去乙酰头孢菌素C的分离及相关化合物的合成

摘要

去乙酰头孢菌素C(DAC)是发酵生产头孢菌素C(CPC)过程中产生的副产物,占头孢菌素C的15～20﹪.在头孢菌素C的下游纯化工序中,随废弃液排放至环境中,不仅造成了环境污染,而且浪费了资源.去乙酰头孢菌素C的结构与头孢菌素C类似,含有β-内酰胺环.它在C-3位的羟甲基使之能方便地用于某些半合成头孢菌素的合成.所以,将去乙酰头孢菌素C由废弃液中分离回收,通过结构修饰可使之成为某些头孢菌素药物的关键中间体,这样不仅有利于环境保护,而且降低了头孢菌素C的生产成本.以粉状活性炭为吸附剂,在酸性条件下吸附废弃液中的去乙酰头孢菌素C； 再以13﹪乙醇水溶液进行洗脱,所得洗脱液DAC纯度为80﹪,去乙酰头孢菌素C收率75﹪.以13﹪异丙醇溶液洗脱,洗脱液DAC纯度82﹪,去乙酰头孢菌素C收率80﹪.以10～50目的煤质颗粒活性炭为吸附剂,对废弃液中的去乙酰头孢菌素C进行固定床分离,以8﹪乙醇水溶液洗脱,得到DAC纯度85﹪的洗脱液,收率60～65﹪.在经纳滤膜浓缩后,通过弱碱性离子交换树脂Amberlite IRA67吸附,以0.5mol/L醋酸钠缓冲液洗脱,得到DAC纯度95﹪,含量大于30g/L的去乙酰头孢菌素C的钠盐溶液,收率在90～95﹪.加入丙酮或乙醇结晶,可得到去乙酰头孢菌素C钠盐固体.洗脱后的活性炭以含异丙醇的强碱溶液对活性炭浸泡洗涤,再用酸溶液中和冲洗,可恢复其吸附能力. 以去乙酰头孢菌素C钠盐为底物,利用固定化D-氨基酸氧化酶(DAAO)可将其转化生成去乙酰戊二酰基-7-氨基头孢烯酸(D-GI-7ACA),收率75﹪.在DAAO反应后的溶液中,滴加过氧化氢,可使残留α-酮基-己二酰基-去乙酰7-氨基头孢烯酸中间产物实现化学定量转化,D-Gl-7-ACA收率可提高到82﹪.而后直接利用固定化戊二酰基-7-ACA酰化酶(GA)将其裂解生成去乙酰7-氨基头孢烯酸(D-7-ACA).收率92﹪.反应总收率为72﹪.D-7-ACA可作为生产头孢呋新的关键中间体.7-氨基-3-乙烯基头孢稀酸(7-AVCA)是合成头孢克肟和头孢地尼的起始原料. 以GCLE为原料,采用‘一锅法'在其C-3位上完成wittig反应得到3-乙烯基头孢菌素,收率为82﹪.而后可经两条路线连续脱除其C-7位和C-4位上保护基,a)经苯酚热解脱除其C-4位保护基,以饱和碳酸氢钠溶液萃取中间产物,分离后水相直接经固定化青霉素G酰化酶脱除其C-7位苯乙酰侧链,得到目标产物7-AVCA,收率83﹪.b)在业胺-氯法中加入间甲酚或苯酚,或以间甲酚或苯酚代替醇,可以同时‘一锅法'脱除C-7位和C-4位保护基,7-AVCA收率81﹪.

目录

文摘

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前言

第一章文献综述

1.1头孢菌素类抗生素的发展

1.2头孢菌素类抗生素的作用机制

1.3头孢菌素类抗生素的构效关系

1.4头孢菌素类抗生素的重要中间体

1.4.1青霉素扩环重排制备头孢菌素中间体

1.4.2以头孢菌素C为原料制备7-ACA

1.5头孢菌素C

1.5.1头孢菌素C的生物合成

1.5.2头孢菌素C的分离纯化

1.5.3头孢菌素C的理化性质

1.6本文研究的内容

1.6.1去乙酰头孢菌素C(DAC)的分离纯化

1.6.2去乙酰7-ACA的酶法制备

1.6.3 7-AVCA的制备

第二章实验设计

第一部分去乙酰头孢菌素C的分离纯化实验路线设计

2.1.1去乙酰头孢菌素C(DAC)的理化性质

2.1.2废弃液成分

2.1.3文献方法

2.1.4本实验路线设计

第二部分两步酶法制备去乙酰7-氨基头孢烯酸(D-7-ACA)研究

2.2.1文献方法

2.2.2 D-氨基酸氧化酶(DAAO)和戊二酰基-7-ACA酰化酶(GA)

2.2.3两步酶法制备去乙酰-7-ACA(D-7-ACA)路线设计

第三部分7-AVCA的合成路线设计

2.3.1文献合成路线

2.3.2合成路线设计

第三章实验部分

3.1主要原料及试剂

3.1.1分离DAC实验主要原料及试剂

3.1.2酶法裂解DAC实验主要原料及试剂

3.1.3制备7-AVCA实验原料及试剂

3.2实验仪器及分析方法

3.2.1实验中采用的分析仪器

3.2.2分析方法

3.3去乙酰头孢菌素C(DAC)的吸附分离

3.3.1吸附剂选型实验

3.3.2煤质颗粒碳吸附分离DAC放大试验

3.4两步酶法制备去乙酰7-氨基头孢烯酸

3.5 7-AVCA的制备

第四章结果与讨论

4.1 DAC的分离

4.1.1吸附剂及阴离子树脂吸附实验

4.1.2活性炭吸附剂结构

4.1.3活性炭的性能

4.1.4活性炭的分类及选型

4.1.5粉状活性炭对DAC的吸附

4.1.6煤质颗粒炭对DAC的吸附分离

4.1.7纳滤操作

4.1.8阴离子交换树脂对DAC的纯化

4.1.9 DACNa结晶

4.2两步酶法裂解DAC制备D-7-ACA

4.2.1 DAAO酶裂解反应

4.2.2氧气和搅拌对DAAO反应的影响

4.2.3 pH及反应温度

4.2.4影响反应收率的因素分析

4.2.5 GA酶裂解反应

4.2.6影响产物质量的因素分析

4.3 7-AVCA制备

4.3.1 C-3位Wittig反应

4.3.2脱C-7位和C-4位保护基

第五章结论

参考文献

博士期间发表论文情况

附录

致谢