一种适用于工业生产的头孢克洛的制备方法与流程

本发明涉及到头孢克洛的制备方法，属于药物合成技术领域。

背景技术：

头孢克洛【(式ⅰ)化学名称为7-(d-α-苯甘氨酰胺基)-3-氯-3-头孢-4-羧酸】属第二代头孢菌素类产品，由美国礼来公司研制，是世界上最畅销的抗生素之一。目前，国内外生产头孢克洛的工艺路线可分为化学法和生物法两种，都是以7-氨基-3-氯头孢烷(7-acca)为起始原料。

化学法是在四氢呋喃或乙腈等有机溶剂中7-acca与苯甘氨酸(需对氨基进行保护)进行缩合反应，再用dmf、2-萘酚等溶剂形成混合液对头孢克洛进行纯化制得头孢克洛原料药。化学法制备需要使用到大量有机溶剂，“三废”的产生量较多，对环境不友好。同时，化学法也存在反应过程剧烈，产物的纯度低，有机溶媒残留严重等质量方面的问题。

生物法(酶法)是近几年才发展起来并逐渐成熟的制备方法，一般都是在水溶液中，7-acca和苯甘氨酸甲酯(或其他衍生物)利用青霉素酰化酶酶促合成头孢克洛。与化学法相比，生物法具有“三废”少、对环境友好的显著优势，同时生物法也具备工艺条件温和、路线简便、收率高的优点，如中国专利文件cn101090978a、cn103757085a所述。上述专利文件报道中，整个过程中虽然没有有机溶剂的加入，但酶分离方法复杂，分离产品效果不好，处理酶费时费力，影响产品收率。

美国专利文件us20080050771a1公开的头孢克洛的制备方法，反应结束后将ph值调至5.0，头孢克洛在此ph下的溶解度更小，使得料液粘稠度增大，然后通过筛网分离酶，循环洗涤，需要多次才能将酶洗净，用时较长,并且造成产品的额外降解，重量收率仅仅在130％左右。

中国专利文件cn103571907a公开了一种酶法合成头孢克洛的分离及纯化方法，该方法保持反应ph值，ph值范围在5.5～7.5，随着酶化反应的发生，生成的头孢克洛不断从体系中析出，将酶催化液不断采用过滤分离的办法，将固定化酶与头孢克洛分离，母液循环回反应器，直至7-acca完全反应，将所得的头孢克洛湿品酸溶解后加碱纯化即得头孢克洛。但是酶分离过程需要30min分离一次，耗时3h以上分离结束，需要至少6次才能将酶与产品分离干净，并且对设备要求比较高。

中国专利文件cn106222230a公开一种绿色酶法合成头孢克洛的方法，反应一段时间后，加入晶种析晶，反应结束后直接分离出反应液和固定化头孢克洛合成酶得头孢克洛粗品；将粗品经过酸解溶清、过滤、重结晶后即得头孢克洛，质量收率在135％以上，收率较低。

技术实现要素：

针对现有工艺滤酶效果不佳的问题，本发明提供了一种简单滤酶方式、综合收益效率高、生产易操作、对环境友好的头孢克洛的制备方法。

本发明以7-acca为起始原料制备头孢克洛，酶解反应结束后，通过调节ph值，改变头孢克洛溶解度，使得反应后产品溶于水中，优化滤酶条件，在不影响产品质量的情况下使酶与产品得到较好的分离效果，仅需要洗1～2次就可以将酶与产品分离干净，省时省力；并且优化结晶条件，通过反向ph结晶减少水的使用量，降低了后续废水处理的压力，提高摩尔收率至94％以上。

术语说明：

如无特别说明，本发明中所提到7-acca和pgm均特指术语说明中相对应的化合物。

7氨基-3-氯-头孢烯酸(7-acca)化学结构式如下：

左旋苯甘氨酸甲酯盐酸盐(pgm)化学结构式如下：

本发明的技术方案如下：

一种适用于工业生产的头孢克洛的制备方法，包括如下步骤：

(1)以水为溶剂，在合成用固定化青霉素酰化酶的作用下，7-acca与pgm发生酰化反应，反应结束后调ph将酶分离，得到头孢克洛料液粗品；

(2)头孢克洛料液降温后加入活性炭进行脱色处理，加入盐酸溶液结晶，得到头孢克洛产品。

根据本发明优选的，所述步骤(1)的起始物料用碱溶液溶解进行反应，进一步优选的，溶解所用碱为氢氧化钠。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中的所用酶量为7-acca重量的0.7倍～1.5倍。

优选的，7-acca与pgm的摩尔比为1：(1.05-1.20)。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中将pgm溶液采用滴加的方式与7-acca混合反应，进一步优选的，滴加pgm溶液所用时间1～3hr，控制滴加速率为0.22-0.67ml/min。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中的反应温度为5～15℃，反应ph为6.0～7.5。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中的过滤酶的方式为：调节料液体系ph为8.0～9.0，头孢克洛料液为清液状态。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中的过滤酶的方式为搅拌状态下，通过80目滤网过滤料液，然后用水循环洗酶。

根据本发明优选的，所述步骤(2)中优选的，结晶的温度为0～5℃；

优选的，加盐酸溶液调节体系ph＝4.0～5.0进行结晶。

本发明所述方法的合成工艺路线如下：

缩写备注

sipa：合成用固定化青霉素酰化酶

有益效果

1、本发明所述的制备方法，操作简单，反应步骤少，与适于工业化生产；

2、本发明所述的制备方法，合成反应采用纯水相反应结晶，并且未使用氨氮过高的辅料，有利于环保，降低了生产成本及环保支出；

3、本发明所述的制备方法，酰化反应结束后，通过调节ph至8.0～9.0，使头孢克洛在水中的溶解度增大，改善料液性状，滤酶过程耗时少，降低了产品因滤酶时间过长的降解；

4、本发明所述的制备方法，结晶过程碱溶解，加酸析晶所用试剂体积小，减少废液的排放；

5、本发明所述的制备方法，结晶得到的头孢克洛摩尔收率在94％以上，收率高。

附图说明

图1头孢克洛标准品的x射线衍射谱图。

图2本发明实施例2制得的头孢克洛产品的x射线衍射谱图。

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。

实施例中所用合成用固定化青霉素酰化酶为济南平行化工有限公司青霉素酰化酶，酶的活力为100-130u/g，在阿里巴巴有售可以购买。

实施例1：

洁净的反应瓶中加入纯化水150g、7-acca40g，降温至0～5℃，缓慢加入10％氢氧化钠溶液至溶液澄清。加入合成用固定化青霉素酰化酶45g，控温5～15℃，用时约1hr加入预配的40gpgm溶液，碳酸氢钠溶液维持反应料液ph＝6.0～7.5，加完pgm后反应至7-acca残留符合要求。

反应合格后用氢氧化钠调反应料液ph至8.0，料液溶清，将料液倒入特定装置，搅拌下通过80目滤网进行分离。将料液降温至0～5℃，加入活性炭脱色30min，过滤，纯化水洗涤，合并滤洗液至结晶瓶。

缓慢加入盐酸溶液调料液ph＝7.0加入晶种0.2g，养晶1h，继续缓慢滴加盐酸溶液至ph＝4.0，用时60min，加完后搅拌30min，过滤，纯化水洗涤。25～35℃干燥得产品62.4g，水分4.9％。摩尔收率95.1％。

实施例2：

洁净的反应瓶中加入纯化水150g、7-acca40g，降温至0～5℃，缓慢加入10％氢氧化钠溶液至溶液澄清。加入合成用固定化青霉素酰化酶42g，控温5～15℃，用时约2hr加入预配的36.5gpgm溶液，碳酸氢钠溶液维持反应料液ph＝6.0～7.5，加完pgm后反应至7-acca残留符合要求。

反应合格后用氢氧化钠调反应料液ph至8.5，料液溶清，将料液倒入特定装置，搅拌下通过80目滤网进行分离。将料液降温至0～5℃，加入活性炭脱色30min，过滤，纯化水洗涤，合并滤洗液至结晶瓶。

盐酸溶液调料液ph＝7.2加入晶种0.2g，养晶1h，继续缓慢盐酸溶液至料液ph4.5，用时60min，加完后搅拌30min，过滤，纯化水洗涤。25～35℃干燥得产品62.6g，水分4.8％。摩尔收率95.4％。

本实施例得到的产品头孢克洛的x射线衍射图谱如图2所示，头孢克洛标准品的x射线衍射图谱如图1所示。

通过图1、2可知，本发明方法做出的头孢克洛与头孢克洛标准品的x射线衍射图谱一致。

实施例3：

洁净的反应瓶中加入纯化水150g、7-acca40g，降温至0～5℃，缓慢加入10％氢氧化钠溶液至溶液澄清。加入合成用固定化青霉素酰化酶45g，控温5～15℃，用时约3hr缓慢加入预配的41.2gpgm溶液，碳酸氢钠溶液维持反应料液ph＝6.0～7.5，加完pgm后反应至7-acca残留符合要求。

反应合格后用氢氧化钠调反应料液ph至9.0，料液溶清，将料液倒入特定装置，搅拌下通过80目滤网进行分离。将料液降温至0～5℃，加入活性炭脱色30min，过滤，纯化水洗涤，合并滤洗液至结晶瓶。

盐酸溶液调料液ph＝7.0加入晶种0.2g，养晶1h，继续缓慢盐酸溶液至料液ph5.0，用时60min，加完后搅拌30min，过滤，纯化水洗涤。25～35℃干燥得产品62.4g，水分5.0％。摩尔收率95.1％。

对比例1

如实施例2所述，不同的是：反应合格后调反应料液ph至10.0。结晶出产品过滤后，得到产品55.6g，摩尔收率为84.7％。

对比例2

如实施例2所述，不同的是：反应合格后微调反应料液ph至7.5。酶与头孢克洛呈混悬液，头孢克洛难以分离，需要多次循环洗涤才能将产品分离出来，耗费工时。

对比例3

如实施例2所述，不同的是：pgm与7-acca反应过程中体系ph＝4.0。在反应初期，反应母核析出，反应残留达不到合格水平，反应料液呈粘稠状，头孢克洛与酶难以分离。

对比例4

如实施例2所述，不同的是：pgm与7-acca反应过程中体系ph＝10.0。但是反应过程中，随着pgm滴加的时间延长，料液的颜色越来越重，结晶出产品呈黄色。烘干后34.1g，摩尔收率为52％。

对比例5

如实施例2所述，不同的是：pgm与7-acca反应过程中体系温度为20～25℃。反应过程中料液颜色重，得到产品56.2g，摩尔收率为85.6％。

对比例6

如实施例2所述，不同的是：pgm与7-acca反应过程中体系温度为0～5℃。反应结束后，延长反应至1.5h，反应残留才合格，得到产品57.2g，摩尔收率为87.2％。