DD232166A3 - METHOD FOR PRODUCING STEROIDSUSPENSIONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Steroidsuspensionen, die insbesondere fuer mikrobielle Transformationen geeignet sind. Danach wird das Steroid bzw. das Steroidgemisch in einem organischen Loesungsmittel geloest, mit nichtionischen Tensiden versetzt und die Loesung in einem heissen Luft-, Gas- oder Loesungsmitteldampf-Luft- oder Loesungsmitteldampf-Gas-Strom verduest. Die hierbei entstehenden pulvrigen Produkte ergeben in waessrigen Systemen hochkonzentrierte, stabile, lagerfaehige, loesungsmittelfreie und sterilisierbare Suspension, die mikrobiell sehr gut transformierbar sind, also eine hohe Bioverfuegbarkeit aufweisen.The invention relates to a process for the preparation of steroid suspensions, which are particularly suitable for microbial transformations. Thereafter, the steroid or the steroid mixture is dissolved in an organic solvent, treated with nonionic surfactants and the solution Verduest in a hot air, gas or solvent vapor-air or solvent vapor-gas stream. The resulting powdery products result in aqueous systems highly concentrated, stable, storable, solvent-free and sterilizable suspension, which are microbially very well transformed, so have a high bioavailability.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Suspensionen von Steroiden bzw. deren Gemischen, insbesondere für die mikrobielle Transformation. Die Erfindung ist damit von Bedeutung für die Herstellung von Steroidpharmaka bzw. von Zwischenprodukten, die für die Partialsynthese von Steroidpharmaka (z. B. Kontrazeptiva, Glukokortikoide) geeignet sind.The invention relates to a process for the preparation of suspensions of steroids or mixtures thereof, in particular for microbial transformation. The invention is thus of importance for the preparation of steroidal drugs or intermediates which are suitable for the partial synthesis of steroidal pharmaceuticals (eg contraceptives, glucocorticoids).
Es ist bekannt, daß die Herstellung von stabilen, gut fermentierbaren Suspensionen von Steroiden oder Steroidgemischen für mikrobielle Umwandlungen aufgrund des stark hydrophoben Charakters dieser Substanzklasse erhebliche praktische Schwierigkeiten bereitet. Die Hauptanforderungen an derartige Systeme sind: Korngrößenverteilungen, deren Maximum unter 5 μιη liegt, Lagerstabilität und gute Verteilbarkeit im Fermentationsansatz. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, durch Eintragen des Steroids aus Lösungsmitteln, durch Naßmahlung oder Mikronisierung des Substrates sowie seit langem auch durch den Zusatz von nichtionischen Detergenzien meist zum Fermentationsansatz zu jenen hohen Steroidkonzentrationen in diesem Ansatz zu gelangen, die aus ökonomischen Gründen anzustreben sind.It is known that the preparation of stable, readily fermentable suspensions of steroids or steroid mixtures for microbial transformations causes considerable practical difficulties due to the highly hydrophobic character of this class of substances. The main requirements of such systems are: particle size distributions whose maximum is less than 5 μm, storage stability and good spreadability in the fermentation batch. There has been no lack of attempts to get by entering the steroid from solvents, by wet grinding or micronization of the substrate as well as for a long time by the addition of nonionic detergents mostly to fermentation approach to those high steroid concentrations in this approach, which are desirable for economic reasons.
Die Eintragung des Steroids aus organischen Lösungsmitteln (wie Alkohole, Ketone (Herzog, H.L.; Payne, CC; Hyghes, M.T.; Gentles, N.J.; Hershberg, E.B.; Nobile, A.; Charney, W.; Federbush, C; Sutter, D. and Perlman,P.L.: Mikrobiological transformation of steroids—X. 1-Dehydro analogs of cortical steroids; Tetrahedron 18[1962] 581-589), aliphatisch^ Säureamide bzw. deren N-Äthylderivate(Dulaney, E. L. and Stapley, E.O.: Studies on the transformation of ii-deoxy-17 0-hydroxycorticosterone to hydrocortisone with a strain of Curvularia lunata, Appl. Microbiology 7 [1959], 276-284), ist an sich bekannt und gehört zu den am häufigsten verwendeten Methoden in der Steroidmikrobiologie. Der Hauptnachteil dieses Verfahrens besteht in der Belastung des biologischen Ansatzes durch die genannten Lösungsmittel, so daß nur relativ niedrige Substratkonzentrationen (15g/l) erzielbar sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die Eintragung des Steroids aus dem Lösungsmittel in die wäßrige Phase große Substratkristallite entstehen.The entry of the steroid from organic solvents (such as alcohols, ketones (Herzog, HL; Payne, CC; Hyghes, MT; Gentles, NJ; Hershberg, EB; Nobile, A., Charney, W. Federbush, C; Sutter, D and Perlman, PL: Microbiological transformation of steroids-X.1-dehydro analogs of cortical steroids; Tetrahedron 18 [1962] 581-589), aliphatic acid amides or their N-ethyl derivatives (Dulaney, EL and Stapley, EO: Studies ii-deoxy-17 0-hydroxycorticosterone to hydrocortisone with a strain of Curvularia lunata, Appl. Microbiology 7 [1959], 276-284), is known per se and belongs to the most frequently used methods in steroid microbiology. The main drawback of this method is that the biological agents are loaded with the mentioned solvents, so that only relatively low substrate concentrations (15 g / l) are achievable aqueous phase large substrate crystallites arise.
Höhere Substratkonzentrationen sind zugänglich, wenn das Steroid in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel aufgenommen und die Lösung unter Siedebedingungen in Wasser bzw. in den Fermentationsansatz eingedüst wird (US-Patent 4,124,607). Nachteilig wirken sich in diesem Fall jedoch die geringe Lagerbeständigkeit der Suspensionen sowie dieToxizität nicht restlos entfernter Lösungsmittelmengen aus. Substratpräparationen, die durch Naßmahlung in Kugelmühlen (Weaver, E. A.; Kenney, H.E. andWoll, M.A.: Effect of concentration on the microbiological hydroxylation of progesterone, Appl. Miqrobiol. 8 [1960], 345-348), oder durch Mikronisierung (US-Patent 3,201,324) hergestellt werden, zeigen zwar ein sehr kleines Korn (5μιτι) und können im Fermentationsprozeß in hohen Konzentrationen (50g/l) eingesetzt werden, sind aber nur begrenzt lagerfähig. Außerdem ist die Herstellung mit einem hohen Energieaufwand verbunden.Higher substrate concentrations are accessible when the steroid is taken up in a water-immiscible organic solvent and the solution is injected under boiling conditions into water or into the fermentation batch (US Pat. No. 4,124,607). In this case, however, the low storage stability of the suspensions and the toxicity of not completely removed amounts of solvent have a disadvantageous effect. Substrate preparations prepared by wet milling in ball mills (Weaver, EA, Kenney, HE andWoll, MA: Effect of concentration on the microbiological hydroxylation of progesterone, Appl Miqrobiol 8 [1960], 345-348), or by micronization (US Pat 3,201,324), although show a very small grain (5μιτι) and can be used in the fermentation process in high concentrations (50g / l), but have a limited shelf life. In addition, the production is associated with a high energy consumption.
Bekannt ist weiterhin, daß in der chemischen Verfahrenstechnik die Methode der Zerstäubungstrocknung zur Erzeugung von Pulvern bzw. Sprühgranulaten mit hohem Auflösevermögen eingesetzt wird.It is also known that the method of atomization drying is used in the chemical process engineering for the production of powders or spray granules with high resolution.
Es wurde in diesem Zusammenhang auch bereits vorgeschlagen (vgl. Patentschrift DD 202 994), in den zu zerstäubenden Medien Tenside, wie Alkylphenylpolyglykolether, Polyethylenglykole oder Fettsäurepolyglykolester, als oberflächenaktive Stoffe zu berüc1 sichtigen. Diese technische Lehre ist jedoch mit der Aufgabe vorgeschlagen worden, die Eigenschaften des zu zerstäubenden Mediums in Hinblickauf das Auflösevermögen beim Zerstäuben gezielt zu beeinflussen, da davon ausgegangen wird, daß diese Auflöseverhältnisse einen direkten Einfluß auf Tropfengröße und Tropfenverteilung beim Zerstäuben, damit auf die Korngrößenverteilung im herzustellenden Sprühgranulat und schließlich auf die Lösegeschwindigkeit dieses Granulates bei der Weiterverarbeitung habenIt was in this context also been proposed (see FIG. Patent DD 202 994), into account in the media to be sprayed surfactants such as alkylphenyl polyglycol ethers, polyethylene glycols or fatty acid, as surfactants to outline conditions. 1 However, this technical teaching has been proposed with the object to specifically influence the properties of the medium to be sputtered with respect to the dissolving power during sputtering, since it is assumed that these dissolution ratios have a direct influence on droplet size and droplet distribution during sputtering, thus affecting the particle size distribution in Have to be produced spray granules and finally on the dissolution rate of these granules in further processing
Die technische Lehre gemäß Patentschrift DD 202994 liegt somit außerhalb des Bereiches der technischen Mikrobiologie. The technical teaching according to patent DD 202994 is thus outside the field of technical microbiology.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist die Gewinnung von Steroidsuspensionen, insbesondere zum Zwecke der besseren Umsetzung der Steroide bei der mikrobiologischen Transformation.The aim of the invention is the recovery of steroid suspensions, in particular for the purpose of better implementation of the steroids in the microbiological transformation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein technologisch einfaches Verfahren anzugeben, da es unter Vermeidung der Nachteile der bekannten technischen Lösungen gestattet, über den Zwischenschritt der Gewinnung von Steroid-Tensid-Gemischen solche Suspensionen herzustellen, mit denen sich effektiv die mikrobiologische Transformation von Steroiden oder Steroidgemischen bewerkstelligen läßt.The invention has for its object to provide a technologically simple method, since it allows the avoidance of the disadvantages of the known technical solutions to produce about the intermediate step of obtaining steroid-surfactant mixtures such suspensions that effectively the microbiological transformation of steroids or Steroid mixtures can be accomplished.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man ein Steroid oder ein Steroidgemisch, vorzugsweise ein Sterol (wie Sitosterol, Campesterol bzw. Cholesterol) oder ein Sterolgemisch (wie Sitosterol-Campesterol-Gemisch bzw. Sitosterol-Cholesterol-Gemisch), zunächst in Konzentrationen von 0,1 kg/l bis 0,5 kg/l, vorzugsweise von 0,15 kg/l, in einem organischen Lösungsmittel löst. Als organisches Lösungsmittel wird ein Alkohol, vorzugsweise Methanol oder Ethanol, oder ein Keton, vorzugsweise Azeton, oder ein Kohlenwasserstoff, vorzugsweise ein aliphatischer bis C8, oder ein Halogenkohlenwasserstoff, vorzugsweise Methylenchlorid oder Chloroform, eingesetzt.According to the invention the object is achieved by reacting a steroid or a steroid mixture, preferably a sterol (such as sitosterol, campesterol or cholesterol) or a sterol mixture (such as sitosterol-campesterol mixture or sitosterol-cholesterol mixture), first in concentrations of 0.1 kg / l to 0.5 kg / l, preferably of 0.15 kg / l, dissolved in an organic solvent. The organic solvent used is an alcohol, preferably methanol or ethanol, or a ketone, preferably acetone, or a hydrocarbon, preferably an aliphatic to C 8 , or a halohydrocarbon, preferably methylene chloride or chloroform.
Bereits im nächsten Schritt wird die Lösung mit einem nichtionischen Tensid in Konzentrationen von 0,01 % bis 50% in bezug auf das eingesetzte Steroid oder Steroidgemisch versetzt. Als Tenside werden entweder Sorbitanfettsäureester oder Polyethylenglykolsorbitanfettsäureester, so z. B. Polyoxyethylensorbitanmonooleat oder -monopalmitat, verwendet.Already in the next step, the solution is mixed with a nonionic surfactant in concentrations of 0.01% to 50% with respect to the steroid or steroid mixture used. As surfactants are either sorbitan or Polyethylenglykolsorbitanfettsäureester, z. As polyoxyethylene sorbitan monooleate or monopalmitate used.
Die so erhaltene Steroid-Tensid- oder Steroidgemisch-Tensid-Lösung wird, nachdem sie gegebenenfalls filtriert worden ist, in üblichen Sprühtrocknern bei Temperaturen von 600C bis 14O0C, vorzugsweise bis 1200C, in die Gasphase, d.h. in einem heißen Luft- oder Gas- oder Lösungsmitteldampf-Luft- oder Lösungsmitteldampf-Gas-Strom, eingedüst bzw. versprüht. Im Ergebnis der vorherigen Verfahrensschritte ist die Versprühung der Steroidsubstrate hier technologisch leicht und mit hoher Effektivität durchführbar.The resulting steroid-surfactant or steroid mixture surfactant solution, after it has optionally been filtered, in conventional spray driers at temperatures of 60 0 C to 14O 0 C, preferably up to 120 0 C, in the gas phase, ie in a hot Air or gas or solvent vapor-air or solvent vapor gas stream, injected or sprayed. As a result of the previous process steps, the spraying of the steroid substrates is technologically easy and feasible with high efficiency.
Das enstehende pulvrige Produkt wird anschließend in wäßrigen Medien, so in Mineralnährmedien, in komplexen Nährmedien oder in wäßrigen Puffersystemen (wie Sörensen-Phosphatpuffer) suspendiert.The resulting powdery product is then suspended in aqueous media, such as in mineral nutrient media, in complex culture media or in aqueous buffer systems (such as Sörensen phosphate buffer).
Es sind nach diesem Verfahren stabile wäßrige Steroidsuspensionen mit einem Substratgehalt bis zu 60% herstellbar, und Fermentationskulturen zum Zwecke mikrobieller Steroidtransformationen, die so hergestellte Steroidsuspensionen enthalten, weisen eine deutlich erhöhte Bioverfügbarkeit des Steroids auf.Stable aqueous steroid suspensions having a substrate content of up to 60% can be prepared by this process, and fermentation cultures for the purpose of microbial steroid transformations containing steroid suspensions prepared in this way have a markedly increased bioavailability of the steroid.
Weiterhin wurde gefunden, daß die verfahrensgemäß erzeugten SteroidsuspensionenFurthermore, it has been found that the steroid suspensions produced according to the method
— weitestgehend frei von Resten des organischen Lösungsmittels sind, so daß keine Gefährdung für die Fermentätionskultur entsteht, sowie- Are largely free of residues of the organic solvent, so that no risk to the Fermentätionskultur arises, and
— sowohl gut lagerfähig als auch gut sterilisierbar sind.- Both are well storable and well sterilizable.
Ausführungsbeispieleembodiments
1. 600g Rohsitosterol aus der Tallölaufbereitung werden unter Hinzufügen von 60g Polyoxyethylensorbitanmonooleat in 4I Chloroform gelöst. Die filtrierte Lösung wird in einem 120°C warmen Luft-Strom z.B. in einem Laborsprühtrockner verdüst. Das entstehende feinverteilte Produkt wird in 11 wäßrigem Nährmedium suspendiert und kann nach Sterilisation für die Fermentation eingesetzt werden.1. 600 g Rohsitosterol from the tall oil preparation are dissolved with the addition of 60g Polyoxyethylensorbitanmonooleat in 4I chloroform. The filtered solution is heated in a 120 ° C air stream, e.g. atomized in a laboratory spray dryer. The resulting finely divided product is suspended in 11 aqueous nutrient medium and can be used after sterilization for the fermentation.
2. 2kg Sitosterol-Campesterol-Gemisch werden in 8I Methylenchlorid gelöst. Der Lösung werden 50g Polyoxyethylensorbitanmonooleat zugegeben. Die Lösung wird in einem heißen Stickstoff-Strom in einem Sprühtrockner verdüst. Das entstehende pulvrige Produkt wird in Pufferlösung suspendiert und kann nach Sterilisation zur Fermentation eingesetzt werden.2. 2kg sitosterol-campesterol mixture are dissolved in 8I methylene chloride. To the solution are added 50 g of polyoxyethylene sorbitan monooleate. The solution is atomized in a hot nitrogen stream in a spray dryer. The resulting powdery product is suspended in buffer solution and can be used for fermentation after sterilization.
3. 4kg Sitosterol werden in 3Ol Methylenchlorid gelöst. Man setzt der Lösung 400g Polyoxyethylensorbitanmonopalmitat zu und verdüst die Lösung im heißen Methylenchloriddampf-Luft-Strom, welcher im Kreislauf über einen Kondensator für das Methylenchlorid geleitet wird. Das entstehende Produkt wird in Nährlösung suspendiert und kann nach Sterilisation zur Fermentation eingesetzt werden.3. 4kg of sitosterol are dissolved in 3 liters of methylene chloride. 400 g of polyoxyethylene sorbitan monopalmitate are added to the solution and the solution is atomized in the hot stream of methylene chloride-air vapor which is circulated through a condenser for the methylene chloride. The resulting product is suspended in nutrient solution and can be used for fermentation after sterilization.
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DE19534066C1 (en) * | 1995-09-14 | 1997-05-28 | Jenapharm Gmbh | Process for the preparation and fermentation of 3-methoxy-8, 14-seco-1,3,5 (10), 9 (11) -gonatetraen-14, 17-diones substituted in position 13 with a methyl or ethyl group |
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DE19534066C1 (en) * | 1995-09-14 | 1997-05-28 | Jenapharm Gmbh | Process for the preparation and fermentation of 3-methoxy-8, 14-seco-1,3,5 (10), 9 (11) -gonatetraen-14, 17-diones substituted in position 13 with a methyl or ethyl group |
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