СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СОЛЕЙ ПЕНИЦИЛЛИНАЗаявлено 13 февраля 1947 г. за Ха 352120в иМинистерство медицинской промышленности СССРОпубликовано в «Бюллетене изобретений» Л'» И за 1951 г. Советский патент 1951 года по МПК C07D499/04 A61K9/14 A61K31/43 C07D499/21 

Настоящее изобретение касается процесса очист.ки н выделения пенициллина У в виде теплоустойчивых кристаллических солей из смеси его с другими видами пенициллина.

Предлагаемый способ очистки пенициллина У состоит из растворения материала, содержащего пенициллин У в органической жидкости и последующей кристаллизации из нее соли пенициллина У.

Предлагаемый способ состоит из четырех стадий.

I.Перевод пенициллина из культуральной жидкости в органический растворитель.

II.Очистка пенициллинового раствора.

III.Перевод пенициллина предыдущей стадии в растворитель, подходящий для кристаллизации ленициллиновых солей.

IV.Кристаллизация желаемой соли пеницилли-на.

В I стадии пенициллиновую культуральную жидкость фильтруют для удаления взвешенных в ней твердых веществ, затем пенициллин, находящийся в виде смеси солей в культуральной жидкости, к концу брожения переводят известными способами в органический растворитель.

ПениЦиллиновые соли в I стадии адсорбируют из отфильтрованной культуральной жидкости активированным древесным или животным углем или углеродом, из которых пенициллиновые соли извлекают смесью .воды с органическим растворителем, например, водным ацетоном или смесью воды с амилацетатом. После этого органический растворитель декантируют, если вытяжка гетерогенная, или выпаривают, оставляя пенициллиновые соли в водном растворе; подкисляют и экстрагируют несмещивающимся с кислотной формой пенициллина органическим

№ 92939- 2 -

растворителем: например, н-бутилацетатом, амилацетатом, изобутилметилкетоном, н-бутиловым спиртом или хлороформом.

Отфильтрованную культуральную жидкость можно подкислить и экстрагировать несмешивающимся органическим растворителем, подходящим для кислотной формы пенициллина У.

Для вышеуказанной экстракции особенно хорошо пользоваться хлороформом, если в культуральной жидкости присутствует пенициллин X. Пенициллин X только слегка растворим в хлороформе, поэтому он остается в культуральной жидкости, и этим ум-еньшается возможность выделения солей пенициллина X вместе с желаемым пенициллином У при кристаллизации в IV стадии процесса. При определенных условиях возможно приготовление теплоустойчивых кристаллических солей пенициллина У прямо из раствора кислотной формы пенициллина в органичском растворителе, .получаемого в I стадии, минуя П и III стадии, путем нейтрализации, как указано в III стадии, и затем действуя, как указано в IV стадии. Это возможно только в тех случаях, когда концентрация органических непенициллиновых -примесей в культуральной жидкости очень низкая.

Все операции различных стадий настоящего способа направлены на то, чтобы отделить пенициллин от органических непенициллиновых приг месей. В дополнение к I, III и IV стадиям, Обычно до кристаллизации желательна дальнейшая очистка пенициллиновых растворов, но такая дополнительная очистка может быть опущена при приготовлении пени-циллина из культуральных жидкостей, например, жидкости, полученной при помощи культуры Q 176. Очистка может быть выполнена при помощи ряда способов, из которых показательными являются следующие два.

Обработка пенициллиновых растворов в одной или нескольких стадиях процесса небольшим количеством активированного древесного угля, активированного силиката магния или другим материалом, обычно относимым к типу обесцвечивающих агентов, взмучиванием обесцвечивающего агента в пеницил4}иновом растворе и последующим отфильтровыванием этого агента, содержащего теперь значительную часть примесей.

В III стадии процесса .пенициллин, полученный в предыдущей стадии, переводят в органический растворитель для пенициллиновых солей. Для такого перевода найдено много удовлетворительных процессов, из них показательными являются следующие:

1.Раствор кислотной формы-пенициллина в органическом растворителе из I или II стадии освобождают от воды, например, путем отгонки в вакууме -или обработкой подходящим обезвоживающим агентом. Пенициллиновую кислоту затем осаждают в виде аммонийных солей пропусканием в раствор чистого сухого газообразного аммиака или смешанного с таким инертным газом, как азот, или же растворенного в инертном органическом растворителе. Осадок затем отделяют от маточного раствора и растворяют в органическом растворителе для пенициллиновых солей, в случае необходимости при слабом нагревании.

2.Раствор кислотной формы пенициллина в органическом растворителе из I или II стадии экстрагируют водным щелоч-ным раствором, имеющим тот же катион, что и желаемая пенициллиновая соль. После отделения полученный водный раствор сущат, предпочтительно лиофильно и при температурах ниже 40°С, затем высушенный продукт растворяют в органическом растворителе для пенициллиновых солей, в случае надобности при слабом нагревании.

3.Раствор кислотной формы пенициллина в органическом растворителе из I или II стадии экстрагируют водным щелочным раствором.

имеющим тот же катион, что и желаемая соль пенициллина и слои разделяют; к полученному водному раствору добавляют некоторое количество органического растворителя для пенициллиновых солей и воду удаляют ОТГОНКОЙ, предпочтительно при температурах ниже 40°С, оставляя пенициллиновые соли растворенными в остающемся органическом растворителе.

4.Раствор кислотной формы пенициллина в органическом растворителе из I или II стадии экстрагируют водным щелочным раствором, имеющим тот же катион, что и желаемая пенициллиновая соль, слои разделяют, и полученный водный раствор снова немедленно экстрагируют несмещивающимся растворителем для пенициллиновых солей.

5.Раствор кислотной формы пенициллина в органическом растворителе из I или II стадии экстрагируют водным щелочным раствором, имеющим тот же катион, что и желаемая пенициллиновая соль, и слои разделяют. У полученного водного раствора устанавливают рН 5-8,5, к раствору добавляют органический растворитель для пенициллиновых солей и некоторое количество подходящего и имеющего желаемый катион высаливающего агента, описанного ниже. Этим пенициллин переводят в органический растворитель..

6.Раствор кислотной формы пенициллина в органическом растворителе из I или II стадии экстрагируют водным щелочным -раствором, слои разделяют, полученный водный раствор пенициллиновой соли подкисляют и немедленно экстрагируют несмещивающимся с водой органическим растворителем для пенициллина У и его солей. Экстракт в органическом растворителе отделяют и нейтрализуют щелочным соединением, и.меющим желаемый катиюн.

7.Раствор кислотной формы пенициллина в органическом растворителе из I или II стадии экстрагируют щелочным водным раствором, и слои разделяют. Полученный водный раствор пенициллиновой соли подкисляют, и к нему добавляют йесмещивающийся органический растворитель для пенициллина У и его солей и некоторое количество подходящего высаливающего агента, описанного ниже. Этим кислотную форму пенициллина переводят в органический растворитель. Экстракт в органическом растворителе отделяют и нейтрализуют щелочным соединением, имеющим желаемый катион. Предусмотренную в пп. 2-7 III стадии процесса экстракцию раствора кислотной формы пенициллина в органическом растворителе водным щелочным раствором предпочтительнее производить при рН 6-8.

Все водные растворы, упоминаемые в ип. 2-7 III стадии, предпочтительнее применять концентрированными, чтобы уменьшить количество органического растворителя и (или) высаливающего агента, применяемого в последующих операциях. Поэтому все разбавленные водные растворы обычно концентрируют в этой стадии процесса до активности пенициллина приблизительно 15000 оксфордских единиц на 1 мл или выще перегонкой растворов при низких температурах и пониженном давлении. Подкисление, требующееся в III стадии, делают любой неорганической кислотой, например серной или соляной, но предпочтительнее фосфорной до рН 2-4. Последующую экстракцию нужно проводить как можно быстрее из-за сравнительно малой стойкости пенициллина в такой кислой среде.

Для нейтрализации перед IV стадией растворов в органических растворителях, предусмотренных в пп. б и 7 III стадии, могут применяться гидроокиси, карбонаты и бикарбонаты; такие буферные агенты, как фосфаты, являются также эффективными, но они менее желательны, так как способны-загрязнять продукт. Нейтрализующее вещество можно до№ 92939

№92939- 4 -

бавлять в любом желаемом виде, например, в виде водного раствора, или водного раствора, разбавленного органическим растворителем, или, предпочтительнее, раствора в органическом растворителе. Применение органического растворителя для нейтрализации устраняет добавление воды, замедляющей и подавляющей кристаллизацию.

В IV стадии процесса раствор пенициллиновьгх солей в органическом растворителе разгоняют при температуре ниже 40°С и пониженном давлении для обезвоживания и концентрирования раствора до точки насыщения при обычной температуре, после чего обычно начинается кристаллизация пенициллиновых солей. Если рН раствора заметно изменяется во время концентрации, то концентрат лучше нейтрализовать, как описано в III стадии; при некоторых условиях желательно делать затравку кристаллами -желаемой соли. Кристаллизация может быть ускорена и .сделана более полной путем охлаждения концентрата ниже комнатной температуры с последующей выдержкой. По окончании кристаллизации кристаллы отделяют, например, фильтрованием, .затем промывают и сущат.

Растворы пенициллина в органическом растворителе могут разгоняться, как описано выше, при низких значениях рН, но предпочтительнее сначала провести нейтрализацию, как указано в пп. 6 и 7 III стадии, чтобы уменьшить разложение пенициллина во время процесса разгонки. Разгонка при низких значениях рН является менее удобным процессом, поскольку при этих условиях редко наступает кристаллизация. Поэтому разгонку необходимо прекратить при произвольной концентрации пенициллина, обычно при достижении активности в 50000 оксфордских единиц на 1 мл, и добавить соответствующее щелочное соединение, чтобы возбудить кристаллизацию..

Бею воду, присутствующую или вносимую в конце III стадии с раствором пенициллиновых солей в органическом растворителе, в IV стадии почти полностью удаляют отгонкой в вакууме, чтобы увеличить выход кристаллического продукта. Однако полное удаление этой воды не является существенной особенностью данного процесса.

Операцию кристаллизации IV стадия для получения лучших результатов предпочтительнее проводить при рН около 7,0, возможно также проведение кристаллизации в интервале рн 4-8,5.

Для очистки пенициллина У кристаллизацией и придания ему теплоустойчивости В IV стадии пригодные все органические жидкости, растворяющие пенициллиновые соли.

Для этих целей пригодны органические жидкости, которые могут быть названы «гидрофильными, т. е. жидкости, либо смешивающиеся с водой, либо способные поглощать по крайней мере от 3 до 5% воды, т. е. спирты, гликоли, альдегиды, кетоны, ацетали, циклические ацетали, кетали, циклические кетали, циклические простые эiфиpы, простые гидрооксиэфиры, сложные гидрооксиэфиры и кетоэфйрь. В качестве представителей указанных выше классов растворителей можно назвать этанол, я-пропиловый, изопропиловый, н-бутиловый, вгор-бутиловый, грег-бутиловый, н-гексиловый, каприловый, н-октиловый, 2-этиленгексиловый спирты, диэтилкарбинол, аллиловый спирт, этиленгликоль, 2-метил-1, 2, 4-пентандиол, пропиленгликоль, диацетоналкоголь, циклогексанол, ацетон, этилметилкетон, циклогексанон, бензальдегид, диметилацеталь, 1,3-диоксалан, 2,2-дИбутоксипропан, 2, 2., 4, 5-тетраметил-1, 1,3-диоксалан, 1,4-диоксан, бутилацетат, бутиллактат и метиллевулинат.

Хотя можно использовать все описанные типы растворителей, все же предпочитают пользоваться спиртовыми растворителями: как настоящими спиртами, так и соединениями, содержащими .гидроксильные

алкогольные группы. Из подходящих спиртовых растворителей предпочитают пользоваться назшими алифатическими спиртами ввиду их доступности, в особенности низшими алифатическими спиртами, содержащими от 4 до 6 атомов углерода, так как с их помощью можно получать большие выходы продуктов. Выбор растворителя, как будет изложено ниже, может несколько отличаться, в зависимости от видоизменения процесса в III стадии.

Растворитель, применяемый в 1П стадии, соответственно пп. 3-7, не 1быть полностью смешивающимся с водным раствором пенициллиновой кислоты или пенициллиновой соли, так как в противном случае нельзя было бы отделить желаемый экстракт органического растворителя. Так же очевидно, что в других видоизменениях IV стадии вопрос смешиваемости растворителя не возникает. В III стадии соответственно пп. 6-7 желательно, чтобы растворитель был устойчив к кислотам, так как в этих случаях экстракцию проводят в кислой среде в при-сутствии воды.

в указанных случаях можно также проводить экстракцию подкисленных водных растворов любым растворителем, пригодным для кислотной формы пенициллина, т. е. растворителем, не смешивающимся с подкисленным водным раствором пенициллина, и затем, перед операциями концентрирования и кристаллизации IV стадии, добавлять любой растворитель для пенициллиновых солей, выбираемый из перечисленных выше классов, смешивающийся или не смешивающийся с водой, и отгонять первоначально взятый растворитель. Для этой цели второй растворитель должен иметь точку, кипения ниже или выще, чем у первого растворителя, и в любом случае должен быть способным во время отгонки образовать смесь паров со значительной долей первого растворителя.

Растворители, используемые в III стадии, соответственно п. 3 описания этой стадии, должны образовывать с водой азеотропы и иметь точку кипения ниже или выше точки кипения воды, поскольку в этом варианте процесса -вода почти полностью удаляется отгонкой -с органическим растворителем. Любой органический растворитель, присутствующий в дистиллате, может быть отделен от него декантацией, если дистиллат гетерогенный, а если он гомогенный, то отделение может проводиться фракционной перегонкой во вспомогательном перегонном кубе. Затем растворитель снова направляют в куб с пенициллиновыми солями. Одновременно из дистиллята удаляют воду, дистилляцию продолжают до тех пор, пока вся вода не будет удалена из куба, а пенищиллиновые соли останутся растворенными в оставшемся органическом растворителе.

Bill стадии, соответственно пи. 1-2, можно применять все перечисленные классы растворителей и для лучшего растворения пенициллиновых солей можно добавлять небольшие количества воды. Во всех видоизменениях III стадии лучшим количеством органического растворителя будет такое, при котором полученный раствор пенициллиновых солей окажется насыщенным при обычных температурах. Однако обычно для процессов экстракции, описанных в 1П стадии, берут несколько большее количество растворителя, чтобы обеспечить возможно полную экстракцию пенициллиновой соли или пенициллиновой кислоты из водного раствора. Почти во всех случаях предпочтительнее, чтобы объем органического-растворителя был несколько меньше объема водного раствора пенициллина, при этом будет достигаться некоторая степень концентрирования пенициллина в стадии экстракции.

Bill стадии, соответственно п. 5 описания этой стадии, высаливающий агент добавляют к водному раствору пенициллиновых солей, имеющих в основном органический характер, для перевода их в органический

№ 92939