氨曲南是第一个应用于临床的单环p-内酰胺抗生素,对多数需氧革兰阴性菌所致的感染有较好的疗效。氨曲南主环是合成抗菌素氨曲南的关键中间体。随着氨曲南在临床上的推广应用,氨曲南主环的市场需求量越来越大,因此加强对氨曲南主环的研究开发具有重要意义。本文在分析研究已有合成路线的基础上,经过多次实验,开发了一条适合工业化生产的工艺路线。改进后的工艺以价格低廉易得的L-苏氨酸为起始原料,经酯化、氨解、氨基保护、甲磺酰化、磺化、环合、钠盐精制、催化氢化等八步反应制得(3S-反式)-3-氨基-4-甲基-2-氧代-1-氮杂环丁烷基磺酸。本文的主要研究结果如下：(1)酯化反应实验结果证明阳离子交换树脂-氯化亚砜体系在保证原料转化率的前提下能够取代氯化亚砜进行酯化反应,原料剩余量仅为0.9%,并且改进工艺中的阳离子交换树脂能够实现循环套用,氯化亚砜的用量缩减为原工艺的40%,节约了生产成本。对酯化反应反应温度进行了优化确定为60～65℃,在保证原料转化率的基础上将酯化反应的反应时间由12小时缩短为7小时。(2)氨解反应该反应中影响反应转化率的关键因素是反应压力。通过对影响反应压力的关键因素进行考察,确定了氨气与L-苏氨酸的摩尔比为10：1,反应温度为60～65℃,反应转化率由原来的约93%提高至96～97%。(3)氨基保护反应以乙酸乙酯-水的混合溶剂替换纯水体系减轻了反应体系粘稠的问题,促进了原料的分散,采用正交实验法,确定了氨基保护反应的较佳工艺条件为反应pH控制在8.5左右,氯甲酸苄酯滴加温度为5℃,氯甲酸苄酯与L-苏氨酸的摩尔比为1：1。经过优化,前三步反应的总收率最高可达85%,收率较原工艺提高了6%。(4)甲磺酰化反应首次成功采用“一锅法”由L-苏氨酸直接制备得到N-Cbz-O-甲烷磺酰基-L-苏氨酸酰胺,中间产物不经分离、精制、干燥等步骤,直接进行下一步反应。新工艺中以毗啶替代三乙胺作为反应的缚酸剂,同时加入少量DMAP,减少了因三乙胺亲核性强而容易引发的取代副反应。通过正交实验,确定了甲磺酰化反应的最优工艺参数：甲磺酰氯与L-苏氨酸的摩尔比1：1,吡啶与L-苏氨酸的摩尔比1：1.2,吡啶的滴加温度为3℃,四步反应总收率高达78.2%,较原工艺提高了约7.1%。(5)磺化-环合反应对影响收率的3个主要因素氯磺酸与甲磺酰化物的摩尔比、氯磺酸滴加温度、2-甲基吡啶与甲磺酰化物的摩尔比进行了正交实验考察,确定氯磺酸与甲磺酰化物的摩尔比1.3：1,氯磺酸滴加温度为-5℃,2-甲基毗啶与甲磺酰化物的摩尔比为3.0：1为最佳工艺条件。对影响环合反应的两个关键因素(环合反应的温度及反应pH)进行考察,确定了环合反应的最佳工艺条件为反应温度33～36℃,反应pH为8.0～8.5。经过对反应工艺参数的优化,最终将磺化-环合反应的收率提高了3%左右。(6)催化氢化反应对主要副产物进行分离纯化,并对其结构进行了表征,分析研究了影响副反应的重要因素即溶剂类型、反应温度,反应pH。经过考察,确定甲醇-THF溶剂体系为最佳反应体系,17℃是脱保护反应的最佳反应温度,反应的pH应选择弱酸性为6.5-7.0。经过对脱保护反应工艺条件的优化使得最终产品的收率达到75%,较原工艺提高了约2%。