后续工艺中所产生的不良反应。此后，再将富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液进行膜过滤，由此进一步处去了 D-对羟基苯甘氨酸洗脱液中的杂质，因而大大降低了后续纳滤膜浓缩时纳滤膜两侧的压力，提高了浓缩速率，缩短工时(约50%)，减少了设备损耗，降低了设备维护成本(比直接采用纳滤浓缩可降低设备维修保养频率3-4倍)，同时也为等电点结晶纯化D-对羟基苯甘氨酸提供了技术保障。本发明方法可使一次性析出的D-对羟基苯甘氨酸高纯度高达95—98%，其有效克服了由于D-对羟基苯甘氨酸与6-APA共存所导致的D-对羟基苯甘氨酸结晶品质不理想的缺陷。本发明方法的优选条件为
上述大孔树脂柱分离处理，优选的分离处理条件为上样温度15 20°C，流速I 2BV/h ;去离子水洗脱时，洗脱温度25 30°C，流速2-4BV/h。本发明所述大孔树脂柱可选用孔径5_30nm、骨架结构为极性或非极性材料、比表面积500-1300m2 -g-1的打孔树脂。凡符合该条件的大孔树脂柱均可以作为本发明方法中优选的大孔树脂柱。本发明方法中还可优选XAD-4、XAD1600N、NKA II、S P 8 5 O、H103中的任意一种大孔树脂柱。a步骤所述水解，优选的反应条件为温度控制在25 30°C，反应时间为I 4小时。e步骤所述静置结晶优选的工艺条件为温度为O 10°C，时间为2 3 h。该条件下结晶速率较快，结晶完全，所得产品纯度高。d步骤所述浓缩液中，D-对轻基苯甘氨酸的浓度最好为60 70mg/mL,在该浓度下进行后续处理时，结晶速率快、单位能耗低，所得产品收率和纯度均较高。所述富含6-APA的洗脱液,其6-APA的浓度最好为6 8mg/mL,该浓度下的洗脱液，6-APA浓度较高、杂质较少，直接作为原料用于阿莫西林的酶法合成，能够降低了 6-APA的投料量，节约生产成本。 总之，上述优选条件的选择，可进一步提高本发明的回收效果。本发明方法，还同时具有工艺操作简单，对于设备要求较低、单位能耗低、效果稳定的特点。
图I是本发明的工艺流程图。图2是本发明实施例I中H103大孔树脂的吸附浓度分布曲线图，图中—^表示吸附D-对羟基苯甘氨酸的浓度分布曲线，·表示吸附6-APA的浓度分布曲线。
具体实施例方式下面用具体实施例来进一步说明本发明的内容，但并不以任何方式意味着对本发明进行限制。下述实施例中使用的酶法合成阿莫西林母液为常规酶法合成阿莫西林工艺中的母液。实施例I
(a)取酶法合成阿莫西林母液2000L (其中，残余阿莫西林含量为3 mg/mL, D-对羟基苯甘氨酸含量为15 mg/mL, D-对羟基苯甘氨酸甲酯含量为5 mg/mL)。用氢氧化钠溶液调节pH至7. 5,加入50kg青霉素酰化酶,控制温度25°C,反应2h,使母液中的阿莫西林水解生成D-对羟基苯甘氨酸和6-氨基青霉烷酸，D-对羟基苯甘氨酸甲酯水解成D-对羟基苯甘氨酸，得到水解液。用高效液相色谱检测水解液中各组分含量，D-对羟基苯甘氨酸含量为18mg/mL, 6-APA 的含量为 2mg/mL。(b)用体积分数比为15%的盐酸调节水解液pH至6. 0-7. 0，然后通过H103大孔树脂(南开大学化工厂生产)对水解液进行分离处理，上样温度15°C 20°C、上样流速I 2BV / h。树脂柱的径柱比1:10。采用去离子水洗脱，洗脱流速2 4BV / h。经测试大孔树脂的吸附浓度分布曲线图如图2所示。根据图2所示的D-对羟基苯甘氨酸的浓度分布曲线以及6-APA的浓度分布曲线计算得到富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液体积约为原上样水解液体积的I. 3倍，D-对羟基苯甘氨酸的收率为98% ;富含6-APA洗脱液的体积为原上样水解液体积的I. 2倍，6-APA的收率为63%。收集前段富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液2600L于A储液罐，其中，D-对羟基苯甘氨酸浓度为13mg / mL。收集后段富含6-APA的洗脱液2400L于B储液罐，其中，6-APA浓度为7mg / mL。富含6-APA的洗脱液如图I所示返至酶法合成阿莫西林工艺中作为原料套用。(C)超滤除杂利用浓氨水将富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液pH调节至10. 0，采用截留分子量2000道尔顿的超滤膜过滤，除洗脱液中残留的不溶性固体颗粒、色素及其他大分子杂质，得到超滤液。(d)纳滤浓缩采用截留分子量为150道尔顿的纳滤膜对超滤液进行纳滤浓缩，得到D-对羟基苯甘氨酸的浓度为70mg/mL的浓缩液。(e)等电点结晶利用体积分数比为15 34%的盐酸溶液将浓缩液的pH值调节至5. 0，在(T5°C下静置3h，结晶，过滤，过滤物干燥，得到D-对羟基苯甘氨酸。
本实施例中D-对羟基苯甘氨酸的回收率达97%以上，其酯化后完全可作为原料用于阿莫西林的酶法合成。实施例2
工艺流程见图I，操作步骤如下
酶法合成阿莫西林后，提取阿莫西林，然后对母液进行回收
Ca)母液水解利用浓氨水将酶法合成阿莫西林母液(2000L) pH调节至7. 5，加入青霉素酰化酶(50kg)，在30°C下反应lh，过滤除去酰化酶，得到水解液；该pH值及温度条件下，经过Ih反应，母液中残余的阿莫西林充分水解为6-APA和D-对羟基苯甘氨酸，合成反应剩余的底物D-对羟基苯甘氨酸甲酯也水解为D-对羟基苯甘氨酸。(b)树脂分离利用体积分数比为34%的盐酸调节水解液的pH值到7. 0，采用XAD-4大孔树脂柱(美国Rohn & hass公司生产)分离，上样温度15°C，流速2BV / h。用去离子水洗脱，洗脱温度25°C，流速4 BV / h。树脂静态吸附数据(以质量分数计)D-对羟基苯甘氨酸为8. 1%，6-APA为28. 7%。高效液相色谱法测定洗脱液中D-对羟基苯甘氨酸、6-APA的浓度，分别收集富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液与富含6-APA的洗脱液，所述富含6-APA的洗脱液中6-APA的浓度为6mg/mL，6_APA回收率达62%，作为原料用于阿莫西林的酶法合成。(C)超滤除杂利用浓氨水将富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液pH调节至10. 0，采用截留分子量1500道尔顿的超滤膜过滤，得到超滤液。(d)纳滤浓缩采用截留分子量为200道尔顿的纳滤膜对超滤液进行纳滤浓缩，得到浓缩液，控制浓缩液中D-对羟基苯甘氨酸的浓度为70mg/mL。(e)等电点结晶利用体积分数比为34%的盐酸将浓缩液的pH值调节至5. 0，在(T5°C下静置2h结晶，过滤，所得固体干燥，得到D-对羟基苯甘氨酸，回收率达95%。实施例3
(a)母液水解利用质量比为10%的氢氧化钠溶液将酶法合成阿莫西林母液pH调节至8. 0，加入青霉素酰化酶，在25°C下反应2 h，过滤除去酰化酶，得到水解液；该pH值及温度条件下，经过2h反应，母液中残余的阿莫西林充分水解为6-APA和D-对羟基苯甘氨酸，合成反应剩余的底物D-对羟基苯甘氨酸甲酯也水解为D-对羟基苯甘氨酸。(b)树脂分离利用体积分数为15 34%的盐酸调节水解液的pH值到6. 5,采用美国Rohn & hass公司生产的XAD1600N大孔树脂柱分离，上样温度18°C，流速I. 5BV / h，用去离子水洗脱，洗脱温度30°C，流速3 BV / h。树脂静态吸附数据(以质量分数计)D-对羟基苯甘氨酸为10. 9%，6-APA为30. 2%。采用高效液相色谱法测定洗脱液中D-对羟基苯甘氨酸、6-APA的浓度，分别收集富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液与富含6-APA的洗脱液，所述富含6-APA的洗脱液中6-APA的浓度为8mg/mL，6-APA回收率达63%，作为原料用于阿莫西林的酶法合成。(c)超滤除杂利用氢氧化钠将富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液pH调节至9. 5，采用截留分子量1500道尔顿的超滤膜过滤，得到超滤液；在上述条件下进行超滤处理，可有效去除洗脱液中残留的不溶性固体颗粒、色素及其他大分子杂质。(d)纳滤浓缩采用截留分子量为180道尔顿的纳滤膜对超滤液进行纳滤浓缩，得到浓缩液，控制浓缩液中D-对羟基苯甘氨酸的浓度为65mg/mL。(e)等电点结晶利用体积分数比为20%的盐酸将浓缩液的pH值调节至5. 5，在5 10°C下静置2h结晶，过滤，所得固体干燥，得到D-对羟基苯甘氨酸。
本实施例D-对羟基苯甘氨酸的回收率达96%。实施例4
Ca)母液水解利用浓氨水将酶法合成阿莫西林母液pH调节至8. 5，加入青霉素酰化酶,在28°C下反应4 h,过滤除去酰化酶,得到水解液；该pH值及温度条件下，经过4h反应，母液中残余的阿莫西林充分水解为6-APA和D-对羟基苯甘氨酸，合成反应剩余的底物D-对羟基苯甘氨酸甲酯也水解为D-对羟基苯甘氨酸。(b)树脂分离利用体积分数为15 34%的盐酸调节水解液的pH值到6. 0，采用南开大学生产的NKA II大孔树脂柱分离，上样温度20°C，流速IBV / h，用去离子水洗脱，洗脱温度25°C，流速2 BV / h。树脂静态吸附数据(以质量分数计)D-对羟基苯甘氨酸为11.7%，6-APA为50. 2%。采用高效液相色谱法测定洗脱液中D-对羟基苯甘氨酸、6-APA的浓度，分别收集富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液与富含6-APA的洗脱液，所述富含6-APA的洗脱液中6-APA的浓度为7mg/mL，6-APA回收率达62%，作为原料用于阿莫西林的酶法合成。(c)超滤除杂利用浓氨水将富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液pH调节至9. 5，采用截留分子量1800道尔顿的超滤膜过滤，得到超滤液；在上述条件下进行超滤处理，可有效去除洗脱液中残留的不溶性固体颗粒、色素及其他大分子杂质。(d)纳滤浓缩采用截留分子量为150道尔顿的纳滤膜对超滤液进行纳滤浓缩，得到浓缩液，控制浓缩液中D-对羟基苯甘氨酸的浓度为60mg/mL。(e)等电点结晶利用体积分数为18%的盐酸将浓缩液的pH值调节至6.0，在5 10°C下静置3 h结晶，过滤，所得固体干燥，得到D-对羟基苯甘氨酸，回收率达96%。实施例5
(a)取酶法合成阿莫西林母液1500L (其中，残余阿莫西林含量为3 mg/mL, D-对羟基苯甘氨酸含量为15 mg/mL,D-对轻基苯甘氨酸甲酯含量为5 mg/mL。用氢氧化钠溶液调节pH至7. 5,加入50kg青霉素酰化酶,控制温度25°C,反应2h,使母液中的阿莫西林水解生成D-对羟基苯甘氨酸和6-氨基青霉烷酸，D-对羟基苯甘氨酸甲酯水解成D-对羟基苯甘氨酸，得到水解液。用高效液相色谱检测水解液中各组分含量，D-对羟基苯甘氨酸含量为18mg/mL, 6-APA 的含量为 2mg/mL。(b)用体积分数比为15的盐酸调节水解液PH至6. 0-7. 0，然后通过西安蓝晓公司生产的DlOlC大孔树脂(其孔径10nm±l，比表面积500_550m2 *g_)对水解液进行分离处理，上样流速I. OBV / h，采用去离子水洗脱，洗脱流速2. 5BV / h，树脂静态吸附数据(以质量分数计)D-对羟基苯甘氨酸为8. 4%，6-APA为25. 9%。收集前段富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液2100L于A储液罐，其中，D-对羟基苯甘氨酸浓度为12mg / mL。收集后段富含6-APA的洗脱液1950L于B储液罐，其中，6-APA浓度为7mg / mL。富含6-APA的洗脱液如图I所示返至酶法合成阿莫西林工艺中作为原料套用。(C)超滤除杂利用浓氨水将富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液pH调节至10. 0，采用截留分子量2000道尔顿的超滤膜过滤，除洗脱液中残留的不溶性固体颗粒、色素及其他大分子杂质，得到超滤液。(d)纳滤浓缩采用截留分子量为150道尔顿的纳滤膜对超滤液进行纳滤浓缩，得 到D-对羟基苯甘氨酸的浓度为70mg/mL的浓缩液。(e)等电点结晶利用体积分数比为15 34%的盐酸溶液将浓缩液的pH值调节至5. 0，在(T5°C下静置3h，结晶，过滤，过滤物干燥，得到D-对羟基苯甘氨酸。本实施例中D-对羟基苯甘氨酸的回收率达95%，其酯化后完全可作为原料用于阿莫西林的酶法合成。
权利要求
1.一种酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法，其特征在于如下步骤 Ca)用碱溶液将酶法合成阿莫西林母液pH调节至7. 5 8. 5，加入青霉素酰化酶进行水解，得到水解液； (b)将上述水解液用盐酸调节pH值到6.O 7. O，经大孔树脂柱分离处理，去离子水洗脱，分别收集富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液与富含6-APA的洗脱液；将富含6-APA的洗脱液返至酶法合成阿莫西林工艺中作为原料套用； (c)将上述富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液用酸调节pH至9.5 10. 0，采用截留分子量1500 2000道尔顿的滤膜过滤，得到滤液A ； (d)将上述滤液A用截留分子量为150 200道尔顿的纳滤膜进行纳滤浓缩，得到浓缩液； (e)用酸将浓缩液的pH值调节至5.O 6.0，静置、结晶，过滤，所得固体干燥，得到D-对轻基苯甘氨酸。
2.根据权利要求I所述酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法，其特征在于所述大孔树脂柱分离处理，其上样温度15 20°C，流速I 2BV/h ;去离子水洗脱时，洗脱温度25 30°C，流速2 4BV/h。
3.根据权利要求I或2所述酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法，其特征在于所述的所述大孔树脂柱孔径5 30nm，骨架结构为极性或非极性材料，比表面积500 1300m2*g_lo
4.根据权利要求I或2所述酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法，其特征在于a步骤所述水解，其反应条件为温度控制在25 30°C，反应时间为I 4小时。
5.根据权利要求I所述酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法，其特征在于d步骤所述浓缩液中，D-对轻基苯甘氨酸的浓度为60 70mg/mL。
6.根据权利要求I或2所述酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法，其特征在于e步骤所述静置结晶的温度为O 10°C，时间为2 3 h。
7.根据权利要求I或2所述酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法，其特征在于所述富含6-APA的洗脱液，其6-APA的浓度为6 8mg/mL。
8.根据权利要求I或2所述酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法，其特征在于所述的大孔树脂为XAD-4、XAD1600N、NKA II、SP850、H103中的任意一中。
全文摘要
本发明公开了一种酶法合成阿莫西林母液中有效成分的回收利用方法，包括(a)将酶法合成阿莫西林母液水解；(b)将上述水解液经大孔树脂柱分离处理，去离子水洗脱，分别收集富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液与富含6-APA的洗脱液；(c)将上述富含D-对羟基苯甘氨酸的洗脱液采用截留分子量1500～2000道尔顿的超滤膜过滤；(d)将上滤液用截留分子量为150~200道尔顿的纳滤膜进行纳滤浓缩；(e)将浓缩液静置、结晶，过滤，所得固体干燥，得到D-对羟基苯甘氨酸。本发明方法工艺设计合理、操作简便、回收效果好、节能环保的酶法合成阿莫西林母液有效成分的回收利用方法。
文档编号C12P13/04GK102816803SQ20121032976
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者左丽华, 严正人, 李宏, 魏鹏, 尹松涛 申请人:华北制药集团先泰药业有限公司