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Die Erfindung betrifft Verbesserungen hinsichtlich der Isolierung der 7-Aminocephalosporansäure (7ACA)
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aus deren schwach sauren, neutralen bzw. alkalischen Lösungen.
7-ACA ist eine Schlüsselzwischenverbindung für die Synthese von vielen semisynthetischen Cephalosporinantibiotica. Sie wird aus Cephalosporin C durch eine chemische oder enzymatische Spaltung der Amidfunktion in der 7-Position des Cephems hergestellt.
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überführt wird. Das Imidchlorid wird dann durch Einwirkung eines Alkohols und Wasser zur 7-ACA hydrolysiert (Chauvette et al, J. Org. Chem., 36, 1259 (1971)), und das Produkt wird in der Spaltlösung als Hydrochlorid der Verbindung der Formel I erhalten. Die Isolierung der Verbindung der Formel I geschieht durch pH-Stellung in den Bereich des isolelektrischen Punktes durch Zugabe einer Base, z.
B. von Ammoniak (CS-PS 247 298, US-PS 3 507 862) oder von Natriumhydrogencarbonat (JP-PS 48068595), wobei das Produkt als Betain der Formel I auskristallisiert.
Die enzymatischen Spaltungen von Cephalosporin C können entweder ein- oder zweistufig durchgeführt werden. Die einstufige Spaltung kann durch Verwendung einer Cephalosporin C aktiven Acylase (z. B. aus Pseudomonas Kultur, siehe EP 275 901) erreicht werden. Die zweistufige Methode basiert auf der Überführung in Glutaryl-7-aminocephalosporansäure durch D-Aminosäureoxidase, die aus verschiedenen Mikroorganismen (Trogonopsis variabilis, Aspergillus, Penisillium, Neurospora, Pseudomonas, Cephalosporium) gewonnen werden kann (BE 736 934, DT 2 219 454, FR 2 133 927, JP 125696, JP 128295). In der zweiten Stufe folgt eine enzymatische Hydrolyse der Glutaryl-7-aminocephalosporansäure zur 7-ACA.
Geeignete Acylasen wurden aus Comamonas, Pseudomonas, Arthrobacter oder Rhodotorula Kulturen erhalten (JP 142761, JP 43657, EP 496 993).
Da die enzymatischen Spaltungen von Cephalosporin C in Form eines Alkalimetall- bzw. Ammoniumsalzes Im schwach basischen Milieu stattfinden, erfolgt die Isolierung durch pH-Stellung 10 den Bereich des isolelektrischen Punktes der 7-ACA durch Zugabe einer Säure, z. B. von HCI, wobei das Produkt wiederum
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mit einem geeigneten lonentauscher (z. B. PA 408, IRA 458, Sephadex A-25) oder Adsorberharz (Diaion HP 20) gereinigt werden.
Die durch Ansäuern gefällte 7-ACA kennzeichnet sich durch sehr kleine, lose, nadelförmige Kristalle, die sich nur schwer filtrieren bzw. zentrifugieren lassen. Erschwerend ist, dass mit der steigenden Reinheit der 7-ACA noch feinere Kristalle erhalten werden. Wird z. B. die 7-ACA Lösung vor der Kristallisation zusätzlich über ein Adsorberharz bzw. einen lonentauscher gereinigt, wird die erhaltene Suspension noch schwerer filtrierbar bzw. zentrifugierbar.
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damit schwer isolierbar.
Es wurde nun eine Methode gefunden, die die Bildung von Agglomeraten bzw. Rosetten der 7Aminocephalosporansäure bei derer Fällung aus dem alkalischen, neutralen oder schwach sauren Bereich ermöglicht und dadurch die Filtrations- und Zentrifugationseigenschaften des Produktes erheblich verbessert. Darüber hinaus lässt sich das nach dieser Methode erhaltene Produkt schneller trocknen, was Vorteile im Hinblick auf das Nebenproduktprofil und die Farbe des Cephalosporinzwischenprodukts bringt. Die Verbesserungen in der Isolierbarkeit lassen den Kristallisationsprozess aus dem alkalischen/neutralen bzw. schwach sauren Bereich 10 den Produktionsmassstab übertragen.
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Das Verfahren basiert auf der Zugabe von bestimmten Zusätzen zu der zu kristallisierenden neutralen, schwach sauren bzw. alkalischen 7-ACA-Lösung. Die erfindungsgemässen Zusätze können In folgende Gruppen geteilt werden : a) organische Ester der allgemeinen Formel R,-COO-Rs N worin R, und R2 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, einen niederen Alkylrest, Phenyl,
Hydroxyphenyl oder einen niederen Alkylphenylrest darstellen ; b) polymere Glykolverbindungen, vorzugsweise Polyethylen- und Polypropylenglykolderivate, der allge- meinen Formel
HO- (CHRi-CHR2) k-OH 111 worin R, und R2 die oben angegebene Bedeutung haben und k eine ganze Zahl von 2 bis 200 ist ; c) Polyacryl-Derivate mit kationischem, anionischem oder nichtionischem Charakter der allgemeinen
Formel - [CHR, -CR2 (CO.
XR3) Jn- IV worin X für -0- oder -NR, - und R3 für R, oder- (CR2 R4),-Z stehen, wobei
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G/F\bedeutet.
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niederen Alkylphenylrest darstellen ; d) (Poly) amine der allgemeinen Formeln - [CH2-CHR6-CH2-N+R1R2-]n- Va RzR4N- (CHz-CHzXkRs Vb [Rt-X- (CH2) mj3N VC
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wobei m, n, Ri, R2, R4 und Rs die oben angegebene Bedeutung haben und Rs Wasserstoff oder OH darstellt ; e) Derivate auf der Basis von Melamin-Formaldehyd-Harzen der allgemeinen Formel
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worin R7a, R7b, R7c, R7d und R7e gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, CH20H oder eine Gruppe der Formel
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darstellen ;
f) Aminosäuren und deren Ester der allgemeinen Formel Rio-CH- (NR2R4)-COOR1 VIII worin Rio für- (CH2) m-X-R5 steht und die übrigen Substituenten obige Bedeutung besitzen.
Natürlich sind auch Kombinationen der oben erwähnten Zusatze in beliebiger Wahl und Anzahl zur
Förderung der Agglomeration bzw. Rosettenbildung der 7-ACA geeignet.
Die Zugabe jeder der oben genannten Verbindungen bewirkt überraschenderweise die Bildung von Agglomeraten bzw. Rosetten der 7-ACA bei den Fällungen aus dem Gemisch A) koho !/Wasser bzw.
Keton/Wasser. Ausgezeichnete Ergebnisse werden auch bei den Fällungen der hochreinen 7-ACA Lösungen nach einer Adsorberharzreinigung (mit z. B. Amberlite XAD 1600, XE-714, Dianion HP21, Sepabeads SP825, SP850) bzw. über einen Ionentauscher (z. B. IRA 420) oder reversed phase z. B. RP-18 gegebenenfalls unter Einbeziehung einer kontinuierlichen Chromotographieanlage wie beispielsweise dem ISEP/CSEP Systems der Firma Advanced Separation Technologies Inc. bzw. simulating moving beed Technologien erhalten.
Die Mengen an den verwendeten erfindungsgemässen Zusätzen betragen üblicherweise bei den organischen Esterderivaten ca. 1 bis 10 %, bei den polymeren Zusätzen ca. 1 bis 100 ppm bezogen auf die Menge der Fälllösung. Die erfindungsgemässen Agglomeratförderer von 7-ACA können vor oder gleichzeitig mit der Säure der Lösung bzw. entstehenden Kristallsuspension zugesetzt werden.
Die Konzentration der zu kristallisierenden 7-ACA in Lösung kann in einem breiten Bereich liegen und beträgt vorzugsweise 5 bis 50 g/L
Die Fällungen können batchweise oder kontinuierlich in einem breiten Temperaturbereich von-15 bis 40 C durchgeführt werden, ein Optimum liegt zwischen 0 und 25 C. Bei niedrigen Temperaturen sinkt der Reinigungseffekt der Kristallisation, bei höheren Temperaturen ist das Produkt zunehmend instabil.
Geeignete Säuren zur Fällung sind anorganische Säuren, z.B. Schwefelsäure, Salzsäure oder Phosphorsäure, oder organische Säuren beispielsweise Essigsäure.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern :
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Beispiele Beispiele 1 bis 14 :
In einem Fällreaktor werden 142 ml Wasser und 2. 2 g 7-ACA als Impfer vorgelegt, und der pH-Wert wird mit 1 N NaOH-Lösung auf 5. 5 korrigiert. Die zu fällende 7-ACA Lösung (Na-Salz bei pH 7. 0), bestehend aus 25 g 7-ACA, 708 ml Wasser und gegebenfalls Methanol (siehe Tabelle 1), wird mit einem geeigneten Zusatz versetzt (siehe Tabelle 1) und innerhalb von 25 Minuten bei 18'zu der Vorlage unter Rührung eingetropft. Während der gesamten Zugabe wird der pH Wert durch Zudosieren von 20 %iger
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und 1 Stunde nachgerührt.
Die Kristalle werden abfiltriert, mit 120 ml Wasser, 120 ml 70 % Methanol und 120 ml Methanol gewaschen. Das Produkt wird bei 50. unter Vacuum (10 mbar) 16 Stunden getrocknet.
Die Filtrationszeiten sind in der Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1
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<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Methanol <SEP> Konz. <SEP> [ml] <SEP> Zusatz <SEP> Filtr. <SEP> Zeit <SEP> [mm]
<tb> 1 <SEP> 212 <SEP> Vergleich <SEP> ohne <SEP> Zusatz <SEP> 15
<tb> 2 <SEP> 212 <SEP> 6. <SEP> 5 <SEP> ml <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Lsng <SEP> von <SEP> P3-Ferrocryl <SEP> 7262 <SEP> 2
<tb> 3 <SEP> 0 <SEP> 6.5 <SEP> mol <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Lsng <SEP> von <SEP> P3-Ferrocryl <SEP> 7262 <SEP> 1. <SEP> 6 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 0 <SEP> 49. <SEP> 5 <SEP> ml <SEP> AcOEt <SEP> 2. <SEP> 1 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 0 <SEP> 10. <SEP> 6 <SEP> ml <SEP> AcOBu <SEP> 1. <SEP> 1 <SEP>
<tb> 6 <SEP> 212 <SEP> 13. <SEP> 8 <SEP> ml <SEP> AcOBu <SEP> 2. <SEP> 4 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 212 <SEP> 64. <SEP> 4 <SEP> ml <SEP> AcOEt <SEP> 2. <SEP> 9 <SEP>
<tb> 8 <SEP> 177 <SEP> 0. <SEP> 8 <SEP> ml <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Lsng <SEP> von <SEP> Cysep <SEP> 2411 <SEP> (Cytec) <SEP> 0.
<SEP> 8 <SEP>
<tb> 9 <SEP> 177 <SEP> 0. <SEP> 8 <SEP> mi <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Lsng <SEP> von <SEP> C <SEP> 592 <SEP> (Cytec) <SEP> 0. <SEP> 3 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 177 <SEP> 0. <SEP> 8 <SEP> ml <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Lsng <SEP> von <SEP> C <SEP> 567 <SEP> (Cytec) <SEP> 0. <SEP> 4 <SEP>
<tb> 11 <SEP> 177 <SEP> 3. <SEP> 2 <SEP> ml <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Lsng <SEP> von <SEP> PEG <SEP> 300 <SEP> (Fluka) <SEP> 2. <SEP> 1 <SEP>
<tb> 12 <SEP> 177 <SEP> 2. <SEP> 4 <SEP> ml <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Lsng <SEP> von <SEP> Triethylentetramin <SEP> 3.2
<tb> 13 <SEP> 177 <SEP> 0.8 <SEP> ml <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Lsng <SEP> von <SEP> Tris-(2-aminoethyl)amin <SEP> 3.2
<tb> 14 <SEP> 177 <SEP> 0. <SEP> 8 <SEP> ml <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Lsng <SEP> von <SEP> lysin <SEP> 3. <SEP> 3 <SEP>
<tb>
Beispiele 15 bis 18 :
In einem Fällreaktor wird die zu fällende 7-ACA Lösung (Na-Salz bei pH 7. 5), bestehend aus 20. 8 g 7ACA, 500 ml Wasser und gegebenenfalls Methanol (siehe Tabelle 2), bei der Raumtemperatur vorgelegt und mit einem geeigneten Zusatz versetzt (siehe Tabelle 2). Unter Rühren wird der pH Wert durch Zudosieren von 20 %iger Schwefelsäure auf 5. 5 gestellt, 20 min gehalten bei diesem Wert konstant gehalten und anschliessend auf 3. 8 korrigiert. Die Suspension wird auf 0'abgekühlt und 1 Stunde nachgerührt. Die Kristalle werden abfiltriert, mit 100 ml Wasser, 100 ml 70 % Methanol und 100 ml Methanol gewaschen. Das Produkt wird bei 50 unter Vacuum (10 mbar) 16 Stunden getrocknet.
Die Filtrationszeiten sind in der Tabelle 2 zusammengefasst.
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Tabelle 2
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<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Methanol <SEP> [ml] <SEP> Zusatz <SEP> Filtr. <SEP> Zeit <SEP> [min]
<tb> 15 <SEP> 150 <SEP> Vergleich <SEP> ohne <SEP> Zusatz <SEP> 14
<tb> 16 <SEP> 100 <SEP> 9 <SEP> ml <SEP> 1 <SEP> AcBu <SEP> 1. <SEP> 5 <SEP>
<tb> 17 <SEP> 150 <SEP> 6. <SEP> 5 <SEP> ml <SEP> 1 <SEP> % <SEP> lsng <SEP> von <SEP> Ferrocryl <SEP> 7262 <SEP> (Henkel) <SEP> 1. <SEP> 4 <SEP>
<tb> 18 <SEP> 150 <SEP> 3. <SEP> 2 <SEP> ml1 <SEP> % <SEP> Lsng <SEP> von <SEP> Rohafloc <SEP> KF760 <SEP> (Rhöm) <SEP> 3. <SEP> 0 <SEP>
<tb>
Patentansprüche 1.
Verfahren zur Isolierung der 7-Aminocephalosporansäure (7-ACA) aus deren schwach sauren, neutralen oder alkalischen Lösungen durch Fällung, dadurch gekennzeichnet, dass man a) organische Ester der allgemeinen Formel
R1-COO-R2II worin Ri und R2 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, einen niederen Alkylrest, Phenyl,
Hydroxyphenyl oder einen niederen Alkylphenylrest darstellen ; b) polymere Glykolverbindungen, vorzugsweise Polyethylen- und Polypropylenglykoldenvate, der allgemeinen Formel HO- (CHR, -CHR2kOH 111 wor ! n Ri und R2 die oben angegebene Bedeutung haben und k eine ganze Zahl von 2 bis 200 ist ;
c) Polyacryl-Derivate mit kationischem, anionischem oder nichtionischem Charakter der allgemeinen
Formel - [CHR1-CR2(COXR3)]n- IV
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