DE1026481B - Process for the production of tetracycline by fermentation technology - Google Patents
Process for the production of tetracycline by fermentation technologyInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Tetracyclin auf gärtechnischem Wege Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tetracyclin, einer neuen therapeutisch nützlichen antibiotischen Substanz mit breitem Wirkungsspektrum, auf gärtechnischem Wege und seine Gewinnung und Reinigung.Process for the production of tetracycline by fermentation technology The invention relates to a method for the preparation of tetracycline, a new one therapeutically useful antibiotic substance with a broad spectrum of activity fermentation technology and its extraction and purification.
Es wurde gefunden, daß bei der Züchtung von Organismen der Streptomycesspezies oder deren Mutanten in einem FermentatioDsmedium unter geeigneten Bedingungen eine antibiotische Substanz in hoher Konzentration gebildet wird, die sich von bereits bekannten Antibioticis, inbesondere von dem bereits mittels Organismen der genannten Spezies erzeugten Antibiotikum Chlortetracyclin, unterscheidet.It has been found that in the cultivation of organisms of the Streptomyces species or their mutants in a fermentation medium under suitable conditions antibiotic substance is formed in high concentration, which is different from already known antibiotic, in particular from the one already mentioned by means of organisms Species produced antibiotic chlortetracycline, differs.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfab.rens wird ein Organismus des Genus Streptomyces unter aeroben Bedingungen in einem wäßrigen Nährmedium gezüchtet, das Kohlenstoff-, Stickstoff- und Mineralsalzquellen enthält und dessen Chlorionengehalt einen Wert aufweist, bei welchem mit dem jeweils verwendeten Organismus und den jeweiligen Bestandteilen des Mediums die Chlortetracyclinbildung begrenzt ist und am Ende der Gärung ein höherer Anteil an Tetracyclin als an Chlortetracyclin erhalten wird.When performing the method according to the invention, an organism of the genus Streptomyces grown under aerobic conditions in an aqueous nutrient medium, which contains sources of carbon, nitrogen and mineral salts and their chlorine ion content has a value at which with the organism used in each case and the respective constituents of the medium the formation of chlortetracycline is limited and at the end of the fermentation a higher proportion of tetracycline than of chlortetracycline is obtained will.
Bei Verwendung eines in der Erde gefundenen Stamms von Streptomyces aureofaciens als Organismus und eines praktisch chlorionenfreien Nährmediums wurden bereits gute Ergebnisse erhalten, jedoch erlauben Mutanten dieses Organismus die Erzeugung der antibiotischen Substanz in sogar noch höheren Konzentrationen in einem Medium, das einen wesentlichen Gehalt an Chlorionen aufweist.Using a strain of Streptomyces found in the ground aureofaciens as an organism and a practically chlorine ion-free nutrient medium already obtained good results, however, mutants allow this organism to die Production of the antibiotic substance in even higher concentrations in one Medium that has a substantial content of chlorine ions.
Die neue antibiotische Substanz wurde Tetracyclin genannt, da sich ihre Struktur als identisch mit dem dem Aureomycin und Terramycin gemeinsamen Molekülanteil erwiesen hat (Brunings et. al., Journ. Amer. Chem. Soc., 74, 1952, S. 4976, 4977). Durch ihre Chlorfreiheit unterscheidet sie sich von Chlortetracyclin und durch ihr Verhalten in anderer Hinsicht von Oxytetracyclin.The new antibiotic substance was called tetracycline because its structure has been shown to be identical to that of the common molecular part of aureomycin and terramycin (Brunings et. Al., Journ. Amer. Chem. Soc., 74, 1952, pp. 4976, 4977) . It differs from chlortetracycline in its absence of chlorine and in other respects from oxytetracycline in its behavior.
Tetracyclin besitzt die Bruttoformel C"H2,N201 und folgende Strukturformel Es ist amphoter und bildet Salze mit organischen und anorganischen Säuren, z. B. das Hydrochlorid, Hydrobromid, Sulfat, Borat, Nitrat, Phosphat, Ascorbat, Citrat, Succinat, Acetat, Sulfamat, sowie ein- und zweibasische Salze mit Basen, z. B. den Basen der Alkali-oder Erdalkalimetalle oder Ammonium und Aminbasen. Außerdem bildet Tetracyclin Komplexsalze mit basischen Salzen der Borsäure, beispielsweise Natriumborat.Tetracycline has the gross formula C "H2, N201 and the following structural formula It is amphoteric and forms salts with organic and inorganic acids, e.g. B. the hydrochloride, hydrobromide, sulfate, borate, nitrate, phosphate, ascorbate, citrate, succinate, acetate, sulfamate, and mono- and dibasic salts with bases, eg. B. the bases of the alkali or alkaline earth metals or ammonium and amine bases. In addition, tetracycline forms complex salts with basic salts of boric acid, for example sodium borate.
Derartige Tetracyclinsalze eignen sich zur Isolierung und Reinigung, da sie durch Neutralisation in die amphotere Substanz oder durch doppelte Umsetzung von einer Form in die andere -umgewandelt werden können. In vitro durchgeführte Teste haben ergeben, daß sowohl die Salze des Tetracyclins mit Säuren und Basen als auch die freie Base gegenüber einer großen Anzahl von Bakterien, einschließlich grampositiven und gramnegativen Bakterien, wirksam sind. Zur Unterscheidung von Tetracyclin von bisher bekannten Antibiotika stehen viele Möglichkeiten zur Verfügung. Auf Grund der chemischen Analyse enthält die freie Base Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff und ist frei von Schwefel und Chlor.Such tetracycline salts are suitable for isolation and purification, as they are converted into the amphoteric substance by neutralization or by double conversion can be converted from one form to the other. Performed in vitro Tests have shown that both the salts of tetracycline with acids and bases as well as the free base against a large number of bacteria, including gram-positive and gram-negative bacteria, are effective. For differentiation of tetracycline of previously known antibiotics are many options Disposal. Based on the chemical analysis, the free base contains carbon, Hydrogen, nitrogen and oxygen and is free of sulfur and chlorine.
Die Eigenschaften von kristallisiertem Tetracyclin hängen wie bei vielen organischen Verbindungen in gewissem Maße vom Reinheitsgrad und vom Kristallbildungsvorgang ab. Beim Fällen aus wasserhaltigen Lösungen fällt die freie Base als Tribydrat aus, das zwar durch Trocknen in die wasserfreie Form übergeführt werden kann, aber normalerweise direkt verwendet wird, da die wasserfreie Form ziemlich hygroskopisch ist.The properties of crystallized tetracycline depend as at many organic compounds to a certain extent on the degree of purity and the crystal formation process away. When precipitating from aqueous solutions, the free base precipitates as a tribydrate, which can be converted into the anhydrous form by drying, but normally is used directly as the anhydrous form is quite hygroscopic.
Das durch Umkristallisieren aus wäßrigem Methanol bei Zimmertemperatur erhaltene Trihydrat war gelb gefärbt und sein Kristallhabitus isodiametrisch zu tafelförmig; Brechungsindices a = 1,530 IL 0,003, ß = 1,646 ± 0,003, y = 1,798 IL 0,003; optischer Winkel 2 V = 80 bis 85', optisches Vorzeichen positiv.The trihydrate obtained by recrystallization from aqueous methanol at room temperature was colored yellow and its crystal habit was isodiametric to tabular; Refractive indices a = 1.530 IL 0.003, β = 1.646 ± 0.003, y = 1.798 IL 0.003; optical angle 2 V = 80 to 85 ', optical sign positive.
Die optische Drehung sehr reiner kristallisierter Tetracyclinbase in Methanol beträgt [a]-' = -2340 D (c = 0,82 0/, in Methanol).The optical rotation of very pure crystallized tetracycline base in methanol is [a] - '= -2340 D (c = 0.82 0 /, in methanol).
Tetracyclin ist löslich in Methanol und ß-Methoxyäthanol (etwa 200
mg/ml), etwas löslich in Äthanol und n-Butanol, schwer löslich in Wasser und verhältnismäßig
unlöslich in Lösungsmitteln, wie Äther, Benzol und Petroläther. Tetracyclinhydrochlorid
ist in Wasser zu 100 bis 200 mg/ml löslich, ziemlich löslich in Methanol
und Äthanol, schwer löslich in 2-Methoxyäthanol und n-Butanol und verhältnismäßig
unlöslich in anderen üblichen organischen Lösungsmitteln. Das Calciumsalz des Tetracyclins
ist in Wasser zu etwa 890 y/ccm (pH8,55) und das Magnesiumsalz zu etwa
1000 y/ccm (pEE 7,0)
löslich. In der folgenden Tabelle I sind die angenäherten
Löslichkeiten von Tetracyclin-Trihydrat sehr großer Reinheit in verschiedenen Lösungsmitteln
aufgeführt.
Eine Probe des Trihydrats in einer Schmelzpunktkapillare wurde mit einem Thermometer in ein Reagenzglas gebracht, das eine bei 150 bis 155' C befindliche Flüssigkeit enthielt. Dieses Reagenzglas wurde in ein aus derselben Flüssigkeit bestehendes Bad von 160 bis 165' C eingetaucht, das dann unter Rühren in der Weise erwärmt wurde, daß die Temperatur 1 bis 2' C/Iffinute anstieg. Die Probe dehnte sich beim Ansteigen der Temperatur des inneren Reagenzglases auf 160 bis 165' C langsam aus und färbte sich gelb. Bei 170 bis 175' C setzte Dunkelwerden ein, was bei weiterer Temperaturerhöhung ausgeprägter wurde. Eine Probe der wasserfreien Base verhielt sich entsprechend.A sample of the trihydrate in a melting point capillary was placed with a thermometer in a test tube containing a liquid at 150 to 155 ° C. This test tube was immersed in a bath of 160 to 165 ° C. made of the same liquid, which was then heated with stirring in such a way that the temperature rose 1 to 2 ° C./Iffinute. The sample slowly expanded and turned yellow as the temperature of the inner test tube rose to 160 to 165 ° C. At 170 to 175 ° C , darkness began, which became more pronounced as the temperature increased further. A sample of the anhydrous base behaved accordingly.
Das Infrarotspektrum der wasserfreien Tetracyclinbase, aufgeschlämmt in Kohlenwasserstofföl, zeigt eine starke OH- oder NH-Bande bei 3300 bis 3400cm-1, eine mögliche Amidcarbonylbande bei etwa 1655 cm-', eine mögliche C = C-Valenzschwingung bei etwa 1613 cm-', eine mögliche NH-Knickschwingung bei etwa 1580 cm-' und andere charakteristische Maxima bei etwa 703, 722, 785, 862, 950, 1178 und 1228 cm-' und läßt die nahe Verwandtschaft von Tetracyclin und Chlortetracyclin erkennen. Beide Verbindungen unterscheiden sich aber in ihren Absorptionsspektren: Chlortetracyclin zeigt beispielsweise ein starkes Dublett bei etwa 950 cm-'- und ein starkes Triplett bei etwa 800 cm-', wo Tetracyclin nur schwache Inflektionspunkte aufweist.The infrared spectrum of the anhydrous tetracycline base, suspended in hydrocarbon oil, shows a strong OH or NH band at 3300 to 3400 cm-1, a possible amide carbonyl band at around 1655 cm- ', a possible C = C stretching vibration at around 1613 cm-', a possible NH buckling oscillation at about 1580 cm- 'and other characteristic maxima at about 703, 722, 785, 862, 950, 1178 and 1228 cm- ' and reveals the close relationship between tetracycline and chlortetracycline. Both compounds differ, however, in their absorption spectra: chlorotetracycline, for example, shows a strong doublet at around 950 cm -'- and a strong triplet at around 800 cm- ', where tetracycline has only weak points of inflection.
Die Ultraviolettabsorption von Tetracyclinbase und -hydrochlorid wurde im Beckmann-Quarz-Spektrophotometer (Modell DU) bestimmt. Eine Lösung von 1,0 mg Base in 50 ml Methanol ergab folgende Maxima und Minima: Ell bei 235 mp. = 188, bei 269 m#t -- 271, bei 298,5 m#t = 128 und bei 365 m#L # 272. The ultraviolet absorption of tetracycline base and hydrochloride was determined in the Beckmann quartz spectrophotometer (model DU) . A solution of 1.0 mg of base in 50 ml of methanol gave the following maxima and minima: Ell at 235 mp. = 188, at 269 m # t - 271, at 298.5 m # t = 128 and at 365 m # L # 272.
Das Verhältnis der E' "%.-Werte bei 269 und 365 m[t beträgt 1,00 und ist für das gereinigte Antibiotikum charakteristisch.The ratio of the E ' "% .- values at 269 and 365 m [t is 1.00 and is characteristic of the purified antibiotic.
Eine Lösung von 1,10 mg Tetracyclin-Hydrochlorid in 50,0 ml Methanol ergab folgende Maxima und T Minima: E 1,2. bei 234 mp. = 179, bei 270 m#t = 301, bei 298,5 m#L = 131 und bei 363 m#t = 274.A solution of 1.10 mg tetracycline hydrochloride in 50.0 ml methanol gave the following maxima and T minima: E 1.2. at 234 mp. = 179, at 270 m # t = 301, at 298.5 m # L = 131 and at 363 m # t = 274.
Das Verhältnis der Eilj#-Werte bei 270 und 363 mp, beträgt 1, 10 und ist für das Antibiotikum charakteristisch. Tetracyclin kann von anderenAntibiotika, einschließlich der von Mikroorganismen der Streptomycesspezies gebildeten, mittels Gegenstromverteilung nach Craig unterschieden werden (journ. Biol. Chem., Bd. 150, 1943, S. 33). Bei einer Verteilung in einem 49-Platten-Apparat nach Cr ai g unter Verwendung des Systems n-Butanol/2,5 0/,ige wäßrige Essigsäure bei Zimmertemperatur findet sich die höchste Tetracyclinkonzentration in Rohr 18. Unter gleichen Bedingungen findet sieh die höchste Konzentration von Chlortetracyclin in Rohr 28, von Chloramphenicol in Rohr 47 und von Oxytetracyclin in Rohr 16. Die Beziehung zu Oxytetracyclin ist eine sehr nahe, aber die Konstanz der Ergebnisse zeigt, daß der Unterschied von zwei Platten bedeutend ist.The ratio of the values Eilj # mp at 270 and 363 is 1, 10, and is characteristic of the antibiotic. Tetracycline can be distinguished from other antibiotics, including those produced by microorganisms of the Streptomyces species, by means of countercurrent distribution according to Craig (journ. Biol. Chem., Vol. 150, 1943, p. 33). When distributing in a 49-plate apparatus according to Cr ai g using the system n-butanol / 2.5% aqueous acetic acid at room temperature, the highest tetracycline concentration is found in tube 18. Under the same conditions, the highest concentration is found of chlortetracycline in tube 28, of chloramphenicol in tube 47, and of oxytetracycline in tube 16. The relationship to oxytetracycline is very close, but the constancy of the results shows that the difference of two panels is significant.
Zur Unterscheidung von Tetracyclin und Oxytetracyclin oder Chlortetracyclin
kann auch Ehrlichs Reagenz dienen: je eine Lösung von 5 mg Substanz in
5 ml 1,2 n-Salzsäure wurde mit 1 ml einer 2 0/,igen (Gewicht/ Volumen)
Lösung von p-Dimethylaminobenzaldehyd in 1,2 n-Salzsäure versetzt und über Nacht
stehengelassen. Dabei wurde Chlortetracyclin kanariengelb, Oxytetracyclin schied
einen bläulichgrünen Niederschlag bei ähnlich gefärbter überstehender Lösung aus,
und Tetracyclin wurde tiefgelb mit einem Stich Orange. Wurden der Oxytetracyclinlösung
außer dem Reagenz 5 mg Chlortetracyclin zugesetzt, dann bildete sich wie
bei der Zugabe von Reagenz allein ein bläulichgrüner Niederschlag und eine ebensolche
überstehende Flüssigkeit, während bei Zugabe von Reagenz und 5 mg Tetracyclin
weder Niederschlag noch Farbwechsel auftraten. Auch mit Schwefelsäure werden Farbunterschiede
erhalten. Chlortetracyclin in konzentrierter Schwefelsäure (etwa 25 mg/ml) bildet
eine purpurfarbene Lösung, die nach ein paar Sekunden grünlichschwarz; wird, Oxytetracyclin
eine stabile charakteristische kirschrote Lösung (F. Monastero et. al., journ. Amer.
Pharm. Assoc. Scientific Ed., 40, 1951, S. 241 bis 245) und Tetracyclin eine
stabile violette Lösung.
Weiterhin kann das antibakterielle Wirkungsspektrum
zur Unterscheidung des Antibiotikums herangezogen werden. Die folgende Tabelle II
zeigt die jeweiligen, zur Inhibition einer Anzahl repräsentativer Organismen erforderlichen
Mengen Tetracyclin--Trihydrat, Chlortetracyclin-Hydrochlorid, Oxytetracyclin-Hydroclilorid
und Chloramphenicol in pg/ml nach der )"Agarverdünnungsstreifenmethode« von Waksman
und Reilly (Ind. Eng. Chem. Anal. Ed., 17, 1945, S. 556 bis
558). Diese Daten zeigen, daß Tetracvclin eine definierte antibiotische Substanz
darstellt.
Sowohl natürliche als auch induzierte Mutanten von Streptomyces aureolaciens können Tetracyclin in variierenden Mengen außer anderen Antibiotika produzieren. Durch die Wahl eines natürlichen oder induzierten Mutanten, der ein vergleichsweise hohes Verhältnis von Tetracyclin zu anderen vorhandenen Antibiotika erzeugt, und durch die Züchtung des Organismus unter gesteuerten Bedingungen kann eine vergleichsweise große Ausbeute an Tetracyclin erhalten werden.Both natural and induced mutants of Streptomyces aureolaciens can produce tetracycline in varying amounts in addition to other antibiotics. By choosing a natural or induced mutant that is a comparatively high ratio of tetracycline to other antibiotics available, and by cultivating the organism under controlled conditions a comparative large yield of tetracycline can be obtained.
Die Klassifizierung von Milaoorganismen ist in der Mycologie oft ein schwieriges Problem, so daß verschiedene Mycologen zu verschiedenen Klassifizierungen für denselben Organismus gelangen können. Das Aussehen von Streptomyces aureofaciens kann unter verschiedenen Bedingungen weitgehend verschieden sein. Morphologisch nicht unterscheidbare Stämme von Streptomyces aureofaciens variieren sehr stark hinsichtlich ihrer Tetracyclin-und Chlortetracyclinbildung und hinsichtlich des Verhältnisses zwischen diesen beiden Substanzen.The classification of milao organisms is often one in mycology difficult problem causing different mycologists to different classifications for the same organism. The appearance of Streptomyces aureofaciens can vary widely under different conditions. Morphologically indistinguishable strains of Streptomyces aureofaciens vary widely with regard to their tetracycline and chlortetracycline formation and with regard to the Relationship between these two substances.
Tetracyclin wurde durch Züchtung vieler natürlicher Isolate von Streptomyces aureofaciens erzeugt. Das allgemeine Aussehen und die ins einzelne gehende Prüfung dieser Isolate variieren beträchtlich.Tetracycline was created by growing many natural isolates of Streptomyces aureofaciens generated. The general appearance and the detailed examination these isolates vary considerably.
Natürliche und induzierte Mutanten oder Varianten wurden mit Wachstumsfarben in verschiedenen Schattierungen von Rot, Orange, Gelb, Grün, Braun und Grau erhalten; sie variierten im Wachstumsaussehen besonders in flüssigen Medien in Schüttelkolben von fadenfö=igen bis kurzen Hyphenelementen und zeigten ein pastöses hefeartiges Aussehen. Die Mutanten können hinsichtlich Lebenskraft und Wachstumsgeschwindigkeit verschieden sein, so daß bei submersen Kulturen über einen Zeitraum von etwa 1 Tag bis über 1 Woche maximales Wachstum eintreten kann. Die -#Vachstumsgeschwindigkeit steigt nicht unbedingt mit der antibiotischen Erzeugung.Natural and induced mutants or variants were obtained with growth colors in various shades of red, orange, yellow, green, brown and gray; they varied in their growth appearance, especially in liquid media in shake flasks, from threadlike to short hyphae elements and showed a pasty, yeast-like appearance. The mutants can differ in terms of vitality and growth rate, so that maximum growth can occur in submerged cultures over a period of about 1 day to over 1 week. The rate of growth does not necessarily increase with antibiotic production.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die aerobe Züchtung der obenerwähnten Organismen im Submersverfahren unter geeigneter Belüftung und Bewegung zu führen, beispielsweise in einem Kolben auf einer Schüttelmaschine oder in einem mit Rührer versehenen Fermentationsgefäß, daß mit einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Einführung eines feinverteilten Luftstroms ausgestattet ist. Die Temperatur ist offenbar innerhalb des Bereichs von 25 bis 35'C nicht kritisch, der Bereich von 30 bis 33'C ist jedoch vorzuziehen. Das Medium sollte bei Beginn nahezu neutral sein, doch wird auch in Medien mit ursprünglichen pn7Werten bis herab zu 5,0 oder bis hinauf zu 8,5 das Antibiotikum erzeugt. Gewöhnlich wird dem Medium. ein Puffer zugesetzt.It has proven to be useful to carry out the aerobic cultivation of the above-mentioned organisms in the submerged process with suitable ventilation and agitation, for example in a flask on a shaking machine or in a fermentation vessel equipped with a stirrer that is equipped with a device for the continuous introduction of a finely divided air stream . Apparently, the temperature is not critical within the range of 25 to 35 ° C, but the range of 30 to 33 ° C is preferred. The medium should be nearly neutral at the beginning, but the antibiotic will also be produced in media with original pn7 values down to 5.0 or up to 8.5. Usually the medium is used. a buffer added.
Als Kohlenstoffquelle kann ein lösliches Kohlehydrat, wie Saccharose, oder ein unlösliches Kohlehydrat, wie Stärke, z. B. Maisstärke oder auch Dextrin, verwendet werden. Im Gegensatz zu Saccharose, die recht befriedigend ist, sind Laktose und Glukose, zwei andere lösliche Zucker, verhältnismäßig schlecht geeignet. Die Menge der Kohlenstoffquelle kann in weiten Grenzen von etwa 0,5 bis 10,00/, des Gesamtgewichts des Fermentationsmediums variieren.As the carbon source, a soluble carbohydrate such as sucrose or an insoluble carbohydrate such as starch, e.g. B. corn starch or dextrin can be used. In contrast to sucrose, which is quite satisfactory, lactose and glucose, two other soluble sugars, are relatively unsuitable. The amount of carbon source can vary within wide limits from about 0.5 to 10.00 per cent of the total weight of the fermentation medium.
Als Quelle für assimilierbaren Stickstoff eignen sich die anorganischen Ammoniumsalze, z. B. Ammoniumsulfat, Ammoniumphosphat usw. Es ist auch möglich, organische Stickstoffquellen zu verwenden, beispielsweise Aminosäuren und verschiedene eiweißartige Naturstoffe.Inorganic ones are suitable as a source of assimilable nitrogen Ammonium salts, e.g. B. ammonium sulfate, ammonium phosphate, etc. It is also possible to use organic nitrogen sources such as amino acids and various protein-like natural substances.
Zu den als vorteilhaft befundenen Mineralsalzen gehören Kaliumsalze, Phosphate, Magnesiumsalze und Spurenelemente. Phosphat kann als Ammoniumphosphat oder als Metallphosphat, beispielsweise als Kaliumphosphat, und Magnesium als Sulfat vorliegen. Eine Quelle für Kahum wird, wenn es nicht schon z. B. als Kaliumphosphat anwesend ist, ebenfalls zugefügt.Mineral salts found to be beneficial include potassium salts, Phosphates, magnesium salts and trace elements. Phosphate can be called ammonium phosphate or as metal phosphate, for example as potassium phosphate, and magnesium as sulfate are present. A source for kahum, if it is not already z. B. as potassium phosphate is present, also added.
Die Zugabe von geringen Mengen von Schwermetallen ist, wenn sie nicht bereits in anderen Ingredientien vorliegen, zweckmäßig. Zu diesen als Verunreinigungen vorhandenen oder zugesetzten Spurenelementen gehören unter anderem Kupfer, Zink, Mangan, Eisen und Chrom.The addition of small amounts of heavy metals is when they are not are already present in other ingredients, expedient. To these as impurities existing or added trace elements include copper, zinc, Manganese, iron and chromium.
Zum Puffern auf den pH-Wert in dem zulässigen Bereich können -unter anderem Caleiumearbonat und Salze orga.-nischer Säuren, beispielsweise Citrate, Acetate und Lactate, verwendet werden. Die organischen Säuren können außerdem als Kohlenstoffquelle für den Mikroorganismus dienen. Die Verwendung eines Entschäumungsmittels ist bei Fermentation in technischem Maßstab zweckmäßig; das Schäumen ist hierbei kein besonderes Problem und kann durch Verwendung üblicher Entschäumungsmittel, wie Octadecanol in Schmalzöl oder andere geeignete handelsübliche Entschäumer, leicht in den gewünschten Grenzen gehalten werden.To buffer to the pH value in the permissible range, you can use -below other caleium carbonate and salts of organic acids, for example citrates, Acetates and lactates, can be used. The organic acids can also be used as Serve carbon source for the microorganism. The use of a defoamer is useful for fermentation on an industrial scale; the foaming is here no particular problem and can be achieved by using conventional defoaming agents, such as octadecanol in lard oil or other suitable commercially available defoamers, light be kept within the desired limits.
Wenn das Medium nennenswerte Mengen verfügbarer Chlorionen enthält, wird gleichzeitig mit Tetracyclin etwas Chlortetracyclin gebildet. Zur Erzielung eines möglichst großen Verhältnisses von Tetracyclin zu Chlortetracyclin in dem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Endprodukt wird deshalb vorzugsweise ein Nährmedium verwendet, das nur 17 Teile/'-i#lillion Chlorionen oder weniger enthält. Die Gärung wird vorzugsweise geführt bis wenigstens 500 t£g Tetracyclin j e ml Gärflüssigkeit gebildet wurden.If the medium contains appreciable amounts of available chlorine ions, some chlorotetracycline will be formed concurrently with tetracycline. In order to achieve the highest possible ratio of tetracycline to chlortetracycline in the end product obtained in the process according to the invention, a nutrient medium is therefore preferably used which contains only 17 parts / 1 million chlorine ions or less. The fermentation is preferably performed until at least 500 t £ g tetracycline e j ml fermentation liquor were formed.
So wurde beispielsweise ein synthetisches, praktisch chloridfreies Medium entwickelt, das leicht herzustellen, billig und gleichbleibend in der Zusammensetzung ist und mit dem überragende Ausbeuten erzeugt werden. Dieses Medium enthält Saccharose als Kohlehydrat, Ammoniumsulfa.t als Stickstoffquelle, Kaliumphosphat als anorganisches Salz, Magnesiumsulfat, Calciumcarbonat, Natriumcitrat und Essigsäure zum Puffem und geringe Mengen Kupfersulfat, Zinksulfat und Mangansulfat als Quellen für Spurenelemente. Es werden praktisch chloridfreie Sorten dieser Stoffe ausgewählt, außerdem wird destilliertes Wasser verwendet, so daß dieses Medium nicht mehr als 1 Teil/Million Chlorid enthält.For example, a synthetic, practically chloride-free medium has been developed that is easy to manufacture, inexpensive, has a constant composition, and produces outstanding yields. This medium contains sucrose as a carbohydrate, ammonium sulfate as a nitrogen source, potassium phosphate as an inorganic salt, magnesium sulfate, calcium carbonate, sodium citrate and acetic acid for buffering and small amounts of copper sulfate, zinc sulfate and manganese sulfate as sources of trace elements. Virtually chloride-free types of these substances are selected, and distilled water is used so that this medium does not contain more than 1 part / million chloride.
Die Zusammensetzung dieses synthetischen Mediums ist wie folgt:
Bei der Tankfermentation in technischem Maßstab wird die Schrägkultur dazu verwendet, ein geeignetes flüssiges Medium in einem Schüttelkolben zu besamen, der auf einer Schüttelmaschine mit Hin- und Herbewegung bei Temperaturen im Bereich von 26 bis 35'C, vorzugsweise bei 30 bis 33 3 C, geschüttelt wird. Üblicherweise wird eine zweite Schüttelkolbenstufe in Verbindung mit submerser Tankfermentation angewendet, um das Volumen des gescbüttelten Impfmaterials auf 1,5 bis 2,5 01, des Flüssigkeitsvolumens in dem Tank zu erhöhen. Die Reaktion des Mediums in dem Schüttelkolben liegt anfänglich im Bereich von pil 6,5 bis 7,5. Sobald Wachstum auftritt, wird ein stetiges Fallen im pH-Wert beobachtet, wobei Werte bis herab zu 3,8 auftreten. Doch stellt ein durch einen p11-Wert von 5,0 angezeigtes physiologisches Alter allem Anschein nach die günstigste Zeit für die Überführung des Impfmaterials dar.In tank fermentation on an industrial scale, the inclined culture is used to inseminate a suitable liquid medium in a shake flask which is shaken on a shaking machine with back and forth movement at temperatures in the range from 26 to 35 ° C, preferably at 30 to 33 3 C, is shaken. Typically, a second shake flask stage is used in conjunction with submerged tank fermentation to increase the volume of the shaken inoculum to 1.5 to 2.5 O1 the volume of liquid in the tank. The reaction of the medium in the shake flask is initially in the range of pil 6.5 to 7.5. As soon as growth occurs, a steady fall in pH is observed, with values as low as 3.8 . However, a physiological age indicated by a p11 value of 5.0 appears to be the most favorable time for the transfer of the vaccine material.
Das Impfmaterial in dem Schüttler, das 1,5 bis 2,5 des Flüssigkeitsvolumens in dem Tank beträgt, wird aseptisch in das Fermentationsgefäß übergeführt und etwa 2 bis 3 Tage unter kontinuierlicher Bewegung und Belüftung gezüchtet. Es können Luftgeschwindigkeiten, die 0,5 bis 1,5 Volumina frischer Luft je Volumen des flüssigen Mediums gleich sind, je nach Größe des Fermentationsgefäßes angewendet werden. Das Schäumen der Brühe kann durch sterile Zugabe eines Entschäumungsmittels, wie Specköl mit einem Gehalt von 2 % Octadecanol, gesteuert werden.The inoculum in the shaker, which is 1.5 to 2.5 of the volume of liquid in the tank, is aseptically transferred to the fermentation vessel and cultured for about 2 to 3 days with continuous agitation and aeration. Air velocities equal to 0.5 to 1.5 volumes of fresh air per volume of liquid medium can be used, depending on the size of the fermentation vessel. The foaming of the broth can be controlled by sterile addition of a defoaming agent such as lard oil containing 2 % octadecanol.
Gewinnung und Reinigung Die Gewinnung von Tetracyclin aus dein Fermentationsmedium kann auf verschiedenen Wegen durchgeführt werden. Beispielsweise kann das fermentierte Material direkt zu Tierfutter zugesetzt werden, wodurch ein zur Wachstumsstimulierung und/oder zur Unterbindung von Krankheiten besonders geeignetes Produkt geschaffen wird. Wenn das Mycel und die unlöslichen Bestandteile unerwünscht sind, kann das Fermentationsmedium mit oder ohne Ansäuern abfiltriert-uDd die klare Flüssigkeit dem Trinkwasser oder Tierfutter für die gleichen Zwecke zugesetzt werden. Gewünschtenfalls kann die das Tetracyclin enthaltende Flüssigkeit unter vermindertem Druck oder durch Sprühtrocknung konzentriert werden und das Antibiotikum in rohei Form zur Wachstumsstimulierung oder zur Steuerung der Krankheitsbehandlung bei Menschen, Tieren und Geflügel verwendet werden.Recovery and Purification The recovery of tetracycline from your fermentation medium can be done in a number of ways. For example, the fermented Material can be added directly to animal feed, thereby stimulating growth and / or created a particularly suitable product for the prevention of diseases will. If the mycelium and insolubles are undesirable, that can Fermentation medium with or without acidification filtered off and the clear liquid be added to drinking water or animal feed for the same purposes. If so desired the liquid containing the tetracycline can be under reduced pressure or by Spray drying concentrate and the antibiotic in raw egg form to stimulate growth or used to control disease treatment in humans, animals and poultry will.
Wenn das Tetracyclin in einem höher gereinigten Zustand erhalten werden soll, kann es aus dem Fermentationsmedium mittels verschiedener Verfahren isoliert werden, die eine oder mehrere der folgenden Stufen in verschiedener Reihenfolge umfassen: Adsorption, Eluieren, Lösungsmittelextraktionen mit oder ohne Träger, Kristallisation, Fällung in Form von unlöslichen Salzen, beispielsweise des Calcium-, Barium-, Strontium oder Magnesiumsalzes, bei pn-Werten oberhalb von etwa 6,5 oder als unlösliche Salze mit Sulfaten oder Sulfonsäuren des Netzmittel- oder Azofarbstofftyps; oder es kann in Lösungsmittel extrahiert werden, mit Trägern, wie Sulfaten oder Sulfonaten vom Netzmittel- oder Azofarbstofftyp. Das Tetracyclin kann aus der rohen Maische durch Ansäuern auf ein pH von etwa 3 oder weniger abgetrennt werden. Das Tetracyclin geht in die wäßrige Schicht, und die unlöslichen Feststoffe können abgetrennt und entfernt werden. Bei einem pH-Wert oberhalb von etwa 6 5 kann Tetracyclin in wäßrigen Lösungen als Erdalkaiiniederschlag gefällt werden. Dieser Niederschlag kann mit angesäuertem Wasser oder mit organischen Lösungsmitteln, wie Alkoholen, Alkoxyalkanolen oder Ketonen, extrahiert werden. Die Extraktion kann unter sauren, neutralen oder basischen Bedingungen durchgeführt werden. In gleicher Weise kann die das Tetracyclin enthaltende wäßrige Lösung mittels mit der wäßrigen Schicht nicht mischbarer organischer Lösungsmittel extrahiert werden, beispielsweise mit mit der wäßrigen Schicht nicht mischbaren niedriger inolekularen Alkoholen, Alkoxyalkanolen, Estern und Ketonen. Von bekannten Lösungsmitteln, wie Butanol, Chloroform und Ätbylacetat, wird Butanol bei der Tetracyclinextraktion bevorzugt. Gewisse Alkohole, wie Isopropanol, die zwar mit Wasser mischbar, aber mit einer Salzlösung nicht mischbar sind, können ebenfalls gut verwendet werden. Die Zugabe eines wasserlöslichen, in der organischen Schicht unlöslichen Salzes, wie ein Ammonium- oder Aminsalz oder Alkalihalogenide und -sulfate, ist bei der Extraktion förderlich.If the tetracycline is to be obtained in a more purified state, it can be isolated from the fermentation medium by various methods, which include one or more of the following steps in different order: adsorption, elution, solvent extractions with or without a carrier, crystallization, precipitation in the form of insoluble salts, for example of the calcium, barium, strontium or magnesium salt, at pn values above about 6.5 or as insoluble salts with sulfates or sulfonic acids of the wetting agent or azo dye type; or it can be solvent extracted with carriers such as sulfates or sulfonates of the surfactant or azo dye type. The tetracycline can be separated from the raw mash by acidification to a pH of about 3 or less. The tetracycline goes into the aqueous layer and the insoluble solids can be separated and removed. At a pH-value above about 6 5 tetracycline can be precipitated as Erdalkaiiniederschlag in aqueous solutions. This precipitate can be extracted with acidified water or with organic solvents such as alcohols, alkoxyalkanols or ketones. The extraction can be carried out under acidic, neutral or basic conditions. In the same way, the aqueous solution containing the tetracycline can be extracted by means of organic solvents which are immiscible with the aqueous layer, for example with lower molecular weight alcohols, alkoxyalkanols, esters and ketones which are immiscible with the aqueous layer. Of known solvents such as butanol, chloroform and ethyl acetate, butanol is preferred for tetracycline extraction. Certain alcohols, such as isopropanol, which are miscible with water but immiscible with a salt solution, can also be used well. The addition of a water-soluble salt insoluble in the organic layer, such as an ammonium or amine salt or alkali halides and sulfates, is beneficial in the extraction.
Das Tetracyclin kann aus wäßrigen Lösungen durch die Zugabe wasserlöslicher Salze, wie Ammonium- odei Aminsalze oder Alkalihalogenide und -sulfate, ausgefällt werden. Das Aussalzen kann durch einen geringen Anteil eines organischen Lösungsmittels unterstützt werden.The tetracycline can be obtained from aqueous solutions by adding water-soluble ones Salts such as ammonium or amine salts or alkali halides and sulfates precipitated will. The salting out can be done with a small amount of an organic solvent get supported.
Wenn Chlortetracyclin in der Fermentationsmaische zugegen ist, so durchläuft es diese Verfahrensstufen zusammen mit dem Tetracyclin, Chlortetracyclin kann dadurch abgebaut werden, daß die Mischung unter solchen Bedingungen gehalten wird, daß das Tetracyclin das stabilere ist, oder das Chlortetracyclin kann zu Tetracyclin reduziert werden.If chlortetracycline is present in the fermentation mash, so it goes through these process steps together with the tetracycline, chlortetracycline can be degraded by keeping the mixture under such conditions it becomes that the tetracycline is the more stable, or the chlortetracycline can become tetracycline be reduced.
Weiterhin wurde eine neuartige Gewinnungsmethode entwickelt, die sowohl hinsichtlich der Gewinnung eines von inaktiven Verunreinigungen freien Produktes als auch hinsichtlich der Gewinnung eines Produktes, das keine anderen antibiotischen Substanzen, die in dem Medium gleichzeitig gebildet werden, enthält, außerordentlich wirksam ist. Diese Gewinnungsmethode liefert ein kristallisiertes Produkt, das bezüglich dieser beiden Gesichtspunkte einen hohen Reinheitsgrad aufweist. Sie umfaßt als Hauptmerkmale die Verwendung von quartären Ammoniumsalzen, die Tetracyclin bei einem alkalischen pH-Wert (pH 8 bis 11) als quartäre Ammoniumsalze des Tetracyclins selektiv aus der Brühe ausfällen. Ein solches Salz wird dann nach dem Abfiltrieren mit einer geringen Menge Wasser und einer verhältnismäßig großen Menge Chloroform aufgeschlämmt, wodurch das quartäre Ammoniumsalz des Tetracyclins in der Chloroforrnphase der Aufschlämmung gelöst wird. Die Wasser-und Chloroformphasen werden dann vorzugsweise getrennt, um jegliche in Wasser gelöste Verunreinigungen zuentfernen.DannwirddasTetracyclinmiteinerwäßrigen sauren Lösung bei einem p11-Wert von etwa 1 bis 2,5 extrahiert unter Bildung des Säuresalzes von Tetracyclin, das in der wäßrigen Phase in Lösung geht. Nach der Erhöhung des pH-Wertes auf einen Bereich von 3 bis 7 wird es aus dieser Lösung als ein kristallisiertes Produkt gefällt, wobei die Fällung bei dem niedrigeren pH-Wert einsetzt.Furthermore, a novel recovery method has been developed which is extremely effective both in terms of obtaining a product free of inactive impurities and in terms of obtaining a product which does not contain any other antibiotic substances which are simultaneously formed in the medium. This recovery method yields a crystallized product which has a high degree of purity in these two aspects. Its main features are the use of quaternary ammonium salts which selectively precipitate tetracycline from the broth at an alkaline pH (pH 8 to 11) as the quaternary ammonium salts of tetracycline. Such a salt, after being filtered off, is then slurried with a small amount of water and a relatively large amount of chloroform, whereby the quaternary ammonium salt of tetracycline is dissolved in the chloroform phase of the slurry. The water and chloroform phases are then preferably separated to remove any impurities dissolved in water. The tetracycline is then extracted with an aqueous acidic solution at a p11 of about 1 to 2.5 to form the acid salt of tetracycline which goes into solution in the aqueous phase. After the pH has been increased to a range from 3 to 7 , it is precipitated from this solution as a crystallized product, with precipitation starting at the lower pH.
Die bei dieser Gewinnungsmethode besonders gut verwendbaren quartären Ammoniumsalze sind Alkyltrimethylammoniumchloride und Dialkyldimethylammoniumchloride, worin die Alkylgruppe von 8 bis 18 (einschließlich) Kohlenstoffatome enthält.The quaternary ammonium salts particularly useful in this recovery method are alkyltrimethylammonium chlorides and dialkyldimethylammonium chlorides in which the alkyl group contains from 8 to 18 carbon atoms, inclusive.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie zu beschränken. Die Beispiele 1 bis 4 erläutern die Erzeugung der erfindungsgemäßen anitbiotischen Substanz durch Fermentation unter submersen aeroben Bedingungen; bei der Fermentation in Schüttelkolben im kleineren Maßstab können die gleichen Medien verwendet werden wie bei der Fermentation in Tanks in technischem Maßstab. Die Beispiele 5 bis 11 erläutern die Gewinnung und Reinigung.The following examples are intended to explain the invention in more detail without restricting it. Examples 1 to 4 explain the production of the antibiotic substance according to the invention by fermentation under submerged aerobic conditions; in the case of fermentation in shake flasks on a smaller scale, the same media can be used as in fermentation in tanks on an industrial scale. Examples 5 to 11 explain the extraction and purification.
Beispiel 1
Es wurde ein Impfstoffmedium (50m1 in 250-ml-Erlenmeyer-Kolben)
mit den folgenden Bestandteilen herzestellt:
Die Lösung der Spurenelemente besaß die folgende Zusammensetzung:
Zur Erzeugung von Tetracyclin wurde das folgende Medium bereitet:
Beispiel 2 Das folgende Beispiel betrifft die Gewinnung von Tetracvclin aus dem Fermentationsmedium. Rund 6001 der im wesentlichen gemäß Beispiel 2 hergestellten Brühe mit einer Aktivität von 68 #tg/ml wurden mit 5600 g Oxalsäure versetzt, um das Antibiotikum löslich zu machen. Der pu-Wert wurde mit 4600 ml konzentriertem Ammoniumhydroxyd auf 3,5 eingestellt und die Mischung mit Filterhilfe filtriert, um das Alycel und das gefällte Calciumoxalat zu entfernen. Der filtrierten Brühe wurden rund 120 1 einer 50/,igen Lösung von N-(Lauroyl-colaminoformyl-methyl)-pyridiniumchlorid in Äthylacetat zugesetzt, dann wurde die Mischung mit 2200 ml 500,."igem Natriumhydroxyd auf pH 8,5 eingestellt. Die Mischung wurde 20 Minuten gerührt und dann absitzen gelassen.Example 2 The following example relates to the recovery of tetracycline from the fermentation medium. Around 600 l of the broth with an activity of 68 tg / ml, essentially prepared according to Example 2, were mixed with 5600 g of oxalic acid in order to make the antibiotic soluble. The pu value was adjusted to 3.5 with 4600 ml of concentrated ammonium hydroxide and the mixture was filtered with filter aid in order to remove the alycel and the precipitated calcium oxalate. The filtered broth were added to 120 1 of a 50 / solution of N- (lauroyl colaminoformyl-methyl) pyridinium chloride in ethyl acetate, then the mixture 2200 ml of 500 sodium sodium hydroxide to pH 8.5 was. "Adjusted. The The mixture was stirred for 20 minutes and then allowed to settle.
Die 82 1 betragende Äthylacetatschicht, die das Antibiotikum enthielt, wurde abgetrennt und dreimal unter Verwendung von 1500 ml Wasser extrahiert. Dabei wurde der pli-Wert jedesmal mit Salzsäure auf 1,7 eingestellt. Schwefelsäure kann verwendet werden. Die Extrakte wurden vereinigt und mit6,5 ml 4 n-Ammoni-umhydroxyd auf p,1 7,8 eingestellt, wobei das verhältnismäßig unlösliche isoelektrische Material gebildet wird. Die Mischung wurde abfiltriert und der Kuchen in einem Vakuum-Exsikkator getrocknet. Es wurden 21 g rohes Material mit einer Aktivität von 417 #tg/nig erhalten. Eine Gegenstromverteilung des Materials ergab, daß etwa 75 0/, des vorhandenen Antibiotikums Tetracyclin waren.The 82 L ethyl acetate layer containing the antibiotic was separated and extracted three times using 1500 ml of water. The pi value was adjusted to 1.7 each time with hydrochloric acid. Sulfuric acid can be used. The extracts were combined and adjusted to p.1 7.8 with 6.5 ml of 4N ammonium hydroxide, the relatively insoluble isoelectric material being formed. The mixture was filtered off and the cake dried in a vacuum desiccator. 21 g of crude material with an activity of 417 tg / nig were obtained. Countercurrent distribution of the material indicated that about 75 % of the antibiotic present was tetracycline.
Beispiel 3 Ein mehr als 130,ug!ml an Tetracyclin enthaltendes Fermentationsmedium wurde mit konzentrierterSchwefelsäure auf p.H 3,5 angesäuert, um das Antibiotikum löslich zu machen, und nach Zugabe einer Filterhilfe abfiltriert. Das Volumen der abfiltrierten Brühe betrug rund 40660 1. Diese Brühe wurde mit 2140 ml einer Mischung aus Alkyl-trimethylammoniumchlorid und Dialkvl-dimethylammoniumchlorid in Isopropanol, wobei die Alkyl ruppen aus 901/, Hexadecyl, 601, Octadecyl und 3 9 1 4 0/, Octadecenyl bestehen, versetzt und das pH durch Zugabevon6100 m150l)/,igemwäßrigemNatriumhydroxvd auf einen Wert von 10,0 -gebracht. Der Alkohol stillt etwa 50 070 des Präparats dar. Nach der Zugabe wurde der p.u-Wert auf 8 bis 11 eingestellt, um die in diesem pl,-Bereich ausfallenden quartären Ammoniumsalze des Tetracyclins zu bilden. Nach Zugabe von Filterhilfe wurde die Brühe abfiltriert und die so gewonnenen Feststoffe mit Wasser gewaschen. Ungefähr vier Fünftel dieses gewascbenen Filterkuchens wurden mit rund 45,6 1 Methanol als Lösungsmittel und konzentrierter Salzsäure in einer Menge aufgeschlämmt, die ausreicht, das pH auf einen Wert von 1,8 zu bringen, wodurch die Löslichkeit des Tetracyclins erhöht wird. Nach 15minütigem Rühren wurde die Mischung abfiltriert und die Feststoffe mit Methanol gewaschen, bis - sie im wesentlichen farblos waren. Das Gesamtvoltimen aus Extrakt und Waschflüssigkeiten-betrug 92 1. Der mit den Waschflüssigkeiten vereinigte Extrakt wurde mit 10n-wäßrigem Natiiumhydroxyd auf ein pH von 6,8 gebracht, wodurch die verhältnismäßig unlösliche freie Base gebildet wurde, die ausfiel. Die Feststoffe wurden abfiltriert und luttgetrocknet. Es wurden 1545 g rohes amorphes isoelektrisches Tetracyclin-Trihvdrat mit einer Aktivität von 296 yg/nig erhalten. Beispiel 4 2140m1 obiger Mischung wurden zu rund 406601 filtrierter Fermentationsbrühe bei p113,5 zugesetzt und das pH auf einen Wert von 10 gebracht. Nach Zugabe von Filterbilfe wurde die Mischung abfiltriert und die Feststoffe mit Wasser gewaschen. Ein aliquoter Anteil des gewaschenen Filterkuchens von 1 kg wurde mit 3300 ml Chloroform aufgeschlämmt und das pi auf 10,5 eingestellt. Dieser pH-Wert kann im Bereich von 8 bis 11 liegen. Nach 15 Minuten langem Rühren wurden die Feststoffe abfiltriert und hintereinander zweimal mit einer Mischung aus 150 ml Wasser und 3300 ml Chloroform erneut aufgeschlämmt. Die das Antibiotikum enthaltenden vereinigten Chloroformextrakte, die von der wäßrigen Phase abgetrennt worden waren, wurden dann mit 600 ml einer 0,4 n-Schwefelsäure gerührt und das pH mit 4 n-Schwefelsäure auf einen Wert von 2 eingestellt. Nach 5 Minuten langem Rühren wurde die wäßrige Phase abgetrennt und abfiltriert. Ein aliquoter Anteil dieses Säurekonzentrats von 340 ml wurde auf pH 5,3 eingestellt und über Nacht im Eisschrank stehengelassen. Die Kristalle wurden abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und im Vakuum über wasserfreiem Caleiumchlorid getrocknet. Es wurden 19,5 g Substanz mit einer Aktivität von 629 #tg/ing erhalten. Chlortetracyclin war nicht in nachweisbaren Mengen zugegen.Example 3 A fermentation medium containing more than 130 .mu.g! Ml of tetracycline was acidified to pH 3.5 with concentrated sulfuric acid to solubilize the antibiotic and filtered off after adding a filter aid. The volume of the broth filtered off was around 40660 1. This broth was mixed with 2140 ml of a mixture of alkyl trimethylammonium chloride and dialkyl dimethylammonium chloride in isopropanol, the alkyl groups being composed of 901 /, hexadecyl, 601, octadecyl and 3 9 1 4 0 /, Octadecenyl are added and the pH is brought to a value of 10.0 by adding 6,100 ml / 150 l) /, aqueous sodium hydroxide. The alcohol makes up about 50,070 of the preparation. After the addition, the pu value was adjusted to 8 to 11 in order to form the quaternary ammonium salts of tetracycline which precipitate in this p1 range. After adding filter aid, the broth was filtered off and the solids thus obtained were washed with water. About four fifths of this gewascbenen filter cake was slurried with about 45.6 1 methanol as solvent and concentrated hydrochloric acid in an amount sufficient to bring the pH to a value of 1.8, whereby the solubility of tetracycline is increased. After 15 minutes of stirring, the mixture was filtered and the solids washed with methanol until - they were substantially colorless. The total volume of extract and washing liquids was 92 1. The extract combined with the washing liquids was brought to a pH of 6.8 with 10N aqueous sodium hydroxide, whereby the relatively insoluble free base was formed, which precipitated. The solids were filtered off and air dried. 1545 g of crude amorphous isoelectric tetracycline trihydrate with an activity of 296 yg / nig were obtained. Example 4 2140m1 of the above mixture were added to around 406601 of filtered fermentation broth at p113.5 and the pH was brought to a value of 10 . Filterbilfe was added and the mixture was filtered off and the solids washed with water. A 1 kg aliquot of the washed filter cake was slurried with 3300 ml of chloroform and the pi adjusted to 10.5. This pH can range from 8 to 11 . After stirring for 15 minutes, the solids were filtered off and reslurried twice in succession with a mixture of 150 ml of water and 3300 ml of chloroform. The combined chloroform extracts containing the antibiotic, which had been separated off from the aqueous phase, were then stirred with 600 ml of 0.4N sulfuric acid and the pH was adjusted to a value of 2 with 4N sulfuric acid. After stirring for 5 minutes, the aqueous phase was separated off and filtered off. A 340 ml aliquot of this acid concentrate was adjusted to pH 5.3 and left in the refrigerator overnight. The crystals were filtered off, washed with ice water and dried in vacuo over anhydrous calcium chloride. 19.5 g of substance with an activity of 629 tg / ing were obtained. Chlortetracycline was not present in detectable amounts.
Dieses Gewinnungsverfahren wird bevorzugt angewendet, da es ein wirksames Verfahren darstellt und dabei ein kristallisiertes Material gewonnen wird. Der Filterkuchen, der die getällten quartären Ammoniumsalze des Tetracyclins umfaßt, wird mit Chloroform extrabiert, das auf Grund seines eigenen Wassergehaltes oder des Wassergehaltes des Filterkuchens oder, weil Wasser zugegeben wurde, feucht ist. Bei der Verwendung von Chloroform werden geringere Ausbeuten erzielt. Vorzugsweise wird der Filterkuchen wiederholt extrabiert und die wäßrige Phase verworfen. Der Chloroformextrakt wird mit einer anorganischen Säure auf einen pil-Wert, vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis 2,5, angesäuert, um die Tetracyclinsalze in die entsprechenden Säuresalze des Tetracyclins überzuführen, die wasserlöslich sind. Vor oder während der Zugabe der Säure wird Wasser zugesetzt, um zwei Phasen züi bilden, wobei die Tetracyclinsäuresalze sich in der wäßrigen Phase befinden. Die wäßrige Phase wird von der Chloroformphase abgetrennt und das pH auf einen Wert von etwa 3 bis 7 erhöht, um das verhältnismäßig unlösliche isoelektrische Material zu bilden. Es werden verhältnismäßig niedrige pH-Werte bevorzugt, da dabei reinere Kristalle erhalten werden. Das isoelektrische Material scheidet sich beim Stehen in Form von Trihydratkristallen ab, die leicht durch Abfiltrieren abgetrennt und gewünschtenfalls gewaschen werden können.This recovery method is preferred because it is an effective method and a crystallized material is recovered. The filter cake, which comprises the precipitated quaternary ammonium salts of tetracycline, is extracted with chloroform which is moist because of its own water content or the water content of the filter cake or because water has been added. When using chloroform, lower yields are achieved. The filter cake is preferably repeatedly extracted and the aqueous phase discarded. The chloroform extract is acidified with an inorganic acid to a pil value, preferably in the range from about 1 to 2.5 , in order to convert the tetracycline salts into the corresponding acid salts of the tetracycline, which are water-soluble. Before or during the addition of the acid, water is added in order to form two phases, the tetracycline acid salts being in the aqueous phase. The aqueous phase is separated from the chloroform phase and the pH increased to a value of about 3 to 7 to form the relatively insoluble isoelectric material. Relatively low pH values are preferred because purer crystals are obtained. The isoelectric material separates out on standing in the form of trihydrate crystals, which can easily be separated off by filtration and, if desired, washed.
Beispiel 5
Zwei Säulen, die jeweils 50 g Carboxvi-Kationen-Austauschharz
im Wasserstoffzustand entbi#Iten, wurden auf p,1 7 gepuffert, indem durch
jede 11 von 1 n-Natriumacetat-Essigsäure-Puffer mit einer Geschwindigkeit
von 10 ml ' /Minute durchgeleitet wurde. 10 1 der filtrierten
Brühe mit einer Aktivität von -11 ygiml wurden mit 4 n-wäßrigem Natriumhydroxyd
auf pH 7 eingestellt und mit einer Geschwindigkeit von 5 ml/Minute
durch eine der gepufferten Austauschharzsäulen geleitet. Folgende Fraktionen der
austretenden Flüssigkeit wurden aufgefangen:
Beispiel 7 Durch Auflösen von rohem amorphern Tetracyclin in Wasser wurden Kristalle der freien Base Tetracyclin gebildet. Dieses rohe Material besaß eine Aktivität von etwa 427 pg/mg. Die wäßrige Lösung wurde durch Zugabe von Salzsäure auf pl., 3 eingestellt. Dann wurde die Lösung mit n-Butanol gesättigt und danach einer Gegenstromverteilung mit neun Trenntrichtern unterworfen, wobei gleiche Volumina von mit Wasser gesättigtem n-Butanol verwendet wurden, deren pH mit verdünnter Salzsäure auf einen Wert von 3 eingestellt worden war. Nach der Verteilung wurden die mittleren Rohre 4, 5, 6 und 7 vereinigt und das pl, durch Zugabe von verdünnter Natriumhydroxydlösung auf einen Wert von 7 gebracht. Die Mischung wurde im Vakuum bei 40 bis 50' C eingeengt. Die sich beim Abkühlen bildenden Kristalle wurden abfiltriert und über Calciumchlorid im Vakuumexsikkator getrocknet. Das so erhaltene kristallisierte Trihydrat besaß eine Aktivität von 780 Vg,/mg.Example 7 By dissolving crude amorphous tetracycline in water, crystals of the free base tetracycline were formed. This crude material had an activity of about 427 pg / mg. The aqueous solution was adjusted to pl. 3 by adding hydrochloric acid. The solution was then saturated with n-butanol and then subjected to countercurrent distribution with nine separating funnels, using equal volumes of n-butanol saturated with water, the pH of which had been adjusted to a value of 3 with dilute hydrochloric acid. After distribution, the middle tubes 4, 5, 6 and 7 were combined and the pI was brought to a value of 7 by adding dilute sodium hydroxide solution. The mixture was concentrated in vacuo at 40 to 50 ° C. The crystals which formed on cooling were filtered off and dried over calcium chloride in a vacuum desiccator. The crystallized trihydrate thus obtained had an activity of 780 μg / mg.
Beispiel 8
Auf einem Schrägagar gezüchtete Sporen von Streptomyces
aureofaciens Stamm S-77 werden durch Waschen mit Wasser gesammelt. Eine etwa
100000000 Sporen enthaltende Menge der Suspension wird zur Beimpfung eines
in einem 500-mI-Erlenmeyer-Kolben befindlichen Mediums verwendet, dessen Volumen
100 ml beträgt und das folgendermaßen zusammengesetzt ist:
Es wird ein Fermentationsmedium folgender Zusammensetzung hergestellt:
1 ml des,wie oben beschrieben, hergestellten Impfstoffs wird zur Beimpfung von 25 ml Fennentationsmedium in einen 250-mI-Erlenmeyer-Kolben verwendet. Die Gärung wird auf einer Rundschüttelvorrichtung (180 Umdrehungen/Minute) bei 26' C geführt. Nach 144 Stunden ergibt die Prüfung der Gärmaische einen Gehalt von 3635 y Tetracyclin und 380 y Chlortetracyclin im ml Gärflüssigkeit. 1 ml of the vaccine prepared as described above is used to inoculate 25 ml of fermentation medium in a 250 ml Erlenmeyer flask. The fermentation is carried out on a rotary shaker (180 revolutions / minute) at 26 ° C. After 144 hours, the test of the fermentation mash shows a content of 3635 y tetracycline and 380 y chlorotetracycline in the ml of fermentation liquid.
Aktivitätsprüfung von Tetracyclin Zur Aktivitätsprüfung von Tetracyclin können zur Bestimmung von Konzentrationen im Bereich von 15 bis 100 #tgi;ml E. coli 9637 und Difco-Nähragar bei pH 6,0 verwendet werden. S. Lutea 9341 mit Difco-Penassay-Samenagar bei pl, 6,0 stellt einen empfindlicheren Organismus dar und kann zur Bestimmung von Konzentrationen im Bereich von etwa 5 bis 50 #tg/ml verwendet werden. In allen Fällen wurden die Verdünnungen in 0,1 ni Kaliumphosphatpuffer bei pl, 6,0 hergestellt und in Volumina von 0,1 ml auf S- und S-No.420E-Papierscheiben von 12,5 mm aufgebracht. Alle Platten wurden bei 30' C 18 Stunden bebrütet und die Inhibitionszonen auf einem Quebec-Kolonienzähler gemessen. Die Resultate können von einer Standardkurve, die am selben Tage hergestellt wurde, abgelesen werden. Es kann auch eine Vielfachdosismethode angewendet werden. Einer Probe von gereinigtem Tetracyclin wurde ein willkürlich gewählter Wert von 1000 #tg/rag, bezogen auf wasserfreies Material, zugeordnet. Alle angegebenen Werte wurden gegen diesen Standard berechnet, wenn nichts anderes angegeben ist.Testing the activity of tetracycline To test the activity of tetracycline, use can be made of E. coli 9637 and Difco nutrient agar at pH 6.0 to determine concentrations in the range from 15 to 100 %. S. Lutea 9341 with Difco Penassay Seed Agar at pl, 6.0 represents a more sensitive organism and can be used to determine concentrations in the range from about 5 to 50 tg / ml. In all cases, the dilutions were made in 0.1 ni potassium phosphate buffer at pl, 6.0 and applied in volumes of 0.1 ml to S and S-No.420E paper disks of 12.5 mm. All plates were incubated at 30 ° C. for 18 hours and the zones of inhibition were measured on a Quebec colony counter. The results can be read from a standard curve made on the same day. A multiple dose method can also be used. A sample of purified tetracycline was assigned an arbitrarily chosen value of 1000 # tg / rag, based on anhydrous material. All values given were calculated against this standard, unless otherwise stated.
Toxizität von Tetracyclin Tetracyclin zeigt geringe Toxizität bei
der Verabreichung an Tiere. Die folgende Tabelle IV zeigt die relativen Mengen an
Tetracyclin, Chlortetracychn und Oxytetracyclin, die nötig sind, um Mäuse nach der
Verabieichung einer einzigen Dosis in der angegebenen Weise zu töten. Daraus geht
hervor, daß die Toxizität von Tetracyclin derjenigen von Chlortetracyclin und von
Oxytetracyclin vergleichbar ist.
Tetracyclin ist in einer Reinheit von mehr als 9511/0 hergestellt worden mit einem vernachlässigbaren Gehalt an anderen antibiotischen Substanzen. Eine andere Form des Produkts enthält eine beträchtliche Menge anderer damit verträglicher Antibiotica, jedoch nicht mehr als die Hälfte, die entweder dem Präparat zugesetzt wurden oder gleichzeitig in der Fermentationsbrühe gebildet und bei der Gewinnungsstufe mit auskristallisiert wurden, beispielsweise bei Anwendung der oben beschriebenen Butanol- oder Emulsionsextraktion. Diese Produkte können Menschen und Tieren in der Weise wie bei bekannten Antibiotica mit breitem Wirkungsspektrum in den herkömmlichen Dosierungsformen, die für die gewünschte Art der Verabreichung zweckmäßig sind, verabreicht werden.Tetracycline is produced in a purity greater than 9511/0 been with negligible levels of other antibiotic substances. Another form of the product contains a significant amount of others that are more compatible with it Antibiotics, however, not more than half that either added to the preparation were formed or simultaneously in the fermentation broth and at the recovery stage were also crystallized out, for example when using those described above Butanol or emulsion extraction. These products can be used in humans and animals in the same way as with known broad spectrum antibiotics in conventional ones Dosage forms appropriate for the desired route of administration, administered.
Claims (2)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEA20956A DE1026481B (en) | 1953-09-28 | 1954-08-13 | Process for the production of tetracycline by fermentation technology |
FR1171913D FR1171913A (en) | 1953-09-28 | 1954-09-25 | Improvements in antibiotic preparation processes |
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1954
- 1954-08-13 DE DEA20956A patent/DE1026481B/en active Pending
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