Del 65438 al 0959 se puede obtener ácido 6-aminopenicilánico (6-APA) a partir del caldo de fermentación. En 1960, se utilizó la penicilinasa para hidrolizar la penicilina y producir 6-APA. Utilizando 6-APA como materia prima, se estudió la penicilina semisintética para encontrar una penicilina semisintética de amplio espectro, resistente a los ácidos y a las enzimas.
El descubrimiento de la penicilina semisintética de amplio espectro se originó a partir del estudio de la penicilina N natural. La penicilina N se aisló del caldo de fermentación de Cephalosporium y su cadena lateral contiene monoamida del ácido D-a-aminoadípico. El grupo amino N-terminal de la penicilina es un grupo importante que produce actividad de bacterias antigramnegativas, de donde se pueden encontrar ampicilina y amoxicilina con mejor actividad.