[发明专利]制备7-氨基头孢烷酸的方法

说明书

本发明公开了一种制备7‑氨基头孢烷酸的方法，具体地，本发明的方法使头孢菌素C酰化酶和头孢菌素C在碳酸氢铵和/或碳酸铵水溶液中进行催化反应。本发明的方法能够显著改善头孢菌素C酰化酶的催化稳定性，延长酶的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种制备7-氨基头孢烷酸的方法，具体涉及利用头孢菌素C酰化酶催化头孢菌素C制备7-氨基头孢烷酸的方法。

背景技术

7-氨基头孢烷酸(以下简称“7-ACA”)，分子式为C₁₀H₁₂N₂O₅S，是医药工业中合成多种头孢菌素类抗生素的母核，具有十分重要的市场开发价值。

7-ACA的生产方法有化学法和生物酶法两种。传统的化学法具有高污染、高能耗的缺点，其在工业生产中存在诸多问题。目前工业上主要采用一步酶法生产7-ACA，即在头孢菌素C酰化酶(以下简称“CPC酰化酶”)的作用下，底物头孢菌素C(CPC)直接水解生成α-氨基己二酸和产物7-ACA。

目前，在工业上应用的酶催化中普遍采用纯水体系。由于在CPC酰化酶催化CPC生成7-ACA的过程中产生酸性物质，因此需要不断加碱调节pH以维持催化反应的顺利进行，但是，加入强碱的操作会造成局部溶液的pH值过高，这可能会导致酶的失活，使得CPC酰化酶催化稳定性降低。

也有采用磷酸盐缓冲液体系，但是通常浓度的缓冲液的缓冲容量往往不足以维持反应体系的pH值不变，而且加入缓冲液会影响产物的后续分离(缓冲液中的盐成分随7-ACA结晶，使得产物7-ACA的纯度下降)，导致产品质量下降和成本增加。

因此，在工业上需要进一步提高CPC酰化酶的催化稳定性和简化操作工艺。

发明内容

本发明的目的是提高一步酶法制备7-ACA工艺中CPC酰化酶的催化稳定性，从而提高酶的使用寿命，降低成本。为此，本发明提出了利用碳酸氢铵和/或碳酸铵来改善CPC酰化酶的催化稳定性。

与经常用到的缓冲液(例如磷酸盐、乙酸盐、硼酸盐、Tris-HCl和碳酸钠等)不同，碳酸氢铵和/或碳酸铵本身非常不稳定，通常并不用它配制缓冲液。但本发明人通过研究出人意料地发现在催化体系中加入碳酸氢铵和/或碳酸铵能够显著提高CPC酰化酶的催化稳定性，从而延长酶的使用寿命。

另外，碳酸氢铵和/或碳酸铵很容易在催化产物的后续分离中除去(7-ACA通常采用盐酸调节pH至酸性来进行沉淀，在此过程中碳酸氢氨和/或碳酸铵会生成二氧化碳去除)，不会影响7-ACA的产品质量。就生产成本而言，碳酸氢铵和碳酸铵价格十分低廉。

附图说明

图1是分别在纯水、磷酸盐缓冲液以及碳酸氢铵水溶液中进行催化反应的CPC酰化酶微环境中的pH变化。

具体实施方式

使用CPC酰化酶以CPC为底物一步酶催化制备7-ACA的工艺是已知的。反应过程简单示意如下：

作为反应底物CPC，在实际使用中，CPC结构中的羧基在水溶液中电离为-COO^-，其可以结合各种各样的阳离子，但是，无论是结合何种阳离子，所得到的CPC盐均包含在本发明的术语“头孢菌素C”或“CPC”的范围内。因此，在本发明上下文中，术语“头孢菌素C”或“CPC”应当广义理解，不仅包括CPC本身，还包括CPC的盐例如CPC钠盐和CPC锌盐等以及CPC发酵直通液等，CPC发酵直通液是指以发酵法制备CPC获得的发酵液经过初步纯化后获得的溶液。在本发明中，作为例举，使用了CPC钠盐。