本发明属于药物合成技术领域，特别涉及一种7-氨基-3-乙烯基头孢烷酸的制备方法。
（二）
背景技术：
7-氨基-3-乙烯基头孢烷酸（7-AVCA）化学名称为7-氨基-3-乙烯基-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-甲酸，是合成第三代头孢菌素头孢克肟和头孢地尼的关键中间体。头孢克肟和头孢地尼都是口服头孢抗生素，抗菌谱广，抗菌活性强，具有有效浓度持续时间长、对β-内酰胺酶稳定、口服生物利用度高等优点，已得到广泛的临床使用，具备良好的市场前景。
国内外文献报道中7-AVCA的合成方法很多，合成的关键是3位乙烯基的引入，但是最适合工业推广并常采用的是通过Wittig反应的方法合成，根据起始原料的不同又可以分为以下3种路线：（1）以青霉素G钾盐为原料，经酯化、开环、扩环、Wittig反应等系列反应合成；（2）以7-氨基头孢烷酸（7-ACA）为原料，经硅烷化保护、碘代、无水条件下进行Wittig反应合成；（3）以7-苯乙酰氨基-3-氯甲基头孢烷酸对甲氧基苄酯（GCLE）为原料，经季膦化、Wittig反应、脱除羧基和氨基保护基制得。路线（1）尽管原料便宜易得，但是步骤多、收率低、环境污染严重；路线（2）反应条件苛刻、工业操作不宜控制，两条路线都难以实现产业化。以GCLE为起始原料反应专一、条件温和、对环境无污染，且产品质量好，是目前我国已经工业化的合成路线。
专利WO2007013043A2公开了一种以GCLE为起始原料制备7-AVCA的方法，分两大步进行：步骤1，在丙酮溶剂中GCLE与碘化钠和三苯基磷反应制备膦盐，然后加入二氯甲烷溶剂、甲醛溶液，在碱作用下生成7-苯乙酰氨基-3-乙烯基-4-头孢烯酸对甲氧基苄酯（GVNE），加甲醇结晶得到GVNE中间体，摩尔收率约74%；步骤2，GVNE在苯酚作用下脱去4位羧基保护，再在水溶液中用青霉素酰化酶裂解脱去7位的苯乙酰基得到7-AVCA，纯度99.4%，摩尔收率约85%，两步总摩尔收率约63%。该过程基本代表了一种当前众所周知的合成路线，膦盐与甲醛在碱的作用下乙烯基化制备GVNE，但是该过程一直在强碱环境下进行，副反应多，反应转化率低，生成的GVNE纯度差，必须要经过一步结晶提纯才能用于制备质量合格的7-AVCA；该工艺的另一个缺点是使用到的昂贵的碘化钠与过量甲醛无法回收利用，而且仅GVNE制备过程中就需要使用到三种有机溶剂，容易造成浪费及环境污染。
专利CN101698669B涉及一种GVNE的合成方法，它是GCLE在仅有一种有机溶剂存在条件下，按常规方法生成膦盐，尔后加入氢氧化钠与甲醛反应，减压蒸馏后加甲醇结晶去除有机杂质，离心过滤后再用大量水冲洗去除水溶性杂质。该流程虽然能解决溶媒回收的问题，但是仍然不能解决反应纯度差及碘化钠、甲醛回收利用的问题。
专利CN103923104B公开了一种GVNE的制备方法，它是GCLE、碘化钠、三苯基磷、甲醛溶液在二氯甲烷、丙酮和水的混合体系中，同时发生季膦化和乙烯基化反应生成GVNE，反应结束后分离得到的含有碘化钠和过量甲醛的水相可以用于下批次的重复套用。该工艺虽然解决了碘化钠、甲醛回收利用的问题，但是“一锅法”同时发生季膦化和乙烯基化反应长时间在强碱环境下进行，副反应多，产品纯度差，结晶得到的GVNE纯度不到98%，水相套用5次后得到的GVNE纯度更是降低到了96%，而且反应中使用二氯甲烷与丙酮的混合溶剂，给溶媒回收也带来了很大困难。
（三）
技术实现要素：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种生产方法简单、综合收益效率高、生产成本低、对环境友好的7-氨基-3-乙烯基头孢烷酸的制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种7-氨基-3-乙烯基头孢烷酸的制备方法，以7-苯乙酰氨基-3-氯甲基头孢烷酸对甲氧基苄酯为起始原料，包括如下步骤：
（1）在有机溶剂与水的混合体系中，起始原料与碘化钠、三苯基膦反应生成膦盐；
（2）分离水相后，有机相中加入碱液，搅拌反应生成磷叶立德；
（3）分离水箱后，用水洗涤去除有机相中过量游离的碱，加入甲醛水溶液反应生成7-苯乙酰氨基-3-乙烯基-4-头孢烯酸对甲氧基苄酯；
（4）分离水相后，有机相浓缩，加入苯酚及酸催化剂加热反应，反应结束后转入碱液，补加溶剂进行萃取分层；
（5）最终的水相中加入固定化青霉素酰化酶反应，反应结束后过滤酶，清液脱色后加酸结晶，得到7-氨基-3乙烯基头孢烷酸产品。
本发明的更优技术方案为：
步骤（1）中，有机溶剂与水的混合体系中，有机溶剂与水的体积比为1:1，有机溶剂为氯仿或二氯甲烷，起始原料、碘化钠、三苯基膦的摩尔比为1：1:1.05，反应温度为25-35℃。
步骤（2）中，磷叶立德制备完成后，分层得到的水相即为含碘化钠水相，加酸调pH值至6-8后套用于下批合成中，只需再加入工艺量的有机溶剂、GCLE、三苯基磷即可正常进行反应，经过与首次相同的后处理得到产品7-AVCA，产品质量与首批产品质量无明显差异。
步骤（2）中，有机相中加入的碱液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠与起始原料的摩尔比为1:1-2，优选1:1.3；氢氧化钠溶液与有机相的体积比为0.5-2:1，优选1:1；磷叶立德制备反应温度为0-5℃，反应时间为0.5h。
步骤（3）中，甲醛水溶液的质量浓度为20-40%，甲醛与起始原料的摩尔比为6-20:1，优选7-9:1；制备7-苯乙酰氨基-3-乙烯基-4-头孢烯酸对甲氧基苄酯的反应温度为0-15℃。
步骤（4）中，7-苯乙酰氨基-3-乙烯基-4-头孢烯酸对甲氧基苄酯制备完成后，分离的水相为含甲醛水相，补加甲醛溶液后直接套用于下批合成；补加甲醛溶液的量一般为首次用量的5-15%，经过与首次相同的后处理得到产品7-AVCA，产品质量与首批产品质量无明显差异。
本发明的方法不同于现有已知的制备方法，现有已知的制备方法中都是在混合溶剂中膦盐与甲醛在碱的作用下乙烯基化制备GVNE，其机理实质上就是膦盐边转化成叶立德边与甲醛进行wittig反应生成GVNE的“一锅法”制备，虽然省事简便但是该过程一直在强碱环境下进行，副反应多，产物稳定性差，反应转化率低，生成的GVNE纯度差，收率低，而且必须要经过一步结晶提纯其纯度才能满足用于制备质量合格的7-AVCA。本发明中膦盐先与碱反应生成纯净的磷叶立德，再通过水洗去除体系中过量的碱，然后才加入甲醛进行乙烯基化，整个wittig反应在温和的条件下进行，产物稳定性好，副反应少，转化率高，生成的GVNE纯度好，无需经过结晶提纯即可用于制备AVNA。反应方程式如下：
本发明的方法不同于现有已知的制备方法，还在于反应体系的优选及碘化钠、甲醛的合理循环套用。本发明中GVNE的制备过程中只使用到一种有机溶剂，优选使用与水不互容的溶剂，在膦盐制备过程中，反应投入的碘化钠参与反应形成季膦盐，反应结束后通过萃取进入有机相，而在接下来的叶立德制备过程中碘离子又以盐的形式进入水相，反应结束后分层得到含碘化钠的水相，进行pH调节后用于下批膦盐合成，实现了碘离子的循环套用。含磷叶立德的有机相中加入甲醛水溶液进行乙烯基化，也可以加入相转移催化剂提高反应速率，反应过程中一分子甲醛参与反应，反应结束后分层，分得的水相补加适量的甲醛后用于下批套用。
本发明方法合成无需使用混合有机溶剂，且能实现碘化钠与甲醛的回收套用，产品收率高，质量好，产生三废少，绿色环保，适合大规模工业化生产。
（四）具体实施方式
以下实施例仅用于进一步说明本发明的技术方案，但不限制本发明的保护范围。
实施例1：
反应瓶中加入400ml氯仿、400ml水，慢速搅拌下加入60g（123.2mmol）7-苯乙酰氨基-3-氯甲基头孢烷酸对甲氧基苄酯（GCLE）、18.5g(123.2mmol)碘化钠、34g(129.6mmol)三苯基膦，维持30-35℃反应，用HPLC监测反应进程，2h后反应基本结束。分层，下层有机相降温至0-5℃，加入1.6%氢氧化钠水溶液（w/w）400ml，维持0-5℃搅拌反应0.5h。分层，上层水相保留套用，为含碘化钠水相，下层有机相用400ml水洗涤。有机相中加入37%甲醛水溶液（w/w）75ml、四丁基溴化铵4g，在0-10℃充分搅拌，用HPLC监测反应进程，8h后反应基本结束。分层，上层水相保留套用，为含甲醛水相；下层有机相用200ml水洗涤，浓缩，回收氯仿。向残余物中加入苯酚160g、浓磷酸2ml，于40-50℃搅拌反应10-12h，加入氯仿400ml，降至室温滴加5%碳酸氢钠水溶液至料液pH6.5-7.5，分层，有机相回收溶剂；水相用800ml氯仿分两次洗涤，3g活性炭脱色。脱色后水相中加入50g固定化青霉素酰化酶，在25-30℃用5%碳酸钠水溶液维持pH7.5-8.0搅拌反应。反应完成后过滤酶，用10%盐酸调节pH至3.5-4.0，降温至10℃搅拌1h，过滤，纯化水洗涤产品，真空干燥得到7-氨基-3-乙烯基-头孢烷酸22.1g（97.7mol），摩尔收率为79.3%，含量99.6%，纯度99.3%（HPLC）。
实施例2：
将待套用的含碘化钠水相转入反应瓶中，用10%盐酸调节pH至6-7，加入400ml氯仿、60g（123.2mmol）7-苯乙酰氨基-3-氯甲基头孢烷酸对甲氧基苄酯（GCLE）、34g(129.6mmol)三苯基膦，维持30-35℃反应，用HPLC监测反应进程，2h后反应基本结束。分层，下层有机相降温至0-5℃，加入1.6%氢氧化钠水溶液（w/w）400ml，维持0-5℃搅拌反应0.5h。分层，上层水相保留套用，为含碘化钠水相，下层有机相用400ml水洗涤。有机相中加入待套用的含甲醛水相、37%甲醛水溶液（w/w）10ml，在0-10℃充分搅拌，用HPLC监测反应进程，8h后反应基本结束。分层，上层水相保留套用，为含甲醛水相；下层有机相用200ml水洗涤，浓缩，回收氯仿。向残余物中加入苯酚160g、浓盐酸2ml，于40-50℃搅拌反应10-12h，加入氯仿400ml，降至室温滴加5%碳酸氢钠水溶液至料液pH6.5-7.5，分层，有机相回收溶剂；水相用800ml氯仿分两次洗涤，3g活性炭脱色。脱色后水相中加入50g固定化青霉素酰化酶，在25-30℃用5%碳酸钠水溶液维持pH7.5-8.0搅拌反应。反应完成后过滤酶，用10%盐酸调节pH至3.5-4.0，降温至10℃搅拌1h，过滤，纯化水洗涤产品，真空干燥得到7-氨基-3-乙烯基-头孢烷酸21.7g（95.9mol），摩尔收率为77.8%，含量99.2%，纯度99.2%（HPLC）。
实施例3：
将待套用的含碘化钠水相转入反应瓶中，用10%盐酸调节pH至6-7，加入400ml二氯甲烷、60g（123.2mmol）7-苯乙酰氨基-3-氯甲基头孢烷酸对甲氧基苄酯（GCLE）、34g(129.6mmol)三苯基膦，维持30-35℃反应，用HPLC监测反应进程，2h后反应基本结束。分层，下层有机相降温至0-5℃，加入1.6%氢氧化钠水溶液（w/w）400ml，维持0-5℃搅拌反应0.5h。分层，上层水相保留套用，为含碘化钠水相，下层有机相用400ml水洗涤。有机相中加入20%甲醛水溶液（w/w）140ml、四丁基溴化铵4g，在0-10℃充分搅拌，用HPLC监测反应进程，10h后反应基本结束。分层，上层水相保留套用，为含甲醛水相；下层有机相用200ml水洗涤，浓缩，回收二氯甲烷。向残余物中加入苯酚150g、浓磷酸2ml，于40-50℃搅拌反应10-12h，加入乙酸丁酯350ml，降至室温滴加5%碳酸氢钠水溶液至料液pH6.5-7.5，分层，有机相回收溶剂；水相用600ml乙酸丁酯分两次洗涤，3g活性炭脱色。脱色后水相中加入50g固定化青霉素酰化酶，在25-30℃用5%碳酸钠水溶液维持pH7.5-8.0搅拌反应。反应完成后过滤酶，用10%盐酸调节pH至3.5-4.0，降温至10℃搅拌1h，过滤，纯化水洗涤产品，真空干燥得到7-氨基-3-乙烯基-头孢烷酸22.8g（100.8mol），摩尔收率为81.8%，含量99.3%，纯度99.2%（HPLC）。
实施例4：
按实施例3的操作方式对含碘化钠与甲醛的水相进行套用，对产品收率与质量进行考察，实验结果见下表：
。