AT222804B - Verfahren zur Herstellung von 6-Aminopenicillansäure - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von 6-Aminopenicillansäure 
Die Penicillinfermentation wird bereits seit langem in der Weise durchgeführt, dass Precursorverbindungen zur Nährlösung zugegeben werden. Es sind dies Verbindungen, die einen vorgebildeten Baustein des Penicillinmoleküls darstellen und die auf biologischem Wege zum Einbau gelangen ; diese Verbindungen bilden die Seitenkette der jeweiligen Penicilline aus. Meist verwendet man organische Säuren oder deren Salze als   Precursorverbindungen, z. B. die Phellylessigsäure   bei der Herstellung von Penicillin G oder die Phenoxyessigsäure bei der Herstellung von Penicillin V.

   In den ersten Jahren der Penicillinerzeugung wurde noch ohne Zusatz von   Precursor Verbindungen   gearbeitet, wobei die verschiedenen, im Nahrmedium enthaltenen Precursorsäuren zur Entstehung verschiedener Penicilline führten, die als Gemisch erhalten wurden. Diese Fermentation ohne Zusatz von mehr oder minder chemisch reinen Precursorsubstanzen wird in der Technik, nicht ganz zutreffend, als "precursorlose" Fermentation bezeichnet. 



   In neuerer Zeit wurde festgestellt, dass bei einer solchen precursorlosen Fermentation neben einem Gemisch der   natürlichen Penicilline eine Verbindung   gebildet   wird, welche das Grundgerüst des Penicillin-   moleküls ohne die entsprechende Seitenkette darstellt   (6-Aminopenicillinsäure) :   
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Man bezeichnet diese Verbindung auch als Penicillinkern   (Nucleus) ;   sie ist bereits früher von japanischen Forschern auf dem Wege einer enzymatischen Spaltung aus dem Penicillin G (Abspaltung der Seitenkette) erhalten worden. Durch Acylierung der Aminogruppe dieses   Penicillinkerns,   welche   z.

   B.   gemäss der belgischen Patentschrift Nr. 569728 auf chemischem Wege durchgeführt werden kann, wurden dann 
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 dieser Säure, die verglichen mit der Penicillinausbeute bei der Fermentation mit Precursors, nur einen Bruchteil (z. B. 1/3 derselben) betragen. Dementsprechend sind   diekosten derherstellung vonpenicillinen   durch chemische Acylierung der   6-Aminopenicillansäure   mit   Säurechloriden   sehr hoch; auch durch die Herstellung von   6-Aminopenicillansäure   durch enzymatische Spaltung, die   z.

   B.   vom Penicillin G oder V ihren Ausgang nimmt und bei der die Abspaltung der Seitenkette und die Bildung der 6-Aminopenicillansäure auch nur zu einem geringen Prozentsatz erfolgt, konnte keine Senkung der Herstellungskosten 

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 für 6-Aminopenicillansäure erreicht werden. 



   Es wurde nun gefunden, dass die Ausbeute bei der Herstellung von   6-Aminopenicillansäure   durch Fermentation keine Minderung erfährt, wenn an Stelle   der"precursorlosen"Fermentation   eine solche durchgeführt wird, bei der eine bestimmte Menge einbaubarer Precursorverbindungen, wie Säuren, z. B. Phen- 
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 Es wird also dabei, bezogen auf gleiche Fermentationsansätze, neben einer unverminderten Menge 6Aminopenicillansäure noch ein definiertes Penicillin, z. B. Phenoxymethylpenicillin, mitgewonnen.

   Auf Grund dieser neuen Erkenntnisse und deren praktischer Anwendung gelingt es, die Gesamtmenge des durch einen   Fennentationsansatz   herstellbaren Penicillins zu erhöhen und so die Herstellung der 6-Aminopenicillansäure durch die gleichzeitige Gewinnung von therapeutisch verwendbarem Penicillin bedeutend wirtschaftlicher zu gestalten. 



   Das Verfahren gemäss der Erfindung zur'Herstellung von 6-Aminopenicillansäure besteht demgemäss darin, dass man die Fermentation zur gleichzeitigen Bildung von Penicillin in Gegenwart einer Menge an Precursor   durchführt,   welche mindestens 15% und höchstens 60% jener Precursormenge beträgt, die zur   vollständigenAusnützung   des Penicillinbildungsvermögens des verwendeten Penicilliumpilzes erforderlich ist. 



   Durch das Verfahren gemäss der Erfindung gelingt es auch, die Menge des bei der üblichen 6-Aminopenicillansäure-Fermentation neben der 6-Aminopenicillansäure entstehenden Gemisches verschiedener, meist wertloser Penicilline (Penicillin F, K usw.),   zurückzudrängen ;   der beim erfindungsgemässen Verfahren neben der 6-Aminopenicillansäure vorhandene Penicillinanteil besteht fast ausschliesslich aus dem Penicillin, das dem zugesetzten Precursor entspricht(z.B. Penicillin G oder V). 



   Aus dem Gemisch des Penicillins und der 6-Aminopenicillansäure kann dann nach Extraktion des Penicillins   (z. B. Butylacetatextraktion   bei PH 2) die 6-Aminopenicillansäure in an sich bekannter Weise isoliert werden. Man kann aber auch die 6-Aminopenicillansäure ohne vorherige Isolierung,   z. B.   durch Acylierung in der filtrierten   Fermentationsroblösung,   in ein anderes Penicillin, z.   B.     &alpha;-Phenoxyäthyl-   penicillin, überführen ; dabei erhält man ein Gemisch zweier verschiedener Penicilline.

   Aus diesem Gemisch der beiden Penicilline - im Fall des erwähnten Beispieles also   dasPhenoxymethyl- und   das Phenoxy-   äthylpenicillin - werden   dann beispielsweise nach entsprechenden Extraktionsschritten die Kaliumsalze,   z. B.   mit butanolischer Kaliumacetatlösung, ausgefällt. Das Gemisch dieser beiden Kaliumsalze kann aber auch als Kombinationspräparat therapeutisch mit Vorteil verwendet werden. Es ist aber auch möglich, die beiden Penicilline getrennt voneinander herzustellen, indem z. B. zuerst das gebildete Peni- 
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 chemische Acylierung, mit z. B. a-Phenoxypropionsäurechlorid, in das   &alpha;-Phenoxyäthylpenicillin   überführt wird. 



   Vorzugsweise wird gemäss der Erfindung die Precursormenge so eingestellt, dass bei einem Stamm, der   z. B. 6000 Einheiten Penicillin/ml   in einer entsprechenden Nährlösung zu bilden   vermag, 1200-2500   Einheiten Penicillin/ml gebildet werden, so dass also der Precursorzusatz etwa   20 - 400/0   der normalen Precursormenge beträgt. 



   Die Anwendung einer Mindestmengè an Precursor gewährleistet eine wirtschaftliche Gestaltung des Verfahrens und die   Zurückdrängung   der Menge an natürlichen, bei der"precursorlosen"6-Aminopeni-   cillansäure-Fermentation   gebildeten Begleitpenicilline ; es entsteht also ausser der   6-Aminopenicillan-   säure praktisch ausschliesslich das der zugesetzten   Precursorsäure   entsprechende Penicillin in Reinform. 



  Die Höchstmenge an zugesetztem Precursor wird durch das Streben nach möglichst unverminderter Ausbeute an 6-Aminopenicillansäure bestimmt. 



   Beispiel: Für die Fermentation wurde eine   Stammnährlösung folgender   Zusammensetzung verwendet : 
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<tb> 
<tb> 0, <SEP> 01 <SEP> %FeSO4.7H2O
<tb> 0,4 <SEP> %H3PO4
<tb> 0,025% <SEP> MnSO4. <SEP> H2O
<tb> 0, <SEP> 01 <SEP> % <SEP> CaCl2 <SEP> 
<tb> 4, <SEP> ze <SEP> Laktose
<tb> 1,0 <SEP> % <SEP> Glukose. <SEP> 
<tb> 
 

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   Der   p-Wert   der Nährlösung wurde mit NaOH auf 6,0 eingestellt. Vor der Beimpfung wurde zu der sterilen Nährlösung   le   einer   25% igen CaCO-Suspension   gegeben. 



   Die Fermentation wurde in einem 10 1-Nirostafermenter nach dem Vortex-System durchgeführt ; Drehzahl des 90   mm-Scheibenrührers:   700   Umdr/min.   



   Die Nährlösung wurde wie folgt hergestellt : 
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<tb> 
<tb> 4500 <SEP> ml <SEP> Stammnährlösung
<tb> 500 <SEP> ml <SEP> Bierhefeautolysat <SEP> (mit <SEP> 20 <SEP> g <SEP> Stickstoff/l)
<tb> 0,055 <SEP> % <SEP> phenoxyessigsaures <SEP> Natrium
<tb> 10 <SEP> "/0 <SEP> Mycelimpfgut <SEP> des <SEP> Stammes <SEP> Pen. <SEP> chrys. <SEP> 351.
<tb> 
 



   Nach einer 96-stündigen Fermentation bei 24 C wurde in einem aliquoten Teil der Rohlösung jodometrisch der Penicillingehalt ermittelt und hierauf die Acylierung mit   &alpha;-Phenoxypropionsäurechlorid   durchgeführt und dann neuerlich der Gesamtpenicillingehalt jodometrisch bestimmt. Aus der Differenz der beiden Werte wurde die in der   Roblösung   enthaltene Menge an   6-Aminopenicillansäure   errechnet. 



   Es wurde gefunden : 1890 E/ml Phenoxymethylpenicillin und
880 E/ml   6-Aminopenicillansäure.   



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Herstellung von 6-Aminopenicillansäure durch Fermentation, dadurch gekennzeichnet, dass man die Fermentation zur gleichzeitigen Bildung von Penicillin in Gegenwart einer solchen Menge an   Precursor duxchführt.   welche mindestens   1ff1/o   und höchstens 60%, vorzugsweise 20-40%, jenerprecursormenge beträgt, die zur vollständigen Ausnützung des Penicillinbildungsvermögens des verwendeten PenicilliumrUzes erforderlich ist, und dass man sowohl die gebildete 6-Aminopenicillansäure als auch das entstehende Penicillin in an sich bekannter Weise isoliert. 



   2. Verfahren nachAnspruch   l,   dadurch gekennzeichnet, dass man das bei der Fermentation gebildete Penicillin aus der Fermentationslösung vor Abtrennung der 6-Aminopenicillansäure extrahiert.

Claims (1)

1. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Precursor die Precursorsäure Phenoxyessigsäure bzw. ein Salz derselben, einsetzt.

   4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Precursor die Precursorsäure Phenylessigsäure einsetzt.