青黴素G（我國現稱青黴素鈉，因為藥用的是鈉鹽）在應用過程中逐漸暴露出它的缺點：即作用時間短，每天要注射三四次，很不方便；很不穩定，且隻能注射不能口服，因為口服後會被胃酸破壞失效；抗菌譜窄，隻對革蘭氏陽性細菌有效，對革蘭氏陰性細菌無效；細菌容易產生耐藥性，需逐漸增大劑量；少數病人對青黴素具有過敏性反應，有的反應相當嚴重，可產生休克甚至死亡。後來為了避免過敏性反應，在使用青黴素之前先在手腕內側的皮內注射很少量的青黴素，如果不發生紅腫現象就可以使用青黴素治療，如果有些紅腫則表示對青黴素過敏，不能使用。由於青黴素的這些缺點，使一度被冷落的磺胺類藥物又一次被重視；但磺胺類藥物的好景不長，在發現半合成青黴素可以克服青黴素的一些缺點以後，磺胺類藥物的重要性再一次下降。
所謂半合成青黴素就是將用發酵方法得到的青黴素側鏈，用化學方法或酶水解法除去，再用化學方法帶上其他的側鏈。半合成青黴素得以實現，取決於6-氨基青黴烷酸的獲得。
錢恩想，幾種不同側鏈青黴素的抗菌作用有明顯的差別，特別是青黴素V對酸具有穩定性，說明青黴素的側鏈對抗菌作用和青黴素的性質是有影響的。於是他的研究組就在發酵液中加入各種“前體”，希望得到側鏈不同的青黴素。1958年，他們得到一種抗菌作用很弱的結晶物質，但它比青黴素G要穩定。經過證明，這個物質是6-乙酰氨基青黴烷酸。他們把乙酰降解，就得到6-氨基青黴烷酸。這樣就可以用它作為原料，合成帶各種側鏈的青黴素了。
從1958年起，各大製藥公司開始用6-氨基青黴烷酸進行半合成青黴素的研究。一時間出現了幾千種半合成青黴素，其中發現了許多比青黴素G更好的抗生素。有的抗菌作用加強了；有的不僅作用加強而且對酸穩定，可以口服，減少了用藥的麻煩；有的是更具有耐β-內酰胺酶的作用，對耐藥的細菌仍然有效；有的不僅對G＋細菌有效，對G-細菌也有效，稱為廣譜抗生素。半合成青黴素使青黴素的研究和應用發展到一個新的階段，為臨床上提供了許多作用優良的抗生素。但是過敏性反應的問題始終沒能解決，對青黴素G過敏的病人，對這些半合成青黴素同樣過敏，也就是它們之間有交叉過敏性反應。
1958年後，研究者們又發現大腸杆菌可以產生一種酰胺酶，專門可以把青黴素G的苯乙酰基水解，得到6-氨基青黴烷酸。這就為發展半合成青黴素創造了條件。