CH638521A5 - Process for obtaining the antibiotic thienamycin - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft die Isolierung von Thienamycin aus 5 Fermentationsbrühen oder unreinen Lösungen, einer Substanz mit antibiotischer Wirksamkeit gegen gramnegative und grampositive Mikroorganismen; und dieses unter Verwendung flüssiger Ionenaustauschersysteme. The invention relates to the isolation of thienamycin from 5 fermentation broths or impure solutions, a substance with antibiotic activity against gram-negative and gram-positive microorganisms; and this using liquid ion exchange systems.
Das Antibiotikum Thienamycin erhält man durch Züch-io tung von Mikroorganismen-Stämmen von Streptomyces catt-laya in geeigneten wässrigen Nährmedien unter gesteuerten Bedingungen. Die Erfindung betrifft die Gewinnung des Antibiotikums in im wesentlichen reiner Form. The antibiotic thienamycin is obtained by growing microorganism strains of Streptomyces catt-laya in suitable aqueous nutrient media under controlled conditions. The invention relates to the production of the antibiotic in an essentially pure form.
Das Verfahren zur Isolierung des Antibiotikums Thiena-15 mycin wird in der US-PS 3 950 357 beschrieben. Dieses Verfahren arbeitet unter Anwendung fester Ionenaustauscherharze. The method for isolating the antibiotic thiena-15 mycin is described in U.S. Patent 3,950,357. This process works using solid ion exchange resins.
Darüberhinaus ist Thienamycin eine hydrophile, ampho-tere Verbindung, die nicht durch einfache organische 20 Lösungsmittel aus wässrigen Lösungen extrahiert werden kann. Daher kann die einfache Lösungsmittelextraktion, die sehr gut auf die Isolierung von Penicillin und anderen Antibiotika anwendbar ist, hier nicht gut eingesetzt werden. In addition, thienamycin is a hydrophilic, amphoteric compound that cannot be extracted from aqueous solutions by simple organic solvents. Therefore, simple solvent extraction, which is very applicable to the isolation of penicillin and other antibiotics, cannot be used well here.
Das erfindungsgemässe Verfahren arbeitet unter Anwen- The method according to the invention works with
25 dung von in Wasser unlöslichen flüssigen Ionenaus- 25 formation of water-insoluble liquid ion
tauschern, die in organischen Lösungsmitteln gelöst sind, um das Thienamycin durch den Ionenaustausch-Mechanismus aus der wässrigen Phase in das organische Lösungsmittel zu übertragen, worauf das gereinigte Thienamycin aus dem flüs-30 sigen Ionenaustauscher-Lösungsmittel-System in wässrige Puffer übertragen wird, wiederum durch den Mechanismus des Ionenaustauschs. Die Anwendung üblicher Zentrifugen-Extraktoren für das Ionenaustausch-Extraktionsverfahren führt zur äusserst raschen Vermischung und Phasentrennung, 35 wodurch die Zeit, während der sich das Thienamycin unter nachteiligen pH-Wert-Bedingungen befindet, auf ein Minimum herabgesetzt wird. Dies führt zu höheren Thiena-mycinausbeuten, als sie unter Anwendung von üblichen festen Ionenaustauschern erzielt werden. exchangers dissolved in organic solvents to transfer the thienamycin from the aqueous phase to the organic solvent by the ion exchange mechanism, whereupon the purified thienamycin is transferred from the liquid ion exchange solvent system to aqueous buffers through the mechanism of ion exchange. The use of conventional centrifuge extractors for the ion exchange extraction process leads to extremely rapid mixing and phase separation, 35 which minimizes the time during which the thienamycin is under adverse pH conditions. This leads to higher thiena mycine yields than can be achieved using conventional solid ion exchangers.
40 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung und Reinigung der antibiotischen Verbindung Thienamycin mit der folgenden Strukturformel: 40 The invention relates to a method for obtaining and purifying the antibiotic compound thienamycin with the following structural formula:
CH3-CH(OH) CH3-CH (OH)
S-CH2-CH2~NH2 S-CH2-CH2 ~ NH2
COOH COOH
aus Fermentationsbrühen, in denen das Antibiotikum hergestellt wird oder aus Lösungen, die teilweise gereinigtes Antibiotikum enthalten. Man erzielt dies durch Kontakt der Fermentationsbrühe, in der das Antibiotikum erzeugt wird oder einer Lösung von teilweise gereinigtem Antibiotikum mit flüssigem Ionenaustauscher, gelöst in einem organischen Lösungsmittel, zur Übertragung des Antibiotikums in das flüssige Ionenaustauschersystem (Vorwärtsextraktion) und anschliessenden Kontakt des flüssigen Ionenaustauschersystems, das das Antibiotikum enthält, mit einer wässrigen Pufferlösung, um die Übertragung des Antibiotikums in die wässrige Pufferphase zu bewirken (Rückextraktion). from fermentation broths in which the antibiotic is produced or from solutions that contain partially purified antibiotics. This is achieved by contacting the fermentation broth in which the antibiotic is produced or a solution of partially purified antibiotic with a liquid ion exchanger, dissolved in an organic solvent, for transferring the antibiotic into the liquid ion exchange system (forward extraction) and then contacting the liquid ion exchange system, the contains the antibiotic with an aqueous buffer solution in order to effect the transfer of the antibiotic into the aqueous buffer phase (back-extraction).
Bei den flüssigen Ionenaustauscherverfahren erfolgt eine wesentliche Reinigung des Antibiotikums. Das Antibiotikum der Formel I kann auch weiter gereinigt werden durch ein Entsalzen und Chromatographie an polymeren Adsorben- With the liquid ion exchange process, the antibiotic is cleaned to a significant extent. The antibiotic of the formula I can also be further purified by desalting and chromatography on polymeric adsorbents.
tien wie «Amberlite» XAD-1,2 und 4, vorzugsweise XAD-2 (hergestellt von der Rohm und Haas Co., Philadelphia, Penn-55 sylvania), Chromatographie an starken Kationen- oder Anionenaustauscherharzen wie «Dowex» 50 x 2 (Na+ such as "Amberlite" XAD-1,2 and 4, preferably XAD-2 (manufactured by Rohm and Haas Co., Philadelphia, Penn-55 sylvania), chromatography on strong cation or anion exchange resins such as "Dowex" 50 x 2 ( Well +
Cyclus) oder «Dowex» 1x2 (Cl© Cyclus) (hergestellt von der Dow Chemical Co., Midland, Michigan) und durch Gel-permeations-Chromatographie durch Polyacrylamid-Gels. 60 Die wesentlichsten Vorteile des flüssigen Ionenaustauscherverfahrens im Hinblick auf das feste Ionenaustauscherverfahren sind: 1. eine höhere Thienamycin-Ausbeute und 2. kann das Verfahren in einer wirklich kontinuierlichen Weise durchgeführt werden, wodurch sich die wirtschaft-65 liehen Vorteile des kontinuierlichen Arbeitens ergeben. Cyclus) or "Dowex" 1x2 (Cl © Cyclus) (manufactured by Dow Chemical Co., Midland, Michigan) and by gel permeation chromatography through polyacrylamide gels. 60 The main advantages of the liquid ion exchange process with regard to the solid ion exchange process are: 1. a higher thienamycin yield and 2. the process can be carried out in a really continuous manner, which results in the economic advantages of continuous operation.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen beschrieben: Preferred embodiments are described below:
Thienamycin wird während der äroben Fermentation von Thienamycin is used during the fermentation of
geeigneten wässrigen Nährmedien unter gesteuerten Bedingungen durch einen Stamm von Streptomyces cattleya produziert, der zur Erzeugung dieser Verbindung geeignet ist, wie Streptomyces cattleya NRRL 8057*. Wässrige Medien, wie die zur Herstellung anderer Antibiotika verwendeten, sind zur Herstellung von Thienamycin geeignet. Derartige Medien enthalten Quellen für Kohlenstoff, Stickstoff und anorganische Salze, die durch den Mikroorganismus assimilierbar sind. suitable aqueous culture media under controlled conditions by a strain of Streptomyces cattleya suitable for producing this compound, such as Streptomyces cattleya NRRL 8057 *. Aqueous media, such as those used to make other antibiotics, are suitable for making thienamycin. Such media contain sources of carbon, nitrogen and inorganic salts which are assimilable by the microorganism.
Die Herstellung und Charakterisierung des Antibiotikums Thienamycin sind in der US-PS 3 950 357, deren Lehre von der vorliegenden Beschreibung umfasst werden soll, beschrieben. The preparation and characterization of the antibiotic thienamycin are described in US Pat. No. 3,950,357, the teaching of which is to be encompassed by the present description.
Das erfindungsgemässe Verfahren basiert auf flüssigen Ionenaustauschern und einem organischen Lösungsmittel. Insbesondere sind die Ionenaustauscher flüssige Kationenaustauscher und flüssige Anionenaustauscher. The method according to the invention is based on liquid ion exchangers and an organic solvent. In particular, the ion exchangers are liquid cation exchangers and liquid anion exchangers.
Die flüssigen Kationenaustauscher, die man erfindungsge-mäss verwendet, sind vorzugsweise stark kationischer Art, wie Dinonylnaphthalin-sulfonsäure (DNNS) in den Wasserstoff*, Natrium- oder anderen Cyclen. Der hier verwendete Ausdruck «Cyclus» bezieht sich auf die spezielle Salzform des flüssigen Ionenaustauscherrestes. Andere stark kationische flüssige Ionenaustauscher, die verwendet werden können, sind Didodecylnaphthalin-sulfonsäure und ihre Salze. Schwächer kationische flüssige Ionenaustauscher wie Di-(2-äthylhexyl)-phosphorsäure können ebenfalls verwendet werden, doch sind die stark kationischen Ionenaustauscher bevorzugt. The liquid cation exchangers used in accordance with the invention are preferably of a strongly cationic type, such as dinonylnaphthalene sulfonic acid (DNNS) in the hydrogen *, sodium or other cycles. The term “cycle” used here refers to the special salt form of the liquid ion exchange residue. Other strongly cationic liquid ion exchangers that can be used are didodecylnaphthalene sulfonic acid and its salts. Weaker cationic liquid ion exchangers such as di- (2-ethylhexyl) phosphoric acid can also be used, but the strongly cationic ion exchangers are preferred.
Man verwendet den Kationenaustauscher in Kombination mit einem organischen Lösungsmittel als Extraktionssystem. Der Ausdruck «organisches Lösungsmittel» soll ein organisches Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch bedeuten. Beim organischen Lösungsmittel soll es sich um eines mit einer mässig hohen dielektrischen Konstante handeln. The cation exchanger is used in combination with an organic solvent as the extraction system. The term “organic solvent” is intended to mean an organic solvent or solvent mixture. The organic solvent is said to be one with a moderately high dielectric constant.
Der Ausdruck «mässig hohe dielektrische Konstante» soll eine dielektrische Konstante von etwa vier bis etwa vierundzwanzig bedeuten. Beispiele für derartige organische Lösungsmittel mit mässig hohen dielektrischen Konstanten sind gerad- und verzweigt-kettige Alkohole mit vier bis zehn Kohlenstoffatomen, gerad- und verzweigt-kettige Ketone mit vier bis acht Kohlenstoffatomen und gerad- und verzweigt-kettige Ester, mit vier bis zehn Kohlenstoffatomen. The term "moderately high dielectric constant" is intended to mean a dielectric constant from about four to about twenty-four. Examples of such organic solvents with moderately high dielectric constants are straight and branched chain alcohols with four to ten carbon atoms, straight and branched chain ketones with four to eight carbon atoms and straight and branched chain esters with four to ten carbon atoms .
Beispiele für diese Alkohole sind n-Butanol, Isobutanol, Pentanol, Isopentanol, Hexanol, Heptanol und dergleichen. Beispiele für diese Ketone sind Methyläthylketon, Methyliso-butylketon und dergleichen. Beispiel für diese Ester sind Äthylacetat, Butylacetat und dergleichen. Examples of these alcohols are n-butanol, isobutanol, pentanol, isopentanol, hexanol, heptanol and the like. Examples of these ketones are methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like. Examples of these esters are ethyl acetate, butyl acetate and the like.
Verwendet man ein Lösungsmittelgemisch, so kann ein Lösungsmittel mit einer hohen dielektrischen Konstante mit einem Lösungsmittel mit einer niedrigen dielektrischen Konstante vereint werden, um ein Lösungsmittelgemisch mit der gewünschten dielektrischen Konstante zu erzielen. Using a mixed solvent, a solvent with a high dielectric constant can be combined with a solvent with a low dielectric constant to obtain a mixed solvent with the desired dielectric constant.
Der Ausdruck «hohe dielektrische Konstante» soll ein Lösungsmittel mit einer dielektrischen Konstante von etwa fünfundzwanzig bis etwa einhundert bezeichnen. Der Ausdruck «niedrige dielektrische Konstante» soll unter vier bedeuten. Es kann auch ein Gemisch von Lösungsmitteln mit mässig hohen dielektrischen Konstanten verwendet werden. The term "high dielectric constant" is intended to mean a solvent with a dielectric constant of from about twenty-five to about one hundred. The term "low dielectric constant" is intended to mean under four. A mixture of solvents with moderately high dielectric constants can also be used.
Der Kationenaustauscher wird gewöhnlich in einer Lösungsmittel-Lösung verwendet, in der der Kationenaustauscher 2 bis 15 Vol.-% beträgt. Die flüssige Kationenaustauscherlösung wird dann mit einem wässrigen Puffer auf einen pH-Wert von 1 bis 4 eingestellt. The cation exchanger is usually used in a solvent solution in which the cation exchanger is 2 to 15% by volume. The liquid cation exchange solution is then adjusted to a pH of 1 to 4 with an aqueous buffer.
•"Hinterlegt bei Northern Utilization Research and Development Branch des U.S. Department of Agriculture, Peoria, III. • "Filed with Northern Utilization Research and Development Branch of the U.S. Department of Agriculture, Peoria, III.
638521 638521
Die flüssigen Anionenaustauscher sind gewöhnlich Salze von stark anionischen Materialien, wie quaternäre Ammonium-Verbindungen. Der flüssige Anionenaustauscher kann ein Salz von Tricaprylylmethylammonium sein, wie das Acetat, Sulfat, Propionat, Phosphat, Chlorid und dergleichen oder kann er in der Hydroxyl-Form vorliegen. Andere Arten von flüssigen Anionenaustauschern, die verwendet werden können, sind in Wasser unlösliche primäre, sekundäre und tertiäre Amine. The liquid anion exchangers are usually salts of strongly anionic materials, such as quaternary ammonium compounds. The liquid anion exchanger can be a salt of tricaprylylmethylammonium, such as the acetate, sulfate, propionate, phosphate, chloride and the like, or it can be in the hydroxyl form. Other types of liquid anion exchangers that can be used are water-insoluble primary, secondary and tertiary amines.
Der flüssige Anionenaustauscher ist auch wirksamer, wenn er mit einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch verwendet wird, das eine mässig hohe dielektrische Konstante aufweist. The liquid anion exchanger is also more effective when used with a solvent or solvent mixture that has a moderately high dielectric constant.
Die vorstehend beschriebenen Lösungsmittel und Lösungsmittelgemische, die mit dem Kationenaustauscher verwendet werden können, können auch mit dem Anionenaustauscher verwendet werden. The solvents and solvent mixtures described above which can be used with the cation exchanger can also be used with the anion exchanger.
Der Anionenaustauscher wird gewöhnlich in einer Lösungsmittel-Lösung verwendet, in der der Anionenaustauscher etwa 5 bis 30 Vol.-% ausmacht. The anion exchanger is usually used in a solvent solution in which the anion exchanger is about 5 to 30% by volume.
Das Verfahren zur Isolierung von Thienamycin führt man zweckmässig durch, durch Kontakt der angesäuerten (H-Bereich von 2,5-4,5) Thienamycin enthaltenden Brühe oder Lösung mit dem flüssigen Kationenaustauschersystem. Nach der Trennung der beiden flüssigen Phasen wird die organische Phase, die nunmehr das Thienamycin enthält, mit einem wässrigen anorganischen Puffer, wie Natriumbicar-bonat, Ammoniumhydroxid, Natriumphosphat oder Kaliumphosphat und dergleichen oder wässrigen Pyridin rückextrahiert und das Thienamycin geht in die wässrige Phase über. Die wässrige Phase wird anschliessend von der organischen Phase abgetrennt. The process for isolating thienamycin is expediently carried out by contacting the acidified (H range from 2.5-4.5) thienamycin-containing broth or solution with the liquid cation exchange system. After the separation of the two liquid phases, the organic phase, which now contains the thienamycin, is back-extracted with an aqueous inorganic buffer such as sodium bicarbonate, ammonium hydroxide, sodium phosphate or potassium phosphate and the like or aqueous pyridine and the thienamycin passes into the aqueous phase. The aqueous phase is then separated from the organic phase.
Die letztgenannte Thienamycin enthaltende wässrige Phase wird alkalisch gemacht (H-Bereich von 8,0-11,0) und anschliessend in innigen Kontakt mit dem flüssigen Anio-nenaustauschersystem gebracht. Nach dem Trennen der beiden flüssigen Phasen wird die organische Phase, die jetzt das Thienamycin enthält, rückextrahiert mit einem wässrigen Puffer wie Natriumacetat, Kaliumacetat, Kaliumchlorid, Chlorwasserstoff oder Natriumeitrat und dergleichen und das Thienamycin geht in die wässrige Phase über, die anschliessend von der organischen Phase abgetrennt wird. The last-mentioned aqueous phase containing thienamycin is made alkaline (H range 8.0-11.0) and then brought into intimate contact with the liquid anion exchange system. After separating the two liquid phases, the organic phase, which now contains the thienamycin, is back-extracted with an aqueous buffer such as sodium acetate, potassium acetate, potassium chloride, hydrogen chloride or sodium citrate and the like, and the thienamycin passes into the aqueous phase, which is then separated from the organic phase Phase is separated.
Eine weitere Reinigung des Antibiotikums kann man erzielen durch Entsalzen und Chromatographie an poly-meren Adsorbens-Harzen, wie «Amberlite» XAD-1,2 und 4, vorzugsweise XAD-2, Chromatographie bei neutralem pH-Wert an starken Kationenaustauscher- oder Anionenaus-tauscherharzen, wie «Dowex» 50 x 2 (Na+ Cyclus) oder «Dowex» 1 x 2 (Cl© Cyclus) und durch Gelpermeations-Chromatographie unter Anwendung von Polyacrylamidgels. A further purification of the antibiotic can be achieved by desalting and chromatography on polymeric adsorbent resins, such as "Amberlite" XAD-1,2 and 4, preferably XAD-2, chromatography at neutral pH on strong cation exchangers or anion exchangers. exchange resins such as «Dowex» 50 x 2 (Na + Cyclus) or «Dowex» 1 x 2 (Cl © Cyclus) and by gel permeation chromatography using polyacrylamide gels.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auf Fermentationsbrühen oder -lösungen mit einem weiten Bereich von Antibiotika-Konzentrationen angewendet werden. Im allgemeinen ist das Verfahren um so wirksamer, je höher die Antibiotikakonzentration ist. Beispielsweise kann die Antibiotikakonzentration im Bereich von 2 mg pro Liter bis etwa 10 000 mg pro Liter betragen. Jedoch soll dies keine Lösungen oder Brühen ausschliessen, die unter Bildung höherer Konzentrationen des Antibiotikums Thienamycin hergestellt wurden. The method according to the invention can be applied to fermentation broths or solutions with a wide range of antibiotic concentrations. In general, the higher the antibiotic concentration, the more effective the procedure. For example, the antibiotic concentration can range from 2 mg per liter to about 10,000 mg per liter. However, this is not intended to exclude solutions or broths made with higher concentrations of the antibiotic thienamycin.
Eine derartige Verfahrensweise umfasst beispielsweise die Extraktion von Thienamycin mit einem stark sauren flüssigen Kationsaustauschersystem bei saurem pH-Wert von 2,5-4,5 (Vorwärtsextraktion), das Trennen der Phasen und den anschliessenden Kontakt der organischen Phase mit einem wässrigen Rückextraktionsmittel, das Trennen der Phasen und den anschliessenden Kontakt der letzteren wässrigen Phase mit einem stark basischen flüssigen Anionenaus- Such a procedure includes, for example, the extraction of thienamycin with a strongly acidic liquid cation exchange system at an acidic pH of 2.5-4.5 (forward extraction), the separation of the phases and the subsequent contact of the organic phase with an aqueous back-extracting agent, the separation of the phases and the subsequent contact of the latter aqueous phase with a strongly basic liquid anion
3 3rd
s s
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
638521 638521
4 4th
tauschersystem bei alkalischem pH-Wert von 8,0-11,0 (Vorwärtsextraktion), die Phasentrennung und den anschliessenden Kontakt der organischen Phase mit einem weiteren Rückextraktionsmittel und die anschliessende Trennung der Phasen. Die so erhaltene letztgenannte wässrige Lösung kann weiter durch folgende Arbeitsweisen gereinigt werden: Entsalzen und Chromatographie an einem polymeren Absorbens, Chromatographie an einem Anionenaustauscherharz vom Polystyrol-quaternäres-Ammonium-Typ oder Chromatographie an einem Kationenaustauscherharz, mit einem Puffer oder Wasser; die Gelfiltration und Chromatographie an einem adsorbierenden Harz. exchanger system with an alkaline pH of 8.0-11.0 (forward extraction), the phase separation and the subsequent contact of the organic phase with a further back-extraction agent and the subsequent separation of the phases. The latter aqueous solution thus obtained can be further purified by the following procedures: desalting and chromatography on a polymeric absorbent, chromatography on an anion exchange resin of the polystyrene quaternary ammonium type or chromatography on a cation exchange resin, with a buffer or water; gel filtration and chromatography on an adsorbent resin.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann so durchgeführt werden, dass einer der flüssigen Ionenaustauscher verwendet wird, ohne dass der andere verwendet wird. So kann man den flüssigen Anionenaustauscher verwenden unter Ausschluss des flüssigen Kationenaustauschers oder man kann den flüssigen Kationenaustauscher verwenden unter Ausschluss des flüssigen Anionenaustauschers. The method according to the invention can be carried out in such a way that one of the liquid ion exchangers is used without the other being used. So you can use the liquid anion exchanger with the exclusion of the liquid cation exchanger or you can use the liquid cation exchanger with the exclusion of the liquid anion exchanger.
Werden jedoch beide Ionenaustauscher nacheinander angewendet, so ist die Reihenfolge, in der die flüssigen Ionenaustauscher verwendet werden, nicht kritisch. So kann man folgend auf den flüssigen Kationenaustauscher den flüssigen Anionenaustauscher verwenden, oder den flüssigen Anionenaustauscher gefolgt von dem flüssigen Kationenaustauscher. However, if both ion exchangers are used in succession, the order in which the liquid ion exchangers are used is not critical. So you can use the liquid anion exchanger following the liquid cation exchanger, or the liquid anion exchanger followed by the liquid cation exchanger.
Das erfindungsgemäss verwendete Extraktorsystem kann jedes der auf dem Gebiet der Trennung von Flüssigkeiten mit verschiedenen Dichten bekannte System sein. Für den Fachmann versteht es sich, dass verschiedene Zentrifugen verschiedener Grössen und Formen auf optimale Ergebnisse eingestellt werden können. The extractor system used according to the invention can be any system known in the field of the separation of liquids with different densities. It is understood by the person skilled in the art that different centrifuges of different sizes and shapes can be set for optimal results.
Beispiel 1 example 1
Ein Rohr mit einer lyophilisierten Kultur, die einen Thienamycin produzierenden Streptomyces cattleya enthält, wird aseptisch geöffnet und der Inhalt in einem 250-ml-Erlen-meyer-Kolben mit Prall- bzw. Trennwänden, der 50 ml eines sterilen Mediums B der folgenden Zusammensetzung enthält, suspendiert: A tube with a lyophilized culture containing a thienamycin-producing Streptomyces cattleya is opened aseptically and the contents in a 250 ml Erlen-Meyer flask with baffles or partitions containing 50 ml of sterile medium B of the following composition , suspended:
Medium B Medium B
autolysierte Hefe vom Typ pH 10 g/1 autolyzed yeast type pH 10 g / 1
Dextrose 10 g/1 Dextrose 10 g / 1
MgS04-7H20 50 mg/1 MgS04-7H20 50 mg / 1
KH2PO4 0,182 g/1 KH2PO4 0.182 g / 1
Na2HP04 0,19 g/1 Na2HP04 0.19 g / 1
pH-Wert 6,5 vor dem Sterilisieren. pH 6.5 before sterilization.
Der inoculierte Kolben wird bei 28°C während 24 Stunden lang auf einem Rotationsschüttler mit 150 U/min geschüttelt. 3 10 ml-Anteile der 24 Stunden lang im Medium B behandelten Brühe werden aseptisch entnommen. Jeder Anteil von 10 ml wird sofort mit 500 ml Medium B, enthalten in drei 2-1-Erlenmeyer-Kolben mit Prall- bzw. Trennwänden vermischt. Diese drei Kolben werden 24 Stunden lang bei 28°C auf einem Rotationsschüttler von 150 U/min geschüttelt. The inoculated flask is shaken at 28 ° C for 24 hours on a rotary shaker at 150 rpm. 3 10 ml portions of the broth treated in medium B for 24 hours are removed aseptically. Each 10 ml portion is immediately mixed with 500 ml Medium B, contained in three 2-1 Erlenmeyer flasks with baffle or partition walls. These three flasks are shaken on a rotary shaker at 150 rpm for 24 hours at 28 ° C.
1500 ml der in den mit Prallwänden versehenen 2-1-Erlen-meyer-Kolben enthaltenen 24stündigen Medium-B-Brühen wurden unmittelbar zur Animpfung eines 756-1-Fermentier-gefässes aus rostfreiem Stahl verwendet, dass 4671 Medium E der folgenden Zusammensetzung enthielt: 1500 ml of the 24-hour medium B broths contained in the baffled 2-1 Erlen-Meyer flasks were used directly for inoculating a 756-1 fermentation vessel made of stainless steel, which contained 4671 medium E of the following composition:
Medium E Medium E
Glycerin 10 g/1 Glycerin 10 g / 1
Pharmamedia 5 g/1 Pharmamedia 5 g / 1
CaCL-ÓHiO 0,01 g/1 CaCL-ÓHiO 0.01 g / 1
«Distillers Solubles» "Distillers Solubles"
(lösliche Schlempenanteile) 10 g/1 CaCC>3 3 g/1 Polyglykol 2000 2,5 g/1 (soluble stillage) 10 g / 1 CaCC> 3 3 g / 1 polyglycol 2000 2.5 g / 1
pH-Wert 7,3 vor dem Sterilisieren. pH 7.3 before sterilization.
Dieser Behälter wird unter Anwendung einer Rührgeschwindigkeit von 130 Upm und eines Luftstroms von 2831/min während 48 Stunden bei 28°C betrieben. Die Fermentation wird in Abständen von 24 Stunden überwacht und in der folgenden Tabelle aufgeführt: This container is operated using a stirring speed of 130 rpm and an air flow of 2831 / min for 48 hours at 28 ° C. The fermentation is monitored at 24 hour intervals and listed in the following table:
Alter pH-Wert Old pH
0 0
6,8 6.8
24 24th
6,8 6.8
48 48
6,5 6.5
4541 der vorstehenden 48-stündigen Kulturbrühe aus dem 756-1-Fermentiergefäss aus rostfreiem Stahl werden unmittelbar zur Animpfung eines Fermentiergefässes von 56701 aus rostfreiem Stahl verwendet, das 40821 Medium G der folgenden Zusammensetzung enthält: 4541 of the above 48 hour culture broth from the 756-1 stainless steel fermentation vessel are used directly to inoculate a 56701 stainless steel fermentation vessel containing 40821 Medium G of the following composition:
Medium G Medium G
Maisquellflüssigkeit 15 g/1 Corn steep liquor 15 g / 1
Glycerin 10 g/1 Glycerin 10 g / 1
«Pharmamedia» 5 g/1 "Pharmamedia" 5 g / 1
COCI2.6H2O 0,01 g/1 COCI2.6H2O 0.01 g / 1
CaCCb 3 g/1 CaCCb 3 g / 1
Polyglykol 2000 2,5 g/1 Polyglycol 2000 2.5 g / 1
pH-Wert 7,3 vordem Sterilisieren. pH 7.3 before sterilization.
Dieser Behälter wird unter Anwendung einer Rührgeschwindigkeit von 0,0154 Upm/1 und eines Luftstroms von 0,33981/1 während 96 bis 100 Stunden bei 25°C betrieben. Der pH-Wert des Ansatzes wird auf 6,0 bis 7,0 gestellt. This container is operated using a stirring speed of 0.0154 rpm / 1 and an air flow of 0.33981 / 1 for 96 to 100 hours at 25 ° C. The pH of the mixture is adjusted to 6.0 to 7.0.
Die 40821 Fermentationsbrühe werden unter Anwendung einer Filterpresse von 76,2 cm und einer Filtrationshilfe-Beimischung bis zu einem Ausmass von 4% Gew./Vol. filtriert. Anschliessend wird zu dem Filtrat eine Menge von 12 g des Natriumsalzes von (Äthylendinitril)-tetraessigsäure gefügt. Das Filtrat wird auf 6°C gekühlt. The 40821 fermentation broth is made using a filter press of 76.2 cm and a filter aid admixture up to an extent of 4% w / v. filtered. An amount of 12 g of the sodium salt of (ethylenedinitrile) tetraacetic acid is then added to the filtrate. The filtrate is cooled to 6 ° C.
Die filtrierte Brühe wird bei etwa 5°C kontinuierlich mit 2,5 n-Schwefelsäure vermischt, um den pH-Wert der Brühe auf 3 zu bringen, wobei man einem Leitungsmischer verwendet. Die angesäuerte Brühe vom pH-Wert 3 wird anschliessend mit einer Geschwindigkeit von 2.271/min in einen Zentrifugenextraktor eingespeist und mit kalter (etwa 5°C) 10%iger Vol/Vol Dinonylnaphthalin-sulfonsäure (DNNS) (zunächst im Natrium-Cyclus) vom pH-Wert 2 in n-Butanollösung in Kontakt gebracht, die in den Extraktor mit einer Geschwindigkeit von 1141/min eingespeist wird. In dem Extraktor werden die beiden Lösungen innig vermischt und die Kationenaustauschreaktion erfolgt zwischen Na+-H+-Ionen des DNNS-Restes und der Ammonium-Kation-Form des Thienamycins, was zur Übertragung des Thiena-mycins aus der wässrigen Phase in die Lösungsmittelphase führt. Die beiden Phasen werden anschliessend durch eine Podbielniak Modell D-36-Vorrichtung, die bei 200 Upm mit einer Zentrifugalkraft bis zu 2000 g in dem Extraktor arbeitet, The filtered broth is continuously mixed with 2.5N sulfuric acid at about 5 ° C to bring the pH of the broth to 3 using a line mixer. The acidified broth of pH 3 is then fed into a centrifuge extractor at a rate of 2,271 / min and with cold (about 5 ° C) 10% vol / vol dinonylnaphthalene sulfonic acid (DNNS) (initially in the sodium cycle) from pH 2 brought into contact in n-butanol solution, which is fed into the extractor at a rate of 1141 / min. In the extractor, the two solutions are mixed intimately and the cation exchange reaction takes place between Na + -H + ions of the DNNS residue and the ammonium cation form of the thienamycin, which leads to the transfer of the thienaminomycin from the aqueous phase into the solvent phase. The two phases are then carried out by a Podbielniak model D-36 device, which operates at 200 rpm with a centrifugal force up to 2000 g in the extractor,
s s
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
«0 «0
65 65
5 5
638521 638521
wirksam getrennt. Die Thienamycin enthaltende Lösungsmittelphase, der angereicherte DNNS/Lösungsmittelstrom, effectively separated. The solvent phase containing thienamycin, the enriched DNNS / solvent stream,
wird anschliessend mit einer Geschwindigkeit von 1141/min in einen zweiten Extraktor gepumpt, wo er mit einem wässrigen Puffer, 6% Vol/Vol Pyridin enthaltend 5 g/1 zweibasisches Na-Phosphat, zur Rückextraktion in Kontakt gebracht wird. Das Rückextraktionsmittel wird mit einer Geschwindigkeit von 1141/min in den zur Rückextraktion verwendeten Extraktor eingespeist. is then pumped at a rate of 1141 / min into a second extractor, where it is brought into contact with an aqueous buffer, 6% vol / vol pyridine containing 5 g / 1 dibasic sodium phosphate, for back-extraction. The back extractant is fed into the extractor used for back extraction at a rate of 1141 / min.
Etwa 98% des Thienamycins werden aus der Brühe in die DNNS/n-Butanolphase in dem ersten Extraktor extrahiert und etwa 95% des Thienamycins werden aus der DNNS/n-Butanolphase unter Anwendung des zweiten Extraktors in den wässrigen Puffer extrahiert. So beträgt die Thienamycin-Gesamtausbeute etwa 93% aus der Brühe in den wässrigen Puffer über das Flüssigkeits-Kationenaustauschverfahren. About 98% of the thienamycin is extracted from the broth into the DNNS / n-butanol phase in the first extractor and about 95% of the thienamycin is extracted from the DNNS / n-butanol phase into the aqueous buffer using the second extractor. For example, the overall thienamycin yield is approximately 93% from the broth in the aqueous buffer via the liquid cation exchange process.
Das wässrige Rückextraktionsmittel von dem flüssigen Kationenaustauschverfahren wird nun mit 2,5 n-Natriumhy-droxid vermischt, um den pH-Wert auf 11 zu bringen, wobei man einen Leitungsmischer verwendet. Dieser wässrige Strom von etwa 5°C und vom pH-Wert 11 wird mit einer Geschwindigkeit von 1141/min in einen dritten Extraktor beschickt, wo er in innigen Kontakt gebracht wird mit einem flüssigen Anionenaustauscher, 30% Vol/Vol «Aliquat 336», Tricaprylyl-methyl-ammoniumacetat (Acetat-Cyclus) in n-ButanoI, der mit einer Geschwindigkeit von 1141/min eingespeist wird. Die Anionenaustauschreaktion erfolgt zwischen dem negativen Acetation des «Aliquat 336»-Rests und der Carboxylat-Anionform vom Thienamycin, was zu einer Übertragung des Thienamycins aus der wässrigen Phase in die Lösungsmittelphase führt. Die beiden Phasen werden anschliessend durch die in dem Extraktor angewendeten Zentrifugalkräfte wirksam getrennt. Die das Thienamycin enthaltende Lösungsmittelphase, der angereicherte « Ali-quat»/Lösungsmittelstrom, wird anschliessend in einen vierten Extraktor gepumpt, wo er mit einem wässrigen Puffer, 0,40 m-Kaliumacetat (pH-Wert 5,0) in Kontakt gebracht wird und erneut wird über Anionenaustauschreak-tionen das Thienamycin übertragen, diesmal von der Lösungsmittelphase in die wässrige Pufferphase. Die verbrauchte Lösungsmittelphase, die das «Aliquat 336» enthält, s wird anschliessend kontinuierlich zum Acetat-Cyclus regeneriert, wobei man sich üblicher Flüssigkeits-Extraktionsko-lonnen bedient. The aqueous back extractant from the liquid cation exchange process is now mixed with 2.5N sodium hydroxide to bring the pH to 11 using a line mixer. This aqueous stream of about 5 ° C. and pH 11 is fed into a third extractor at a rate of 1141 / min, where it is brought into intimate contact with a liquid anion exchanger, 30% vol / vol "Aliquat 336", Tricaprylyl-methyl-ammonium acetate (acetate cycle) in n-butanol, which is fed in at a rate of 1141 / min. The anion exchange reaction takes place between the negative acetation of the "Aliquat 336" residue and the carboxylate anion form of thienamycin, which leads to a transfer of the thienamycin from the aqueous phase into the solvent phase. The two phases are then effectively separated by the centrifugal forces applied in the extractor. The thienamycin-containing solvent phase, the enriched "ali-quat" / solvent stream, is then pumped into a fourth extractor, where it is brought into contact with an aqueous buffer, 0.40 m potassium acetate (pH 5.0) and again the thienamycin is transferred via anion exchange reactions, this time from the solvent phase to the aqueous buffer phase. The used solvent phase, which contains the «Aliquat 336», is then continuously regenerated to the acetate cycle, using the usual liquid extraction columns.
Durch diese beschriebene Arbeitsweise werden etwa 80 bis 85% des Thienamycins aus dem beschickten wässrigen Strom io über das FIüssigkeits-Anionenaustauschverfahren in den Rückextraktions-Puffer übertragen. Through this procedure, about 80 to 85% of the thienamycin from the charged aqueous stream is transferred to the back-extraction buffer via the liquid anion exchange process.
Dies führt zu einer wesentlichen Reinigung des Thienamycins. Die Reinheit bezieht sich auf das Verhältnis des Thiena-mycin-Titers zum Titer der gesamten gelösten Feststoffe. Im Beispiel wurde die Reinheit dreissigfach angehoben. This leads to a substantial purification of the thienamycin. The purity relates to the ratio of the thiena mycin titer to the titer of the total solids dissolved. In the example, the purity was increased thirty times.
Falls gewünscht, stellt man den pH-Wert des das Thienamycin enthaltenden Extrakts aus dem Flüssigkeitsanionen-austauschverfahren auf 7 bis 7,2 ein und konzentriert auf ein 20 Volumen von 75,71, das anschliessend auf eine Säule von 3791 «Amberlite» XAD-2 in einer Geschwindigkeit von 9,461/min aufgebracht wird. Das Harz wird mit entionisiertem Wasser mit einer Geschwindigkeit von 18,91/min eluiert und man gewinnt 5681 einer angereicherten Fraktion, 2s konzentriert sie auf 2,51 und trägt diese auf 401 eines If desired, adjust the pH of the extract containing the thienamycin from the liquid anion exchange process to 7-7.2 and concentrate to a 20 volume of 75.71, which is then on a column of 3791 "Amberlite" XAD-2 is applied at a rate of 9.461 / min. The resin is eluted with deionized water at a rate of 18.91 / min and 5681 of an enriched fraction is obtained, it is concentrated to 2.51 for 2 s and carried to 401 one
«Dowex» 50 x 2 (Na+-Cyclus) Harzes in einer Geschwindigkeit von 600 ml/min auf. Das Harz wird anschliessend mit 600 ml/min entionisiertem Wasser eluiert und man gewinnt 64,41 einer angereicherten Fraktion, die man auf0,2271 kon-30 zentriert und auf ein 30-1-Bett von «Bio-Gel» P2 (Korngrösse 0,074 bis 0,037 mm), das vorher mit 0,1 m 2,6-Lutidin-acetat-Puffer vom pH-Wert 7,0 equilibriert wurde, aufgetragen. Das Gel wird mit dem gleichen Puffer entwickelt. Die angereicherte Fraktion wird auf 0,1891 konzentriert und auf 41 35 «Amberlite» XAD-2-Harz aufgetragen. Das angereicherte Eluat wird konzentriert und das Konzentrat gefriergetrocknet unter Bildung von etwa 90% reinem Thienamycin. «Dowex» 50 x 2 (Na + cycle) resin at a rate of 600 ml / min. The resin is then eluted with 600 ml / min of deionized water and 64.41 of an enriched fraction is obtained, which is concentrated to 0.2271 and onto a 30-1 bed of “Bio-Gel” P2 (grain size 0.074 to 0.037 mm), which was previously equilibrated with 0.1 m 2,6-lutidine acetate buffer with pH 7.0. The gel is developed with the same buffer. The enriched fraction is concentrated to 0.1891 and applied to 41 35 "Amberlite" XAD-2 resin. The enriched eluate is concentrated and the concentrate freeze-dried to give about 90% pure thienamycin.
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