CZ307497A3

CZ307497A3 - Způsob oddělování ampicilinu

Info

Publication number: CZ307497A3
Application number: CZ973074A
Authority: CZ
Inventors: Wilhelmus Hubertus Joseph Boesten; Harold Monro Moody; Eric Cornelis Roos
Original assignee: Chemferm V.O.F.
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1998-01-14
Also published as: ES2179180T3; BE1009264A3; KR100442040B1; KR19980703622A; WO1996030376A1; CN1103777C; EP0869960B1; EP0869960A1; DE69622193T2; IN183010B; AU4958296A; CN1185157A; ATE220069T1; MX9707550A; JPH11502832A; DE69622193D1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu oddělování ampicilinu ze směsi obsahující ampicilin a kyselinu 6-aminopenicilanovou (6-APA).

Dosavadní stav techniky

Při přípravě ampicilinu acylací kyseliny

6-aminopenicilanové (6-APA) deriváty D-fenylglycinu je oddělování ampicilinu a zpracování reakční směsi všeobecně obtížné.

Způsob izolace čistého ampicilinu ze směsi obsahující ampicilin a menší množství kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) byl popsán v japonském patentu JP-A-47030687. Podle postupu popsaného v této japonské publikaci je kyselá vodná směs obsahující kyselinu 6-aminopenicilanovou (6-APA) a ampicilin podrobena nejprve extrakci za použití butanolu nebo isoamylalkoholu, načež potom následuje zvýšení hodnoty pH na hodnotu pohybuj ící se v rozmezí od 6 do 7, a výsledný produkt je poté oddělen úplným odpařením a sublimačním sušením (lyofilizace). Nevýhodou tohoto způsobu přípravy je skutečnost, že v jeho průběhu musí být navíc přidávána další organická rozpouštědla, která by jinak v daném reakčním systému nevznikala. Kompletní oddělení.odpařením a sublimačním sušením (vymražováním, neboli lyofilizací) potom navíc není v průmyslovém měřítku proveditelné.

V průběhu tohoto postupu rovněž dochází ke tvorbě solí, které jsou poté obsaženy v produktu vznikajícím sublimačním

·· ···· sušením.

V patentu Velké Británie č. GB-A-994402 se uvádí postup, při kterém se ampicilin odděluje ze směsi obsahující ampicilin a kyselinu aminopenicilanovou převedením ampicilinu na trialkylaminovou sůl a oddělením tohoto ampicilinu ve formě své trialkylaminové soli.

Podstata vynálezu

Cílem uvedeného vynálezu je nalezení jednoduchého, průmyslově použitelného způsobu, který by umožnil oddělení ampicilinu v čisté formě, bez nutnosti dodatečného přidání dalších organických rozpouštědel.

Tohoto cíle může být v provedení podle vynálezu dosaženo tím, že směs, obsahující ampicilin a kyselinu 6-aminopenicilanovou (6-APA) a vykazující pH vyšší než 7, která, bez ohledu na libovolné přítomné pevné formy ampicilinu, která při hodnotách pH pohybujících se v rozmezí od 7 do 8,5 homogenní, je podrobena snížení pH na hodnotu nižší než 8,2, přičemž v následné fázi je provedeno oddělení přítomné tuhé substance.

Podle předmětného vynálezu bylo zjištěno, že tímto snížením pH směsi na hodnotu nižší než 8,2, například na hodnotu pohybující se v závislosti na složení reakční směsi v rozmezí od 5 do 8, ve výhodném provedení podle vynálezu _s potom v rozmezí od 5,5 do 7,8, je i za přítomnosti velkého (množství kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) v této směsi možné dosáhnout vykrystalizování ampicilinu, jehož čistota _e je vyšší než 90 % hmotnostních, ve výhodném provedení podle vynálezu vyšší než 98 % hmotnostních, přičemž tento produkt ·· ····

- 2a «ί je možno v následující fázi oddělit. Vedle ampicilinu tato reakční směs často obsahuje další hodnotné složky, jako například uvedenou kyselinu 6-aminopenicilanovou (6-APA). Má-li být postup v provedení podle vynálezu komerčně atraktivní, je dále rovněž nezbytné minimalizovat ztráty kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) a ampicilinu. Podle předmětného vynálezu bylo rovněž zjištěno, že pokud je v následném kroku pH dále sníženo na hodnotu nižší než 7, ve výhodném provedení podle vynálezu na hodnotu pohybuj ící se v rozmezí od 1,5 do 6, dojde prakticky k úplnému vykrystalizování kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) a zbývajícího ampicilinu, což může být následováno oddělením této směsi kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) a ampicilinu, například filtrací. Výsledná směs kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) a ampicilinu může být případně znovu využita, takže tímto postupem podle vynálezu je možné získat čistý ampicilin bez významnějších ztrát kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) a ampicilinu.

Postup v provedení podle vynálezu je vhodný zejména pro zpracování reakčních směsí získaných po enzymatických acylačních reakcích, v nichž je kyselina

6-aminopenicilanová (6-APA) acylována D-fenylglycinamidem (PGA) nebo estery D-fenylglycinu (PG). Postup podle vynálezu může tedy být například použit pro zpracování výchozích směsí získaných postupným filtrováním reakční směsi enzymatické po acylační reakci prováděné při relativně vysokém pH, jehož hodnota se pohybuje například v rozmezí od 7,5 do 10, ve výhodném provedení od 8 do 10, se snížením pH na hodnotu pohybující se v rozmezí od 7 do 9, přičemž současně s touto postupnou filtrací probíhá izolace (imobilizovaného) enzymu. V závislosti na množství

D-fenylglycinu (PG) vytvořeného v průběhu acylační reakce je v případě potřeby možné nejprve provést při vyšší hodnotě pH odstranění případně vytvořené tuhé substance, která bude většinou tvořená hlavně D-fenylglycinem (PG), přičemž tato hodnota pH se pohybuje v rozmezí od 7 do 9 a je volena v závislosti na složení této směsi tak, aby již došlo k vykrystalizování D-fenylglycinu (PG) a současně ještě

nedocházelo k vykrystalizování ampicilinu.

V provedení podle vynálezu může být jako výchozí směs rovněž použita reakční směs získaná po enzymatické acylační reakci, která j e ukončena při relativně nízké hodnotě pH pohybuj ící se například v rozmezí od 7 do 8,8, ve výhodném provedení podle vynálezu v rozmezí od 7,5 do 8,8, a po izolaci tuhé substance, která obsahuje hlavně imobilizovaný enzym a D-fenylglycin (PG).

Ve výchozí směsi obsahuj ící kyselinu 6-aminopenicilanovou (6-APA) a ampicilin může být přítomno významné množství kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA). Množství kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) je většinou menší než 75 % molárních, vztaženo na celkové množství kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) a ampicilinu, přičemž ve výhodném provedení podle vynálezu se toto množství pohybuje v rozmezí od 2 % do 60 %, ve zvlášť výhodném provedení potom v rozmezí od 5 % do 50 %.

Hodnota pH může být v provedení podle vynálezu snižována několika způsoby, například chemicky, přidáním kyselé substance, například minerální kyseliny, ve výhodném provedení přidáváním kyseliny sírové, kyseliny chlorovodíkové nebo kyseliny dusičné. V případě kdy je jako acylační činidlo v acylační reakci použit D-fenylglycinamid (PGA) nebo ester D-fenylglycinu (PG) a kdy je hodnota pH udržována v průběhu acylační reakce konstantní pomocí . .. přídavků amoniaku, může být ve výhodném provedení podle vynálezu provedeno snížení hodnoty pH například odstraněním i

¢, amoniaku fyzikálním způsobem. Vhodnou fyzikální metodou ’ odstranění je v provedení podle vynálezu například metoda

- stripování parou nebo inertním plynem; metoda destilace při y

·· ···« sníženém tlaku nebo přeháněni vodní párou při sníženém tlaku, přičemž ve zvlášť výhodném provedení je touto metodou odpařování tenkého filmu; dále metoda odpařování v rozstřikovací věžové koloně; metoda oddělování plynu pomocí membrán a metoda elektrodialýzy.

Optimální hodnota pH, při níž je provedeno oddělení ampicilinu závisí na složení směsi a je volena tak, aby bylo dosaženo optimálního rozdělení kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) a ampicilinu. Při praktickém provádění tohoto postupu představuje potom tato optimální hodnota pH kompromis mezi požadavkem na vysokou čistotu odděleného ampicilinu, která je dosažena v případě kdy je hodnota pH, při níž je ampicilin oddělován, relativně vysoká a kdy část ampicilinu a veškerá kyselina 6-aminopenicilanová (6-APA) stále zůstávají v roztoku, a mezi požadavkem na vysoký výtěžek, čehož se dosáhne v případě kdy je hodnota pH, při níž je ampicilin oddělován relativně nízká a kdy ampicilin je vysrážen prakticky kompletně, přičemž ovšem současně dojde k vysrážení části přítomné kyseliny

6-aminopenicilanové (6-APA). Každý průměrný odborník se znalostmi v dané oblasti techniky snadno určí v konkrétních případech optimální hodnotu pH.

Teplota, při níž je prováděno zpracování směsi, je většinou nižší než 35 °C, přičemž ve výhodném provedení podle vynálezu se tato teplota pohybuje v rozmezí od 0 °C do 30 °C, ve zvlášť výhodném provedení v rozmezí od 10 °C do 30 °C.

Postup oddělování ampicilinu v provedení podle vynálezu v kombinaci s recirkulací směsi kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) a ampicilinu, získané následně ·· ···· ·· ···· ···· · · ·· ·· ·· ··· «·· ·« · po dalším snížení pH, pokud je aplikován na směs získanou po enzymatické acylaci kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA)

D-fenylglycinamidem (PGA), umožňuje dosažení vysoké selektivity vůči kyselině 6-aminopenicilanové (6-APA), přičemž ve výhodném provedení podle vynálezu je tato selektivita vyšší než 80 %. Zbývající filtrát, který obsahuje zejména menší zbytková množství D-fenylglycinamidu (PGA), může být případně dále zpracován, například zvýšením jeho pH na hodnotu vyšší než 8, ve výhodném provedení podle vynálezu na hodnotu pohybující se v rozmezí od 8,5 do 10.

V případě potřeby je rovněž možné provést další zkoncentrování a zchlazení na teplotu nižší než 10 °C, pohybující se například v rozmezí od 0 °C do 8 °C. Tímto způsobem je získán postup v jehož rámci mohou být kyselina 6-aminopenicilanová (6-APA) i D-fenylglycinamid (PGA) využity s vysokou účinností. V enzymatické acylační reakci může být jako acylační činidlo použit například

D-fenylglycinamid (PGA) nebo některý z esterů

D-fenylglycinamidu (PGA).

V provedení podle vynálezu může být v zásadě použit jakýkoli enzym, který je vhodný jako katalyzátor kopulační reakce. Vhodnými enzymy jsou například enzymy, které jsou známé pod obecným označením penicilinamidázy a penicilinacylázy. Jako příklad vhodných enzymů je možno uvést enzymy produkované mikroorganismy známými pod označením Acetobacter, Aeromonas, Alcaligenes,

Aphanocladium, Bacillus sp., Cephalosporium, Escherichia, Flavobacterium, Kluyvera, Mycoplana, Protaminobacter, Pseudomonas a Xanthomonas, ve zvlášť výhodném provedení podle vynálezu potom enzymy produkované mikroorganismy druhu Acetobacter pasteurianum, Bacillus megaterium, Escherichia coli a Xanthomonas citrii.

9 9 9 9 9

99 9

Ve výhodném provedení podle vynálezu se použije zmobilizovaný enzym, neboť tento může být snadno izolován a poté znovu použit. Vhodné imobilizované enzymy jsou podle dosavadního stavu techniky známé, přičemž jsou současně běžně komerčně dostupné. Jako příklad vhodných enzymů je možno uvést enzym produkovaný mikroorganismem druhu Escherichia coli nabízený společností Boehringer Mannheim GmbH pod obchodním označením Enzygel^, enzym penicilin-G acylasa nabízený společností Recordati, enzym penicilin-G acylasa nabízený společností Pharma Bioteehnology Hannover a enzym penicilinacylasa produkovaný mikroorganismem druhu Escherichia coli, který byl izolován způsobem popsaným v mezinárodní zveřejněné patentové přihlášce VO-A-92/12782 a imobilizován způsobem popsaným v evropského patentu EP-A-222462.

Teplota, při níž probíhá enzymatická acylační reakce je většinou nižší než 35 “C, přičemž ve výhodném provedení podle vynálezu se tato teplota pohybuje v rozmezí od 0 °C do 28 °C. Hodnota pH, při níž probíhá tato enzymatická acylační reakce se většinou pohybuje v rozmezí od 5,5 do 10, ve výhodném provedení v rozmezí od 6 do 9.

Při praktickém prováděné postupu podle vynálezu probíhá enzymatická acylační reakce a zpracování reakční směsi většinou ve vodném prostředí. Tato reakční směs může ovšem případně obsahovat také organické rozpouštědlo nebo směs organických rozpouštědel, jejichž zastoupení nepřekračuje ve výhodném provedení podle vynálezu 30 % objemových. Příklady organických rozpouštědel, která mohou být použita v provedení podle vynálezu, jsou alkoholy obsahující od jednoho do sedmi uhlíkových atomů, například j ednosytný alkohol, ve výhodném provedení methanol, ethanol, dále dvoj sytný alkohol, ve výhodném provedení ethylenglykol nebo troj sytný alkohol, ve výhodném provedení glycerol.

V provedení podle vynálezu mohou být v rámci reakční směsi zahrnuty různé další složky, které mohou být přítomné ve volné formě nebo ve formě solí. Všechny výše uvedené hodnoty pH byly změřeny při pokojové teplotě.

Příklady provedení vynálezu

Postup podle vynálezu bude v dalším blíže vysvětlen a blíže popsán s pomocí konkrétních příkladů, které jsou pouze ilustrativní, přičemž ovšem nijak neomezují rozsah tohoto vynálezu.

Použité zkratky

AMPI = ampicilin

AMPI.3H2O = trihydrát ampicilinu

6-APA = kyselina 6-aminopenicilanová

PGA = D-fenylglycinamid

PG = D-fenylglycin

Příklad 1

Podle tohoto provedení byla provedena enzymatická kopulační reakce 200 mM D-fenylglycinamidu (PGA) a 200 mM kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) provedená při teplotě 5 °C následovaná zpracováním reakční směsi.

Směs obsahuj ící 43,9 gramu kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) a 30,6 gramu D-fenylglycinamidu ·· ···· ·· ····

(PGA) byla přivedena do suspenze v 877 mililitrů vody a zchlazena na teplotu 5 ’C. Výsledná suspenze byla přidána ke 100 gramům vlhkého imobilizovaného enzymu penicilin-G acylasy získaného od společnosti Recordati (Milano). Tento enzym, který je běžně komerčně dodáván ve směsi vody s glycerolem (vlhký enzym), byl před použitím třikrát opláchnut 100 mililitry vody.

Po dvou hodinách došlo ke zvýšení pH na hodnotu 8,16.

* S pomocí koncentrovaného vodného roztoku amoniaku bylo pH zvýšeno na hodnotu 8,6 a po pěti minutách byla reakční směs přefiltrována s pomocí skleněného filtru typu G-3 a filtrační zbytek byl opláchnut 100 mililitry vody (5 °C). Tímto filtračním zbytkem byla směs enzymu a D-fenylglycinu (PG) vytvořeného v průběhu reakce.

Kombinovaný filtrát byl v průběhu deseti minut a při teplotě 5 °C okyselen pomocí koncentrované kyseliny sírové na hodnotu pH 6,8. Po třiceti minutách bylo provedeno filtrování, trojnásobné opláchnutí s pomocí 30 mililitrů vody a sušení, čímž byl získán výtěžek 30,6 gramů trihydrátu ampicilinu (AMPI.3H₂O), jehož chemická čistota (vztažená na bezvodý produkt) byla větší než 98 %.

Matečný roztok z krystalizace ampicilinu byl s pomocí koncentrované kyseliny sírové a při teplotě 5 °C opět okyselen na hodnotu pH 4,6. Následně bylo provedeno jednohodinové míchání tohoto podílu, filtrování

- a dvojnásobné opláchnutí, pokaždé s pomocí 20 mililitrů vody, čímž byl získán výtěžek 13,0 gramu tuhé substance, a

'? přičemž tento výtěžek byl vztažen na bezvodý produkt. Tato * tuhá substance obsahovala směs kyseliny aminopenicilanové * (APA) a ampicilinu (AMPI) v molárním poměru 94 : 6.

Příklad 2

Podle tohoto příkladu byla provedena enzymatická kopulační reakce 200 mM D-fenylglycinamidu (PGA) a 200 mM kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) provedená při -teplotě °C následovaná zpracováním reakční směsi.

Směs obsahuj ící 43,9 gramu kyseliny 6-aminopenicilanové (6-APA) a 30,6 gramu D-fenylglycinamidu (PGA) byla přivedena do suspenze v 877 ml vody a zchlazena na teplotu 5 °C. Výsledná suspenze byla přidána ke 100 gramům vlhkého imobilizovaného enzymu penicilin-G acylasy od společnosti Recordati (Milano). Tento enzym, který je komerčně dodáván ve směsi vody s glycerolem (vlhký enzym), byl před použitím třikrát opláchnut 100 ml vody.

Po dvou hodinách došlo ke zvýšení pH na hodnotu 8,16.

S pomocí koncentrovaného vodného roztoku amoniaku byla hodnota pH zvýšena na 8,6 a po pěti minutách byla tato reakční směs přefiltrována s pomocí skleněného filtru typu G-3 a filtrační zbytek byl opláchnut 100 ml vody (5 °C). Tímto filtračním zbytkem byla směs enzymu a D-fenylglycinu (PG) vytvořeného v průběhu reakce.

Kombinovaný filtrát byl zpracován následujícím způsobem: s pomocí rotační filmové odparky bylo při teplotě 20 °C oddestilováno 510 mililitrů kapaliny (v průběhu 45 až — 60 minut), a následně bylo přidáno 510 mililitrů vody. Tato procedura byla jednou opakována. Výsledná suspenze byla zfiltrována s pomocí skleněného filtru typu G-3, poté dvojnásobně opláchnuta s pomocí 30 mililitrů vody (5 °C) a následně sušena, čímž byl získán výtěžek 22,2 gramů • · · · · · ·· ···· trihydrátu ampicilinu (AMPI. 31^0), jehož chemická čistota (vztažená na bezvodý produkt) byla větší než 99 %.

* , Dr. Miloš Všeteětem

fl i

<

Si «

- 12 VSS <KJ >’ H.AS-Λ Ϊ. MfíSww» i

9999

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob oddělování ampicilinu ze směsi obsahující ampicilin a kyselinu 6-aminopenicilanovou, vyznačující se tím, že směs, obsahující ampicilin a kyselinu 6-aminopenicilanovou a vykazující pH vyšší než 7, která, bez ohledu na libovolné přítomné pevné formy ampicilinu, je při hodnotách pH pohybujících se v rozmezí od 7 do 8,5 homogenní, se podrobí snížení pH na hodnotu nižší než 8,2 a následnému oddělení přítomné tuhé substance.
2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že pH se sníží na hodnotu pohybující se v rozmezí od 5,5 do 7,8.
3. Způsob podle nároků 1 nebo 2 vyznačující se tím, že výchozí směs obsahuje kyselinu 6-aminopenicilanovou v množství pohybujícím se v rozmezí od 2 % do 60 % molárních vztažených na celkové množství kyseliny 6-aminopenicilanové a ampicilinu,
4. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 3 vyznačující se tím, že zbývající kapalná fáze se podrobí snížení pH na hodnotu nižší než 7, a poté je odstraněna přítomná tuhá substance.
5. Způsob podle nároku 4 vyznačující se tím, že zbývaj ící kapalná fáze se podrobí snížení pH na hodnotu pohybuj ící se v rozmezí od 1,5 do 6.
6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 5 vyznačující s tím, že směs ampicilinu a kyseliny

6-aminopenicilanové se získá z reakční směsi enzymatické acylační reakce provedené při hodnotě pH pohybuj ící se v rozmezí od 7,5 do 10 následným snížení pH na hodnotu pohybující se v rozmezí od 7 do 9 a izolací tuhé substance.
7. Způsob podle nároku 6 vyznačující se tím, že nej prve j e provedeno odstranění tuhé substance z reakční směsi získané po acylační reakci.
8. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 5 vyznačující se tím, že směs ampicilinu a kyseliny 6-aminopenicilanové se připraví z reakční směsi enzymatické acylační reakce při hodnotě pH pohybuj ící se v rozmezí od 7 do 8,8 a oddělením přítomné tuhé substance.